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守望最后的胜利者 ——锂电池隔膜行业深度报告

上海陆家嘴并购联盟2021-09-11 14:07:21

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报告摘要:


技术壁垒最高的锂电材料:隔膜是锂电四大关键组件里面国产化率最低也是技术壁垒最高的锂电材料,占锂电池成本的10%-20%之间。当前国内隔膜厂家以干法工艺为主,但湿法工艺在快速发展,特别是湿法涂覆隔膜,是高端隔膜的理想选择。从产品层面而言,受制于基体材料、生产设备和工艺的原因,国内隔膜同质化现象较为严重,价格竞争压力大,高端市场占有率低。

动力电池撬动隔膜需求快速增长。在3C锂电增速放缓、储能锂电市场待培育的背景下,新能源汽车的放量拉动动力锂电池需求快速增长,预计2015年动力锂电池的需求超1300万kwh,增速超100%,其中动力锂电隔膜需求17亿元左右,接近国内3C锂电隔膜的需求水平,并且未来两年复合增速有望超50%,国内锂电隔膜需求增长的核心驱动力。

价格竞争激烈,高端化是唯一出路。近几年中低端隔膜产能无序扩张,供给严重过剩,而产品同质化严重,价格竞争激烈。未来两年国内新建产能将陆续投放,短期供给压力难以扭转,并且海外巨头降价空间大,产能也在持续扩张,有可能冲击国内隔膜市场,因此短期内价格难以见底。相反高端市场,供应格局稳定,竞争压力小,盈利能力有保障,特别在新补贴政策按电池质量分层补贴后,高端市场需求将增长较快。

寻找具备进入一线动力电池厂商供应链体系能力的优质标的虽然动力电池的井喷将带动国内隔膜市场需求快速上升,但无序的中低端产能扩张,供给压力大,价格竞争激烈。从行业和政策走势看,优质的锂电池供应链将占据越来越多的份额,高端化是隔膜企业规避恶性竞争的唯一选择,因此寻找优质标的和判断行业趋势一样重要,建议投资者关注国内具备进入一线动力电池厂商供应链体系能力的沧州明珠、星源材质(IPO在审)、金辉高科和重庆纽米(新三板)。


报告正文:


1. 投资逻辑

行业在蜕变:在3C锂电时代,国内隔膜市场是个十几亿的小市场,动力电池的爆发将国内隔膜市场引向百亿级别的大市场(以100万辆电动汽车销量估算,电池需求在500亿以上(考虑到降价),其中隔膜需求超过50亿,而国内整车一年销量超2000万辆),短期来看未来两年国内动力电池需求量将超过3C成为国内锂电市场的主角,市场将迎来一个量价齐升的大幅扩容阶段(动力锂电的隔膜单价和单位消耗量高于3C)。

格局在重构:隔膜作为锂电四大核心组件中技术壁垒最高的部分,是四大核心组件里面国产化率最低的部分,近几年国内隔膜厂商技术愈发成熟,并且部分厂商开始切入一线动力电池供应链,迫于电池成本压力和政府国产化要求,中国隔膜厂商快速崛起将重构全球隔膜市场格局。

寻找最后的胜利者:隔膜的高毛利短期吸引低端产能无序扩张,未来中低端市场竞争将加剧,但国外的经验表明在成熟供应链竞争体系下,隔膜是个高度集中的市场,因此高端化和供应链壁垒优势将在今后的竞争格局中扮演最重要的角色,看好进入一线动力电池供应链体系、坚决走高端路线的国内隔膜厂商。

2. 技术壁垒最高的锂电池材料,涂覆隔膜是发展趋势


2.1. 隔膜技术壁垒高,是锂电池核心组件

隔膜是决定锂离子电池性能、安全性和成本的重要部分。锂离子电池的放电原理是正极材料中的锂离子Li+脱嵌,通过电解液移动到负极中,电子则通过外电路从正极移动到负极中形成电流。正负极材料一旦发生接触就会导致电池发生短路,甚至发生燃烧和爆炸。隔膜是一种绝缘材料,其主要作用在于防止正负极材料接触导致短路,是保障电池安全的最重要部分之一。隔膜能够浸润在电解液中,而且表面上有大量允许锂离子通过的微孔。材料、厚度和微孔数量等等特性都会影响锂离子穿过隔膜的速度,进而影响到电池的放电倍率、循环寿命等性能。在四大锂离子电池材料中,隔膜的成本占比仅次于正极材料,约为10%-14%,在一些高端电池中,隔膜成本占比甚至达到20%,主要原因在于:四大锂离子电池材料中,隔膜技术壁垒最高,毛利率最高。

图1:锂离子电池隔膜化学原理(磷酸铁锂电池)

数据来源:东北证券,锂电池网


图2:锂离子电池成本结构

数据来源:东北证券,锂电池网


隔膜的性能决定于基体材料的选取和制作工艺,主要包括稳定性、一致性和安全性,对于电池的放电倍率、内阻、循环寿命、安全性等特性有决定性影响,具体包括以下几点:


稳定性—基体材料影响较大,实现难度较低。不同的材料选择对于隔膜的稳定性有较大影响,主要包括电子绝缘性、化学稳定性、拉伸强度和收缩率。电子绝缘性是隔膜的最基本特性,隔离正负极材料,防止电池发生短路。化学和电化学稳定性指的是隔膜需要在具有腐蚀性的电解液以及电压下保持稳定性,保证有较长的使用寿命。较强的拉伸强度和较小的收缩率能够保证隔膜在挤压、高温等环境中不变形,进而防止正负极材料发生接触而短路。由于只需要选择了基体材料,也就确定了隔膜的稳定性,因此在工艺上实现难度较低。


一致性-工艺影响较大,实现难度较高。隔膜的一致性决定于生产工艺,主要包括孔径、孔隙率、浸润性和厚度,通过影响锂离子的通透性而对于电池的内阻有决定性影响。孔径指的是隔膜上微孔的大小,孔径越大锂离子的通透性越好,但容易造成隔膜穿孔导致电池微短路,通常湿法隔膜的孔径在0.01~0.1um,干法隔膜的孔径在0.1~0.3um。孔隙率指的是微孔体积占隔膜总体积的比例,孔隙率越大,锂离子的通透性越好,但也容易降低隔膜的强度和闭孔性能,造成安全隐患,通常孔隙率为40%-60%。浸润性指的是电解液对隔膜的浸润程度,相同厚度的隔膜,能够吸收的电解液越多,说明浸润性越好,锂离子的通透性也就越好。隔膜厚度越厚,抵抗穿刺的能力越大,电池的安全性也就越高,但会降低锂离子的通透性,而且厚度越高的隔膜能卷绕的层数越少,也会降低电池的容量。


安全性-基体材料和工艺共同影响,实现难度较高。隔膜的安全性受基体材料和制作工艺的共同影响,主要包括穿刺强度、融化温度和闭孔温度,实现难度较高。隔膜需要有足够的抗穿刺强度保障在生产和使用过程中的安全,生产过程中,电极表面和边缘容易产生毛刺;使用过程中,锂容易形成枝状的晶体,毛刺和锂晶体都容易刺穿隔膜,造成电池短路。熔化温度指的是隔膜材料发生熔化的温度,电池使用过程中容易发生电池温度上升的情况,隔膜熔化会导致电池发生短路,因此熔化温度越高,安全性越高。闭孔温度指的是达到一定温度后,隔膜的微孔会关闭,通过阻止锂离子的通过而自动断电,达到防止电池过热的目的。


3:锂离子电池隔膜的特性和技术要求

数据来源:东北证券,星源材质

隔膜需要在轻薄化和安全化之间寻找平衡,便携类电池更注重轻薄化,动力电池更注重安全化。以现有的技术讲,隔膜轻薄化和安全化存在一定冲突,厚度越厚,隔膜防止刺穿的能力和稳定性越好,因此安全性越高,但也由于能卷绕的次数减少而降低电池容量。便携类电池和动力电池需要在能量密度和安全性之间寻找一个平衡,便携类电池更注重电池能量密度,而提高安全性是动力电池更迫切的需求。因此,目前便携类锂离子电池通常使用9-20um的单层隔膜,动力电池通常使用25-40um的双层隔膜,而对于一些对安全性有特殊要求的电池,会使用40um厚度以上的隔膜。轻薄化和安全化之间寻找平衡主要是受制于当前的技术条件,便携式和动力电池都需要提高能量密度和安全性。因此,在保障安全性的基础上,轻薄化是便携式和动力电池的共同发展趋势。

4:锂离子电池隔膜产品分类

数据来源:东北证券,星源材质

2.2. 干法、湿法的工艺比较

隔膜的制作工艺主要分为干法和湿法两大派系。目前市场上绝大多数隔膜都是聚烯烃类隔膜,其制作工艺主要分为干法拉伸和湿法拉伸两大派系,其中干法拉伸又分为单向拉伸和双向拉伸两种工艺。一般聚乙烯(PE)隔膜主要采用湿法拉伸工艺,聚丙烯(PP)隔膜采用干法拉伸的工艺。


干法单向拉伸隔膜几乎没有热收缩,但横向强度较差,代表企业为美国Celgard、日本宇部、星源材质。干法单向拉伸工艺采用的是晶片分离原理, 先将聚烯烃树脂处于熔融状态,然后挤出得到低结晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜,再通过高温退火得到高结晶度的取向薄膜。这种薄膜先在低温下进行拉伸形成银纹等微缺陷,然后高温下使缺陷拉开,形成微孔。干法单向拉伸形成的微孔结构较为扁长,导致横向强度较差,但横向的结构使得隔膜几乎没有热收缩现象,在这方面又提升了隔膜的安全性。该工艺美国和日本企业技术最为领先,代表企业为美国的Celgard和日本的宇部,国内干法单向拉伸工艺发展较晚,我国企业在2004年才开始有技术专利,目前星源材质和沧州明珠主要采用该种工艺。


干法双向拉伸隔膜微孔尺寸和分布更均匀,但只能生产单层聚丙烯(PP)隔膜,代表企业为美国Celgard和中科科技(格瑞恩)。干法双向拉伸工艺与干法单向拉伸工艺非常相似,都需要将先将聚烯烃树脂处于熔融状态,然后挤出得到低结晶度的高取向薄膜。不同在于,干法双向拉伸采用的是晶型转换原理,在聚丙烯中加入具有成核作用的晶型改进剂,利用聚丙烯不同相态间密度的差异,在拉伸过程中发生晶型转变形成微孔,因此产品范围较窄,只能生产单层聚丙烯(PP)隔膜,干法单向拉伸除了单层PP隔膜以外,还能够生产单层聚乙烯(PE)隔膜以及多层复合隔膜。干法双向拉伸工艺最初是由中国科学院化学研究所在90年代自主研发出的技术,并在2001年将在国外申请的技术专利转让给美国Celgard 公司,Celgard 进而同时拥有干法单向和双向拉伸工艺。国内的采用该工艺的主要是产值份额曾一度稳居行业第一的中科科技(格瑞恩),技术也主要源自于中国科学院。此外,国内一些使用干法双向拉伸工艺的中小企业并无技术专利,未来可能面临法律风险。


图5:干法双向拉伸隔膜制作工艺流程

数据来源:东北证券,纽米科技

6:干法单向拉伸、干法双向拉伸与湿法工艺比较

数据来源:东北证券,浩宁达

湿法隔膜适合生产较薄的单层PE隔膜,但投资成本较高,代表企业有日本旭化成、东燃化学、韩国SKI和中国的金辉高科、纽米科技。湿法工艺也需要进行拉伸,与干法工艺的区别在于需要使用有机溶剂进行萃取。湿法工艺采用的是热值相分离原理,先将PE、成孔剂等原料按照配方进行预处理,经熔融塑化后从模头挤出后形成含成孔剂的流延厚片,然后将流延厚片进行拉伸得到含成孔剂的基膜,该基膜经溶剂萃取后便得到不含成孔剂的隔膜。与干法工艺相比,湿法工艺的投资成本较高,生产的隔膜有更高的孔隙率和透气性,而且厚度的控制性更强,能够生产更轻薄的隔膜。国际主流隔膜企业中,采用湿法工艺的企业较多,代表企业主要为日本旭化成、东燃化学、韩国SKI。在国内,金辉高科的产值份额过去稳居第一,但随着越来越多的竞争对手出现,金辉高科的产值份额开始逐步下滑,重庆纽米发展迅速,有望在湿法隔膜上成为其最大的竞争对手。此外,九九久和大东南等企业也在开始投产湿法隔膜。

图7:湿法隔膜制作工艺流程

数据来源:东北证券,纽米科技


国内动力和储能电池主要采用干法隔膜,便携式电池主要采用湿法隔膜。在能量密度和安全性的平衡之间,动力电池更注重安全性,国内主要采用干法隔膜;便携式电池更注重能量密度,主要采用湿法隔膜。动力和储能电池的放电倍率高,功率大,需要使用厚膜,湿法工艺制作的隔膜较薄,容易击穿导致电池短路,而干法工艺制作的隔膜厚度通常在20-40um,且熔点高,具有较强的安全性。此外,干法隔膜制作成本要比湿法工艺低,动力和储能领域使用的电池需要使用大量隔膜,对于成本更敏感,因此干法隔膜最适合动力和储能电池使用。便携式电池对于成本相对不敏感,更注重能量密度,干法隔膜厚度太高会导致电池能量密度低,而湿法隔膜厚度可以至9um。从成本和技术两个维度考量,干法短期将主导国内动力隔膜市场,但从长远来看,湿法工艺是今后技术的演变方向。


图8:干法单向拉伸、干法双向拉伸和湿法隔膜微观结构对比

数据来源:东北证券,网络资料

2.3. 新材料是发展趋势,湿法涂覆隔膜极具发展前景

聚烯烃类隔膜是当前主流隔膜,技术最成熟,但存在熔融温度较低和强度较低的缺陷。聚烯烃类隔膜发展最早,制作工艺已经非常成熟,具有无毒、耐腐蚀以及电池温度过高时能够自动关闭微孔以阻止电池短路的优点,在目前占据绝对的主体地位。不过,聚烯烃类隔膜的熔点较低,聚乙烯和聚丙烯的熔点分别为130℃和150℃,超过该温度隔膜就会融化导致电池发生短路,实际应用中,电池有可能迅速升温至200℃时,一些锂离子电池燃烧爆炸事件正是因为隔膜在高温下融化导致的。此外,动力电池需要经受碰撞试验,传统的聚烯烃类隔膜在电池碰撞中容易发生被刺穿的情况,隔膜破裂导致电池短路。为提高电池安全性,在聚烯烃隔膜上涂覆陶瓷等纳米材料或采用新基体材料成为未来技术发展趋势。


湿法涂覆隔膜与普通聚烯烃隔膜相比,具备热稳定性高、热收缩低、与电解液浸润性高的优点,能够提高电池的安全性和功率。陶瓷涂覆隔膜是利用粘结剂在聚烯烃基膜上涂布PVDF等胶黏剂或陶瓷氧化铝,该技术主要应用在湿法工艺上。由于涂覆材料的热传导率很低,能够防止隔膜整体热失控,耐受高温可达到240℃,约超过普通的聚烯烃类隔膜100℃。在130℃的温度下,不加涂覆的隔膜缩率在10%以上,隔膜的热收缩也会致使正负极材料出现接触而导致电池发生短路,而添加了涂覆之后的隔膜收缩率为2%,而且涂覆材料还大大提高了隔膜的抗刺穿能力,进一步提高了电池的安全性。此外,无机颗粒的表面亲水性高,使得隔膜能够与电解液保持更高的浸润性,进而降低电池的内阻,并提高电池的放电功率。


图9:未涂覆和陶瓷涂覆隔膜(右)微观结构对比

数据来源:东北证券,理能旺科技

图10:未涂覆和陶瓷涂覆隔膜热收缩对比

数据来源:东北证券,理能旺科技


湿法涂覆隔膜已在高端消费电子领域推广,并有望在动力电池领域挑战干法隔膜的垄断地位。湿法涂覆隔膜最初在2012年在高端消费电子领域开始推广,目前在苹果等高端数码产品电池已经得到广泛应用。我国绝大多数动力电池都采用的是干法单向拉伸隔膜,但是在电池的碰撞试验中,起火率超过80%,安全性依旧是大问题,经过涂覆的湿法隔膜具备热稳定性高、热收缩低、与电解液浸润性高的优点,提高了电池的安全性和功率,在动力电池领域的应用有非常大的潜力。三星、LG和松下等日韩锂电巨头已经开始尝试在动力电池中推广湿法涂覆隔膜,星源材质是我国干法单向拉伸隔膜领域的龙头企业,也是国内唯一进入LG化学供应链的隔膜制造商。2014年,星源材质增加了湿法隔膜生产线和隔膜涂覆生产线,并在2015年3月得到了LG化学授权的一项陶瓷涂覆隔膜的核心技术专利。在动力电池领域,除了技术尚不完全成熟以外,成本也有待继续降低,据高工锂电数据,2015年干法双向拉伸隔膜均价不足4元/平米,干法单向拉伸隔膜在5元/平米左右,湿法隔膜约5元,陶瓷涂覆隔膜一般都在6元/平米以上。随着湿法涂覆隔膜的技术进一步成熟和成本降低,市场份额有望大幅提升。


图11:2015年锂离子电池隔膜市场均价(元/平米)

数据来源:东北证券,高工锂电


无纺布隔膜在铅酸电池、镍氢电池等领域已有广泛应用,但在锂离子电池领域尚无大规模商业化案例。在提高隔膜安全性的研究方向上,一个是以聚烯烃类隔膜为基膜,涂覆PVDF或陶瓷等材料;另外一种就是改变基体材料。无纺布隔膜主要采用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或PI(聚酰亚胺)等纤维材料为基体材料,利用干法拉伸、热熔喷丝或湿法拉伸等方式制成的隔膜。由于PET和PI的熔点分别达到了225℃和500℃,耐热性远超过聚烯烃类隔膜,而且其类似编织的结构能够大幅提高隔膜的抗刺穿性,此外无纺布隔膜还具有更高的孔隙率和电解液浸润性。目前无纺布隔膜已经在铅酸、碱性电池、镍氢和超级电容器等领域有了广泛应用,但应用在锂离子电池时,无纺布隔膜的孔径比较大,这导致电池的自放电效应偏大,而且无纺布含水量比较高,容易造成电池短路率高。此外,无纺布隔膜的工艺与传统隔膜差别较大,企业转换成本高,目前尚无成功的商业化案例。


国内企业研发无纺布隔膜较少,且成本高昂,短期内难以撼动聚烯烃类隔膜地位。美国和日本在无纺布隔膜的研发上较为领先,2010年,美国杜邦宣布研制出PI隔膜,可以应用于汽车动力电池,在2011年开始量产;2012年,日本广濑制纸宣布研制出了一种由聚乙烯醇纳米纤维静电纺丝制成的锂离子电池隔膜。国内企业中,只有深圳惠程和宁波艾特米克等一些公司研发力度较大,其中宁波艾特米克预计在2015年下半年实现年产400万平方米的纳米纤维膜中试线投产。不过,无纺布隔膜在锂离子电池上技术瓶颈尚未克服,而且成本高昂,价格在10元/平米以上,远远超过聚烯烃类隔膜。因此,在无纺布隔膜没有实现技术瓶颈突破和成本的大幅降低之前,聚烯烃类隔膜将依旧是隔膜领域的主导产品。


3. 动力电池撬动国内隔膜需求高增长


3.1. 中高端隔膜国产化率低,进口替代空间大

隔膜国产化率低,国产隔膜占据低端市场,中高端市场依赖进口。由于锂离子电池隔膜的技术壁垒高,市场成寡头垄断格局。隔膜三巨头-日本旭化成、日本东燃化学以及美国Celgard,在2010年占据的全球市场份额高达77%,但随着韩国和中国企业的崛起,三巨头的份额在快速下滑,2014年占比仅56%左右。在锂离子电池材料中,正负极材料和电解液已经基本上都实现了国产化,隔膜起步最晚,国内企业技术尚不成熟,目前隔膜国产化率不足50%,而且国内企业主要占据低端3C市场,高端3C产品的电池以及国产动力电池主要还是依赖进口隔膜。进口隔膜价格约为国内的价格的两倍,隔膜在锂离子电池的成本结构中占比10%-20%,较高的价格也给电池厂商造成了很大压力,因此国内厂商对国产化的诉求强烈。在国产化的驱动下国内隔膜企业近两年也开始快速成长,2013年出货2.95亿平米,同比增长45.6%,其中湿法隔膜出货1.25亿平米,同比增长94.1%。国内龙头企业星源材质、中科科技和金辉高科也开始崭露头角,2014年的销量分别占到了全球出货量的7%、3%和2%。


图12:2014年全球锂电隔膜市场份额

数据来源:东北证券,B3

图 13:我国锂离子电池隔膜销量(万平米)

数据来源:东北证券,B3


核心技术专利、生产设备和基体材料是制约隔膜国产化的最大障碍。隔膜的最终性能主要取决于“基体材料+生产工艺”:基体材料决定了电子绝缘性、化学稳定性、拉伸强度和收缩率等;生产工艺决定了孔径、孔隙率、浸润性和厚度。隔膜专用的基体材料和生产设备的核心技术基本上都被旭化成、东燃化学、Celgard等企业掌握,国内企业无论是基体材料还是生产设备都主要依赖进口。例如,国内隔膜企业大量向日本旭化成进口基体材料,旭化成本身就是国内隔膜企业的竞争对手,不可能向国内出口最优质原材料,而先进的生产设备也属于技术保密范畴。此外,国内企业生产工艺不够精细化,这是产品不能保持一致性的重要原因。虽然这两年国内龙头在工艺、生产装备方面有了突破,但基体材料的制备技术需要长时间的积累,短期突破难度较大。


图14:锂电隔膜生产线示意图

数据来源:东北证券,中国制造网


国内企业优势在成本和渠道。进口隔膜在产品品质上领先于国内绝大多数厂商产品,以采用单向拉伸的动力电池隔膜为例,相对于国内企业,美国Celgard以及日本宇部等企业生产的复合膜孔隙率可以高达60%,透气度达到200S/100CC,而且强度高,隔膜高温下闭孔性能好,电池的安全性更高。但国外厂商的产品价格高,并且客户响应慢。在国内,锂离子电池厂商产品系列复杂,不同类型产品的配料系统不同,隔膜与电池匹配难度较高,国内隔膜企业能够与电池厂商保持高效的沟通,而且能够实现快捷的配送方式,极大的缩短供货周期。随着国内厂商在产品工艺方面不断提升,凭借成本和渠道优势,外资隔膜市场在不断被侵蚀。

15:进口锂电隔膜与国产隔膜优势对比


数据来源:东北证券,高工锂电



3.2. 新能源汽车成为锂电增长核心驱动力

政府企业双向拉动,新能源汽车进入黄金发展期。2015年是我国新能源汽车推广五年计划的收官之年,2014年中央政府密集出台相关支持政策,包括新能源汽车购置税减免,鼓励建设充电设施政策,以及政府和公共部门强制购买新能源汽车的要求。2014年下半年,政策的效果开始显现,因此新能源汽车销量开始放量增长,2014年全年销量为74,765辆,同比增长320%,2015年1-2月销量12,440辆,同比增长290%,3月份销量13,500万辆,同比增长300%,四月份销量9,060辆,同比增长150%。企业方面,2015年政府启动新能源汽车补贴标准的退坡机制,2017年纯电动汽车、插电式混合动力汽车补助标准在2016年基础上下降10%,2019年补助标准在2017年基础上再下降10%,由于补贴标准的退坡,车企有强烈的动力将新能源汽车生产规模迅速扩大,以便于在补贴退坡后获得规模优势,降低成本压力。

图16:我国新能源汽车月度产量(辆)

数据来源:东北证券,工信部

图17:我国纯电动乘用车月度产量(辆)

数据来源:东北证券,工信部


动力电池接力3C成为国内锂电增长新的核心驱动力。锂离子电池的主要应用领域为3C电子产品,储能电池以及动力电池。3C产品目前已经进入成熟期,平均市场需求增速为15%。储能领域受制于成本瓶颈(锂离子电池成本是铅酸电池三倍以上),短时期内锂离子电池还难以在储能领域大范围推广。2014年开始中央政府密集出台支持政策,新能源汽车销量开始进入井喷,2014年全年销量为74,765辆,同比增长320%,今年销量有望实现20万辆,成为全球最大的新能源汽车市场,以单车40kwh来估算,单是新能源汽车2015年的动力电池需求将达到800万kwh左右。从整体市场来看,据高工锂电预测,2015年国内动力锂电需求有望持续爆发超过1300万kwh,成为未来国内锂电增长的核心驱动力。


图18:中国动力锂离子电池市场需求(百万wh)

数据来源:东北证券,高工锂电

图19:中国锂电子电池市场需求预测(万kWh)

数据来源:东北证券,高工锂电

20:中国新能源汽车锂离子电池需求预测

数据来源:东北证券,wind

预计2015年动力隔膜市场容量将达到16.96亿元左右动力电池需求爆发将直接拉动锂电隔膜需求量井喷,据真理研究数据,全球动力型电池隔膜消耗量与电池之比约为20平米/kwh。国内新能源汽车以插电式混合动力和纯电动汽车为主,电池容量高,平均一辆新能源汽车电池容量为40kwh(考虑到新能源客车的折算),隔膜消耗量在800平米左右。目前动力电池均价为6.5为元/平米,高于传统3C锂电隔膜,据高工锂电统计数据,2014年我国动力锂离子电池需求量为6,238百万wh,预计2015年需求量为13,044百万wh,以此估算2015年我国动力锂离子电池隔膜市场需求约为26,088万平米,市场规模约为16.96亿元,未来两年的复合增速将超50%


21:中国动力锂离子电池隔膜需求预测

数据来源:东北证券,高工锂电

补贴政策趋严叠加补贴退坡效应,动力电池订单将向优质厂商靠拢。补贴是现阶段新能源汽车厂商的核心利润来源,前期补贴政策一刀切,行业鱼龙混杂,企业围绕补贴政策来设计自己的商业模式和产品,对成本的考量甚于对质量的追求,2015年新的补贴政策出台,按质量进行阶梯化补贴成为最大的亮点,今年以来优质动力电池厂商的产品供不应求,相反其他厂商的订单就要平淡的多,未来随着补贴政策趋严和补贴额度的不断退坡,一些浑水模式的企业将逐渐淡出市场,新能源汽车电池的订单将不断向优质动力电池厂商靠拢。由于隔膜技术壁垒高,且对于电池的安全性起到至关重要的作用,因此相对于其他锂离子电池材料,电池厂商对于隔膜的供应商要求更为严格,会对隔膜企业在技术水平、产品品质、供货周期等方面做严格的考察。动力电池厂商为保持产品的一致性,会与经过品质认证的隔膜厂商形成稳固的供应链关系。之前比亚迪、ATL等一线电池厂商都以进口隔膜为主,当前随着国内优质隔膜企业在技术领域的突破,和电池厂成本竞争压力的上升,国内少量的优质隔膜企业开始切入一线厂商的供应链。未来几年这些切入一线厂商的国内隔膜企业将迎来一个高速发展期,逻辑有二:1,分享优质电池厂的高速成长红利。2,电池厂的国产化需求和技术辅助将加速这些优质隔膜企业的成长速度


图 22:新的补贴政策按质量分层补贴

数据来源:东北证券,公开资料

23:中国一线动力电池厂商的隔膜供应关系

数据来源:东北证券,GBII

3.3. 3C隔膜需求增长趋缓,储能领域有待爆发

3C领域是目前最大的下游市场,未来两年需求量年均复合增速约为10%3C产品指的是以笔记本电脑、智能手机、数码相机为代表的电子产品,其中笔记本电脑、智能手机以及平板电脑占比约为70%。我国是3C产品生产大国,过去几年受益于国内及海外市场需求迅速增长,出口与内销保持强劲增速,但随着笔记本电脑和智能手机等产品的迅速普及,产业步入成熟发展期,销量增速保持平稳,预计平均年复合增速在15%左右。3C产品的锂离子电池隔膜既有干法隔膜又有湿法隔膜,但以湿法隔膜为主,而且高端产品基本上采用的都是湿法隔膜,3C电池需求的高端化也是湿法隔膜需求增长的动力之一。一般汽车等使用的动力电池是单体电池的集合,众多单体电池的串联会带来功率的损耗,而且动力电池的能量密度比3C领域的电池要小,因此3C领域电池每kwh的隔膜消耗量较动力电池小,预计1kwh的电池大约需要15平方米左右的隔膜,当前3C领域隔膜市场均价约为4.5元/平米。据高工锂电统计,2014年我国3C产品锂离子电池需求量为21,565百万wh,预计2015年需求量为24,370百万wh。以此估算,2015年我国3C产品领域锂电隔膜市场需求约为36,555万平米,市场规模约为16.45亿元,考虑到3C隔膜价格的递减,预计未来两年需求量年复合增速10%左右。


图24:中国3C锂离子电池市场需求(百万wh)

数据来源:东北证券,高工锂电

图 25:中国锂电子电池市场需求预测(万kWh)

数据来源:东北证券,高工锂电

26:全球3C锂离子电池需求预测

数据来源:东北证券,wind

27:中国3C锂离子电池隔膜需求预测

数据来源:东北证券,wind



储能领域潜在市场空间极大,受制于成本瓶颈,短期市场容量有限。根据《中国锂电池产业发展分析》预计,2008年-2018年全球储能市场将从111GWh增长到4661GWh,年均增长45%。相对于目前在储能领域,铅酸电池占绝对主导地位,占比约为98%。锂离子电池具备循环寿命长,能效高,能量密度大,绿色环保等优势,而且铅酸电池生产的使用会带来铅污染问题,正逐渐被政策限制使用,未来必然要被锂离子电池和燃料电池取代。不过,相对于3C和动力电池领域,储能电池对电池能量密度、循环寿命等要求较低,成本是最核心因素,目前储能锂离子电池的成本在铅酸电池2倍以上,因此短期内还难以大规模取代铅酸电池,目前以示范性项目为主。锂离子电池的成本正逐年走低,当成本劣势不再明显时,锂离子电池将在储能领域将迎来爆发增长期。据高工锂电统计,2014年我国储能锂离子电池需求量为2,065百万wh,预计2015年需求量为3,010百万wh,以此估算,2015年我国储能领域锂电隔膜市场需求量约为3,010万平米,市场规模约为1.2亿元,未来两年市场复合增长率有望超过40%。如果说3C是锂电爆发的第一级火箭,动力电池是锂电爆发的二级火箭,那么未来储能有望成为锂电爆发的三级火箭。


图28:中国储能锂离子电池市场需求(百万wh)

数据来源:东北证券,高工锂电

29:全球储能领域锂离子电池需求预测

数据来源:东北证券,wind

30:中国储能领域锂离子电池需求预测

数据来源:东北证券,wind

31:中国储能领域锂离子电池隔膜需求预测

数据来源:东北证券,高工锂电



4. 价格竞争压力大,高端化是唯一出路


4.1. 产能无序扩张,价格竞争激烈

行业集中度较高,但短期产能无序扩张,竞争加剧。锂电隔膜行业集中度较高,2014年销售的国产隔膜中,中科科技、星源材质和金辉高科三家企业销量占比达到了52%。过去隔膜高毛利率吸引了大量资金进入该领域,市场竞争激烈程度不断加剧,一方面龙头企业扩大产能谋求更高市场份额,以中低端产能为主;另一方面大量中小企业扩大低端产能,并采取低价竞争策略抢占部分市场。产能迅速扩张加剧了行业竞争。据高工锂电统计,目前国内已经实现量产有十多家企业,规划产能达到了8.4亿平方米,但还有约40家企业在建或计划投资锂电隔膜项目,所有项目全部投产后,产能将达到23亿平方米,甚至超过全球市场需求。不过,产能并不代表实际产出能力,受制于国内的工艺水平,行业平均收率水平为30%~40%,即将近70%的产成品需要做报废处理,低端技术难以形成有效产能。短期内产能的急剧扩张将加剧竞争,长期来看随着电动汽车对电池品质要求的不断提高,低端产能将逐渐淘汰出局

图32:2014年中国市场国产隔膜市场份额

数据来源:东北证券,中国电池网

33:我国主要锂离子电池隔膜企业技术及产能

数据来源:东北证券,高工锂电


隔膜价格快速下滑,短期内难以见底。近几年来国产隔膜价格出现了快速下滑,据高工锂电统计,2010年国产16um湿法隔膜市场均价为9.5元/平米,而2014年为4.5元/平米;2010年16um干法隔膜均价为7.5元/平米,而2014年为3.5元/平米,跌幅均超过了50%。隔膜价格大幅下滑主要是由于国内低端产能迅速扩张,新进入者企图以低价占据市场,带动星源材质、中科科技等龙头企业被动降价。国内企业普遍缺乏核心技术专利,进口的基体材料和生产设备也并无明显差别,因此行业内产品同质化较为严重,价格成为了竞争的焦点。此外,下游电池电芯行业也存在中低端产能过剩问题,低端领域价格战也非常激烈,这些中低端的锂电厂商是国内隔膜厂商主要客户,因此被动降价的压力大。明后两年国内新建产能将陆续释放,市场供给压力将大幅增加,隔膜价格短期内难以见底。


图34:中国市场16um隔膜市场均价(元/平米)

数据来源:东北证券,GBII

图35:中国锂电隔膜市场均价(元/平米)

数据来源:东北证券,赛迪顾问

4.2. 高端化是唯一出路

国际巨头产品降价空间大,持续的产能扩张或冲击国内隔膜市场。隔膜三巨头旭化成、东燃化学和Celgard的市全球场份额从10年的77%下滑到56%,主要原因在于中国和韩国企业以低价竞争策略迅速占领低端市场,全球均价也逐年走低。据赛迪顾问全球产值统计数据推算,2010年隔膜均价为2.61美元/平米,2014年下滑到1.75美元/平米,下滑幅度小于国内价格下滑幅度,主要原因在于中韩两国低端产能难以与旭化成等国际巨头的高端产品形成有效的竞争,高端产品竞争程度较低。以2015年7月16um隔膜报价为例,韩国SK和中国辽源鸿图报价为5元/平米;旭化成价格为13.5元/平米,是SK和国内二线企业价格的2.7倍。但近几年,巨头旭化成、东燃化学和Celgard都进行过数次产能扩张,而且目前产品价格下降空间较大,国内企业缺乏核心技术,如果国际巨头持续大幅扩张产能,并降低价格,国内隔膜市场价格可能会被持续冲击。


图36:全球电隔膜市场均价(美元/平米)

数据来源:东北证券,赛迪顾问

图37:2015年7月全球部分企业16um隔膜报价

数据来源:东北证券,中国化学与物理电源协会


中低端和高端产品的价格、竞争状况差别较大,高端化是唯一出路。过去几年里,锂电隔膜的高毛利率吸引了大量新进入者,而新建产能集中在低端产品领域,造成了低端产品供过于求的局面,高技术壁垒使得中高端产品国内供给远低于市场需求,特别是高端产品约90%为进口隔膜。高中低端产品价格差距较大,根据高工锂电统计数据,国产隔膜中,2014年16um的高端湿法基膜价格在6-7元/平米,中端为4.5-4.8元/平米,低端为3元/平米;20um干法单向拉伸隔膜价格在4.5-5.2元/平米,中端为3.5-4元/平米,低端价格则低于3元/平米。目前行业平均毛利率为25%,但具备中高端产能的星源材质和沧州明珠产品毛利率超过50%,远超行业平均水平。尽管新进入者采取低价竞争的策略,也迫使星源材质、沧州明珠等国内一线企业跟随降价,但是随着补贴政策向优质动力电池企业靠拢和优质电动汽车供应链体系建设的推进,竞争的割裂化将愈发明显,优质供应链体系内的厂商竞争相对温和,而低端产能竞争将愈发激烈。


图38:2014年我国16um湿法基膜均价

数据来源:东北证券,高工锂电

图39:2014年我国20um干法单拉隔膜均价

数据来源:东北证券,高工锂电

5. 相关国内上市公司


国内上市标的中建议关注技术领先,具备与国际一线厂商竞争实力的星源材质、沧州明珠和纽米科技星源材质是国内锂电隔膜行业领军企业,也是国内唯一一家进入LG供应链的企业,公司在国内拥有大量优质客户,包括比亚迪、天津力神、中航锂电、万向集团等一线动力电池制造商。沧州明珠拥有技术和渠道优势,产品性能也达到了日韩等国际一线厂商的技术水平,公司已经成为比亚迪的核心供应商之一,凭借自身的技术实力,公司隔膜产品毛利率超过60%,与星源材质相当。重庆纽米是湿法隔膜新起之秀,坚定走高端路线,拥有陶瓷涂覆隔膜和三层复合隔膜生产能力。金辉高科的湿法隔膜产能行业第一,但客户集中在数码类电池,是市场竞争最为激烈领域。


40:我国锂离子电池隔膜主要企业

数据来源:东北证券,高工锂电


星材质——国内锂电隔膜行业领军企业,产品进入LG、比亚迪等国内、国际一线供应链体系。深圳市星源材质科技股份有限公司成立于2003年9月,主营业务为锂离子电池隔膜的研发和销售。公司现拥有六条干法隔膜生产线和一条湿法隔膜生产线,是少数同时拥有干法和湿法制备技术的制造商。在干法技术上,公司技术国内领先,并作为牵头单位参与我国锂离子电池隔膜国家标准的制定。公司在国内拥有大量优质客户,包括比亚迪、天津力神、中航锂电、万向集团等国内一线动力电池制造商,2012年公司得到韩国LG化学的品牌认证,开始进入韩国市场,出口业务迅速增长,2012年出口业务收入占比为0.27%,2014年达到了32.33%,成为国内锂离子电池隔膜出口量最大的企业,2014年全球市场份额达到了7%。高端产能和优质客户保证了公司的盈利能力,作为公司主营产品的单层隔膜和双层隔膜,毛利率分别达到了56.35%和67.71%。公司作为LG化学、比亚迪和天津力神等国内、国际一线厂商的核心供应商,供应链竞争优势明显。


图41:星源材质营业收入(万元)

数据来源:东北证券,星源材质

图42:星源材质净利润率(%)

数据来源:东北证券,星源材质

图43:2014年星源材质分客户销售收入占比

数据来源:东北证券,星源材质

44:星源材质2014年业务构成

数据来源:东北证券,公司公告


沧州明珠—拥有技术和渠道优势,产能逐步释放打开业绩增长空间。2012年以前,沧州明珠(002108)的主营业务为BOPA薄膜和PE管道塑料制品,在BOPA薄膜的生产过程中,公司积累了丰富的塑料薄膜拉升工艺经验,在该工艺基础上,公司自2008年开始研发锂离子电池隔膜,2009年成功研发出拥有自主知识产权的干法单向拉伸工艺,2011年开始批量生产,2012年开始“年产2,000万平米锂离子电池隔膜”项目的建设,2014年该产能得到了全部释放,2014年公司隔膜的营业收入占到了5.8%。2014年6月,公司投资扩产锂电隔膜,产能释放后,公司隔膜产能将扩大到6,500万平米。公司技术水平国内领先,并且成功切入比亚迪供应链体系,今后随着产能的逐步释放,隔膜有望成为公司业绩的核心驱动力。


图45:沧州明珠锂电隔膜业务营业收入(万元)

数据来源:东北证券,公司公告

图46:沧州明珠锂电隔膜业务毛利率(%)

数据来源:东北证券,公司公告


图 47:沧州明珠2014年业务构成

数据来源:东北证券,公司公告

金辉高科—湿法隔膜产能国内第一,但所处细分领域竞争激烈,盈利能力持续下滑。佛山市金辉高科光电材料有限公司最初是由佛塑科技(000973)与香港比亚迪在2006年2月,共同出资281万美元所组建,是国内第一家使用湿法工艺生产锂离子电池隔膜的企业。公司成立初期,佛塑科技股权占比55%,比亚迪占比45%。几经股权转让,金辉高科的实际控制人为广东省国资委,比亚迪已经完全退出,佛塑科技持股32.13%,为第一大股东。目前金辉高科拥有3条湿法隔膜生产线,产能约7000万平方米/年。但是金辉高科的客户集中在数码类电池,是市场竞争最为激烈地方,激烈的竞争使得金辉高科营业利润持续下滑,2014年净利润率已经降到了9.37%,并且短期内激烈的竞争态势无缓和迹象。


图48:金辉高科营业收入(万元)

数据来源:东北证券,公司公告

图49:金辉高科净利润率(%)

数据来源:东北证券,公司公告

图 50:佛塑科技2014年业务构成

数据来源:东北证券,公司公告

重庆纽米—湿法隔膜新起之秀,坚定走高端路线。重庆云天化纽米科技股份有限公司成立于2010年4月,并于2015年1月获批在新三板挂牌,股票代码:831742,公司主要客户为维科电池、振华新能源和鸿兴能源。公司的控股股东为云天化(600096),股权占比为88.68%。公司的湿法双拉生产技术拥有自主产权,具备产品幅度宽、生产速度快、单线产能大等优点,公司也是行业内容少数可以做到稳定生产12μm及以下厚度的隔膜制造企业。2014年10月公司开始投资扩产,现有产能约为6,000万平方米/年。公司的陶瓷涂覆隔膜和三层复合隔膜是未来的拳头产品,其中陶瓷涂覆隔膜能够大幅提升基材隔膜的高温热稳定性,增强电池安全性能和电性能,是当前高端湿法隔膜领域主流选择。尽管公司目前在国内的市场份额仅有4.7%,但随着新建产能的释放和陶瓷涂覆隔膜的大规模量产,公司市场份额将进一步提高。

图51:重庆纽米营业收入(万元)

数据来源:东北证券,公司公告

图52:重庆纽米毛利率(%)

数据来源:东北证券,公司公告


图 53:云天化2014年业务构成

数据来源:东北证券,公司公告




来源:东北证券中小市值组 笪佳敏

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