锂离子电池因具有工作电压高、能量密度大(重量轻)、无记忆效应、循环寿命长和无污染等优点,成为各类电子产品的主力电源,全球锂离子电池的需求量年均递增30%以上,市场非常庞大,中国目前锂离子电池生产量占世界总量的三分之一以上,100多家锂电生产企业对锂离子电池材料需求殷切,锂离子电池由正负电极、电解质及聚合物隔离膜组成,隔膜系锂电材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料,毛利率通常达到70%以上,占了锂电池成本的20-30%。锂离子电池隔离膜一般采用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)单层微孔膜,以及由PP和PE复合的多层微孔膜作为隔离膜,以聚丙烯为例,其原料成本约8千元/吨,而将其加工成隔膜后,其价值可达到300万元/吨,大幅升值几百倍。
从外观上看,它与普通的白色塑料没什么明显区别,但在锂电池的结构中,隔膜却是关键的内层组件之一。隔膜的性能,直接影响着电池的容量、循环性能以及安全性能等特性。佛塑股份总工程师、金辉公司董事长吴耀根指出,由于技术含量很高,隔膜是锂电池中最后国产化的产品,而现在公司已经掌握了隔膜的核心技术。目前,国内年需求大概是1.3亿平方米,而金辉公司做了1200多万平方米。
据报告指出,到2012年如果形成100万辆混合动力汽车的规模,电池隔膜需要将近4亿平方米,而目前国内隔膜的总产能只有1.3亿平米。未来动力电池可能将是翻番式的增长,其需求将是手机电池的10倍以上。
聚合物薄膜在薄膜太阳能电池中同样具有广阔的应用空间,开发生产锂电池隔离膜、太阳能光伏新材料是制膜企业产业升级的大方向。但国内能够生产隔膜的企业屈指可数,导致一直受制于国外进口,价格居高不下,这是锂电制造成本很高的一个主要原因,当然也是影响锂电应用的重要原因之一。
目前,国内能生产隔膜的企业仅有星源科技、金辉高科两家技术相对成熟,市场供应量严重不足,大部分依赖进口,市场主要被日本旭化成工业、东燃化学,及美国Celgard把持。隔膜具有典型的"高技术、高资本"特点,而且项目周期很长,投资风险较大,国内企业的投资热情并不高。
预计全球对聚乙烯、聚丙烯和芳烃等主要石化产品的需求将以高于全球GDP2-3%的速度增长,而亚洲增速最快。为此,世界领先的石油和石化企业埃克森美孚化工正在积极投资以满足这一不断增长的需求。通过正在中国福建建设的合资企业和在新加坡建设新的石化装置,使其世界级石化装置的产能增加一倍以上。同时,还在推动沙特和卡塔尔的大型投资项目,并在韩国建设一家新的锂电池隔膜厂。
尽管发展隔膜对促进锂电产业具有重大意义,但从投资角度言,隔膜具有典型的"高技术、高资本"特点,且项目从启动到投产运行周期很长,投资风险较大,一定程度上阻碍了国内企业对这一重要领域的投资。
锂电隔膜简介
隔膜在电池材料中主要的功能为隔绝正负极以防止电池自我放电及两极短路等问题,主要材质使用多孔质的高分子膜,包括聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP),因此又称聚乙稀薄膜、PE膜。由于隔膜的安全性、渗透性、孔隙度及膜厚度将互相影响离子传导度及机械强度,所以制造不同的产品必须应用不同的设计方式,如单层、双层及三层的隔离膜。
根据不同的物理、化学特性,锂离子电池隔膜材料可以分为:织造膜,非织造膜(无纺布),微孔膜,复合膜,隔膜纸,碾压膜等几类。聚烯烃材料具有优异的力学性能、化学稳定性和相对廉价的特点,因此聚乙烯,聚丙烯等聚烯烃微孔膜在锂离子电池研究开发初期便被用作锂离子电池隔膜。时至今日,商品化的锂离子电池隔膜仍然是聚烯烃微孔膜。近年来,固体和凝胶电解质开始被用作一个特殊的组件,同时发挥电解液和电池隔膜的作用,是一项新兴的技术手段。
随着新能源汽车的逐渐推广,未来对动力锂电池材料的需求将得到引。锂电池由正负电极、电解质及聚合物隔离膜组成,隔膜系锂电材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料,毛利率通常达到70%以上,占了锂电池成本的20-30%。按照计算,一辆汽车就可以用到一千到两千平方米的隔膜。
便携式电动工具、移动电话、笔记本电脑、摄录机等可充电锂离子电池、小型动力工具电池等主要使用聚烯烃隔膜,技术及市场都已经十分成熟。目前全球近95%隔膜主要由旭化成(Asahi Kasei Chemicals)、东燃化学(Tonen)及美国Celgard三家公司生产。其中,旭化成5成以上的隔膜主要供应给Sanyo;而Celgard则是MBI和比亚迪的主要供应商;由于拥有Sony、SDI、LGC等客户,东燃化学成为全球此类隔膜的第三大供应商。
由于我国在锂离子电池隔膜的研究与开发方面起步较晚,国内能生产隔膜的企业屈指可数,其中仅有星源科技、金辉高科、新乡格瑞恩、桂林新时代等几家技术相对成熟,并形成初步产业化。
纵观国内的锂离子电池隔膜市场,虽然目前依然是国外品牌一统天下,但是隔膜的国产化已经呈现出喜人的局面。现在国内3种类型的聚烯烃隔膜均已经实现了市场化,并且产能在逐步扩大,产品的质量也在不断提升。目前国产隔膜在低、中端市场已经大部分替代了进口产品,少量产品已经进入高端市场,市场价格随着国产隔膜的问世已经有所降低,由2003年的15~20元/m2降低到现在的8~15元/m2。
来源:CNEV
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