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鋰離子電池上游產業鏈技術全解

發布時間: 2014-10-11 10:02:27    來源: 電池中國網綜合
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[摘要]我國鋰電池上游礦產資源豐富,主要包括鈷、鋰、鎳、錳、磷、鐵、石墨及各種化合物,其中鋰和石墨礦石用量最大。

  國內電解液產能釋放,聚合物電解質受青睞

  電解液對鋰電池的運行和安全性具有舉足輕重的作用。電解液作為帶動鋰離子流動的載體,對電池的比容量、工作溫度范圍、循環效率和安全性能等至關重要,是鋰離子電池獲得高電壓、高比能的保證。電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質鋰鹽、必要的添加劑等原料組成,在一定條件下,按一定比例配制而成的,其中電解質在電解液成本中比重最大,也是電解液中技術壁壘最高的環節,目前主要被日韓壟斷。

  六氟磷酸鋰是目前市場上主要的鋰電池電解質。電解質材料中六氟磷酸鋰相對于其他鋰鹽,不僅具有良好的導電率、電化學穩定性及突出的氧化穩定性,并且后續廢電池的處理簡單,對生態環境友好,因此成為目前應用最廣泛的電解質。

  六氟磷酸鋰實現國產化,價格趨穩。電解質與隔膜類似,是電池低成本和自產自足的關鍵,六氟磷酸鋰以其獨特的性能優勢成為目前最廣泛的電解質。著眼全球,2011年日本瑞星化工、森田化學和關東電化是六氟磷酸鋰的主要生產商,占全球產能的55%左右,隨著國內廠商技術突破同時快速擴張產能快速擴張,預計到2015年六氟磷酸鋰產能將占全球40%。六氟磷酸鋰產能的快速釋放將加劇行業競爭,直接導致產品價格降低,但隨著電動汽車行業的爆發以及消費類電子產品的穩定增長,六氟磷酸鋰未來的需求將大幅提升,價格有望穩定在10萬元/噸。

  全球鋰電池電解液供應商主要集中在中、日、韓。電解液的格局與鋰電池的分布一致,主要集中在中、日、韓三國。鋰電池的市場發展直接帶動了電解液材料產業的大發展,2012年中國企業在全球市場份額比重突破50%,相反,日本企業電解液的市場份額有所下降,2012年的日本電解液企業在全球市場份額為22.9%,較2011年的33.4%下滑了10%以上。

  電解液處于向中國產能轉移的過程中。過去鋰電池電解液一直都是日韓廠商的天下,隨著中國技術的提高以及國內需求的日益增速,尤其是六氟磷酸鋰國產化后,電解液產能不斷向中國轉移。

  電解液的擴產速度與需求增速基本匹配,電解液價格穩定。盡管電解液也存在擴產,但電解液擴產比較理性,隨著六氟磷酸鋰近年來的快速擴產帶來的成本下降以及國內市場的提升,一線廠商的電解液毛利率有望穩定在25%,電解液的價格在3.5萬元/噸左右。

  聚合物鋰電池將成為未來鋰電池的主流產品。根據鋰電池形狀和外包裝材料可以將鋰電池分為方形鋰電池、圓柱鋰電池和聚合物鋰電池。由于與液態鋰電池相比,聚合物鋰電池具有可薄形化(最薄0.8毫米)、任意面積化與任意形狀化等優點,從而提高電池設計的靈活性。受益于平板電腦、智能手機等消費類電子產品的快速增長,聚合物鋰電池企業正迎來巨大的市場機遇。

  隔膜技術實現突破,進口替代日趨明顯

  鋰電池隔膜生產技術壁壘最高,高端產品需依賴進口。隔膜在成本構成上僅次于正極材料,占20-30%,隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等,直接影響電池的容量、循環以及安全性能。隔膜主要作用是將電池的正、負極分隔開來,防止兩極接觸而短路。目前,市場化的隔膜材料主要是以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)為主的聚烯烴類隔膜。

  隔膜的生產工藝包括濕法工藝和干法工藝,同時干法工藝又可細分為單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝。

  干法工藝:將聚烯烴樹脂熔融、擠壓、吹膜制成結晶性聚合物薄膜,經過結晶化處理、退火,得到高度取向的多層結構,在高溫下進一步拉伸,將結晶界面進行剝離,形成多孔結構。聚丙烯(PP)產品主要由干法工藝制得。

  濕法工藝:將高沸點的液態烴或一些小分子物質與聚烯烴樹脂混合,加熱熔融后,形成均勻的混合物,把熔融混合物鋪在薄片上,壓制成膜片,再將膜片加熱至接近熔點溫度,進行雙向拉伸使分子鏈取向,最后保溫一定時間,用易揮發物質洗脫殘留的溶劑,制得微孔膜材料。聚乙烯(PE)產品是由濕法工藝制的。

  全球隔膜行業集中于美日韓,國內發展空間大。目前世界上只有美國、日本、韓國等少數國家擁有先進的隔膜生產技術,其中旭化成、Celgard和東燃化學、韓國SK明顯居于壟斷地位,四家企業2013年全球市場占有率達到76%,國際大的鋰電池廠商也由這4家企業為其供應隔膜產品。就全球格局來看,高端市場被國外壟斷,80%的中端市場被國外占據,我國產品處于中低端,市場競爭激烈。近幾年隨著國內廠商積極加大研發力度,國產鋰電池隔膜漸漸走進鋰電圈,開始搶占國際市場份額。

  全球隔膜供過于求,但形勢并不嚴峻。據中國塑料加工工業協會稱,隨著電動車和儲能等下游鋰電池產業的影響,未來幾年全球隔膜的年需求量將以20-25%的速度增長,同時全球隔膜產量保持較快的增長,2013年全球隔膜產量同比增長30%,供需基本平衡。

  國內隔膜產能不斷擴大,隔膜價格趨于平穩。隔膜是鋰電池四大關鍵材料中技術壁壘最高的材料,也是毛利率最高的材料。在產業初期,許多企業扎堆進入隔膜行業,多數企業隔膜產品定位于中低端市場,造成中低端隔膜產能過剩。據高工鋰電統計,截止目前,國內涉足隔膜的企業已接近40家,規劃的產能達到8億平米,已遠遠超過2013年全球的實際用量7.5億平米,但實際量產的企業不到20家,得到電池廠商認可的不足10家,有些企業的產能利用率不足5%。目前干法工藝制造的隔膜價格在5元/平米左右,未來價格趨于平穩,濕法工藝由于工藝復雜,價格穩定在10-12元/平米。

  國內鋰電隔膜技術取得突破,進口替代趨勢明顯。隨著鋰電池應用領域不斷擴增,國內部分優秀廠商技術、裝備不斷提高,以其優良的產品性能及強大的市場拓展能力,大幅度提高市場份額,逐步實現進口替代。星源材質、佛山金輝高科、中科科技等大陸廠商逐步實現隔膜產業化,部分企業在孔隙率、熱收縮、拉伸強度等關鍵技術指標接近國際水平,進口替代趨勢明顯。

  未來隔膜行業發展趨勢:更輕薄、更安全。隨著鋰電池在消費類電子、電動汽車等應用領域的快速增長,鋰電池隔膜要為未來的市場爆發提前布備,需要在產品的性能和品質上有所突破,隔膜未來發展趨勢是滿足高功率、大容量、長壽命循環和安全可靠等性能要求。
 

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