鋰電池隔膜行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢探討

張偉，吳耀根（佛山市金輝高科光電材料有限公司，廣東佛山，528000）

鋰電池隔膜行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢探討

張偉，吳耀根（佛山市金輝高科光電材料有限公司，廣東佛山，528000）

隨著移動(dòng)設(shè)備、電動(dòng)工具、儲(chǔ)能等的高速發(fā)展，全球?qū)︿囯x子電池的需求隨之增長迅速，并帶動(dòng)了鋰離子產(chǎn)業(yè)和鋰電池隔膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本文闡述了鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展空間，并對鋰電池隔膜的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢進(jìn)行了探討。

鋰離子電池；鋰離子電池隔膜；行業(yè)現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

1.鋰離子電池產(chǎn)業(yè)概況

1.1 鋰電池產(chǎn)業(yè)總體情況

1.1.1 全球鋰電池產(chǎn)業(yè)情況

隨著移動(dòng)設(shè)備、電動(dòng)工具、儲(chǔ)能等的高速發(fā)展，全球?qū)︿囯x子電池的需求隨之增長迅速，并帶動(dòng)了鋰離子產(chǎn)業(yè)規(guī)模的發(fā)展。

在市場需求方面，據(jù)真鋰研究預(yù)計(jì)，今后5年鋰離子電池市場需求仍會(huì)以接近50%的年均復(fù)合增長率高速成長，到2018年全球需求總量將超過38500萬kW h，是2013年的7倍以上，超越鉛酸電池成為用量最大的二次電池產(chǎn)品（圖1）。

圖1 2011—2018年全球鋰離子電池市場發(fā)展預(yù)測

在產(chǎn)業(yè)規(guī)模方面，據(jù)IIT統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2005-2013年，全球鋰電池市場規(guī)模從56億美元增長到141億美元，復(fù)合年增長率12.1%，預(yù)計(jì)2022年市場規(guī)模將422億美元，未來十年復(fù)合年增長率預(yù)計(jì)為12.9%（圖2）。

圖2 2005-2022年全球鋰電池市場規(guī)模趨勢及預(yù)測圖

1.1.2 中國鋰電池產(chǎn)業(yè)情況

（1）中國鋰電池市場需求情況

受國家政策及下游行業(yè)的拉動(dòng)，我國201 1—201 4年鋰電池市場需求的年增幅較大，201 2年44.79%，2013年67.26%，2011-2013年均復(fù)合增長率高達(dá)55.62%，2014估計(jì)達(dá)60%以上（圖3）。其中2013年市場增長的動(dòng)力主要來自于智能手機(jī)、移動(dòng)電源、電動(dòng)自行車等，2014年除上述市場之外，最大動(dòng)力來自電動(dòng)汽車和基站電源。而且在全球的市場需求中，中國市場占比也上升較快，2011年和2012年在17%-18%之間，2013年快速上升到21.5%（25%），估計(jì)2014年占比還是上升。

圖3 2011—2014年中國鋰電池市場需求統(tǒng)計(jì)

（2）中國鋰離子電池產(chǎn)量及產(chǎn)業(yè)規(guī)模

市場需求的迅速增長使國內(nèi)鋰電池產(chǎn)量不斷增加，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。產(chǎn)量方面，據(jù)AskCIData數(shù)據(jù)顯示，2014年中國鋰電池產(chǎn)量高達(dá)52.8億支，同比增長了10.9%。2010—2014年中國鋰電池產(chǎn)量持續(xù)大幅增長，增長率均高于10%（圖4）。

圖4 2010-2014年中國鋰電池產(chǎn)量增長趨勢圖（萬支）

產(chǎn)業(yè)規(guī)模方面，據(jù)CCM數(shù)據(jù)顯示，2014年，鋰離子電池市場規(guī)模為715億元，同比增長21.1%，其中當(dāng)年3C市場用鋰離子電池增長6%，全國銷售規(guī)模為580億元；儲(chǔ)能用鋰離子電池，包括通信和新能源應(yīng)用，需求15億元。該公司預(yù)測，到2017年，鋰離子電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模將暴增至400%，達(dá)200億Ah，超過2013年全世界產(chǎn)能的2倍多（圖5）。

圖5 中國鋰電池市場規(guī)模及預(yù)測

1.2 鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間

1.2.1 國家政策大力支持

由于鋰電池隔膜屬于國家鼓勵(lì)發(fā)展的電池配套材料，符合國家《當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南》，同時(shí)屬于“國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要 （2006-2020年）”中所列：高效能源材料技術(shù)中的高效二次電池材料及關(guān)鍵技術(shù)專題。我國出臺的《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》確定的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中，“新能源、新材料、新能源汽車”等三項(xiàng)都與鋰離子電池有關(guān)。新能源汽車產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)是純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力車，鋰離子電池是其成敗的關(guān)鍵要素之一。無論是蓄能電池還是動(dòng)力電池，其基礎(chǔ)都是材料，因此，發(fā)展鋰離子電池材料對于推動(dòng)我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有極大的意義。此外，為推廣新能源汽車的使用，國家政策密集出臺（表1）。未來，我們的政策環(huán)境將越趨利好。

表1：國家近年來在電動(dòng)車方面的政策法規(guī)

1.2.2 下游新能源汽車行業(yè)的強(qiáng)勁拉動(dòng)

（1）國內(nèi)方面

在政府直接補(bǔ)貼、牌照優(yōu)先、公務(wù)用車加大新能源車占比等政策扶持下，電動(dòng)汽車推廣呈爆發(fā)式增長。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2014年新能源汽車生產(chǎn)78499輛，銷售74763輛，比上年分別增長3.5倍和3.2倍。預(yù)計(jì)2015年新能源汽車將延續(xù)2014年的快速增長趨勢，保持同比2-3倍的增長，年產(chǎn)銷量將達(dá)15-20萬輛。

隨著新能源汽車銷量的進(jìn)一步提高，業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)，2016年之前鋰電池或?qū)⑦M(jìn)入供應(yīng)緊張的階段，強(qiáng)烈的需求更進(jìn)一步凸顯了產(chǎn)能的短暫性不足。據(jù)介紹，在此前，國內(nèi)電動(dòng)汽車企業(yè)在產(chǎn)能設(shè)計(jì)之初考慮到國內(nèi)市場需要較長時(shí)間培育，多數(shù)企業(yè)僅有一條生產(chǎn)線處于生產(chǎn)狀態(tài)。再加上新能源動(dòng)力電池對產(chǎn)品的要求較高，企業(yè)在選材和生產(chǎn)上都需要一段時(shí)間，因此，據(jù)其預(yù)測，國內(nèi)鋰動(dòng)力電池要達(dá)到供需平衡，最快也要等到2017年。未來幾年，鋰電池生產(chǎn)企業(yè)將迎來業(yè)績持續(xù)高增長階段。

隨著中國電動(dòng)汽車銷量的大幅增長，鋰離子動(dòng)力電池市場正開始進(jìn)入黃金期。到2017年，鋰離子電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模將暴增400%。

（2）國際方面。

2014年美國電動(dòng)汽車銷量一直處于火爆狀態(tài)，2014年1-8月累計(jì)銷量76799輛，同比大增28%。歐洲市場方面，知名跨國咨詢公司奧緯日前發(fā)布的調(diào)查報(bào)告顯示，到2030年，歐洲市場上包括插電式混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車等在內(nèi)的新能源汽車年銷量占比將從2012年的1%猛增到20%。

以新能源汽車的代表企業(yè)特斯拉為例，2013年特斯拉公司實(shí)現(xiàn)營收約20億美元，同比增長3.9倍，2014年?duì)I收31.98億美元，同比增長58.9%。斯拉預(yù)計(jì)，2016年僅其一家公司需要的鋰電池用量將會(huì)超過目前全球的3C市場鋰電池總用量。

1.2.3 消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場的持續(xù)增長

隨著智能手機(jī)、平板電腦、移動(dòng)電源的快速增長，國內(nèi)3C鋰電池市場需求持續(xù)增長。具體市場預(yù)測情況如下（表2）：

表1：2013-2017年 中國消費(fèi)類電子產(chǎn)品用鋰電池市場預(yù)測 單位：萬 wkh

總體來說，3C市場對鋰離子電池的需求增長比較有限，預(yù)計(jì)今后幾年的增長速度會(huì)維持在15%左右（真理研究認(rèn)為）。由于國內(nèi)企業(yè)在智能手機(jī)、移動(dòng)電源等產(chǎn)業(yè)上發(fā)展較快，因此，該市場國內(nèi)企業(yè)的供應(yīng)量在未來幾年大致會(huì)維持27.01%的年均復(fù)合增長率，發(fā)展速度高于全球。目前中國大多數(shù)鋰離子電池企業(yè)都集中在這個(gè)市場，不過隨著動(dòng)力電池市場的發(fā)展及中國電池企業(yè)技術(shù)水平的提高，這一情況將有所改變。

1.2.4 嚴(yán)格的環(huán)保要求催生鋰電發(fā)展新機(jī)遇

新《環(huán)境保護(hù)法》首次將“保障公眾健康”寫入總則第一條，鼓勵(lì)推廣使用潔凈新能源。而即將修訂的《大氣污染防治法》在突出源頭治理、明確排放總量控制和排污許可、強(qiáng)調(diào)科技治霾等方面，提出許多有效實(shí)用的措施，也提出了鼓勵(lì)和支持開發(fā)、利用清潔能源。由此，業(yè)內(nèi)專家表示，未來以鋰電為代表的新能源產(chǎn)業(yè)前景將十分光明，無污染鋰離子電池將迎來新的發(fā)展機(jī)遇。

2.鋰離子電池隔膜現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

2.1 鋰電池隔膜的作用

在鋰電池的結(jié)構(gòu)中，電池隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一，也是技術(shù)壁壘最高的一種高附加值材料，約占鋰電池成本的20%-30%。隔膜的好壞決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。

2.2 鋰電池隔膜行業(yè)的現(xiàn)狀

2.2.1 鋰離子電池隔膜行業(yè)需求增幅較大

圖6 2009—2013年中國鋰電池隔膜市場容量及增速注：市場容量指國內(nèi)電池企業(yè)對隔膜的需求量，包含進(jìn)口隔膜和本土企業(yè)生產(chǎn)的隔膜

作為世界上最大的鋰電池生產(chǎn)制造基地和第二大鋰離子電池生產(chǎn)國和出口國，中國對隔膜的需求日益增加。2013年，中國國內(nèi)隔膜的市場容量為5.38億平方米，同比增長40.40%（圖6）。2013年國產(chǎn)隔膜的產(chǎn)量約為國內(nèi)隔膜市場容量的50%左右，但是同比增速保持了54.31%（圖7）。

圖7 2009—2015年中國國產(chǎn)隔膜產(chǎn)量及增速統(tǒng)計(jì)及預(yù)測

2.2.2 低端市場產(chǎn)能過剩，產(chǎn)品價(jià)格不斷下降，賬期加長

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)已有50多家企業(yè)已建成、在建或者計(jì)劃投資上馬鋰電池隔膜項(xiàng)目，其中真正量產(chǎn)的有十多家，規(guī)劃的產(chǎn)能達(dá)到8.4億㎡?？紤]到其他在建或籌建、未公布的項(xiàng)目，如果全部項(xiàng)目都在2015年投產(chǎn)，總產(chǎn)能將為23億㎡，遠(yuǎn)超全球鋰電池隔膜需求量。與此同時(shí)，產(chǎn)能的迅速擴(kuò)張也使隔膜價(jià)格一路下滑：2013年濕法隔膜平均價(jià)格在6.2元/平方米，現(xiàn)在約4.5元/平方米；干法隔膜的價(jià)格較3年前累計(jì)下降70%左右，毛利率一降至25%左右（圖8）。

圖8 國內(nèi)鋰電池隔膜價(jià)格走勢

除價(jià)格下降之外，隔膜行業(yè)的數(shù)期也在不斷加長。由于隔膜行業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過剩、三角債等原因，“收賬難”問題一直困擾著絕大部分的隔膜廠商。雖然動(dòng)力電池企業(yè)的賬款相對比較容易收，但目前能進(jìn)入動(dòng)力電池供應(yīng)鏈的隔膜企業(yè)仍然較少。

據(jù)預(yù)計(jì)，未來幾年國內(nèi)隔膜行業(yè)價(jià)格競爭將愈趨激烈，迎來行業(yè)大洗牌，缺技術(shù)、少品牌、短資金這將被淘汰出局，尤其是中小企業(yè)境地不容樂觀。市場特征將呈現(xiàn)強(qiáng)者恒強(qiáng)、弱者出局的趨勢。

2.2.3 高端產(chǎn)品進(jìn)口比重較大，但國產(chǎn)隔膜廠家進(jìn)步明顯

由于隔膜具備較高的技術(shù)壁壘，隔膜是最后一個(gè)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化的鋰電池關(guān)鍵性材料，所以，國產(chǎn)隔膜廠商與國外廠商相比仍有一定差距，目前國內(nèi)中高端隔膜市場進(jìn)口比重依然較大（圖9）。不過，隨著行業(yè)發(fā)展，到2014年，國產(chǎn)隔膜替代進(jìn)口膜的步伐已逐步加快，進(jìn)軍高端市場的隔膜也越來越多。金輝高科憑借穩(wěn)定的產(chǎn)品制程能力和質(zhì)量水平，已成功獲得海外知名企業(yè)S公司的供應(yīng)商資質(zhì)認(rèn)證，出口量在逐月上升，海外市場供應(yīng)體系有望進(jìn)進(jìn)一步打開。深圳星源也已成功進(jìn)入LG供應(yīng)體系，海外市場不斷開拓。

圖9 2013年全球鋰電池隔膜市場格局

2.3 鋰離子電池隔膜發(fā)展趨勢

（1）從行業(yè)整體來看，隔膜的研究方向主要集中在以下幾個(gè)方面：

①提高產(chǎn)品良品率；由于市場的供過于求，隔膜價(jià)格下降導(dǎo)致隔膜企業(yè)的利潤率已經(jīng)有了大幅度下滑，外部市場不利的情況下企業(yè)要想辦法自救。哪家企業(yè)能夠有較高的良品率，較低的生產(chǎn)成本，哪家企業(yè)才能在激烈的市場競爭中生存，提高良品率已經(jīng)成為企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。

②提高隔膜耐熱性：技術(shù)的進(jìn)步，社會(huì)的發(fā)展，安全問題必然會(huì)越來越受到社會(huì)的重視，所以解決隔膜的耐熱性能，誰能生產(chǎn)能在充放電過程中，大面積正、負(fù)極短路后仍能保持隔膜完整性的耐高溫復(fù)合隔膜，誰就占領(lǐng)了先機(jī)，誰就有可能和特斯拉一類的企業(yè)共舞；

③研制超薄隔膜：隨著市場的發(fā)展，更輕薄、更小巧的3C電子產(chǎn)品將不斷進(jìn)入我們的生活，這類產(chǎn)品需要更薄的鋰離子電池隔膜來制作電池，同時(shí)，鋰電池對容量的追求也需要薄膜往輕薄化方向發(fā)展。但超薄隔膜的生產(chǎn)制備對設(shè)備、工藝的要求很高，企業(yè)如果能夠掌握超薄隔膜的制作技術(shù)必然在未來的競爭中處于非常有力的位置。

④提高隔膜的吸液性能：目前鋰離子電池的容量問題已經(jīng)越來越突出，不管是智能手機(jī)還是動(dòng)力汽車，其待機(jī)時(shí)間或續(xù)航里程與消費(fèi)者的需求之間的矛盾日益突出。如果企業(yè)在超薄電池隔膜方面難以有更好的突破，可以想辦法改善隔膜的吸液性能，因?yàn)楦纳莆盒阅芡瑯幽軌蛱岣唠姵氐娜萘俊?/p>

⑤研發(fā)聚合物電解質(zhì)隔膜、纖維隔膜等新型隔膜產(chǎn)品。研究這些隔膜會(huì)有一定的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)橹袊母?0多年的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，模仿跟隨的辦法相對容易成功，創(chuàng)造發(fā)明的方式則比較挫折。如果能夠通過自身的努力開辟出一條新的途徑，畢將成為行業(yè)的標(biāo)桿，利潤是難以想象的。表3，不同類型隔膜的特點(diǎn)。

表3

（2）從改進(jìn)隔膜性能方面來講，目前主要有三種思路：

①在PP膜和PE膜的基礎(chǔ)上增加功能性涂層，以滿足對高溫特性等特殊需求。功能性涂層不但可以改善隔膜的耐熱性能，還可以解決隔膜的親電解液性能，各個(gè)企業(yè)所采用的配方和涂布形式有所不同。

②無機(jī)或有機(jī)材料共混PE、PP膜：改善耐熱性的另外一種方法是將PE和耐熱的無機(jī)粒子或PP進(jìn)行混合制備電池隔膜，這樣能夠結(jié)合各種材料的優(yōu)點(diǎn)。

③徹底改變基體材料，如采用聚酰亞胺等材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PP和PE材料。 聚酰亞胺成本較高，但可以考慮聚酰亞胺和PE的結(jié)合使用，也可以考慮其他類型的聚合物材料。

Status and Development trend of Lithium-ion Battery Separator Intustry

Zhang Wei，Wu Yaogen （Foshan Jinhui Hi-Tech Optoelectronic Material Co.,Ltd.，F(xiàn)oshan 528000，Guangdong，China）

With the rapid development of mobile devices, power tools , energy storage, the global demand for lithium-ion batteries also grow rapidly, and promote the development of lithium-ion and lithium battery separator industry.This article described the lithium battery industry development status and space, discussed the status and trends of the development of lithium separator.

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