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(1)市场供需及价格现状分析:铝塑膜主要应用于软包锂电池的电芯封装,其在阻隔性、冲深、耐穿刺、耐电解液和绝缘性等方面均有严格要求,已被广泛应用于动力、3C数码、储能等软包锂电池电芯的生产中。相较于圆柱形锂电池与方形锂电池采用铝壳或钢壳,铝塑膜作为外包装材质更轻,且软包锂电池采用叠片工艺使得电池结构更紧密同等规格尺寸下软包锂电池的容量较钢壳电池容量高40-50%,较铝壳电池高20-30%,是锂电池朝着轻量化、小体积发展的关键材料。
整体来看,铝塑膜行业目前处于供不应求状态,市场核心驱动力是软包锂电池出货量的快速增长,未来增量将主要源于动力及储能等领域。根据中金企信国际咨询统计数据,2016年全球软包电池出货量为45.20GWh,到2020年上升至107.70GWh,复合增长率达到24.24%,保持较高的增速。作为锂电池的产销大国,锂电池材料的国产化对我国至关重要:正极、负极、隔膜和电解液四大核心锂电池原材料于2017年的国产化率达到90%以上,基本完成了进口替代;而同样作为主要锂电池材料之一的铝塑膜,其市场和技术长期被日韩等少数企业垄断,国内市场对海外产品的进口依赖度高。
竞争格局来看,根据中金企信国际咨询统计数据显示,2020年全球铝塑膜市场中,日本DNP的市场占有率为50%,昭和电工的市场占有率为12%,两者合计达到了62%,市场优势地位明显。近年来,随着铝塑膜国产替代需求日益增大,越来越多的国内企业开始着手布局铝塑膜行业,并逐渐在铝塑膜技术上取得进展与突破,部分国产铝塑膜的性能和可靠性也已经达到与进口产品相当的水平,实现了批量生产。在巨大的降本压力下,软包电池厂商开始尝试具备较大价格优势的国产铝塑膜产品。
进口及国产铝塑膜价格对比分析
数据统计:中金企信国际咨询
根据中金企信国际咨询统计数据,2020年全球铝塑膜出货量达到2.4亿平米,较2019年增长23.7%,若按照22元/平米测算,整体铝塑膜市场规模达到52.8亿元。预测到2025年,铝塑膜市场规模将达到133.2亿元,复合增长率达到20.33%,整体呈现快速增长趋势。
中金企信国际咨询公布的《2023-2029年全球与中国铝塑膜行业深度分析及投资战略可行性评估预测报告》
(2)行业技术水平及特点:铝塑膜是与电池的内部材料直接连在一起的,电解液会浸润到铝塑膜的内层,因此,其性能的要求直接影响到电池的各项性能。
1)产品性能特点:
①阻隔性能要求:锂电池对阻隔性能的要求十分苛刻,成品电池暴露在有一定湿度的大气环境中,空气中的水分对包装材料有渗透作用,会直接影响到电池的循环寿命,因此软包锂电池用铝塑膜要求具有极高的阻水阻氧性能,水蒸气的透过率应小于1×10-6~1×10-4g/m2·d·1atm,氧气的透过率应小于1×10-3~1×10-1g/m2·d·1atm,以保证电池内电解液的含水量能保持在3×10-5ppm左右,比普通包装用铝塑复合材料的阻隔性要高10,000倍左右。
一方面,铝塑膜通过对水、氧的阻隔来保护电池的内容物,一旦电池中的水、氧达到一定的程度,锂电池的容量就会变小,电池发生鼓气,导致其循环寿命下降和其它电化学性能有不同程度的降低,情况严重时甚至会使电池失效;另一方面,铝塑膜中的有些有机物可能溶解于电解液中产生化学反应,会破坏电池的性能,或者电解液中的某些成分被铝塑膜的内层材料所溶胀而改变电解液的混合比例,也会影响电池的性能。
②热封性能要求:锂电池对高温非常敏感,一般使用温度低于60°C,这就要求铝塑膜的内层热封材料在热封强度足够的情况下,热封温度越低越好。同时,为了保证电池的密封性,又要求其热封强度不能小于35N/15mm,高温热封时间也要求一般不超过3s,以防止热辐射和热传导对电芯起到破坏作用。
此外,铝塑膜的内层材料还要求具有一定的耐高温抗污染热封性能。锂电池电芯一般是通过厚度为50~100μm、宽度为2~6mm的金属箔(铝和铜或铝和镍)作为正负电极与铝塑膜的内层材料严密热封后引出,在热压封口时,由于金属电极比其他地方凸起,受到压力较大,如果铝塑膜的内层材料不具有耐高温热封性能,金属电极就很容易被压到铝塑膜中间的铝箔层上造成短路或接触不良现象。
同样,电芯在第二次热压侧封时,铝塑膜的内层热封材料上会粘附有电解液,这就要求内层材料具有良好的抗污染高强度热封的性能,在热封面被电解液污染的情况下,仍能保持至少35N/15mm的热封强度。
③稳定性要求:由于锂电池在长期使用的过程中,不允许发生电解液渗漏现象。这就要求铝塑膜的内层材料与电解液接触时,既不能与电解液起作用,同时又须具有足够强的耐酸腐蚀性能。目前锂电池所使用的电解液多是由多种酯组成有机电解液,其中的电解质锂盐在水分存在的情况下会分解成酸性极强的氢氟酸,具有极强的腐蚀性,同时根据相似相溶原理,酯类有机物对多数热封性材料也具有可溶胀性。
若内层热封材料被电解液溶解,所溶解的成分将发生化学反应而产生气体,使电池发生鼓气;若内层热封材料被电解液溶胀,将改变电解液的浓度或成分比例而影响电芯的性能;若内层热封材料被电解质水解产生的氢氟酸所腐蚀,将会影响内层材料之间封口的严密、内层材料与铝箔的粘结复合,进而影响整个电池包装材料的阻隔性能。
④层间复合性能要求:锂电池的包装方式一般有成型包装和非成型包装两种,成型包装即盒式包装方式,这种包装方式首先是要将包装材料冲成盒式形状,盒子的深度视电池而定,在成型过程中,包装材料会有延伸和流动。由于铝塑膜为多层材料的复合,这就要求不同复合膜层之间均具有较高的复合强度,以保证在材料延伸、流动时各膜层之间的牢固粘合,避免在成型生产和装配过程中发生层间的分离;同时,铝箔与内层材料之间的层间复合强度大小又直接影响电池的密封性,所以也要求经过长期电解液的浸泡和氢氟酸的侵蚀,复合膜内层材料与铝箔之间不会发生层间复合强度下降,导致各层材料之间发生剥离脱层的现象,从而影响到电池的阻隔性能,最终破坏整个电池包装。
⑤柔韧性、延展性和机械强度要求:锂电池大容量、异型化是发展趋势。在这样的趋势下,锂电池的生产过程对封装材料的柔韧性提出较高的要求,现应用较广泛的冷压成型的包装方式对铝塑膜的延展性也提出了较高的要求。由于在生产的过程中,不可避免地存在牵引、拉伸,要求铝塑膜具有一定的柔韧性;由于在冲压成型过程中,铝塑膜要有一定的延伸、流动,要求铝塑膜不仅各层材料之间的复合强度要高,而且铝塑膜整体必须具有一定的延展性。如果铝塑膜整体的柔韧性不够,在生产过程中就会发生变形;如果铝塑膜的延展性不够,在冲压成型时就会导致细微的裂痕甚至破裂,而整体材料的柔韧性及延展性存在着各种复杂的影响因素,包括对各层材料自身的柔韧性、延展性的要求以及复合协同效应的影响。使用过程中的安全性保障对铝塑膜的机械强度也提出了较高的要求。
2)制备工艺水平:铝塑膜的制备工艺主要有干法和热法两种。干法工艺采用PP(聚丙烯)层和阻透层中间加胶粘剂直接复合,无需高温处理。热法工艺是阻透层和PP层之间用MPP(改性聚丙烯)熔融挤出并在一定温度下压合合成。两种制备方法中,干法具有更佳的冲深成型、防短路性能;热法在耐电解液与抗水性能上具有相对优势。
(3)行业竞争格局分析:全球软包锂电池用铝塑膜生产企业目前主要集中于日本,生产厂家主要包括日本DNP与日本昭和电工。中国软包锂电池用铝塑膜市场长期被日本企业垄断,DNP与昭和电工占有国内一半以上的市场份额。近年来,虽然国内一些企业开始涉足软包锂电池用铝塑膜行业,但目前只有少数企业能批量生产,产品主要应用于3C数码领域,国产铝塑膜产品与日本进口产品相比性能水平差异较大,存在的主要问题是耐电解液和冲深不过关。通过技术的内生突破、引进吸收以及外延收购等发展途径,是铝塑膜国产化的主要发展路径。其主要优势企业为:
1)新纶新材料股份有限公司:新纶新材料股份有限公司成立于2002年12月,于2010年1月在深圳证券交易所上市,证券代码002341。目前的主要业务包括新能源材料(铝塑膜)业务、光电材料业务、精密制造业务、净化工程业务及个人防护用品业务等。2021年度,新纶新材的新能源材料(铝塑膜)实现销售收入5.31亿元。
2)上海璞泰来新能源科技股份有限公司:上海璞泰来新能源科技股份有限公司成立于2012年,于2017年在上海证券交易所上市,证券代码603659。目前的主要业务包括新能源电池的负极材料及石墨化加工、隔膜及涂覆加工、自动化装备、PVDF及粘结剂、铝塑包装膜及光学膜、纳米氧化铝及勃姆石的研发、生产和销售。2021年度,璞泰来铝塑膜产品出货量达到1,148万平方米,铝塑膜及光学膜收入1.41亿元。
3)浙江道明光学股份有限公司:道明光学股份有限公司成立于2007年11月,于2011年11月在深圳证券交易所上市,证券代码002632。目前的主要业务包括个人安全防护材料及制品、车辆安全防护材料及制品、玻璃微珠型道路安全防护材料及制品、微纳米棱镜型反光材料及制品、液晶显示用背光材料及模切组件、锂离子电池封装用材料、光电薄膜/板材、高性能离型材料等。2021年度,道明光学锂离子电池封装用材料(即铝塑膜)实现销售收入2,768.62万元。
4)明冠新材料股份有限公司:明冠新材料股份有限公司成立于2007年,于2020年在上海证券交易所上市,证券代码688560。目前的主要产品包括太阳能电池背板、铝塑膜、特种防护膜、太阳能电池封装胶膜等。2021年度,明冠新材销售锂电池用铝塑膜产品259.46万平米,实现销售收入4,555.22万元。
(4)下游市场需求现状及发展趋势分析:铝塑膜伴随软包锂电池广泛应用于消费电子、新能源汽车、军事、医疗、电动工具等行业。2020年以来我国积极出台多项政策刺激消费,内需市场稳步增长,锂电池市场需求快速提升。其中,新能源汽车恢复增速势头,消费电子较快增长,储能等新兴市场开拓初现成效。在此带动下,我国锂电池累计产量达到188.5亿只,同比增长19.9%,增速较2019年提升7.5个百分点。
尽管2020年我国锂电池价格继续下滑,但降幅收窄,再加上产量增速明显提升,2020年我国锂电池产业规模达到了1,980亿元,同比增长13%,增速较上年提高12个百分点,回暖态势明显。锂电池下游市场可进一步细分为3C数码、动力与储能领域。据SNE数据,目前软包锂电池的全球装机占比约28%,主要应用于3C数码领域。具体来看,软包锂电池在3C数码领域渗透率最高,市场已经处于增长平缓期;动力领域渗透率大幅增长,市场处于爆发期;储能领域渗透率较低,市场处于发展初期。
(1)铝塑膜国产替代是必然趋势。目前,国内外铝塑膜的价格差距在30%—40%,国产铝塑膜具有明显的价格优势。同时,进口铝塑膜需要通过代理购买,一旦出现产品问题通常难以得到及时解决,在物流、服务以及供货的及时性方面也存在极大不便利。在国内锂电池厂商迫切要求降低锂电池原材料成本和供应链安全的大背景下,伴随着国内企业技术开发和产业化能力不断提升,铝塑膜实现进口替代、国产化需求日益凸显。
(2)储能领域迎来巨大发展机遇。受全球气候变暖、不可再生的化石能源不断消耗等因素影响,全球能源消费结构正加快向低碳化转型。根据全球能源互联网合作组织测算,到2025年,中国发电结构中,煤炭占比将从2018年的66.4%下降至48.8%,风光发电占比将升至约20.2%;到2050年,煤炭发电占比大幅下降至5.7%,风光发电成为主力。风光等新能源高比例并网,其波动性和间歇性等问题凸显,为了实现风光发电与负荷实时平衡,需要通过储能技术来确保其发电保持相对稳定。近年来,国家和地方推出了多项政策促进储能产业良性的发展,锂电池作为当前主流的电化学储能技术路线,迎来巨大发展机遇。
(3)固态电池成未来发展方向。固态电池在2035年市占率有望达到25%。固态电池不含易燃易爆、易挥发等成分,可彻底消除因漏液引发的冒烟、起火,以及在充放电过程中生成锂枝晶造成的安全隐患,被认为是更为安全的电池体系。能量密度方面,固态电池可提供的能量密度约为300-400Wh/kg,远远超出传统电池。从技术路径看,软包电池与固态电池更加适配:①相较于圆柱或方形电池采用的卷绕工艺,由于无机固态电解质膜柔韧性较差,无法卷绕,只能采用软包叠片工艺;②铝塑膜的高延展性更能够适应锂离子在迁徙过程中会形成整体的涨缩;③固态电池和软包都具备高能量密度特点,两者匹配可进一步强化续航优势。