锂离子电池四大主材之一:隔膜
隔膜是锂离子电池四大核心材料之一。在锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一,主要作用是分隔电池的正、负极,保证锂离子通过的同时,阻碍电子传输,是一种具有微孔结构的薄膜,具有防止电池过热的功能。隔膜的性能决定电池的界面结构、内阻等,对电池的容量、循环等产生影响。作为锂电池中具有高技术壁垒的核心组件,隔膜的成本占比约为4%。因锂价格暴涨,三元正极原材料价格,在三元锂电池之中隔膜成本占比较小,我们通过对原材料价格测算得出隔膜占比为4%。
隔膜材料性能要求
隔膜产品性能要求高,具有较高的技术壁垒。锂离子电池隔膜性能的优劣决定着锂离子电池的容量、循环性能、充放电电流密度等关键特性,隔膜需具有合适的厚度、离子透过率、孔径和孔隙率及足够的化学稳定性、热稳定性和力学稳定性及安全性等性能。
隔膜组成材料呈现出多样化趋势
聚烯烃是当前通用的锂电池隔膜材料,可为锂电池隔膜提供良好的机械性、化学稳定性和较低成本,进一步细分则有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、复合材料三大类。隔膜材料的选择与正极材料有关,目前PE主要应用于三元锂电池,PP则主要应用于磷酸铁锂电池(即“刀片”电池)。主要的电池隔膜材料产品有单层PP、单层PE、PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆、双层PP/PE、双层PP/PP 和三层PP/PE/PP 等,其中前两类单层产品主要用于3C小电池领域,后几类多层复合产品主要用于动力锂电池领域。
与此同时,其他一些新型隔膜材料产品也在不断涌现并开始实现应用,不过因量少价高,主要还是用在动力锂电池制造领域。这些产品主要有:涂层处理的聚酯膜(PET)、纤维素膜、聚酰亚胺膜(PI)、聚酰胺膜(PA)、聚偏氟乙烯膜(PVDF)、氨纶或芳纶膜等等。这些隔膜的优点是耐高温,且具有低温输出、充电循环寿命长、机械强度适中的特点。
总的来看,锂电池隔膜材料产品呈现出明显的多样化发展趋势。
锂电池隔膜迎发展黄金期
所谓新能源车,在当前的语境下,一般仅指纯电动车路线,即我们熟悉的特斯拉以及一众造车新势力。而纯电动车的核心部件则是锂电池。这无疑是动力电池的好时代:下有消费者购买新概念交通工具,驱动电动车的需求快速增长,上逢电动车成为“双碳”(碳达峰、碳中和)战略背景下我们国家顶层设计的一部分,获得政策上的大力扶持。随着电子产品迭代、新能源汽车强势发展以及政府对于提高节能环保要求,锂电池的市场规模有望进一步扩大,预计2023年市场规模有望达到3294.8亿元,相应的动力电池将实现1600亿以上的规模(数据来源:正略钧策)。
从需求端看,业界预计到2030年国内新能源汽车销量将达到1500万辆,对应的动力电池需求将达500GWh,相应地所需的动力电池用隔膜需求量大约为100亿m2。不论干法隔膜和湿法隔膜都是增量需求,未来的市场空间都非常大。