【研报】锂电产业技术迭代:芳纶涂覆,0-1产业化趋势确定---国泰君安VIP专享VIP免费

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摘要
01
宏观层面看来,碳中和产业至关重要
能源危机与能源安全问题迫在眉睫。能源危机最紧张的时候还没到来,2023罗斯天然气真正断供,各国危机感增强,引发能源安全、产业链安全的思考
碳中和产业链将远超房地产产业链,成为国民经济第一大支柱业。未来几年发展清洁能源将是各个国家都最重视的产业,是政府最好的提振经济的抓手,是全
球都争抢的环节,各国在你争我抢的过程中会出现更有利的政策2025年将成为硬性指标,2023年在能源贵的地方出现爆发式增长。
02 芳纶行业:高端对位芳纶下游需求丰富,国产替代空间大。
芳纶行业有着极高的生产工艺和技术壁垒,长期以来,全球只有美国和日本等极少数发达国家具备生产芳纶产品的能力,芳纶行业的竞争呈寡头局
芳纶产业销售模式决定国产替代势在必行。芳纶产品溶剂具有毒性,难以直接进口,进入国内市场再半成加工送至下游生产环节涂料涂覆等。
03
芳纶涂覆:安全性要求催生新赛道,0-1替代
核心需求(安全性、高端化)催化技术变迁,新技术的优质供给替代旧材料,价齐升铸新成长
替代原理:(1PVDF价格高企,芳纶涂覆性价比上升;2)国内芳纶企业突破技术壁垒,加0-1商业化;(3自身性能突出,最轻薄且可单独涂覆。
2025年涂覆用芳纶需求5000吨,CAGR=69%2025芳纶涂覆膜市场空间140亿,主要系动力高镍三元需求拉动。
04 风险提示
1)新能源车销售不及预期;2政策变动;(3产品研发不及预期等
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/ CONTENTS
01
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2摘要01宏观层面看来,碳中和产业至关重要能源危机与能源安全问题迫在眉睫。能源危机最紧张的时候还没到来,2023俄罗斯天然气真正断供,各国危机感增强,引发能源安全、产业链安全的思考。碳中和产业链将远超房地产产业链,成为国民经济第一大支柱产业。未来几年发展清洁能源将是各个国家都最重视的产业,是政府最好的提振经济的抓手,是全球都争抢的环节,各国在你争我抢的过程中会出现更有利的政策,2025年将成为硬性指标,2023年在能源贵的地方出现爆发式增长。02芳纶行业:高端对位芳纶下游需求丰富,国产替代空间大。芳纶行业有着极高的生产工艺和技术壁垒,长期以来,全球只有美国和日本等极少数发达国家具备生产芳纶产品的能力,芳纶行业的竞争呈寡头局面。芳纶产业销售模式决定国产替代势在必行。芳纶产品溶剂具有毒性,难以直接进口,进入国内市场再半成品加工送至下游生产环节涂料涂覆等。03芳纶涂覆:安全性要求催生新赛道,0-1替代核心需求(安全性、高端化)催化技术变迁,新技术的优质供给替代旧材料,量价齐升铸造新成长。替代原理:(1)PVDF价格高企,芳纶涂覆性价比上升;(2)国内芳纶企业突破技术壁垒,加速0-1商业化;(3)自身性能突出,最轻薄且可单独涂覆。2025年涂覆用芳纶需求超5000吨,CAGR=69%,2025年芳纶涂覆膜市场空间近140亿,主要系动力高镍三元需求拉动。04风险提示(1)新能源车销售不及预期;(2)政策变动;(3)产品研发不及预期等。XVBYvMsPmPnMsMnOrMpQnM8OdNbRtRoOoMmPeRnNpNjMpOqP6MnMoOxNoPmQNZrQrM3/CONTENTS01020304451N10%50%betaalphaTWh3300-400TWh2020TWh/0.6TWh30202120222023alpha1alpha2alphaalpha1231alpha2alpha0-1++121231260102030401701碳中和产业链将远远超过房地产产业链,成为国民经济第一大支柱产业。未来几年发展清洁能源是个个国家都最重视的产业是政府最好的提振经济的抓手,是全球都争抢的环节。美国出IRA法案目的在于重塑产业链格局,不必担心国内政策滑坡,各国在你争我抢的过程中会出现更有利的政策。2025年将成为硬性指标,2023在能源贵的地方出现爆发式增长。LNG57%19%16%8%图:“双碳”是国家战略目标核心内容之一16%202081%2060数据来源:国网能源研究院,国泰君安证券研究8锂电产业的洗牌与发展:锂电将进入TWh时代01数据来源:各公司官网,公司公告,Wind,国泰君安证券研究中国动力电池供给全球市场。2022年1-10月全球动力电池累计装车量为389GWh,同比+76.7%。在全球TOP10动力电池供应商中有6家中国企业上榜,合计装机量226.5GWh,市占率达到58.2%,较2021年提升7.5pct。2022年1-10月宁德时代装车量位居首位,装车137.9GWh,市占率为35.4%,同比+4.3pct;LG新能源位列第二,装车52.8GWh,市占率为13.6%,同比-7.2pct;比亚迪列第三,装车52.3GWh,市占率13.4%,同比+4.9pct。2023年全球锂电出货量有望进入TWh时代。我们预计2023年我国新能源车销量有望首次突破1000万辆,达到1050万辆,同比增长61.5%,到2025年有望增长至1985万辆,CAGR达到45.1%。在动力、储能、消费需求的拉动下,预计2023年全球锂电需求有望首次突破1TWh,达到1.26TWh。051015202530354012345678910111220212022图:全球动力电池逐月装机量(GWh)01020304012345678910111220212022图:全球动力电池逐月库存(GWh)05010015020025030035040045001234562017-012018-012019-012020-012021-012022-01表:中国锂电池出口量9锂电产业的洗牌与发展:锂电将进入TWh时代01数据来源:各公司官网,公司公告,Wind,国泰君安证券研究渗透率突破到一个位置之后,取而代之的很可能是快速的提升而非趋缓。2022年下半年市场多次上调对下游电动车销量的预期。市场由下调电动车销量预期至500万辆,到现在基本已经形成了预期销量600-650万辆的共识。通过对市场的回溯,我们发现市场真正的演绎比我们想象的要乐观。对于2023年以及之后的电动车销量增长,由于2022年中国新能源汽车渗透率达到27.6%,市场担忧销量增速随之趋缓。我们认为,这个担忧的本质是对渗透率定义。我们认为,新能源汽车的革命很可能是下一个智能机的革命,渗透率突破到一个位置之后,取而代之的很可能是快速的提升而非趋缓。差异化竞争:一体化带来成本优势,未来差异主要看高镍比例和海外出口下游绑定:格局想打破比较难,下游客户稳定未来格局变化看二、三线电池厂:2022年电池厂扩产,格局变化需关注中航锂电、亿纬锂能、蜂巢这些二线电池厂能否有效量产、扶持哪家20202025E1011芳纶行业—制造、销售与市场需求02高端对位芳纶下游需求丰富,国产替代空间大30%30%15%10%10%5%图:海外对位芳纶下游需求结构40%20%20%20%图:国内对位芳纶下游需求结构图:对位芳纶制造工艺数据来源:泰和新材年报,百川,国泰君安证券研究12数据来源:高工锂电,公司官网,国泰君安证券研究芳纶行业—发展趋势02能量密度进一步提升,隔膜基膜向薄膜化方向持续发展。干、湿法分工趋于明确,干法隔膜将主要应用于大巴车、电动工具、储能领域,湿法隔膜将主要应用于乘用车、消费类电子领域。消费类电子领域,5μm隔膜已成为主流,出货量超过50%,4μm隔膜已实现量产出货。在动力领域,7μm实现批量供应,目前出货量已经接近9μm隔膜;5μm隔膜初期开发完成,预计2023年下半年开始量产供应。降本+出口,国产化趋势确定。出口快速增长,知识产权问题凸显。当前动力电池产业趋势向全球化纵深发展,知识产权在竞争中被赋予的权重越来越高。电池企业对于安全性、生产加工性要求不断提高,推动涂布膜占比持续提升。手机、电动车及储能电站起火现象时有发生,电池企业对电池安全的重视程度与日俱增。功能涂布膜的优势在于,可提升隔膜热稳定性;防止正极侧隔膜氧化;防止负极析锂刺穿隔膜;赋予隔膜粘接性,方便裸电芯入壳、提升电芯生产效率;增加软包电池硬度防止变形,改善循环寿命。恩捷股份超高耐热芳纶涂布膜已在46系大圆柱上应用。一体化实现降成本增效,基膜涂布设备一体化成为趋势。基膜-涂布一体化技术产线,可改善质量、提升效率、降低损耗,是实现降本增效,提高核心竞争力的有效手段薄膜化国产化安全性一体化锂电隔膜芳纶涂覆市场需求前景广阔1314新能源产业已经进入1-N高速发展阶段,电池安全性问题日益凸显。得益于碳中和的全球化,世界各国都将逐渐进入以清洁能源发展电力的时代。新能源汽车行业的高速发展是实现碳中和的重要路径。随着锂离子电池能量密度目标的不断提升,所选用的材料体系稳定性降低,电池的安全问题日益凸显。在汽车工业中,安全问题是头等大事。涂覆隔膜有望成为主流。由于隔膜主要原材料PE和PP的热变形温度较低,温度过高时隔膜热收缩严重,容易导致电池正负极接触而出现短路,进而导致电池发生热失控。为了改善隔膜热稳定性,通常在隔膜表面涂上一层耐高温的涂覆材料,可以改善隔膜热收缩性能,同时可提高隔膜穿刺强度,防止锂枝晶刺穿,从而提升电池安全性。随着电池安全重要性日益提升,涂覆隔膜有望成为主流。在无机固态电池出现之前,芳纶材料隔膜是解决锂离子电池安全性的最好选择。隔膜对于电池的安全起到了至关重要的作用,芳纶隔膜耐高温性能好,在高温条件下收缩率小,且通过了针刺及150摄氏度下2小时的热箱测试,保证了微宏高能量密度电池的安全性。安全问题日益凸显,涂敷隔膜望成为主流03图:中国基/涂覆膜出货量及涂覆占比(单位:亿平)数据来源:GGII,EVTank,国泰君安证券研究-40%10%60%110%(30)(10)1030507090123456789101112202220212020YOY环比图:2022年H1全球新能源车销量近500万辆2.316.65.53.229%56%0%10%20%30%40%50%60%051015202520152019(15锂电隔膜芳纶涂覆市场需求前景广阔03数据来源:粉体网,国泰君安证券研究PVDFPMMA外貌隔膜改性芳纶PVDF具有粘结性,改善隔膜与极板的界面特性,从而增加电池硬度,提升安全性。同时还能增加隔膜对电解液的浸润性与保液性,增加隔膜电化学稳定性。PVDF可进行水性涂覆或油性涂覆。芳纶涂覆使隔膜耐热性能大幅提升,提高对电解液的浸润性以延长电池寿命,提高隔膜的抗氧化性,有助于实现高电位化,提高电池能量密度和安全性能。PMMA可显著提高粘结性、浸润性与保液性,提高隔膜热稳定性,目前作为PVDF的替代品。扫描电镜下16芳纶材料2020年以来国产化进程突破,未来市占率持续上升0-103数据来源:GGII,国泰君安证券研究PVDFPMMA发展趋势芳纶PVDF市场价格或进一步上涨,与此同时,芳纶材料各项性能表现出明显优势、及明显性价比,预计PVDF比例将持续下降。随着芳纶材料国产化进程突破,国内已有部分厂商实现规模化量产,性价比进一步上升,预计芳纶材料市占率将持续保持上升态势,预计2025年在有机物中渗透率达20%。PMMA自身物理属性造成其耐热性能较差,预计短期内PMMA将替换部分PVDF用量,但其长期在隔膜涂覆中的应用比例将受限。12.8568.640%20%40%60%80%100%01020304050607080201920202021E2022E2023E2024E2025E有机涂覆材料市场空间(亿元)YOY5…44%38%36%5%20%0%20%40%60%80%100%2019202020212022E2023E2024E2025E比例:PVDF比例:PMMA比例:芳纶PVDFPMMA2022PVDFPMMA57%38%5%57%38%5%PVDFPMMA图:有机涂覆材料市场空间(单位:亿元)图:不同有机材料渗透率预测(单位:%)图:截至2022年底各材料占比171性能优异2扩大替代3国产替代芳纶作为水性粘接剂将取代现有粘接剂PVDF功能:陶瓷涂覆层骨架粘接处使用传统水性粘接剂,则耐温性能较差,当陶瓷受热温度扩散至粘接处时,易传导至隔膜、熔融破裂;使用芳纶制成水性粘接剂,芳纶涂层骨架本身有强度,可以承受高温下膜不收缩,提升张力、耐热性能。也可通过芳纶纤维改性使其具备粘接性能。细分领域取代陶瓷涂覆:圆柱电池、3C电池、军用电池、出口电池领域。性能优异:芳纶耐高温性能较陶瓷更优异、提升电解液浸润速度尤其适用于圆柱电池。初期价格仍高于陶瓷,更适合于高端出口等细分领域。逐步替代陶瓷涂覆市场。芳纶材料本身与聚烯烃隔膜适配性高,涂覆后各项性能指标表现均优异,成为大部分中高端电池的首选。芳纶材料国产替代,成本大幅降低,叠加涂覆一体化,进一步降本增效,芳纶隔膜成本逐步接近陶瓷膜,有望逐步替代陶瓷涂覆市场。适配发展产业孵化中研究范式逐步确定行业赛道初见雏形技术多元化发展应用范围逐步拓宽行业内开始出现龙头企业成为关注度极高的新兴产业逐步替代数据来源:国泰君安证券研究芳纶涂覆是解决锂离子电池安全性的最好选择0318数据来源:卓创资讯,粉体网,Wind,国泰君安证券研究替代原理1:PVDF价格高企,芳纶涂覆性价比上升03PVDF是传统涂覆材料与粘结剂,2020年四季度以来价格不断上涨,供需缺口支撑价格高位企稳,难以下跌。PVDF是传统的有机物涂覆材料,具有低内阻、高(厚度/孔隙率)均一性、力学性能好、化学与电化学性能好等特点。受到下游锂电和光伏的双重需求带动,叠加双控政策限制,PVDF从2020年四季度以来供应缺口不断扩大,产品价格持续上涨。不断上涨的价格使PVDF失去性价比,芳纶材料性价比突显。据卓创资讯,当前电池级PVDF价格已经从此前的9万元/吨左右,上涨到40万元/吨左右水平,其中隔膜涂覆级PVDF价格在20-30万元/吨。电池级PVDF中期价格不见回调态势,相较于芳纶、PMMA等材料失去性价比,被替代趋势显现。PVDF与芳纶价差缩小,替代效应目前大多数厂商采用两步法。PVDF主要应用在光伏封装、建筑涂料领域,据粉体网,截至2022年年底,锂电隔膜、粘结剂仅占其下游应用10%。图:PVDF价格(万元/吨)01020304050华东地区-粉料(涂料)华东地区-粒料华东地区-锂电池粘结剂19数据来源:卓创资讯,粉体网,Wind,国泰君安证券研究替代原理2:国内芳纶企业突破技术壁垒,加速0-1商业化03国内芳纶企业突破技术壁垒,芳纶厂下场制膜,加速0-1商业化。5.22.56.21.401234567图:基膜涂覆一体化生产芳纶涂覆膜成本最低(单位:元/平)20数据来源:卓创资讯,粉体网,Wind,国泰君安证券研究替代原理3:自身性能突出,最轻薄且可单独涂覆03PVDF--PMMABG-611AI2O3FJA-0719LGB80Num2221.51.51.52.5g/cm3)3.053.53.91.781.441.443g/m2)6.177.82.672.162.167.51GWh148170189655656182148170189655656182050100150200PVDF--PMMA图:芳纶涂覆膜涂覆材料的涂覆厚度最薄、单平重量最低(单位:吨/GWh)图:1GWh电池对应涂覆材料重量(单位:吨)21数据来源:卓创资讯,粉体网,Wind,国泰君安证券研究项目PE基膜PE-PVDFPE-陶瓷PE-芳纶厚度均匀性4444拉伸强度43.53.53.5穿刺强度44.54.54.5透气性54.54.54热稳定性3455润湿性4555电池能量密度4555生产成本3445项目9μm+3层涂覆12μm+4层涂覆9μm+2+2混合涂覆芳纶单面芳纶单面芳纶双面厚度偏差12±116±113±1透气性(s/100c)TD200±30240±40200±40拉伸强度(Mpa)MD≥100≥120≥80穿刺强度(g)≥435≥600≥250130度热收缩(%)TD≤2≤2≤2MD≤2≤2≤2150度热收缩(%)TD≤3≤3≤3MD≤3≤3≤3180度热收缩(%)TD≤5≤5≤5MD≤5≤5≤5替代原理3:自身性能突出,最轻薄且可单独涂覆03图:不同材料涂覆膜的性能对比22数据来源:卓创资讯,粉体网,Wind,国泰君安证券研究市场空间:2025年芳纶涂覆膜市场空间近140亿030.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%2021A2022E2023E2024E2025E2030E%0501001502002502021A2022E2023E2024E2025E2030E01002003004005006002021A2022E2023E2024E2025E2030E图:芳纶涂覆需求与市场空间图:芳纶涂覆膜渗透率(%)图:全球芳纶涂覆市场空间(亿元)23数据来源:公司公告,Wind,国泰君安证券研究未来趋势1:芳纶涂覆国产化势在必行,成本进一步下降0317000000;0.370.550.410.730.613.820.40.170.350.210.380.312.880.201234PVDFPMMA//636935700124310356502677296595360648525489633701000200030004000500060007000PVDFPMMAGWh/GWhGWh/GWh图:2022年隔膜涂覆材料单平成本(单位:元/平)图:2022年隔膜涂覆材料单GWh成本(单位:万元/GWh)24数据来源:卓创资讯,粉体网,Wind,国泰君安证券研究未来趋势2:加速0-1商业化,向涂覆一体化发展03+++图:DMAC溶剂回收装置图:产业发展阶段示意图250426风险提示04新能源车销售不及预期,政策变动,产品研发不及预期等。27THANKSFORLISTENING前沿报告库是中国新经济产业咨询报告共享平台。行业范围涵盖新一代信息技术、5G、物联网、新能源、新材料、新消费、大健康、大数据、智能制造等新兴领域。为企事业单位、科研院所、投融资机构等提供研究和决策参考。扫一扫免费获取海量报告

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