鉅大LARGE | 點擊量：587次 | 2022年12月06日
動力鋰電池鋁塑膜的國產化趨勢發展
隨著軟包電池的需求增長，鋁塑膜作為產業鏈中壁壘最高的關鍵環節，需求持續走強，未來國產化勢在必行。
新能源汽車的推廣，催生了許多先進科技的發展。今日，我們重點聊聊軟包電池。
近年來，國內如東風、眾泰、北汽新能源、比亞迪等主流電動車企也紛紛開始嘗試軟包動力電池，主要供應商有ATL、多氟多、微宏動力、中航鋰電等，近期上海卡耐新能源、山東恒宇、蘇州宇量等很多企業也開始大力投建軟包動力電池生產線。可見，軟包電池在產業界日漸受到青睞。軟包電池具備安全性能好、重量輕、電池容量大、循環性能好、內阻小、設計靈活等多重優勢，隨著3C、新能源汽車、儲能等下游市場的拉動，其應用前景十分廣闊。
何以稱為“軟包”呢?方形和圓柱形的鋰離子電池外殼主要采用鋁合金、不銹鋼等硬殼，而軟包的外殼則采用鋁塑膜來制造。不言而喻，鋁塑膜是軟包電池的關鍵部件之一。
目前，全球鋁塑膜市場一直由日本少數企業壟斷，其中日本的DNP和昭和電工已經占據全球約75%的市場份額，另外日本T&T、韓國栗村化學的產能正在逐步釋放，其市場份額也在不斷提升。經過多年的積累，國內企業技術日趨成熟，已開始進入鋁塑膜生產，但目前國產化率仍不足10%。我們認為，國內鋰電池廠商面臨巨大成本壓力，迫切需要降低鋰電池原材料成本，鋁塑膜實現進口替代、國產化的需求日益凸顯。
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說到這，我們不禁要把鋁塑膜與近期市場關注較多的銅箔(鋰離子電池負極材料載體)作一比較，來個“一表看懂”，如下。
軟包電池Q2環比增長，替代趨勢明顯
目前鋰離子電池主要方形、圓柱、軟包三大類，據高工鋰電統計數據顯示，這三類電池2015年產量分別為17GWh、10.1GWh、19.8GWh，占比分別為36.4%、21.5%、42.3%，軟包占比已經超過方形和圓柱。受近期新能源汽車市場波動等因素影響，方形、圓柱電池2016年Q2產量環比明顯下滑，僅軟包電池Q2產量環比逆勢上升，說明其替代趨勢明顯。
鋁塑膜需求持續走強，國產化勢在必行
鋁塑膜是封裝軟包電池的重要材料，對軟包電池的質量起著至關重要的作用，是目前鋰電池材料領域技術壁壘較高的環節。據高工鋰電統計數據顯示，2013年全球鋰電池鋁塑膜需求量約7,300萬平米，市場規模約25～30億元;2013年中國鋰電池鋁塑膜的需求量約3,650萬平米，同比增長40%，市場規模約15億元左右，同比增長30%;2015年國內軟包電池產值達325億元，鋰電池鋁塑膜需求量為6750萬平米，對應市場規模約21.5億元。我們認為，新能源汽車行業的快速增長以及軟包電池滲透率的不斷提升，將是推動鋁塑膜需求爆發的主動力，預計“十三五”期間累計市場規模約264億元，增長十分迅速。
軟包電池Q2環比增長，替代趨勢明顯
軟包電池具有綜合優勢
目前鋰離子電池主要方形、圓柱、軟包三大類，其中方形和圓柱的外殼主要采用鋁合金、不銹鋼等硬殼，而軟包的外殼則采用鋁塑膜來制造，這是他們的本質區別，如表1所示，性能方面軟包鋰電池的主要優勢包括：
(1)安全性能好：軟包電池電解液較少漏液，且在發生安全隱患的情況下軟包電池會鼓氣裂開，而不像硬殼電池那樣內壓過大會發生爆炸;
(2)重量輕：軟包電池重量較同等容量的鋼殼方形電池輕40%，較鋁殼方形電池輕20%;
(3)電池容量大：軟包節約體積20%，較同等規格尺寸的鋼殼電池容量高50%，較鋁殼電池高20～30%;
(4)循環性能好：軟包電池的循環壽命更長，100次循環衰減比鋁殼少4%～7%;
(5)內阻小：軟包電池的內阻較鋰電池小，國內最小可做到35mΩ以下，極大地降低電池的自耗電;
(6)設計靈活：可根據客戶需求定制外形，可以做更薄，普通鋁殼只能做到4mm，軟包可以做到0.5mm。
我們認為，在性能方面軟包電池更具綜合優勢，未來應用前景廣闊：
1)軟包電池更適合便攜式、對空間或厚度要求高的應用領域，例如3C消費類電子產品;
2)雖然方形電池的單體容量高，但又重又大，而軟包電池在能量密度方面優勢明顯，而且目前單體電芯也在往大容量、高倍率方向發展，將更符合新能源汽車等領域對移動電源的要求;
3)雖然圓柱電池的生產工藝成熟、能量密度優勢明顯，但由于單體電芯的容量很小，故相同容量大小的電池Pack需要更多的電芯，例如特斯拉ModelS的電池Pack容量為85kWh，大約有7000多顆18650型圓柱電池，這對電池管理系統BMS要求非常高，而軟包電池的單體容量可抵上10個以上18650型圓柱電池，對BMS的要求較低，介于國內甚至全球大多數BMS配套能力有限，大容量的電池Pack不會過多采用圓柱電池，另外，圓柱電池因能量密度太高導致安全性較差，且硬殼導致內壓大，故常發生爆炸事件，而軟包電池則具有明顯優勢。
軟包路線替代趨勢明顯
全球方面，據鋰電大數據統計數據顯示，2015年鋰電池產值達到1570億元，同比增長29%，鋰電池出貨量達到95.29GWh，同比增長33.5%，其中應用于新能源汽車、三輪車、電動自行車、獨輪車等交通工具類的動力電池的出貨量達到30.02GWh，占總出貨量的30%左右。在三種形狀的鋰電池中，2015年全球軟包電池與方形電池產量相當，均在34GWh左右，各自占比約為36%，而圓柱電池的產量為26.68GWh，占比約為28%。國內方面，據高工鋰電統計數據顯示，2015年方形、圓柱、軟包電池產量分別為17GWh、10.1GWh、19.8GWh，占比分別為36.4%、21.5%、42.3%，軟包占比已經超過方形和圓柱，如圖1所示，從國內2016年上半年電池產量情況來看，方形、圓柱電池第二季度產量環比明顯下滑，僅軟包電池第二季度產量環比上升。
方形電池方面，16Q2產量明顯下滑主要是因為數碼電池市場軟包繼續替代方形和圓柱，之前的鋁殼數碼廠如維科、振華、天勁等逐漸放棄方形路線，轉為軟包或動力圓柱電池，另外方形動力電池需求量也有所減少。
圓柱電池方面，16Q2產量環比下降主要因為原來的圓柱大廠逐漸將數碼電池產能改建成動力電池，如福斯特新能源、力神、比克等，而動力圓柱電池在微型車、物流車上使用比例較大，但第二季度市場受政策調整出貨量受到較大影響;另外移動電源、筆記本等領域軟包電池的使用比例也在上升，取代圓柱電池的趨勢比較明顯。
軟包電池方面，16Q2產量環比增長，主要原因是數碼電池產量環比增長，另外軟包電池在動力領域滲透率提升。
可以看到，在行業疲軟的情況下軟包電池總量仍然逆勢增長，正說明其替代趨勢明顯。
多領域帶動軟包電池需求
1、軟包在3C領域滲透率已超6成
隨著電子產品向小型化、智能化、可穿戴方向發展，要求電池也要具有體積小、輕薄化、柔性化的特點，而軟包聚合物鋰電池憑借其優異的綜合性能，以及無毒綠色環保的優點，在智能手機、平板電腦、可穿戴設備等消費類電子產品中廣泛使用，且增長速度遠超過鋰電池行業平均水平，例如蘋果、三星、華為、小米、黑莓電子產品的內資電池基本都采用了軟包電池。
據統計，2015年軟包電池在手機電池和筆記本電池兩大3C應用領域的滲透率都已達到60%以上，而2009年的數據分別10.7%、7.6%，軟包聚合物鋰離子電池為其主流應用形式。(三元軟包電池則為軟包電池在新能源汽車領域的主流應用形式。)
隨著3C市場創新趨勢的加強，便攜式電子產品進一步普及，可穿戴設備、物聯網等新興市場不斷涌現，這些新產品的問世將彌補智能手機、筆記本電腦增長疲軟的問題，全球3C電池需求將出現新一輪增長，如圖2和圖3所示，我們預計全球3C電池的需求在未來五年都能夠維持10%左右的復合增長率，且軟包電池的滲透率將進一步提升。
2、動力領域將引爆新一輪軟包需求
據CNESA統計數據顯示，2015年全球電動汽車產量達到54.9萬輛，同比增長近31%，帶動全球車用動力鋰離子電池市場規模達到26.35GWh，同比增長一倍多，成為全球鋰離子電池產業增長的主要驅動力量。
全球主要國家新能源汽車規劃目標統計如表2所示，到2020年合計保有量目標超過1600萬輛，其中中國規劃到2020年實現500萬輛保有量的目標，可見“十三五”期間新能源汽車領域對鋰電池的需求量將呈現井噴態勢。
全球動力電池廠商中有超過6成采用了方形電池結構，代表車型包括三菱iMiEV，寶馬i3，豐田Pruis等;而特斯拉ModelS采用的松下18650型電池則是圓柱動力電池的代表;軟包電池的占比高于圓柱，代表車型則是日產Leaf、通用雪佛蘭Volt、寶馬等，如表3所示，主要供應商有日本AESC、LG化學、A123等。
近年來，國內如東風、眾泰、北汽新能源、比亞迪等主流電動車企也紛紛開始嘗試軟包動力電池，主要供應商有ATL、多氟多、微宏動力、中航鋰電等，近期上海卡耐新能源、山東恒宇、蘇州宇量等很多企業也開始大力投建軟包動力電池生產線。我們認為，隨著電池路線的發展，軟包在新能源汽車市場的滲透率將不斷提升，未來有望超過50%。
3、儲能接棒，未來市場空間巨大
儲能改變了能源的使用方式，是未來新能源領域進一步發展的重要支撐。應用項目主要集中在可再生能源并網、輔助服務、電力輸配和分布式微電網等領域。根據CNESA的統計，截止2015年，除抽水蓄能、壓縮空氣儲能、儲熱外，全球新技術儲能總裝機項目327個，累計裝機規模946.8MW，較2014年增長了12%。自2010年起，全球儲能項目累計裝機規模的增長速度趨于平穩，2010-2015年復合增長率18%，項目的累計數量相對來說增長較快，2010-2015年復合增長率40%。其中，北美、歐洲、亞太地區是儲能項目開展較多的區域。國內方面，截止2015年新技術儲能總裝機項目118個，累計裝機規模105.5MW，較2014年增長30%，占全球儲能項目累計裝機規模的11%，2010-2015年復合增長率為110%，是全球的六倍多，未來國內市場空間非常廣闊。
我們預計在未來5～10年內配網側和用戶側調峰調頻、分布式儲能、分布式風光儲等領域將成為全球儲能發展的熱點領域，隨著鋰電成本的降低，儲能市場有望快速啟動，接棒新能源汽車市場成為拉動鋰電需求的主要驅動力。就目前而言，LG和科陸電子達成合作，率先將軟包鋰離子電池用于儲能領域，未來市場空間巨大。
4、高倍率軟包電池市場復合增速超過40%
過去5年高倍率軟包電池需求也保持著高速增長，主要包括航模、航拍無人機、玩具、電動工具、電子煙、汽車啟停電源、智能醫療設備、AGV機器人、特種用品等細分市場。
根據高工鋰電調研數據顯示，如圖4所示，2014年中國高倍率軟包鋰電池市場規模達到52億元，同比2013年增長49%，其中以深圳大疆為代表的的無人機市場對高倍率軟包鋰電池的需求拉動最為顯著，2015年高倍率軟包鋰電池市場規模預計約為75～80億元，相比2014年增長45%以上。
由于細分市場多，單個市場規模不大，目前高倍率軟包鋰電池整體競爭較為寬松，國內主要供應商有ATL、格瑞普、佛山實達、深圳海盈、西安瑟福、廣州豐江、廣州鵬輝等。
受益于終端市場的擴大，高倍率軟包電池銷量明顯提升，其中航拍無人機、汽車啟停電源、AGV機器人等新興市場關注度正逐步提升，預計未來還將保持高速增長趨勢。
鋁塑膜技術壁壘高，分為干法和熱法兩種工藝
鋁塑復合膜(簡稱“鋁塑膜”)是由鋁箔、多種塑料和粘合劑(包括粘接性樹脂)組成的復合材料，是軟包鋰電池電芯封裝的關鍵材料，單片電池組裝后用鋁塑膜密封，起保護內容物的作用。目前市場上有鋼殼、鋁殼、塑料殼等多種鋰電池的包裝材料，但鋁塑膜以其質量輕、厚度薄、外形設計靈活、制成軟包電池可實現360度任意擺放等優勢，在3C電子等許多領域得到了廣泛應用。
因為與電池的內部材料直接連在一起，所以電解液會浸潤到鋁塑膜的內層，故要求其具備以下性能：1)極高的阻隔性;2)良好的熱封性能;3)內層材料耐電解液及強酸，不與電解液反應;4)良好的延展性、柔韌性和機械強度。另外，還要求軟包材料能夠抵擋有機電解液溶劑的溶脹、溶解、吸收的同時還要保證對氧、水分的嚴格阻隔。因為鋁塑膜材料的設計、制造及應用技術都和普通的復合包裝材料有質的差別，是鋰電池行業要解決的三大技術難題之一。
同時，鋰電池的發展方向，一是小型化、薄型化，滿足消費類電子產品的需求;二是大容量、大功率充放電，主要應用于動力、儲能領域。前者要求鋁塑膜在保證水、氧等阻隔性同時向輕薄、柔韌性方向發展，后者要求鋁塑膜具有更高機械強度、更高阻隔性及更長使用壽命。鋁塑膜是軟包鋰電池制備的最后一道工序，對電池性能影響極大。
鋁塑膜主要包括尼龍層(ON層)、接著層、鋁箔層(Al層)，以及CPP(流延或未拉伸聚丙烯)層或PP層，制成的軟包電池結構圖如圖5所示。
鋁塑膜的制備主要有干法和熱法兩種，如表4所示，根據比較我們看到，干法制備對設備要求不高，但工藝流程較復雜，操作難度大，制成的鋁塑膜產品沖深成型性能、防短路性能好，外觀優(雜質、針孔和魚眼少)，耐電解液、隔水性能和裁切性能良好，在高能量密度、大倍率、高容量電池上都有應用，以日本昭和PKG為代表;熱法制備對設備要求更高，目前只能采用國外進口，工藝流程簡單，生產效率較高，也不需要廢氣的處理設施，制成的鋁塑膜產品耐電解液和隔水性能好，沖深成型性能、防短路性能較差，外觀、裁切性能較差，主要應用在對容量要求不高的電池上，以大日本印刷DNP為代表。
鋁塑膜產品毛利率高，市場需求增長十分迅速
鋁塑膜是封裝軟包電池的重要材料，對軟包電池的質量起著至關重要的作用，也是目前鋰電池材料領域技術壁壘較高的環節，其技術難度遠超隔膜、電解液、正極、負極，因此，鋁塑膜在軟包電池當中價值比較大，一般占電池成本的7%-10%。
目前鋁塑膜厚度一般分別三擋，即86～88μm、113～123μm、152～153μm，分別用于薄型化數碼電池、3C移動電池、動力電池，國內外價格如表5所示，88μm和113μm的價格區間基本一致，153μm的價格更高一些。在過去的幾年里，鋁塑膜的價格有一定程度的下調，主要是韓國栗村化學、日本T&T以及部分國產鋁塑膜開始實現對外供應，市場競爭有所加大，例如2015年鋁塑膜的均價降幅超過10%。雖然鋁塑膜價格有所下降，但成本端同樣在下降，所以一般在實現量產后，鋁塑膜的毛利率仍然可以達到50%左右，屬于高附加值產品。
據高工鋰電統計數據顯示，2013年全球鋰電池鋁塑膜需求量約7,300萬平米，市場規模約25～30億元;2013年中國鋰電池鋁塑膜的需求量約3,650萬平米，同比增長40%，市場規模約15億元左右，同比增長30%;2015年國內軟包電池產值達325億元，鋰電池鋁塑膜需求量為6750萬平米，對應市場規模約21.5億元，增長十分迅速。
日本把控全球主要產能，國產化需求日益凸顯
目前，全球鋁塑膜市場一直由日本少數企業壟斷，如表6所示，其中日本的DNP和昭和電工已經占據全球約75%的市場份額，另外日本T&T(凸版)、韓國栗村化學的產能正在逐步釋放，其市場份額也在不斷提升。經過多年的積累，國內企業技術日趨成熟，已開始進入鋁塑膜生產，但2015年國產化率仍不足5%，2016年預計能提升到8%左右，我們認為，國內鋰電池廠商面臨巨大成本壓力，迫切需要降低鋰電池原材料成本，因此鋁塑膜實現進口替代、國產化需求日益凸顯。
根據GBII調查數據統計，中國鋁塑膜市場幾乎被日本企業壟斷，在進口鋁塑膜品牌中共有8家企業，其中日本企業有7家，另外1家是韓國栗村化學。目前國內只有極少數企業的幾項技術指標可以達到日本企業鋁塑膜產品的性能水平，存在的主要問題是耐電解液和沖深不過關，例如國內鋁塑膜的沖深最高做到5mm，而國外可以做到8～15mm。此外，國內鋁塑膜還存在以下不足：
1)鋁箔表面處理工藝落后，污染大，同時鋁箔微孔中的油無法清洗干凈，導致后道工序產生缺陷;
2)鋁箔的水處理工藝會產生“氫脆”，因此國產鋁塑膜耐折度差;
3)鋁箔表面為涂布UV層、鋁箔挺度不夠、干法復合時易褶皺、寬幅產品無法制作且良率差;
4)對于CPP，國內主要采用淋膜機淋涂，與高導熱的鋁箔表面復合時，易卷曲、產生層狀結晶;
5)由于國內膠黏劑配方技術原因，導致產品易出現分層剝離問題。
上述不足導致國內鋁塑膜產品性能無法滿足中高端市場，因此目前國內90%的市場仍被日本DNP、昭和電工、T&T(凸版印刷)及韓國栗村化學等所壟斷。近年來，雖然國內一些企業開始涉足鋁塑膜行業，但目前只有少數企業有小批量生產，產品主要用于手機數碼。但可以看到，通過技術的內生突破、引進吸收以及外延收購等發展途徑，鋁塑膜國產化是不可阻擋的趨勢。
國內軟包電池及鋁塑膜市場預測
對于未來國內軟包電池市場對鋁塑膜的需求，我們進行詳細的估算，如表7所示。
我們認為，新能源汽車行業的快速增長以及軟包電池滲透率的不斷提升，將是推動鋁塑膜需求爆發的主動力。我們估算到2020年國內動力軟包電池需求量將達到45.40GWh，對鋁塑膜的需求量將達到15867萬平方米，相較于2015年的需求量將增長近13倍;另外，3C、儲能及其他領域軟包電池對鋁塑膜的需求也將持續增長。我們預計，2020年國內鋁塑膜市場總規模將達到90億元，“十三五”期間累計市場規模約264億元(不考慮或因鋁塑膜供不應求導致的漲價情景)，由于國內競爭格局仍不明朗，對率先布局鋁塑膜業務的企業來說，存在較大發展空間。
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