锂电池定制16年-动力锂电池系统解决方案商

 

对电池安全的日益重视，催生了锂电池涂层的高增长轨道。

 

市场概况

锂电池包覆材料小而坚固

锂电池包覆工艺可以改善聚乙稀薄膜的性能。在聚烯烃隔膜上涂覆陶瓷等纳米材料或使用有机材料，使涂覆后的隔膜具有高热稳定性、相关企业电池隔膜5强企业。热收缩率低，与电解质的润湿性高，锂电池涂覆工艺越来越受到重视。锂电池涂覆改性将功能涂层用粘合剂附着在隔膜表面，提高其热稳定性。

对于涂布在聚乙烯薄膜上的沸石的热稳定性试验，当温度加热到170度时，隔膜发生了明显的变形，锂电池涂布膜几乎没有收缩，锂电池涂布工艺可以改善隔膜熔点低、安全性差的缺点。

对于聚乙烯薄膜上PVDF涂层前后的对比，聚乙烯薄膜呈现出湿式隔膜的典型树枝状微孔结构。表面涂有PVDF有机颗粒后，PVDF涂层层附着在聚乙烯薄膜上，形成大量的微孔，增加了电解液的保留率，有利于降低锂电池的内阻，提高放电功率。

极片的边缘锂电池涂层对电池的安全性和产量具有重要意义。波美度等材料也可用于锂电池电芯的极片涂层，以提高锂电池的安全性能和产量。以比亚迪为例，其最新的叶片电池将使用沸石材料来涂覆电池单元极片的边缘。锂电池极片涂层可以分别涂在电池的正负极上：

1）正极片边缘的涂层：

由于正极片一般比负极片小，在切割过程中，极片宽边的边缘容易产生毛刺。一旦刺破隔板，接触到负极，电池就会发生短路。

而沸石的表面是光滑的，涂抹后可以填充正极的边缘，使切割面光滑无毛刺。在行业内，CATL率先使用沸石进行正极边缘涂布，形成了示范效应，并成功引入比亚迪、亿维等下游电池厂。

2）负极片的边缘涂层：
负极片表面粗糙，用超小粒径沸石涂布后，负极片的孔隙变得均匀，可以改善电解液的润湿性，使锂离子在充放电过程中更加顺畅。负极边缘涂层尚未成为主流，目前在主要是在消费电池中使用。

 

 

电池厂涂膜的渗透率得到提高

电池厂的锂电池涂膜渗透率提高，水性锂电池涂膜具有成本低的优势

隔膜的锂电池涂布比例超过70%，已基本渗透到主流电池厂。数据显示，2019年我国涂布隔膜的比例为53%，较2015年的37%快速提升，预计该比例已提升至70%以上。

目前，三元动力电池已基本全部采用隔膜锂电池包覆技术，LFP电池的包覆比例约为60%，包覆技术的应用逐渐增多；在消费电池领域，隔膜锂电池包覆主要应用于3C电池等高端领域。全球主流电池企业如CATL、LG新能源、松下、比亚迪、EVE、中国创新航空等都普遍采用了隔膜锂电池包覆技术。

水性锂电池涂层具有成本低的优势，已经占据了主流市场。下游电池厂对涂层隔膜的需求有两个方面的驱动：

1）成本驱动： 考虑到成本效益，一般用于磷酸铁锂电池、小型动力电池和储能电池。
在成本的驱动下，具有成本效益优势的水基锂电池涂层工艺约占锂电池涂层市场的70%。

2）性能驱动：主要用于高端三元或消费类电池，要求单位面积或体积的能量密度高，且锂电池涂膜能充分保证电池安全。一般采用油性锂电池涂膜和油水混合涂膜，可以同时保证耐热性、吸液性、透气性和隔膜的薄度，但价格比单独的水性涂膜高。

无机涂层材料在涂层材料中的比例为90.32%。在涂层材料中，以沸石和氧化铝为主要涂层材料的无机涂层比以PVDF和芳纶为代表的有机涂层和有机-无机混合涂层技术更成熟。抗拉强度和热收缩性更好，而成本更低，经济效益更好。

据数据显示，2022年，我国锂电池无机涂层材料占涂层材料的92.32%。

 

涂层类型的性能与电池安全性有关

 

为满足不同的电池要求，有多种涂层结构可供选择。目前市场上主流的涂层方式包括以下六种：

1）单面单层无机涂层，涂层工艺是在分离器的一面涂上陶瓷颗粒（沸石、氧化铝），厚度为2um左右，是目前市场上的主流；

2）双面单层无机涂层，在很多国家涂层膜的应用比例比较高；

3）双面单层有机&无机涂层，有机锂电池涂层材料的选择有PVDF、芳纶纤维、PMMA，目前的应用比例是PVDF。由于水会对几乎所有的正极材料造成损害。

尤其是高镍正极，锂的溶解非常严重，会导致浆液的PH值升高，容量下降。涂层时，一般是在分离器靠近正极的一端涂上有机物和油性溶剂，在分离器靠近负极的一端涂上无机物。用水基溶剂；

4）单层双层有机物和无机物涂层。这种锂电池涂层工艺在一侧涂上一层无机物质，然后再涂上一层有机物质。双层锂电池包覆的优点是在无机物上包覆有机物的锂电池，可以防止无机物.材料粉末脱落；

5)双面双层有机&无机涂层；

6）双面单层有机&无机混合涂层，锂电池涂层工艺将陶瓷颗粒混合在PVDF熔体中。

 

 

涂层材料的关键性能指标与锂电池的安全性密切相关。在无机包覆材料的评价标准中，纯度、磁性异物、粒径中值等是核心指标。

其中，磁性异物的控制影响到锂电池自放电现象的发生概率，关系到电池的安全性能，中位粒径决定了电池的充放电效率。

在有机涂层材料的评价标准中，颗粒的分子量分布、结晶度、力学性能和磁性异物含量是核心指标。

 

锂电池包覆材料的市场空间预估

预计2025年，涂层材料的市场空间将超过140亿。考虑到不同锂电池涂层结构类型在市场中的不同比例，假设2022年，双面单层锂电池涂层（无机）/双面单层或单面双层锂电池涂层（有机&无机）/单面单层锂电池涂层 层锂电池涂层（无机）/其他锂电池涂层（有机&无机）分别占9%/19%/67%/5%的比例。

假设2022/2023/2024/2025年全球锂电池总需求量为693/1078/1531/2231GWh，在70%的锂电池涂布成膜率下，对应的全球涂布隔膜需求量分别为157/236/326/46.2亿平方米。以年复合增长率超过40%计算，对应的隔膜无机涂层材料需求量为11.66/17.32/24.17/35.2万吨，对应的隔膜有机涂层材料需求量为1.64/2.62/4.34/7.46万吨；

假设杆件边角料单次GWh消耗量为50吨，杆件边角料渗透率为51%/58%/67%/77%，对应的杆件边角料需求量为1.76/3.14/5.12/8.59万吨。

假设无机涂层材料的平均价格为1.9-2万元/吨，有机涂层材料的平均价格为7-9万元/吨，杆件边缘涂层材料的价格为1.9-2万元/吨。

据测算，2022/2023/2024/2025年涂层材料的市场空间分别为39.04/59.52/88.84/140.92万吨，年复合增长率超过50%。

 

 

涂料材料成本分析1：涂料材料的成本可分为原材料成本和加工成本。其中：原材料成本包括涂料材料的采购成本，如沸石、氧化铝、PVDF、PMMA、芳纶，以及增稠剂、分散剂、粘合剂等添加剂。

加工成本包括水基或油基加工所涉及的劳动力、能源和折旧成本，这取决于溶剂的选择。对原材料成本和加工成本分别进行分析。

涂料材料成本分析二：原材料成本结构分析。通过对比沸石、芳纶纤维、PVDF的原材料成本结构，得出结论：沸石原材料成本占制造成本的比重最大，长期成本下降空间优于其他材料。

1）沸石： 参考埃斯顿2021年公告《发行人和保荐人的回复意见（二）》，沸石的制造成本占比为35.6%，原材料/燃料动力占比分别为38.2%/26.2%。考虑到中国的沸石制造刚刚起步，制造商的在建工程变成了一个大数目，导致折旧费用大幅增加。

此外，新生产线的生产效率在生产初期还有待优化，产品的单位成本也会上升。我们认为，苧麻制造成本中的折旧和人工成本存在较大空间。

2）芳纶： 参考泰和新材2020年财报，芳纶纤维原料占比67%，制造成本/燃料动力比为20.3%/12.7%，芳纶原料成本较高。目前，我国龙头企业如泰和新材通过自产酰基氯化物、增加采购量、老旧产能、降低投资密度等方式降低原材料、人工和能耗成本；预计芳纶材料的综合成本将继续下降。

3）PVDF： 参考华电集团2021年财报，PVDF原料占比约62.9%，制造成本/燃烧功率占比分别为20.3%/20.5%。未来1-2年，预计PVDF价格仍将维持高位，主要原因是R142b受国家限制，难以获得能评和环评，且22-23年新增产能有限；

同时，锂电池级的PVDF需要20-30多项评价指标，而普通PVDF只有3-5项左右。据上市公司介绍，只有30%的PVDF符合电池级的要求。但从长远来看，考虑到PVDF主要材料R142b的制造成本占比超过47%，而目前PVDF的利润率在60%以上（按照隔膜涂布材料15万元/吨的口径计算），我们认为长期来看PVDF的成本会下降 。

 

 

涂料材料成本分析三：加工成本结构分析。加工成本包括水基加工成本或油基加工成本，取决于溶剂的选择。水性加工的难度较小。锂电池包覆材料在室温下与水混合形成悬浮液，而油性加工需要在高温下将有机物在溶剂中融化，在此过程中聚合物发生玻璃化转变，成为弹性体，这时就不能再使用了。它是一种刚性物质，加工过程比水基加工更复杂，更难控制。

通过计算，水性锂电池涂层的加工成本约为0.2元/平方米，其中人工/能耗/折旧分别占40%/40%/20%，且不同锂电池涂层材料之间的差异不大。我们重点分析了油性锂电池涂层的加工成本。PVDF锂电池涂层的加工成本约为0.35元/平方米，芳纶纤维涂层的加工成本约为0.4元/平方米，两者的差异主要体现在芳纶纤维的人工成本较高（0.28元/平），占总加工成本的70%，PVDF人工成本约为0.2元/平，占57%。

目前，中国的芳纶涂层还没有实现大规模生产，锂电池涂层工艺被其他公司垄断多年。中国的芳纶涂层对工人的技能和经验有较高的要求，相应的人工成本也比较高；随着芳纶中国化生产的加速发展，我们 相信人工成本的比重会下降，有望提高产品的整体成本。

涂料材料成本总结：对苧麻的长期成本优势持乐观态度。根据以上分析，使用沸石的水基溶剂的加工成本较低（0.2元/平方米，油基溶剂的加工成本为0.35-0.4元/平方米。消费成本占原材料成本的60%以上），我们认为沸石的低成本优势将在中长期内保持。

芳纶涂层目前在原材料成本和人工成本中占很大比例（56%，29%）。我们相信，随着中国生产的不断推进，这一成本将继续改善。此外，由芳纶纤维厂提供给锂电池涂布厂的芳纶纤维溶液中含有的溶剂，对于下游隔膜厂的环保处理来说是很昂贵的。目前，泰和新材料有意向与隔膜厂进行溶剂处理的合作。对于芳纶材料的交付，此类成本有望得到改善，芳纶纤维的性价比将逐步体现，提升产品的价格竞争力。

 

无机涂料市场

无机涂层有很多好处

在无机涂层材料中，氧化铝和沸石的应用比例很高。无机锂电池涂层比有机涂层和有机-无机混合涂层技术更成熟，无机涂层隔膜的抗拉强度和热收缩率更好，而且成本更低，经济可行性更好。

无机锂电池包覆材料可以提高隔膜的绝缘性，降低锂电池的短路率，同时提高产量和安全性，在各种包覆材料中占据主导地位。

在无机包覆材料中，沸石和氧化铝占据了主要市场，而且近年来沸石的份额不断增加。同时，一些下游电池厂正在与汽车企业做原材料变更认证，用沸石作为锂电池的涂层来替代氧化铝；

2020年，沸石约占无机涂料市场的41%，我们预计2022/2023/2025年，沸石份额将增加到52%/60%/79%。

 

 

沸石具有优异的性价比，可替代氧化铝

沸石在性能指标上比氧化铝有绝对优势。作为陶瓷涂层材料，氧化铝可以显著提高聚烯烃分离器的综合性能，但氧化铝存在硬度高、成本高、对设备磨损严重等问题，这在一定程度上影响了其作为陶瓷涂层材料在电池中的应用。 分离器应用。

作为一种新型的陶瓷涂层材料，沸石具有硬度低、成本低、水溶性钠离子少等特点，可以弥补氧化铝作为聚烯烃分离器涂层材料的不足之处。

1）面积密度： 氧化铝的面积密度为3.9g/m2，而沸石的面积密度仅为3.05g/m2。应用沸石将大大降低陶瓷涂层的总重量和锂电池的制造成本。

2）比表面积和水溶性Na+： 沸石的比表面积为5m2/g，低于氧化铝的6.3m2/g，且沸石的水溶性Na+含量（0.002%）明显低于氧化铝（0.036%），可以减少对水的吸收，对提高锂电池的电化学性能有积极作用。

3）莫氏硬度： 氧化铝的莫氏硬度为9，是沸石的3倍。沸石可以减少陶瓷涂层材料对锂电池涂层设备的影响，从而降低设备损耗成本。
沸石涂膜具有更优异的机械性能。锂电池隔膜需要有一定的机械强度，以防止隔膜失效引起的安全问题。与涂有氧化铝的聚乙烯隔膜相比，涂有沸石的聚乙烯隔膜具有更高的拉伸强度和更好的断裂。 延伸性能。

此外，涂有沸石的分离器还具有更好的穿刺强度和剥离强度。总之，与氧化铝相比，沸石具有更好的机械性能。

原始的聚乙烯分离器在130度时发生了明显的热收缩，而涂覆的分离器则保持了原始状态，没有变形。当温度提高到170度时，涂有氧化铝的分离器也会大大收缩，而涂有沸石的分离器几乎没有尺寸变化。

沸石具有更优异的热稳定性，主要是因为沸石离子涂层和基体分离器有更好的界面结合力，因此沸石涂层作为一个支撑框架，抵抗了聚乙烯膜在高温下的熔融收缩。

波米特涂层膜具有更好的电解质冻干性。在锂电池中，电解液是锂离子在正负极之前迁移的载体。电解液主要储存在隔板的微孔中。分离器的微孔所能储存的电解液量被称为分离器的液体吸收率。

涂有铝化合物的PE基膜显示出与电解质更好的亲和力。与氧化铝相比，涂有苧麻的分离器的液体吸收率更高，达到187%，而PE基膜和氧化铝 涂膜的液体吸收率分别为126%和144%。在亲水接触角测试中，PE分离器与水的亲和力差，接触角大于177度。性能更好。

 

 

沸石是一种性价比较高的氧化铝替代品。水基浆料用于无机材料，其成本大致可分为浆料成本+制造成本，其中浆料包括陶瓷材料、水、粘结剂、分散剂、增稠剂；制造成本包括人工、能耗、折旧 。

据测算，陶瓷成本、人工、能耗和折旧占单层陶瓷涂层材料成本的比重较大，分别约占45%、18%、18%和9%。

在目前的价格下，沸石和氧化铝的单位成本相差不大：按照沸石、进口氧化铝、中国氧化铝的单价分别为2.0、3.5、19000元/吨计算，每平单位成本为0.37、0.55、0.41元/平方米。

其中，每平的材料费分别为0.17、0.35、0.21元/平方米，制造成本约为0.20元/平方米，包括加工、设备折旧等费用。

考虑到沸石在性能指标上的优势强于氧化铝，而两者的成本差异较小，我们认为沸石的综合性价比较高，是氧化铝的替代品。

沸石的有效生产能力是有限的
沸石的有效产能有限，市场略显供不应求。

沸石的制造工艺复杂，掌握核心工艺的企业屈指可数。并非所有的沸石都可以作为电池隔膜。真正的沸石是纯γ相，结晶不规则，粒径分布均匀，可以获得理想的陶瓷涂层。

沸石的制造工艺复杂、难度大，需要对生产过程的工艺参数进行精确控制，减少磁性异物的引入，并对原料投料量、反应参数、反应温度、反应流程等工艺进行深入了解，目前全世界掌握该技术的企业很少。

资料显示，目前中国有20多家沸石生产企业，只有安徽益世通材料科技有限公司、中铝郑州有色金属研究院有限公司等少数企业能够实现锂电池陶瓷隔膜应用沸石产品的产业化。

有效产能释放较少，沸石供需趋紧。根据我们的计算，2021/2022/2023年的沸石供需缺口（供需）为-0.25/-0.18/-0.29万吨，全球供应仅略高于需求；

2022年Q1/Q2/Q3/Q4的单季供需缺口分别为-0.02/-0.03/-0.05/-0.08万吨，因为2022年全球有效供给大部分来自E-Stone，E-Stone的产能释放会比较集中。下半年，我们预计沸石将出现供不应求的局面。

 

估计沸石的市场空间

2025年，沸石市场空间将超过66亿，年复合增长率为60%。具体计算过程如下：

假设 1）2022/2023/2024/2025年无机涂层材料中沸石的渗透率分别为52%/60%/68%/79%； 2）正极片边缘涂层材料中沸石的渗透率为100%（正极板上的沸石涂层开始于宁德时代。在此之前，正极板没有涂层。目前，根据产业链的反馈，正极板涂层是100%的沸石）；负极板边缘的涂层没有大规模。无论其市场占有率如何。

预计：2022/2023/2024/2025年，全球锂电池涂层材料（包括隔膜涂层+极片涂层）对沸石的需求量预计为7.33/12.67/20.46/34.39万吨；2022/2023/2024/2025年，沸石市场空间预计将达到14.67/25.10/40.13/66.76亿元，年复合增长率超过60%。

 

 

单面无机涂层符合市场主流需求，而沸石的需求最为灵活。

随着锂电池能量密度要求的提高，隔膜的厚度趋向于越来越薄。单面无机涂层不仅能满足薄涂膜的要求，还能保证电池的安全性能。同时，涂层成本最低，符合锂电池产业链.降低成本的需求；

据估计，单面无机涂层的市场份额有望达到60%以上。考虑到沸石在性能指标和性价比方面较氧化铝有明显优势，将取代氧化铝。我们认为，沸石是未来锂电池包覆材料中最具弹性的包覆材料，增长率有望提高。 60%以上。

 

高浓度浆料有望进入市场

沸石粉与浆料的融合是未来的发展趋势。2016年，埃斯通主动向客户推广浆液方案。由于电池片对制造工艺的严格要求，客户希望通过自行采购粉末，掌握更多的浆液制备生产环节，积累锂电池包覆工艺的知识。-如何。

近年来，沸石粉已发展到目前的万吨水平，其应用也持续稳定。下游客户提出，沸石供应商直接提供高浓度浆料，以减少粉末包装和混合过程。工艺环节，降低成本。

浆液整合障碍较高。沸石浆液的整合要求浆液中的磁性异物含量达到与粉末相同的水平。同时，整合系统直接在液体中生长沸石晶体。对沸石的转化和形态的过程控制需要很长一段时间。积累经验。

此外，由于不同的下游客户对沸石浆液的固体含量要求不同，需要匹配不同的锂电池涂布工艺，这比直接供应沸石粉要高。

浆料一体化可以降低成本，提高效率，节省产业链上的能源冗余。浆料一体化可以提高沸石生产企业的制造成本，在生产过程中不需要将液态沸石浆料重新干燥成沸石粉，这就节省了大量的能源消耗。

此外，由于一体化浆料销售的产品是液态的，可以节省塑料袋、托盘等外部包装材料，同时也避免了下游客户人工搬运、拆卸和清洗包装材料的费用。埃斯通认为，推出沸石浆料是为了节约产业链成本，提升产品竞争力，预计下游客户将充分受益于浆料一体化的推出，浆料的渗透率将不断提高。

 

埃斯通

全球领先的沸石企业，与CATL深度绑定。

沸石份额第一，超越前全球龙头。2022年，Estone和德国Nabaltec AG的市场份额合计超过70%，分别占36%/37%；2023年，Estone将成为全球沸石龙头。

1）埃斯通： 数据显示，2022年，公司沸石的全球份额将超过50%，位居世界第一。产品主要应用于动力锂电池。

2）德国Nabaltec AG：该公司成立于1994年，主要产品为氢氧化铝和氧化铝。2019年，其全球份额为37%（埃斯通为36%），成为过去领先的沸石公司。

2022年埃斯通锂电池涂布产品的毛利率为42.67%。据埃斯顿招股书显示，2022年上半年，公司净利润大幅增长，且增速大于营业收入增幅，主要原因是公司生产和销售规模扩大，规模效应进一步显现。此外，公司持续推进降本管理，综合毛利率较上年同期有所提升。预计随着公司产品规模的稳步提升，毛利率有望继续提升。

到2022年底，Estone的沸石产能将达到5万-6万吨。2018/2019/2020年，公司锂电池涂料（主要是沸石）产能为2973/4121/8149吨；2021年，公司产能近2万吨，2022年底产能将达到5万-6万吨。

埃斯通仍然积极计划在2023年扩大沸石生产。我们估计23/24年的沸石产能将分别达到10万/14万吨，远远领先于世界其他沸石生产商。

埃斯通沸石在技术指标上有突出的表现。与德国Nabaltec公司的APYRAL系列沸石产品和中铝郑州研究院的HBO沸石产品相比，埃斯通BG系列沸石产品在技术指标上表现更为突出。

根据埃斯通的招股说明书，该公司的沸石产品的磁性异物含量可以达到<5件/公斤的水平，得到了业内优质客户的普遍认可。CATL对此评价道：”埃斯通的磁性异物控制得很好。沸石可以达到个位数的水平，埃斯通的磁性异物控制技术在国际上处于领先地位”。