隔膜厂商积极扩产带动锂电隔膜设备行业需求持续增长国产替代空间大

2023-10-16 10:02

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1、锂电隔膜设备概述

隔膜是锂电池中极具技术壁垒的关键内层组件，其性能决定了电池的界面结构及内阻，直接影响电池的容量、循环及安全性能。在锂电隔膜生产过程中，对设备精密度、自动化水平要求很高，任何一个过程参数和反应条件出现微小偏差，都会影响成品的一致性导致合格率无法达到量产的水平。根据隔膜生产流程，设备主要分为配料挤出系统、铸片成型系统、萃取干燥系统、双向同步拉伸系统、横向拉伸系统、自由热定型系统、在线收卷系统、涂布系统、分切机系统。

锂电隔膜设备简介（湿法为例）

设备	简介
配料挤出系统	采用分步喂料方式，确保喂料精度；白油采用两级搅拌加热，控温精度高；模头机头压力闭环控制，隔膜厚度精度高；熔体挤出后通过高精度精密熔体过滤器，保证过滤精度，避免漏料现象，同时延长更换过滤网的时间。
铸片成型系统	铸片成型系统辊筒流道采用先进的双进双出交叉对流螺旋形式，保证辊面温度均匀；通过模拟实验并结合产量和铸片结晶趋势设计辊径大小；辊筒实现铸片正反面冷却速度可调，确保铸片厚度均匀，铸片正反面结晶度一致。
双向同步拉伸系统	在拉伸加工过程中，锂电薄膜不与辊筒接触，在机械原理上采用先进的链轨系统，对薄膜进行一次性成型的双向同步拉伸，大大提高了薄膜的分子取向匀质性。纵向、横向牵伸比可在线调整，确保不同规格隔膜的最优性能。
萃取干燥系统	采用特殊的密封结构保证萃取剂零泄漏，采用全主动辊方式，可有效防止隔膜在萃取槽内因牵引阻力断膜的情形；采用超声波、槽内循环、槽间溢流、过渡刮液、独立控温等方式提升萃取效果，提高萃取槽中溶液的浓度，有效减少萃取剂用量，降低配套液体分离系统的耗能；通过特有的刮液方式，降低配套废气回收系统耗能。
横向拉伸系统	横向拉伸系统将已除去萃取剂及溶剂的多孔隔膜预热到隔膜软化点温度，利用物理的方法将其扩幅扩孔，再横向收缩消除扩幅后隔膜产生的内应力，最后经冷却成型。
经横向拉伸系统	拉伸回缩后的隔膜，分子取向得到进一步有序排布，提高隔膜的纵横向拉伸强度及孔径的开孔度。
自由热定型系统	自由热定型为单独处理单元，隔膜在该系统内处于完全松弛收缩状态，能够最大化的消除扩幅拉伸后横向与纵向存在的内应力，减少隔膜热收缩率，增加尺寸稳定性。
在线收卷系统	隔膜材料经展平辊，张力检测辊，纠偏系统，并分切后分别收卷成符合标准的卷材。该系统可应用于锂电隔膜、包装材料、纸张及金、银、铜、铝箔等行业产品的裁切收卷。
分切机系统	数字控制高速分切机充分结合原材料特性、操作者人体习惯、采用三维设计技术，整机优化协调机、电、光、气的配置，采用最新驱动技术和控制技术，实现简便操作，高品质和高效率，广泛适用于各种薄膜分切行业。
涂布系统	涂布系统是由放卷、微凹辊涂布、干燥、纠偏、收卷等部分组成。各部分之间设置适当的张力隔断及控制系统，收放卷机均带有双臂双工位转塔臂及自动切断机构，可实现不停机换卷。

资料来源：观研天下整理

2、锂电池隔膜出货量持续增长，隔膜企业积极扩产，设备厂商充分受益

近年来，随着3C设备、新能源汽车等产业飞速发展，对锂离子电池需求持续扩大，带动锂电池隔膜出货量快速增长，为隔膜生产线及隔膜专用设备的厂商发展提供了机遇。根据数据显示，2022年中国锂电隔膜市场出货量达133.2亿平米，同比增长65.26%，占据全球80.7%的市场份额。

数据来源：观研天下整理

3、2022-2025年锂电隔膜设备市场需求累计为486.53亿元

根据国内8家头部锂电隔膜厂扩产规划，2021年总产能为94.5亿平方米，预计2025年产能规划达到459.4亿平方米，按照单条隔膜产线对应隔膜产能1.5亿平米，单条隔膜产线价值量2亿元计算，2022-2025年锂电隔膜设备市场合计需求为486.53亿元。

我国头部锂电隔膜厂扩产规划统计情况

企业名称	2021年	2025年
恩捷股份	50	160
星源材质	15.2	60
中材科技	15	70
河北金力	6.5	27.5
冠力新材料	2	20
沧州明珠	2.9	6.9
中科科技	2.4	55
璞泰来	0.5	60
产能合计（亿平米/年）	94.5	459.4

资料来源：观研天下整理

而从隔膜企业隔膜扩产投资中，设备占比较高。以星源材质高性能锂离子电池湿法隔膜及涂覆隔膜（一期、二期）项目为例，该项目年产能20亿平，总投资75亿元，硬件设备投资50.61亿元，硬件设备投资占比为67%，其中生产设备投资总金额达46.53亿元。

星源材质生产设备投资额明细

设备名称	数量（台/套）	单价（万元）	总金额（万元）	单位投资额（万元/亿平）
制膜主线1	2	11000.00	22000.00	1100
制膜主线2	10	14000.00	140000.00	7000
大收卷设备	12	1100.00	13200.00	660
大分切设备	12	1100.00	13200.00	660
涂布线	86	2100.00	180600.00	9030
分切机	100	360	36000.00	1800
萃取设备	12	2900.00	34800.00	1740
电控系统	12	290	3480.00	174
废液回收	4	590	2360.00	118
锅炉（导热油）	12	290	3480.00	174
温控及管道	12	570	6840.00	342
制浆设备	10	570	5700.00	285
原料罐	17	15	255	12.75
上料系统	12	33	396	19.8
白油纯化系统	6	58	348	17.4
起重设备	24	110	2640.00	132

资料来源：观研天下整理

4、隔膜核心设备被国外厂商垄断，国产替代空间大

根据观研报告网发布的《中国锂电隔膜设备行业现状深度研究与发展前景预测报告（2023-2030年）》显示，目前，全球主要隔膜设备厂商仅有4家,分别是日本制钢所、日本东芝、德国布鲁克纳、法国伊索普，与国内生产设备相比具有技术更先进、更好的稳定性和低能耗性优势。但是，由于隔膜设备海外运输时间长，从订单下发至设备交付通常需要一年半，设备进厂后安装调试通常还需要6个月，再加上后续认证环节，所以扩产周期一般要两年以上。

同时，全球设备产能有限，制钢所及布鲁克纳未来几年设备产能已被大厂锁定，而随着二三线厂商扩产需求加大，将为国产隔膜设备厂创造良机，并且随着国产技术不断成熟，锂电隔膜设备国产化有望迎来契机。

国外锂电隔膜设备厂商产能情况

公司名称	隔膜设备参数	产能
日本制钢所	价值量：2亿+/线；线速度：65~70m/min；交付周期：1年左右	优先保证恩捷15条线需求，与恩捷股份的供货合同持续至2024年
德国布鲁克纳	价值量：2.5亿；线速度：>60m/min；交付周期：1.5年左右	2022年5月，星源子公司向布鲁克纳购买14条隔膜生产线，星源材质锁定布鲁克纳至2026年

资料来源：观研天下整理

国产锂电隔膜设备配置情况

设备厂商	生产设备	产品配置
中科华联	配料挤出系统	挤出量~360kg/h，分体喂料(白油与粉料单独进料)
		固含量10~30%，挤出机机头压力闭环控制
		模头宽度780mm，模头EDI、上料系统布拉本达、计量泵马格泵
		模口宽度0.5~2mm，真空上料、失重补料、两套配合使用
	铸片成型系统	流延速度3~15m/min，正反面冷却速率可调
		铸片宽度≤850mm（辊面宽度1100mm)，配有靠辊装置、铸片辊3围绕铸片辊2可旋转
		辊面温度±0.5°C，辊轴大小根据熔体结晶情况设计
		4根冷却辊、1根压辊，根据实际生产工艺可调整参数
	萃取干燥系统	萃取后膜含油率≤0.5%，独特的过渡方式，确保无褶皱、花斑
		3槽9级、6级速度控制，上下都是主动辊、避免无规则牵伸
		辊面宽度3000mm，上排中高辊磁力驱动、端盖密封、确保无泄漏
		机械速度60m/min，配有内循环系统、超声波，提高萃取效率，进液量小、节能
	双向同步拉伸系统	入口宽度550~850mm、出口宽度4000~4800mm，8轴承滚动式链铗，运行阻力低，功耗少
		机械速度75m/min，风速偏差小于5%、风温±1°C
		横拉比、纵拉比均可调整
		风箱每区长度1500mm，轨道调幅间距采用数字位置显示器精确定位
	横向拉伸系统	入口宽度3000~4000mm，出口宽度4000~5000mm，中间最大拉伸宽度5500mm，轴承滚动式链铗，运行阻力低，功耗少
		机械速度75m/min、生产速度40m/min，风速偏差小于5%、风温±1°C
		最大拉伸比1:1.6，纠偏系统，自动寻边，确保隔膜不脱铗
		每小区长度1500mm，控制系统采用西门子S7-300PLC
	自由热定型系统	热辊面长度4500mm、直径600mm，前后配有真空吸附辊、进行张力隔断来控制隔膜的收膜比率
	自由热定型系统	机械速度60m/min，热风+热辊加热方式、横向温度±1°C、确保定型效果冷却辊面长度4500mm，直径600mm，入口配有浮辊、调节与TD02的连接
无锡启成	纵向拉伸机	生产线速度5m/min～100m/min
	纵向拉伸机	拉伸倍数1:10
	横向拉伸机	生产线速度10m/min～300m/min
		生产线宽度1.2m~8m
		拉伸倍数1:11
	薄膜萃取机	生产线速度10m/min～70m/min
	薄膜萃取机	浸液长度150m
	牵引收卷机	生产线速度300m/min
	牵引收卷机	生产线宽度1.2m~8m