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2020年軟包電池需求將達59GWh 鋁塑膜行業(yè)將大為受益

發(fā)布日期:2017-08-02  來源:國泰君安

核心提示:高比能量+高安全性,鑄就軟包電池性能優(yōu)勢。軟包鋰電池結(jié)構(gòu)上的最大特點在于使用鋁塑復合膜作為包裝材料,主要優(yōu)勢包括:1)鋁塑
 軟包電池需求,鋁塑膜行業(yè),動力鋰電池技術(shù)

 

高比能量+高安全性,鑄就軟包電池性能優(yōu)勢。軟包鋰電池結(jié)構(gòu)上的最大特點在于使用鋁塑復合膜作為包裝材料,主要優(yōu)勢包括:1)鋁塑膜外部包裝、不會輕易爆炸,故安全性能高;2)鋁塑膜重量輕、空間利用率高,故能量密度大;3)電池內(nèi)阻小、壽命更長,故循環(huán)性能好。在電池高能量密度要求下,其安全性、能量密度等優(yōu)勢將更受重視。

動力領(lǐng)域滲透加速,軟包鋰電池高速發(fā)展。軟包動力鋰電池技術(shù)的第一梯隊主要是日韓企業(yè),尤其是LG是軟包動力鋰電的全球龍頭,其產(chǎn)品的能量密度及穩(wěn)定性均較佳,雪佛蘭、日產(chǎn)等車企主要采用LG軟包電池,總體來看,日韓等國際車企對于軟包鋰電的技術(shù)路線認可度較高。國內(nèi)目前主流的電動車企也在加速軟包電池的應用。北汽、上汽等乘用車企紛紛開始嘗試使用軟包電池,其中萬向A123和孚能科技軟包電池占據(jù)主流。國內(nèi)三元軟包技術(shù)進步明顯,能量密度大幅提升,以孚能科技為例,單體能量密度達到220wh/kg,pack后在140-160wh/kg之間。軟包趨勢興起,動力電池企業(yè)為搶占先機,加大軟包擴產(chǎn)力度,9家軟包電池企業(yè)2017年底軟包電池產(chǎn)能將達27GWh。我們認為鋰電池需求與軟包滲透率并肩增長,2020年軟包滲透率41%左右,軟包電池需求將達59GWh,GAGR為35%。

鋁塑膜市場高速增長,進口替代加速進行。全球(中國)鋁塑膜市場和技術(shù)一直被日韓少數(shù)企業(yè)壟斷,國產(chǎn)率僅為5%,進口替代空間非常大。新綸科技通過對日本凸版印刷(旗下T&T)鋁塑膜業(yè)務的收購,目前產(chǎn)能為200 萬平/月,未來總產(chǎn)能將達600萬平,我們認為隨著國產(chǎn)鋁塑膜的放量,預計2017年國產(chǎn)鋁塑膜的市占率將超過10%,到2020年或達到40%。

  1、高比能量+高安全性,鑄就軟包電池性能優(yōu)勢

結(jié)構(gòu)差異在封裝材料,軟包鋰電技術(shù)難度高。軟包鋰電池與傳統(tǒng)鋰電池在正極、負極、電解液等材料應用及結(jié)構(gòu)布局方面較為類似,最大的差異在于包裝材料,傳統(tǒng)鋰電均有鋁殼或者鋼殼等外殼,而軟包鋰電是使用鋁塑復合膜作為包裝材料,材料差異進而決定了其封裝方式的不同。由于使用了鋁塑包裝膜材料,軟包鋰電池采用的是熱封裝密封,而金屬外殼鋰電池一般采用金屬殼焊接密封(激光焊)。

對軟包電池而言,采用鋁塑復合膜包裝技術(shù)難度高,主要體現(xiàn)在兩方面,一是鋁塑膜的性能強度決定電池的設計應用場景,二是封裝技術(shù)覺得的電池安全性。

鋁塑膜通常分為三層,即外阻層(一般為尼龍BOPA或PET構(gòu)成的外層保護層)、阻透層(中間層鋁箔)和內(nèi)層(多功能高阻隔層)。材料難度較大,內(nèi)層一般要求較高的耐熱性,防止出現(xiàn)短路,中間層需具備良好的耐水蒸氣性及穩(wěn)定的加工性能,外層需要較強的抗沖擊性能、耐穿刺性等,目前鋁塑膜的技術(shù)還存在較大的技術(shù)提升空間。另外良好的封裝技術(shù)是軟包電池技術(shù)的關(guān)鍵,能有效解決發(fā)鼓(脹氣)問題,原因主要是:a)鋁塑膜材料的熱封邊問題,水蒸氣進入反應膨脹漏液;b)電池設計問題(發(fā)生的概率較小),內(nèi)部短路熱失控。

 

軟包電池需求,鋁塑膜行業(yè),動力鋰電池技術(shù)

 

 

軟包電池需求,鋁塑膜行業(yè),動力鋰電池技術(shù)

 

軟包鋰電池的安全性及能量密度指標優(yōu)于傳統(tǒng)鋰電。軟包電池在外形設計和電池應用方面均具備一系列的優(yōu)勢。

1、安全性能高,高能狀態(tài)下無爆炸風險。在結(jié)構(gòu)上,軟包電池采用鋁塑復合膜外部包裝,發(fā)生安全問題時,軟包電池一般會鼓氣裂開,而不像金屬外殼鋰電池內(nèi)部積蓄能量及氣體而炸裂,到目前為止,國內(nèi)外軟包電池未發(fā)生爆炸事故。

2、單體及系統(tǒng)能量密度提升37%以上。軟包鋰電的能量密度提高可通過自身優(yōu)異的物理特性而提高,一是由于采用鋁塑膜后減少了結(jié)構(gòu)件的應用,軟包電池較同等容量的鋼殼鋰電池質(zhì)量減輕最大可達40%,較鋁殼鋰電池質(zhì)量可輕約20%。二是因為軟包設計的形狀容易改變,可根據(jù)實際的需要進行定制從而提高空間利用率。目前孚能科技的軟包電池單體能量密度達到220wh/kg,系統(tǒng)能量密度在140-160wh/kg之間,其能量密度遠高于采用相同材料體系的動力鋰電池。

3、循環(huán)性能提升,不易發(fā)生衰減。對系統(tǒng)而言,軟包電池的內(nèi)阻較金屬外殼鋰電池小,可以極大的降低電池的自耗電,有利于節(jié)約能量;另一方面,軟包電池的循環(huán)壽命更長,測試表明100次循環(huán)衰減比鋁殼少4%-7%。 

此外,軟包鋰電池的外形具有設計靈活的優(yōu)勢,在此基礎(chǔ)上,根據(jù)pack箱體的具體尺寸進行定制化設計,或者單體經(jīng)過層級式等多種電池排布方式,實現(xiàn)充分利用電池箱體的內(nèi)部空間,滿足差異化的客戶需求。

在以上種種優(yōu)點以外,軟包電池目前進展緩慢也有其不足之處,如一致性較差、成本較高,容易發(fā)生脹氣、漏液。脹氣、漏液則可以通過提升鋁塑膜質(zhì)量、密封工藝、模組加固降低震動等方式來改善甚至解決。一致性和成本問題可通過規(guī)?;a(chǎn)和鋁塑膜的國產(chǎn)化等共同解決。

 

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  2、動力領(lǐng)域滲透加速,軟包市場增速將達35%

軟包鋰電池的下游市場可細分為3C領(lǐng)域、動力領(lǐng)域和儲能領(lǐng)域。軟包電池的應用首先是在3C領(lǐng)域,其發(fā)展歷程隨著數(shù)碼電池的內(nèi)部集成進程而快速發(fā)展,尤其是在筆記本電腦、手機等電池的集成化,截止到2016年軟包電池的滲透率近60%,但近年來傳統(tǒng)3C產(chǎn)品消費增速的放緩,高滲透率下,相應軟包的需求增速也在逐步放緩。與此同時,隨著新能源汽車持續(xù)高增長,2016年動力電池出貨量大增成為鋰電池行業(yè)發(fā)展的主驅(qū)動力,當前軟包鋰電市場滲透率也不斷提高,2016年近12%。而儲能市場則是鋰電池應用的新興領(lǐng)域,短期應用軟包較少,未來隨著軟包成本的下降,在此領(lǐng)域也具備較大的增長潛力。

 

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動力領(lǐng)域需求高速增長,軟包滲透率加速提升。2016年軟包在動力領(lǐng)域的滲透率較低,預計約為12%,但自從去年新能源汽車推廣政策與能量密度聯(lián)動后,在2020年電池單體能量密度350wh/kg,系統(tǒng)能量密度260wh/kg的指引下,軟包電池作為當前性能最高的動力電池,卓越性能在動力領(lǐng)域的認可度不斷提升,我們預計至2020年軟包在動力領(lǐng)域的滲透率將達32%左右,其中軟包電池需求量為30GWh,GAGR為75%,軟包的需求量增速將超過動力鋰電池的增速。

 

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3C鋰電池增速放緩,但軟包滲透率仍有提升空間。筆記本電腦、智能手機等傳統(tǒng)消費電子產(chǎn)品的普及率已較高,相應的終端產(chǎn)品出貨量增長較為緩慢甚至有下滑風險,導致3C領(lǐng)域的鋰電池需求增速放緩,但是考慮到可穿戴設備、無線藍牙音箱等新興電子產(chǎn)品市場的擴張,未來3C領(lǐng)域的鋰電池需求增速可維持在6%上下。另外是3C領(lǐng)域軟包滲透率高達60%并仍有上升空間,綜合來看,我們預計2020年3C鋰電池軟包滲透率可達78%左右,需求量達25.6GWh左右。

 

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儲能市場需求旺盛,軟包鋰電池在此領(lǐng)域同樣具備增長的潛力。憑借循環(huán)壽命長,能效高,綠色環(huán)保等優(yōu)勢,鋰電池在儲能領(lǐng)域應用加快,2016年鋰電池占我國化學儲能裝機總量的52%。隨著鋰電池制造成本的降低以及國家儲能支持政策的相繼推出落地,儲能市場有望迎來爆發(fā)式發(fā)展,軟包鋰電池的能量密度高,且在安靜無振動的工作環(huán)境下,其高安全性的優(yōu)勢也有望收到儲能應用的青睞,我們樂觀預計2020年儲能鋰電池出貨量將達17GWh,軟包滲透率或超18%。

 

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軟包電池受益于鋰電需求量擴張及滲透率的并肩增長,2020年軟包鋰電池需求將達59GWh??偭可蟻碇v,我國鋰電池需求將保持較高增速(GAGR為27%),2020年總需求將達144.3GWh。根據(jù)以上分析,我們認為軟包在動力領(lǐng)域的加速滲透將帶動整體軟包鋰電池的總量快速增長,我們預計2020年軟包滲透率達41%,軟包鋰電池需求將達58.9GWh,GAGR為35%。

 

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  3、軟包電池異軍突起,已成兵家必爭之地

  3.1. 消費領(lǐng)域格局穩(wěn)定,ATL掌握軟包話語權(quán)

軟包電池消費領(lǐng)域格局穩(wěn)定,ATL領(lǐng)導的行業(yè)格局基本不變。消費鋰電池行業(yè)發(fā)展成熟,下游客戶穩(wěn)定,主要供應商是ATL、 LG 和松下等國際巨頭。其中ATL是國際最大的消費鋰電池企業(yè),2012-2016年連續(xù)5年軟包電芯(聚合物)出貨量居全球第一,產(chǎn)能超過全球一半,公司在行業(yè)擁有絕對話語權(quán),主要客戶包括蘋果、三星電子等國際頂尖客戶。在國內(nèi),光宇、力神也把握住了包括手機、平板等智能終端普及的發(fā)展機遇,躋身于全球消費鋰電企業(yè)前列。光宇的軟包電池(聚合物)排名世界第五,為惠普和戴爾在內(nèi)的世界知名數(shù)碼制造商供應產(chǎn)品。力神的消費類產(chǎn)品競爭力也較強,主要客戶包括蘋果、三星、LG、惠普、戴爾、華為。

 

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  3.2. 高比能推動軟包動力迅速發(fā)展,電池企業(yè)加速布局

  3.2.1 軟包動力鋰電應用加速,LG萬向引領(lǐng)全球潮流

軟包電池獲國際車企高度認可, LG軟包獨樹一幟。由于軟包電池安全性能好、能量效率高,雪佛蘭Volt、Bolt、日產(chǎn)Leaf、福特(Focus、Fusion、沃爾沃XC90等國際高端車型紛紛采用了軟包鋰電池,主要供應商是LG、AESC等,LG軟包技術(shù)國際領(lǐng)先,以自主生產(chǎn)的三元NCM作為正極材料,采用疊片式軟包設計后電池能量密度可以提高20%以上,循環(huán)壽命可以提高1倍;ASEC軟包走錳酸鋰路線,相對于三元材料,能量密度、循環(huán)性能處于劣勢,LG軟包動力鋰電池技術(shù)領(lǐng)先,日產(chǎn)leaf傾向于使用LG軟包。

 

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國內(nèi)車企加快軟包應用,萬向、孚能科技、國能等廠商占據(jù)主流。國內(nèi)車企在軟包動力鋰電池應用方面的接納度在逐步提高,目前客車、乘用車、物流車等方面均出現(xiàn)了相關(guān)的配套。國內(nèi)主流的電動乘用車企如北汽、上汽、眾泰、奇瑞等嘗試使用軟包電池。在10款主流車型的軟包電池配套情況中,萬向和孚能科技配套車型最多:萬向A123配套4款(上汽榮威系列和長安逸動)、孚能科技配套北汽多款車型(北汽EC180、EU260、EX系列等和江鈴E200)、CATL、多氟多等都配套了1款車型。此外,國能電池在客車方面配套較多,對安凱客車、南京金龍等主流的電動客車企業(yè)進行相關(guān)配套和供貨,2017年下半年進入上汽通用五菱、江鈴等企業(yè)的幾十款A00車型的供應鏈。

此外,國能電池在客車方面配套較多,對安凱客車、南京金龍等主流的電動客車企業(yè)進行相關(guān)配套和供貨,2017年下半年進入上汽通用五菱、江鈴等企業(yè)的幾十款A00車型的供應鏈。

 

 

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  3.2.2. 軟包能量密度大幅提升,電池廠商加速布局

三元軟包能量密度大幅提升。高工鋰電數(shù)據(jù)顯示,截止2017年5月,軟包電池單體能量密度超過160wh/kg的企業(yè)有14家,部分廠商的軟包單體能量密度達到220wh/kg及以上,如孚能科技等,孚能科技PACK后的系統(tǒng)能量密度在140-160wh/kg,遠高于補貼能量密度要求,預計其配套穩(wěn)定的表現(xiàn)將持續(xù)促進其他企業(yè)在軟包動力鋰電池方面的研發(fā)布局和生產(chǎn)競爭。

 

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技術(shù)趨于成熟,動力電池企業(yè)加大軟包擴產(chǎn)力度。軟包電池逐步得到國內(nèi)車企的認可,孚能科技等廠商看到未來軟包電池的發(fā)展機會,紛紛開足馬力進行擴產(chǎn),我們統(tǒng)計了主要的9家軟包電池企業(yè),預計2017年底軟包電池產(chǎn)能將達27GWh。從產(chǎn)能上看,孚能科技、國能電池的軟包產(chǎn)能領(lǐng)先同行。從競爭力上來看,萬向A123(乘用車為主)、孚能科技(乘用車為主)、國能電池(客車為主)等企業(yè)實力較為雄厚,2020年規(guī)劃產(chǎn)能都在20GWh以上(除萬向A123外),此外多氟多、天津捷威、鵬輝能源等企業(yè)都有爆發(fā)的潛力。

 

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  4、鋁塑市場為日韓壟斷,進口替代空間大 

隨著軟包鋰電池需求擴張,2020年我國鋁塑膜市場規(guī)模將達63億元。我們根據(jù)2017年-2020年的動力儲能和3C軟包鋰電池需求,分別根據(jù)動力儲能和3C不同類型的鋁塑膜價格,計算得出2017-2019 年我國鋁塑膜需求為 0.95 億平、1.27億平、1.72億平,2.36 億平,對應市場空間為31億元、39億元、49億元、63億元,GAGR為26%。

 

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全球鋁塑膜市場和技術(shù)一直被日韓等少數(shù)企業(yè)壟斷,國產(chǎn)率僅為5%。其中大日本印刷(DNP)、日本昭和電工、日本凸版印刷(T&T)以及韓國栗村掌握了鋁塑膜的核心技術(shù)并占據(jù)絕大部分市場,其中DNP與昭和電工所生產(chǎn)鋁塑膜全球市場占有率達 70%左右。國內(nèi)企業(yè)市場份額僅為5%,而且國產(chǎn)鋁塑膜主要集中在二、三線消費類鋰電企業(yè),以紫江新材料為例,其鋁塑膜實際產(chǎn)能約每月50萬平米,但90%以上是供給數(shù)碼鋰電企業(yè),我國國產(chǎn)鋁塑膜的技術(shù)仍有較大的提升空間。

 

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新綸科技、紫江新材等企業(yè)將帶領(lǐng)國產(chǎn)鋁塑膜突圍解困,預計2017年國產(chǎn)率將超過10%。2016年8月新綸科技完成對日本凸版印刷(旗下T&T)鋁塑膜業(yè)務的收購,T&T 工廠目前產(chǎn)能為200 萬平/月,并計劃在常州新建 300 萬平/月產(chǎn)能,預計投產(chǎn)時間為 2017 年底,在工藝及技術(shù)都非常穩(wěn)定后,日本的設備搬遷到常州,并使其產(chǎn)能有200 萬平升級到300萬平全部達產(chǎn)后總產(chǎn)能將達到600萬平,新綸科技將成為國內(nèi)第一的鋁塑膜巨頭,并有望繼承凸版印刷升級為全球第三的國際化鋁塑膜企業(yè)。此外,紫江新材料在消費鋰電鋁塑膜領(lǐng)域深耕多年,有較強的競爭力,其實際產(chǎn)能約每月50萬平米鋁塑膜,主要客戶包括ATL、三星等企業(yè)。我們認為在新綸科技的強勢帶動下,國內(nèi)鋁塑膜企業(yè)將逐步提高市場占有率,預計2017年國產(chǎn)率將超過10%,到2020年或達到40%。

  風險提示

宏觀經(jīng)濟下行風險。經(jīng)歷過 2016 年周期性行業(yè)上行以后,2017 年面臨著周期性下行的壓力,汽車等周期性行業(yè)增速可能存在向下調(diào)整壓力。

新能源汽車政策調(diào)整風險。如果補貼政策再次調(diào)整,則會導致電池出貨量不及預期。

鋁塑膜國產(chǎn)化進展不及預期。由于本土企業(yè)自身技術(shù)和經(jīng)營的積累不到位,或者國際鋁塑膜競爭對手對風險,國產(chǎn)化進程不及預期。

 


 
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