锂离子电池铝塑膜

    相比液态锂电池,聚合物锂离子电池使用了胶体电解质,不会产生液体电池漏液、爆炸等问题,安全性更高、更轻薄。同时,通过使用铝塑膜作为电池外壳,聚合物锂电池的比容、重量等性能都有了较大提升。但循环性能和低温放电性能相对稍差,价格也仍然相对较高。

聚合物锂离子电池性能优势明显,更高容量、更轻薄、更安全

    锂电池行业对四大材料(正极、负极、隔膜、电解液)的关注程度较高,国内从事的企业也较多,然而,作为关键材料之一的铝塑膜却因各种原因被忽视。截止至 2013 年,铝塑膜软包电池已占据全球主流电动汽车电池市场的 26%,且占比逐步提高。目前已有 Enerdel、LGC、A123、AESC、多氟多、万向、中信国安等多家厂商生产铝塑膜软包电池,日产 Leaf(AESC 配套)、通用 Volt(LGC 配套)等多种车型已装车投入使用。而在铝塑膜软包电池中,铝塑膜的成本更是占到 15%~20%,仅次于正极材料和隔膜。

2013 年铝塑膜软包电池占据 26%的市场份额

铝塑膜占软包电池成本的 18%

三种主流电动汽车电池对比,部分车型已应用铝塑膜软包电池

    铝塑膜是锂电池材料壁垒最高的环节,在相关性能方面有极高要求,远超隔膜、正极、负极、电解液。要求主要涉及 4 个方面:阻隔能力、耐穿刺能力、电解液稳定性、耐高温性和绝缘性,任何一个方面有所缺失,都有可能导致电池性能下降,直接报废。

锂离子电池铝塑膜在相关性能方面有极高要求

    铝塑膜是一种三层膜,主要结构为 ON(延伸尼龙)/AL(铝箔)/CPP(流延聚丙烯)共三层主要物质构成,每层之间通过粘接性助剂复合。表层 ON 层为装饰性 ON 层,也起保护 AL 层不被刮伤的作用;中间为形态成型和防止水分侵入的 AL 层;内层 CPP 层为耐电解液层。从制造工艺来看,主要分为以昭和电工为代表的干法和以 DNP 大日本印刷为代表的热法两种,相比之下,干法更为优异,产品占据更大的市场,特别是高端市场。

铝塑膜制造工艺对比,干法优势明显

    制造铝塑膜的关键材料需要进口,还需非标化的设备,提高了其制造难度。最难的主要体现在工艺上,尤其是反应条件和精度控制。主要涉及两方面工艺,成型与热封。成型工艺的难度在于:①精度的把握要求非常准:镜面抛光度范围Ra=0.05-0.25μm;②添加材料要求高:ON 和 CPP 中,含有特殊润滑剂(具有活性物质,利于冲深)。热封的难度在于:①磨具材质有要求和设计都有要求:在日本使用钢为上模,国内则为铜加了高温胶带,下模采用钢加硅胶板;②对热封时间、热封压力和热封温度有比较特定的要求。

    正因为铝塑膜生产难度大,技术壁垒高,所以目前全球市场基本被大日本印刷、昭和电工、T&T Enertechno(凸版印刷)、韩国栗村四家日、韩企业垄断,产品毛利率可达 50%~70%。国内铝塑膜市场同样被日韩企业所垄断,铝塑膜是软包锂电池主材中唯一尚未实现国产化的材料,昭和电工、大日本印刷两家合计占据约 85%的市场份额。目前铝塑膜全球市场空间仅为数十亿元,随着下游需求放量,行业增速有望超过 40%,潜在市场规模将达百亿级别。

2014 年全球软包材料厂商市场几乎全被日本企业所占领

    2013 年中国的软包锂电池市场规模达 108 亿元,比 2012 年增长 27%。在 2009 年至2013 年间,中国软包锂电池市场规模呈现快速增长的态势,主要是受到国内外智能手机、平板电脑等新兴电子产品市场的快速增长带动。在软包市场快速发展的带下,中国的铝塑膜应用市场也开始迅速增长。2013 年中国锂电池铝塑膜的需求量为3650 万平方米,同比增长 40%;市场规模为 15 亿元,同比增长 30%。2015 年中国锂电池铝塑膜总量 6580 万平米,国产份额 4.8%。