中国锂离子电池隔膜行业及主要进入壁垒

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(一)、锂离子电池隔膜行业的主要壁垒

锂离子电池隔膜的工艺技术涉及高分子材料学、材料加工、纳米技术、电化学、表面和界面学、机械设计与自动化控制技术、成套设备设计等多个学科领域,具有较高的技术、人才、资金和市场进入壁垒。具体如下:

1、技术壁垒

锂离子电池具有工作电压高、体积小、能量密度大、放电功率高等特点,要求隔膜材料与高电化学活性的正负极材料具备优良的相容性、微观孔隙结构与孔径分布一致,同时具有合适的厚度、离子透过率、孔径和孔隙率及足够的化学稳定性、热稳定性和力学稳定性等安全性能。锂离子电池隔膜的产品性能和安全性若要达到预期要求,必须在产品的原材料配方设计、微孔制备技术、成套设备设计等方面解决相关的研发基础、工艺技术问题,开展整体技术攻关。

(1)原材料配方设计

在原材料配料筛选方面,锂离子电池隔膜的原材料主要以聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)为主。PP和PE的细分品种众多,适用于不同用途,需要经过大量试验才能筛选出符合不同隔膜性能要求的原材料配方。在原材料配方调整方面,受生产工艺、产品规格、操作经验等因素影响,不同的锂离子电池厂商乃至同一锂离子电池厂商不同型号的锂离子电池对隔膜的要求都会有所不同。高端隔膜厂商要求上游原材料厂商按照其自主研制的配方提供专用原材料,新进入者需投入大量的研发力量和资金去研究开发原材料配方工艺,构成较高的原材料配方设计技术壁垒。

(2)微孔制备工艺技术

微孔制备工艺技术是锂离子电池隔膜生产的关键技术难度之一,直接影响产品的性能、品质和成品率等重要技术指标。锂离子电池对隔膜孔径大小及分布要求极高,纳米级的孔径控制工艺复杂且要求非常精细,目前主要分为干法单向拉伸、干法双向拉伸和湿法工艺。微孔工艺生产过程复杂,需要精密控制,以干法为例,要求计量精确的投料配料作业、具备较强剪切塑化能力的挤出混合作业、精密的流延和拉伸作业等,作业过程涉及多个学科领域,对新进入者构成较高的工艺技术壁垒。

(3)配套设备工艺设计

锂离子电池隔膜行业属于资金密集型、技术密集型的重资产行业,锂离子电池隔膜对配套设备要求的高精度导致其生产难度远高于一般的薄膜设备,要求隔膜设备的应用需要与工艺相配套,即先有工艺再根据工艺定制设备。对于缺乏自主核心技术工艺的锂离子电池隔膜厂商,极易使得生产设备与工艺脱节,无法达到高品质隔膜要求的高精度标准,交货周期和产品品质难以保证,对新进入者构成较高的配套装置设备设计壁垒。

由于锂离子电池隔膜制备工艺集原材料配方设计、微孔制备工艺、配套设备、生产过程精密控制、自动化制造及产品检测技术于一体,工艺复杂,过程控制严格,系统协调标准高,任何一个环节的技术设计出现偏差,都会影响到隔膜的一致性、稳定性和安全性等关键参数,只有具备自主研发能力、掌握核心技术的锂离子电池隔膜厂商才能赢得未来的市场竞争。新进入的企业难以在短期内全面掌握行业所涉及的工艺和技术,从而形成有效的技术壁垒。

2、产品技术和质量控制认证壁垒

锂离子电池隔膜对于锂离子电池的安全性能非常重要,所以国内外主要锂离子电池厂商对选择和更换隔膜供应商会非常慎重,通常需要进行严格的产品功能、性能等技术参数和产品整体质量控制体系方面的认证工作,涵盖从样品测试、实地考察、试用、小规模采购到最终认证及批量供货等整体流程,并综合考虑ISO9001质量管理体系和ISO/TS16949管理体系认证等因素。一般情况下,整体认证期大概需要1-2年,以保证产品品质和供货的稳定性。锂离子电池厂商与隔膜供应商形成紧密合作关系后,不会轻易更换隔膜供应商。因此,目前已经进入主流供应商体系的隔膜厂商的市场渠道较为稳定,对其他新进入者构成了较强的认证壁垒。

3、资金、规模和成本壁垒

锂离子电池隔膜行业属于资金密集型产业。锂离子电池隔膜厂商要形成规模经济才能获得生存和发展的空间,行业进入风险集中体现为产品销售无法弥补大规模的研发费用和资金投入。具体体现在三个方面:

一是大额的资金投入。企业形成规模经济需要投入巨额资金在投料和配料设备、挤出混合设备、流延设备、拉伸设备、分切设备及检测设备等固定资产购置和建设上。同时,技术工艺不断进步要求企业持续投入人力和物力进行新产品、新技术、新工艺、新设备的研究开发,而且需要预备大量流动资金以满足企业日常经营活动的需求,大额的资金投入需要新进入企业拥有较强的资金实力。

二是高门槛的规模经济标准。由于锂离子电池隔膜的开发与资金投入高,且近年来锂离子电池隔膜市场价格呈下降趋势,企业生产的隔膜市场销售额必须达到一定的规模,才能确保盈利。

三是较强的成本控制能力。在聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)等原材料和能源价格波动、劳动力成本不断上升的背景下,锂离子电池隔膜行业加速洗牌,行业日趋集中,只有具有较强成本控制能力、规模优势和技术优势的企业才能在激烈的市场竞争中不断发展壮大。

4、品牌和客户资源壁垒

锂离子电池隔膜厂商的品牌形象是其在行业经验、技术水平、产品品质、公司实力、员工队伍、售后服务以及市场声誉等多方面综合实力的体现。由于锂离子电池生产线投资较大,同时隔膜是锂离子电池产业链中确保产品质量最为关键的组件之一,下游客户在选择隔膜供应商时会非常谨慎,通常会对供应商的综合实力进行全方位的考察。品牌形象良好的锂离子电池隔膜厂商通过多年的技术、研发、经验和客户资源积累,已开发出了拥有较高市场影响力和广泛客户基础的优势产品,更容易受到客户的认可,而且客户对品牌粘性较高。但是良好的品牌形象需要锂离子电池隔膜厂商长时期的打造和积累,因此,新进入的企业将面临现实的品牌和客户资源壁垒。

5、人才壁垒

高品质锂离子电池隔膜的研发制造涉及高分子材料学、材料加工、纳米技术、电化学、表面和界面学、机械设计与自动化控制技术、成套设备设计等多个学科,需要研发、试验、产品鉴定、制造装配、营销等多领域专业人才协同合作。由于锂离子电池隔膜属于新兴产业,国内大专院校尚未设置相关专业为企业培养对口的专门人才,主要通过企业选拔、培养和组建研发团队。该类人才的成长周期较长,通过内部培养的方式成本较高。其中,最为重要的是研发人员,其数量和研究开发能力直接影响到企业的核心竞争力水平,而锂离子电池隔膜的更新换代速度和各种符合市场需求的新产品的推出速度直接影响企业的市场竞争能力和业务拓展能力。一方面,锂离子电池隔膜行业内缺乏有效的人才培养体系,产品研发人才和专业复合型人才较少;另一方面,锂离子电池隔膜厂商对其核心技术人才的保护力度较大,采取各种激励措施挽留核心技术人员,新进入企业通过社会公开招聘吸引所需技术人员具有一定的难度。另外,在行业内具有丰富工作经历,既熟悉锂离子电池隔膜研发又懂得管理且精通锂离子电池隔膜生产制造、市场营销及技术服务的复合型人才更是稀缺。

目前,我国锂离子电池隔膜行业各类专业技术人才匮乏,锂离子电池隔膜厂商只有经过较长期的技术研发、产品设计和制造、售后服务过程的技术沉淀和经验积累,才能打造出一支专业高效的锂离子电池隔膜设计、研发、制造和售后技术服务团队。新进入企业难以在短期内建立完善的专业人才队伍,因此本行业存在一定的人才壁垒。

 

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