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電池箔需求快速增長
河南有色金屬網站 www.kingdomgenerosity.com 時間:2022-10-25 10:20 來源:

隨著電池箔下游需求高景氣,動力 儲能打開行業空間,疊加擴產難度超預期,電池箔需求將迎來快速增長。以下是相關報告。

電池鋁箔:電池生產基礎材料

鋁箔是鋁延壓加工行業的產品之一,上游是電解鋁行業。鋁箔加工企業從電解鋁企業采購鋁錠加工生產鋁板帶箔。鋁板帶是指以鋁為主要原料,并且摻雜部分合金元素制造出來的鋁板或者鋁帶,具有質輕、包覆性、屏蔽性好、耐腐蝕、強度高等優點,成片狀的鋁產品稱為鋁板,厚度大于0.2mm鋁卷材稱為鋁帶;鋁箔一般是指厚度小于0.2mm、斷面為長方形的軋制產品,具有質輕、密閉性和包覆性好等優點。我國目前是全 球Z大的電解鋁生產國,巨大的鋁錠產量及潛在可以釋放的產能為下游鋁加工行業提供了充足的原材料供應。光箔產品定價方式為“鋁錠價 加工費”,加工費盈利較為穩定,經營業績受鋁錠價格周期波動的影響較??;涂碳箔定價方式為“一口價”,經營業績受鋁錠價格周期波動的影響較大。

鋁箔按厚度可分為雙零箔、單零箔、厚箔鋁板帶。厚箔厚度為0.1~0.2mm;單零箔是指厚度為0.01mm和小于0.1mm/的鋁箔;雙零箔是指厚度以mm為計量單位時小數點后有兩個零的箔,通常厚度小于0.01的鋁箔,即0.005~0.009mm鋁箔。鋁箔加工工藝較為復雜。目前行業內有兩種常用加工工藝路線:鑄錠熱軋法和雙輥鑄軋法。熱軋是采用半連續鑄造法將鋁熔體鑄造成扁錠,對大塊的金屬鑄錠在其再結晶溫度以上進行熱軋和冷軋,軋制成一定厚度的板材作為鋁箔坯料;鑄軋是將鋁熔體通過鑄嘴導入內部通有冷卻水的兩個軋輥之間,冷卻水保持流動,兩個不斷轉動的軋輥作為結晶器,鋁液在凝固后立即進行軋制到一定的厚度作為坯料,在鑄軋區完成凝固和熱軋兩個過程僅需2~3秒。

相比而言,熱軋坯料通常質量較好更適合于軋制高品質的鋁箔產品。鑄錠熱軋法中熱軋坯料要經過銑面、銑邊去除表面的氧化層等缺陷,然后經過均勻化退火使鋁合金成分均勻化,再經過熱軋、冷軋、中間退火等多重工序循環,有效改善成分偏析、晶粒尺寸等問題。相反鑄軋坯料的質量較難控制,鑄軋坯料厚度為3mm~7mm,軋制鋁箔的變形量要小得多,所以鑄軋坯料的質量,如氣道、夾雜、偏析、粗大晶粒等缺陷對鋁箔軋制的影響更直接,且由于結晶條件不同而易導致板邊部與中心以及板上下表面組 織成分的不均勻。技術進步促使雙輥鑄軋法被越來越多企業使用。雙輥鑄軋法也有很大優點,連續鑄軋在建設投入、流程、能耗等方面有突出優勢,且可以與電解鋁熔鑄工藝配套,當前鑄軋生產鋁箔坯料的工藝水平不斷提高,從技術、經濟兩方面考慮越來越多的企業將使用鑄軋工藝生產。此外,鼎勝新材申請了專 利:一種新能源鋰電池低 密度針 孔正極集流體用鋁箔材料及其制備方法。該專 利技術采用鑄軋-冷軋工藝流程,解決了從電池鋁箔從15um減薄至8-10um以下的技術難題,可以提升新能源鋰電池的能量密度,提高新能源汽車的續航能力,為鑄軋法使用提供了良好前景。

電池鋁箔是電池生產的基礎材料。近年來,隨著鋰離子電池的發展,鋁箔憑借其良好的導電性能被應用在鋰電池核心部件正集流體上。鋰電池正極采用鋁箔、負極采用銅箔,鋁箔在其中的成本占比為2-3%;鈉電池中,由于鈉不會與鋁發生反應,故正負極均采用鋁箔,鋁箔在其中的成本占比為5%左右。因鋁的價格更低、密度更小無需充電運輸等特點,故使用鋁箔相較銅箔來說可以降低成本、電池質量和運輸風險。

電池鋁箔對于各個方面要求顯著高于傳統的鋁箔。第 一,潔凈度高,鋁卷中不得混入任何碎屑、粉塵尤其是鐵屑類物質;第二,板形要求高,鋁箔表面涂布正極材料的均勻性,對鋰離子電池使用壽命及續航能力都會大受影響,通常板形需控制在10I以下;第三,機械性能要求高,在保證鋁純度不變的情況下,被要求高抗拉高延伸,要求延伸率≥3%,二者實際上難以兼得;第四,厚度與針 孔要求高,厚差要求≤±3%,但鋁箔厚度降低必定造成針 孔數量增多,增加壓延過程造成斷帶的可能性,嚴重影響其品質,這對鋁箔又提出了更高的要求;第五,表面要求極 高,鋁箔表面不得有暗面亮點、黑油線、麻點等各種表面缺陷,這對鋰離子電池的涂布均勻和壓實工序都直接相關,對鋁箔機臺的清潔度和環境清潔度要求相當高;第六,達因值要求高,為保證涂布質量,鋁箔表面達因應達到31達因以上,甚至有個別客戶要求大于33達因。由于工藝難度高、良率較低、轉產成本較高,故決定了行業內一方面新建產線放量難度較大,另一方面傳統鋁箔轉產電池箔意愿不足。

下游需求超預期,2025年電池箔合計需求量可達92萬噸

電池箔的主要下游領域有動力電池、儲能(以磷酸鐵鋰電池為主)、鈉電池等,經測算2025年合計需求量可達92萬噸,CAGR48%。電池箔主要在鋰電池的正極和鈉電池的正負極用作集流體,是電池中不可或缺的組成部件之一。集流體作為正負極材料的載體,可以承載活性物質并將電極活性物質產生的電流匯集并輸出,有利于降低鋰離子電池的內阻,提高電池的庫倫效率、循環穩定性和倍率性能。金屬鋁具有價格低廉、抗腐蝕能力強、質量輕因而有助于提高電池能量密度等優點,常被用在鋰電池的正極和鈉電池的正負極。

2.1.新能源汽車持續景氣,動力電池用鋁箔2025年需求量可達62萬噸

動力電池的發展與新能源車產業的發展高度契合。國務院發布的《2030年前碳達峰行動方案》提出,到2030年實現清潔能源動力的交通工具占比達到40%,為新能源車市場帶來了巨大的增長空間;海外各國節能減排持續推進,新能源車市場爆發式增長的潛力將繼續推動動力電池需求的增長。動力電池領域電池箔2025年需求量有望達到62萬噸,CAGR59%。根據EVsales及中國汽車工業協會數據,2021年我國新能源汽車銷量354.5萬輛,動力電池裝機量154.42GWh,相較上年同比增長142%;2021年海外新能源汽車銷量295.6萬輛,動力電池裝機量142.38GWh,相較上年同比增長96%。以450噸/GWh的鋁箔用量進行測算,動力領域電池箔需求量有望在2025年達到62萬噸,年復合增速59%。

2.2.電化學儲能市場有望超預期,儲能電池箔2023年需求量可達23萬噸

新型儲能成為能源領域碳達峰碳中和的關鍵支撐之一。2021年7月23日,《國家發展改 革委、國家能源局關于加快推動新型儲能發展的指導意見》中指出,到2025年,實現新型儲能從商業化初期向規?;l展轉變,市場環境和商業模式基本成熟,裝機規模達30GW以上,新型儲能在推動能源領域碳達峰碳中和過程中發揮顯著作用。儲能電池領域電池箔2025年需求量有望達到23萬噸,CAGR可達42%。電化學儲能在電力系統中的應用場景廣泛,可分為發電側、輸配電側和用電側三大場景。由于磷酸鐵鋰電池具有壽命長、充電快、安全性高等優點,我國化學儲能目前主要以磷酸鐵鋰電池為主。以550噸/GWh的鋁箔用量測算,預計2025年儲能領域電池鋁箔年需求量23萬噸,CAGR可達42%。

2.3.鈉電池量產逐步落地,鈉電池用電池箔2025年需求量有望達6.6萬噸

鈉離子電池作為一種新的電池技術路線,行業仍處于產業前期,未來成熟應用市場為電動兩輪車市場和電化學儲能市場。鈉離子電池Z大的優勢在于可實現5-10分鐘的快速充電能力,且無論是能量密度還是循環壽命,鈉離子電池都顯著優于鉛酸電池。相比于鋰離子電池,鈉離子電池有更好的安全性。目前,鈉離子電池的循環壽命大約是鋰離子電池的65%左右,能量密度比鋰電池低20%。由于鈉離子電池現階段相對于鋰離子電池并沒有明顯的價格優勢、能量密度較低、產業鏈不夠成熟等原因,行業目前仍處于產業前期。

鈉電池領域電池箔2025年需求量6.6萬噸。鈉離子電池作為一種新的電池技術路線,眾多鋰離子電池企業入場布局,如寧德時代、鵬輝能源、圣陽股份、中國長城、欣旺達等,目前寧德時代的產能規劃已落地,并計劃在2023年實現產業化,鈉電池市場有望迎來高速發展期。鈉電池正負極集流體均采用鋁箔,鈉電池中鋁箔用量是鋰電池的2倍以上,每Gwh鈉電池需要鋁箔900噸。

綜上,三大下游市場拉動行業高增長,2025年全 球電池鋁箔需求量92萬噸,CAGR48%。

行業壁壘高企,競爭格局穩定

3.1.電池箔技術要求比傳統鋁箔更高

鋁壓延加工行業技術含量高、工藝復雜、設備精度要求高。鋁箔加工流程是鋁加工工業中加工工序Z多、厚度Z小、難度Z大的鋁材產品。鋁箔生產過程涉及多個復雜的軋制工藝和熱處理工序:鋁合金熔鑄、均勻化、鑄軋、冷軋、中間退火、箔軋,每個環節都存在技術難點,knowhow屬性強,各個環節緊密相扣且會對Z終的成品率產生影響。

電池箔相比傳統鋁箔版型要求更高。電池鋁箔厚差要求≤±3%、表面質量要求嚴格、延伸率≥3%、達因值≥31;而傳統鋁箔厚差≤±5%、表面要求除輥眼外無其他量化要求、延伸率≥1.5%、達因值30即可。

合金調配及熔鑄過程控制更嚴格:對合金雜質的控制,以及如何在不斷減薄的同時通過合金調劑提升鋁箔質量是行業內第 一道技術壁壘。通過在鋁錠熔煉過程中添加各種微量元素來調整鋁箔性能,電池箔的多項技術指標對合金微觀組 織結構要求互相沖突,需要掌握一定調劑比例,因此電池箔的合金調配需要有豐富的鋁箔生產經驗,通過合適的合金成分及工藝設計,控制好固溶及析出量,平衡加工硬化及加工軟化之間的矛盾,保持高導電率高 強度的同時,提高集流體電池箔延伸率。電池箔厚度減薄,氣泡、外來雜質等缺陷隨之暴露,熔鑄過程控制至關重要。設備精度要求高:測厚儀、工作輥、版型控制儀是關鍵設備,除此之外還應考慮軋制油和添加劑的更換。電池用鋁箔厚度有不斷減薄趨勢,對生產技術是極 大挑戰;工作輥直接跟鋁箔進行接觸,其細膩程度、粗度會影響鋁箔版型、表面質量。為保證鋁箔生產的穩定性和產品質量,降低針 孔數,鑄軋輥表面粗糙度的控制標準是粗糙度控制在0.8μm~1.0μm范圍內,粗糙度波動范圍控制在小于0.013μm范圍內;中軋輥表面粗糙度為0.03μm~0.05μm;箔軋輥表面粗糙度控制在0.02μm~0.03μm。

軋制速度范圍難以掌控:高軋制速度可顯著增加變形區油膜厚度,減少摩擦因數,且高速軋制的熱效應產生的動態回復可使箔材發生顯著的加工軟化,故提高軋速是加大道次加工率和提高生產效率的有效途徑。但同時速度過高不利于板形的控制,箔材表面光亮度也變差。軋制電池鋁箔成品時通常速度不宜大于600m/min。

3.2.認證和建設周期長,原有合作關系難以動搖

鋁板帶箔下游行業發展均較為成熟,認證標準高、驗證周期長,合作關系穩固。電池箔直 供電池廠需滿足ISO/TS16949認證,該認證為國際汽車行業的技術規范,認證要求至少具備一年的連續生產過程。認證通過后由電芯廠進行初審,如果之前未涉足過汽車領域的業務,第 一次審核通常難以通過,需進行審改;審改通過后為電池充放電測試,即終試,持續時間大概9個月。綜上,電池箔廠商完成首 次認證基本需要2年的時間,一旦通過認證進入企業的供應鏈體系,電池廠會重視合作關系不會輕易更換供應商,且行業的核心特點是產品高度定制化,所以客戶轉換成本高將更傾向于維持原有供應關系,加劇了其他廠商入行難度,新進入者面臨著認證壁壘,難以撼動現有優勢企業的行業地位。

3.3.企業資金實力要求高

鋁壓延加工行業投資規模大、建廠能耗限制大,對企業資金實力有一定要求。從上游采購鋁錠體量大耗費資金,生產建設過程對設備要求高,引進先進設備等價格昂貴的固定資產也需占用大量資金,且行業內生產特點具有顯著規模經濟效應,只有資金實力強大的企業才能投入大量固定資產等資源獲得該優勢。因此對新進入者形成壁壘,實力較弱的小企業難以實現長足發展。以龍 頭企業鼎勝新材為例,年研發費用高達6億多,是行業內唯 一能做8-10μm的產品的企業,并且有自己的專 利技術。

3.4.人才短缺制約企業競爭力提高

人才是生產技術的關鍵驅動因素。高技術人才可以為企業批量生產性能優越、質量穩定的產品提供了堅實的技術與管理支持然而行業內大部分企業人才短缺制約企業規劃發展。箔軋主操手的培養周期長、成本高,即便資本投入充足,也難以在短期內上量。新進入者和規模優勢不明顯的小企業缺乏技術積累及吸引人才的平臺,顯著制約企業的競爭力提高。

供給缺口短期仍將持續,龍 頭企業優勢顯著

擴產周期長 行業壁壘高,短期供需仍偏緊。截至2021年,國內電池鋁箔份額靠前的供應商主要有鼎勝新材、華北鋁業、萬順新材、神火股份、南山鋁業等,此外云鋁股份、常鋁股份等企業也正在快速擴產。但由于電池箔項目通常具有擴產周期較長、產能爬坡較慢的特點,因此國內的鋰電鋁箔產能尚未完全釋放。根據行業內各梯隊公司的電池箔項目建設規劃,新建電池箔項目至少需要2-3年的周期,并且存在單噸投資額差異較大、關鍵設備尚未國產化、產品驗證周期長等特點。在高技術壁壘下,一方面國內電池鋁箔的競爭格局基本固化,其他行業公司難以進入,全 球動力鋰電鋁箔生產廠家主要集中在日本和韓國;另一方面,國產電池箔的良率、一致性與穩定性仍有較大提升空間。

4.1.擴產周期長印證行業高壁壘

關鍵設備依賴進口影響擴產周期,間接提升行業壁壘。目前在電池箔的新建項目中,國產設備精度與進口設備有一定差距,使用國產設備對電池箔達產速度和良品率有明顯影響,因此一些關鍵設備仍依賴進口。根據行業龍 頭鼎勝新材的年產5萬噸動力電池電極用鋁合金箔項目規劃,即使在項目可研階段就進行設備考察與訂貨,且只進口關鍵部件和少量設備,僅采購設備(考察、訂貨、制造與交付)即需16個月,安裝調試也需7-8個月,同時設備進場后人員培訓及產能爬坡還需半年到一年時間。過去兩年,由于全 球新冠疫情影響,進口設備發貨延期,設備安裝指導與調試專 家無法到場,進一步延長了項目擴產周期,因此國內電池箔擴產產能普遍存在延期情況。

產能擴張速度慢于需求增長速度。根據國內各公司擴產規劃,預計22-24年國內電池鋁箔的有效產能分別為29.6、45.5、55.5萬噸,產能擴張速度遠小于需求增長速度。

不同廠商單噸投資額差異較大,龍 頭企業優勢明顯。由于電池鋁箔的高壁壘屬性,龍 頭企業較二三線企業具有較大的技術、管理和人才優勢。在項目初始投資方面,鼎勝新材、神火股份、萬順新材和東陽光的單噸電池箔平均投資分別為1.22、1.44、2.26和2.93億元。此外,由于項目建成的產能爬坡期較長,爬坡速度也跟各家企業的工藝水平有關。在這種情況下,電池箔擴產周期往往與規劃時間不匹配,新投產的電池鋁箔實際出貨量也通常與規劃產能不一致??傮w上,龍 頭企業的單位初始投資更小、產能爬坡更快。

4.2.高壁壘 高風險,新進入者產能供給有限

新進入者 國外供應商無大幅擴產情況下,全 球電池箔供需差將擴大。一方面,在技術要求 初始投資 擴產周期 產品驗證周期等多重壁壘下,新進入者需承擔高額風險,預計由新入行企業帶來的供給增量有限。另一方面,國外動力鋰電池用鋁箔主要來自日本和韓國,供應商有日本東洋鋁業、日本聯合鋁業和韓國樂天集團等,由于高耗能、電力供應等問題,日韓電池箔產能及技術向海外轉移,其中東洋鋁業、聯合鋁業分別與東陽光合資成立公司,韓國樂天則在匈牙利投資1100億韓元建1.8萬噸電池箔工廠,總體上海外供應產能不大。根據測算,若國外供應商擴產幅度不大,則全 球供需缺口將在22-24年持續存在。

4.3.行業集中度高,龍 頭地位難撼動

電池箔行業集中度優于隔膜,行業良率差異大,頭部企業優勢明顯。2021年國內隔膜行業CR3市占率63.1%,電池箔行業CR3市占率近70%。由于電池箔對性能要求更高,故生產電池箔的企業良率大多數不高,行業內平均良率水平為60%,而頭部企業的良率達70%以上,頭部企業的單噸凈利遠超同行。

現有格局難打破,電池鋁箔行業高景氣,龍 頭地位難撼動。由于電池箔工藝難度高、良率較低、轉產成本較高,故決定了行業內一方面新建產線放量難度較大,另一方面傳統鋁箔轉產電池箔意愿不足,未來仍長期存在供需缺口,行業景氣度高。受到技術工藝嚴格且電池箔技術仍處于動態發展中、認證周期長、資金投入限制、良率水平差距大等因素的制約,在技術固化之前將仍維持現有格局不會出現重大變動,行業供不應求高景氣將超預期。頭部企業具備技術設備優勢和豐富的Knowhow經驗,可快速從雙零箔生產轉產到電池箔賽道,利用規模優勢產能迅速爬坡,引 領行業發展。如鼎盛新材將繼續作為龍 頭領 先行業其他企業,其自2005年進入空調箔領域之后每一階段都抓住先發優勢,在空調箔、單雙零箔、新能源鋁箔產品的階段中都處于領 先地位,也是目前國內唯 一一家走出去的鋁加工企業。在技術、人才、規模、客戶資源等多方面因素加持下其龍 頭地位難以撼動。


梅花十三被伍六七淦一晚上
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