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锂电池隔膜设备也被垄断?中国隔膜世界第一但设备却依赖进口?

来源:乐鱼官网    发布时间:2024-01-01 12:04:34   点击数:149

  2022年,中国电池隔膜出货量占据全球80%的份额,其中恩捷股份和星源材质是隔膜领域的两大巨头,市场占有率超过50%。

  中国隔膜企业的生产设备大部分都是国外的,其中恩捷的供应商是日本制钢所,星源材质的设备供应商是德国布鲁克纳。

  然而事实并没这么简单,以往我们被卡脖子的技术,都是别人把好的产能留给自己,不卖或者卖高价给我们,但是在隔膜上却完全相反。

  以日本制钢所为例,他们每年可以生产20条左右的生产线条左右要优先保证恩捷的需求,然后剩下的才留给日本旭化成和宇部等隔膜企业。

  但更奇怪的是,我们企业已经与国外供应商达成深度合作的时候,还在准备自研国产设备,比如恩捷收购了JOT 、捷力、富强科技等企业,准备将隔膜设备国产化,还有中材科技等企业也在布局隔膜设备。

  于是在隔膜领域就形成了一个诡异的现象,中国隔膜生产设备严重依赖日德,但却一直在摆脱对他们的依赖,而他们却不敢轻易反抗。

  对于他们来说或许这只是一种煎熬,因为一旦中国实现了设备突破,他们也就离衰退不远了。

  那么问题来了:隔膜到底有啥作用?为啥被称为壁垒最高的行业?中国隔膜又是如何走到如今这个地位呢?为啥他们不敢对我们隔膜下手呢?

  锂电池里有四大主材,分别是正极、负极、电解质和隔膜,其中隔膜位于正负极中间,所以它又被称作第三级。

  早期的锂电池,很容易自燃,是因为锂电池在过度充电或者温度上升时,正负极的材料会发生碰触短路。

  隔膜就为了防止电池短路而诞生的,它在高温下材料膨胀时会关闭空隙,防止正负极接触而发生自燃和爆炸。

  锂电池充放电是依靠带电的离子在正负极之间迁移实现的,隔膜把正负极和电解质隔开了,锂离子就无法迁移了,所以隔膜上一定要具有大量的微孔作为离子通道。

  这个微孔不仅需要阻止大的分子通过,还需要允许带电离子自由迁移,这样两边才会有浓度差,有利于离子的扩散。

  其实隔膜的材料很常见,按照业内大佬的说法就是塑料布(PP/PE),像我们日常用的塑料袋、包装袋等等,用的也是这种材质。

  但是由于它还需要大量直径一致的纳米级微孔,就导致了隔膜是一个看着简单,做起来十分艰难的行业现状。

  很多企业有技术,但就是生产不出来,因此它才会被称作电池主材里壁垒最高材料的原因。

  这一点也不夸张,即使美日欧等发达国家也只有五家企业有实力制备隔膜,它们分别是美国赛尔格(Celgard)、恩泰克、日本的旭化成、宇部以及东燃。

  在2000年左右,这五家企业垄断了全球的市场,其中赛尔格(Celgard)和旭化成是两种不同技术的代表,其他几个国家想要购买或者生产隔膜就一定要活得他们的同意以及授权才行。

  2013年时,日本住友金属就因为隔膜技术被赛尔格(Celgard)告到了美国联邦法院,最终住友金属被迫花钱认错,双方才达成和解。

  除此之外还有美国、加拿大、韩国等企业也都在攻克隔膜技术,但是都遭到了这五家隔膜企业的狙击。

  由于电池隔膜不但可以用于锂电池制造,同时也是超级电容的关键材料,超级电容是可以用在航空航天等国防领域,所以一直是国外高度禁运的产品。

  因此中国隔膜不仅被五家国际巨头针对,还被发达国家严格封锁技术,不仅技术不授权,就连设备和产品都不卖给我们。

  1990年时,中科院就已经成功研发出了“干法双向拉升”隔膜制备工艺,结果因为缺少资金和关键设备,产业化一直没能成功。

  隔膜生产工艺升级难度大,良品率低,通过工艺改进提升良品率很难一蹴而就,要比较长时间的积累。

  2000年时,以比亚迪为代表的中国锂电池逐渐发展起来,锂电池里的正负极和电解质等材料也在逐步实现国产化的进程中,但是唯独隔膜国产化一直无法实现。

  这种情况一直持续到2008年,有一家新成立的企业横空出世,打破国外垄断,成功建设国内第一条隔膜生产线,这家企业就是隔膜独角兽:星源材质。

  一家新的企业能够做到中科院、欧美发达企业都没做到的事情,无疑给整个隔膜行业带来巨大的震动。

  据说当时中科院的院士都惊讶于他们的成绩,于是特地到星源去实地考察,在确认了技术攻克后将成果上报给了国家。

  但是星源材质的隔膜技术确实在2008年,就入选国家863计划项目,自此这家神奇的企业就有了官方的标签,中国隔膜也开始了辉煌的逆袭史。

  那么问题来了,为啥那么多企业和科研单位都没搞定的事情,星源材质是怎么实现突破了呢?

  陈秀峰祖籍在广东惠州,后来迁移到四川成都生活,但是客家人喜欢拼搏的精神却保留了下来,陈秀峰的长辈和家里的亲戚都在经商或者办厂。

  1984年,陈秀峰就读于华中科技大学,由于家里没啥钱,于是就干起了经商这个买卖。

  当其他人在读书或者谈恋爱的时候,他就捣鼓起自行车、开办舞蹈班以及售卖饮料挣钱,在学校里也成为另类的“名人”,很多老师对他印象深刻。

  1988年,陈秀峰刚毕业,由于在学校“辉煌”的履历,他的导师邀请去深圳创业,一起从事外贸生意。

  陈秀峰自然很乐意就去了,经过几年的打拼,他们的外贸规模已经相当大,其中有一块是日本电子产品。

  他是做美国恩泰克隔膜代理的,但是由于恩泰克产能比较少,一直处于缺货状态,所以他就希望找陈秀峰合作从日本进口。

  当时他就拿着非常不起眼的塑料布,告诉陈秀峰这是电池隔膜,一吨隔膜价值数百万,而且还有价无市。

  结果就是这次尝试让陈秀峰碰了一鼻子灰,日本企业对于隔膜材料的控制非常严格。

  尤其是出口到中国的要求就更多了,不仅要严格审查企业的资质,看它是否与官方有关系,还要企业签署协议不得用于导弹、航天、军事等用途,然后才能进行正式合作洽谈。

  即使你有了资格,日本企业也非常的高傲,不仅要提前一个半月打款,而且他们还可以随时终止合作。

  但是这件事也让陈秀峰感到了委屈和耻辱,第一次认识到隔膜是一个门槛很高的技术,话语权尽失的材料。

  在电池的四大主材中,隔膜的毛利高达30%以上,部分企业甚至可以超过50%,比其他主材要高的多,即便是净利润,隔膜龙头企业也可以达到27%,是其他主材龙头的2倍左右。

  在他看来如果自己能生产出隔膜,那么在中国就没有竞争对手,既可以挣钱,还能解决国家的卡脖子问题,那不是一举两得?

  2003年,陈秀峰成立深圳市星源材质科技公司,正式进军电池隔膜,刚开始时,他的想法是先引进技术,再逐步实现自研,所以他本寻找合作,提出在中国建厂的想法,结果被人家非常果断的拒绝了。

  无奈之下,陈秀峰只能在中国寻找突破,他先后找到了四川大学和广东工业大学洽谈合作,由陈秀峰出资赞助两所高校研发隔膜制备技术和工艺。

  然而让陈秀峰没想到的是,即使他找到了中国顶尖的研究单位,但是隔膜技术的攻克依然陷入困境,在很长一段时间内,隔膜技术和工艺一直无法落地。

  这是因为隔膜看着简单,但是壁垒非常高,其中第一个壁垒就是技术,它需要横跨多个学科,需要材料、物理、化学、生物等学科的共同配合。

  四川大学虽然是中国高分子材料的权威高校,但是这么多学科的交叉,研发起来依旧很吃力,而且设备和工艺流程都需要重新设计。

  没有生产线就意味着没有产品销售,更别谈收入了,在这期间,星源材质没有任何收入,而陈秀峰却丝毫没有气馁,用他的话说,多年经商早就习惯了,没有结果就当这些钱打水漂好了。

  就这样熬过三年后,星源材质终于攻克了隔膜制备技术,并于2006年建成国内第一条湿法试验线。

  在建设试验线前,陈秀峰再次傻眼了,他们发现,原来建设一条隔膜湿法试验线需要一笔非常庞大的资金。

  在电池所有主材中,隔膜设备、厂房等固定资产投入是最高的,占成本40%以上,而其他几个主材中,这个数值只有20%不到,两者相差一倍。

  电池隔膜根据制备微孔的工艺可以分成两种,一种是干法,还有一种是湿法,干法制备的薄膜成本低,安全性高但是性能相对没那么好,而湿法的性能更好,但是成本比较高。

  一条湿法生产线个亿,其中大部分都是设备,因此隔膜属于重资产投资,收益和回报周期都很长。

  以星源这两年投资的先进湿法隔膜项目为例,这个项目拥有多条生产线%,关键是投资回报率长达8年。

  现实就是这么魔幻,90年代中科院研发出干法技术,但是没有钱和设备来搭载生产线年过去了,中国企业花费巨资研发出更先进的湿法工艺,但是依旧没有钱和设备建设生产线,

  但是无数次历史证明,中国总有一些人能可以坚持常人不能坚持的事情,解决常人不能解决的问题。

  陈秀峰或许正是这样的人,他不但没放弃,反而继续拉投资搞隔膜科研,硬是靠着自己的一腔热血坚持了下来。

  后来他回忆说:当时也没想啥,就是拼搏习惯了加上理工男沉得住气,让他忘记了失败,忘记了放弃。

  星源便是其中之一,当时陈秀峰做出的选择是,既然湿法项目投资太大,那我就从成本相对较低的干法来打开局面。

  正是这个决定将星源材质推向了王座,让他们成为全球唯一一家拥有湿法和干法自主知识产权的企业。

  不过做干法也不是那么好做的,因为干法技术成熟,以美国赛尔格(Celgard)为代表的国际巨头早就研发出干法双向工艺,并且把专利技术抢占完了。

  这是以前众多欧美企业都没做到的事情,而星源材质连自己的工厂都没有,却要以一己之力挑战国际巨头。

  2008年,星源材质建成国内第一条干法单向生产线,不仅绕开国外的技术专利,并且成功生产出中国第一卷隔膜。

  自此中国打破了国外长达几十年的垄断,同年星源隔膜创新技术被列为国家863项目,并且成为深圳市重点扶持对象。

  然而星源刚刚高兴没多久,又发现了一个问题,自己生产的隔膜竟然被不少人给拒绝了,

  按道理来说,成为国家863计划项目,那星源就相当于有了官方背书,而且是国内唯一一家可以生产隔膜的企业,他们的隔膜应该很畅销才对。

  简单来说就是电池厂商都想买性能最好的隔膜,而隔膜企业都想买性能最好的隔膜生产设备,他们之间形成了一个非常稳定的关系,除非有一个企业可以在性能、价格和产能上完全取代原有的企业,否则他们是不会轻易更换合作伙伴的。

  星源在推销产品的时候,很多企业就说国产产品比不上进口,要等过几年才考虑,但陈秀峰却等不及了。

  当时星源材质的经营情况已经是步履维艰,多年科研却毫无收获,加上筹建生产线已经耗空他们的资金,如果产品再打不开销路,星源的隔膜刚出生就有可能夭折了。

  隔膜有12项关键参数,良品率非常低,一般企业都是通过工艺不断改良,然后良品率和产能才能慢慢爬坡,这需要较久积累,很难一蹴而就。

  但问题是改良是需要在实践中找出问题,但是中国企业却机会都不给星源材质,那又谈何改良和产能爬坡呢?

  而这时终于有人为陈秀峰扛下了重担,彼时新能源汽车正在不断萌芽,以比亚迪和中航锂电等企业为代表的国产电池厂商,开创了中国的锂电池产业。

  而他们与国外多年合作深知隔膜的重要性,当星源找到他们时,比亚迪和中航锂电等企业并没有像外企和小厂那样将星源拒之门外,反而采用了还不那么先进的国产隔膜,让星源有机会生存下去。

  2009年,星源材质正式成为比亚迪、中航锂电的供应商,有了比亚迪和中航锂电的背书,星源材质开始正式崛起,合作厂家越来越多。

  同年,星源的事迹也传到了国外,被美国福布斯-花旗银行评选为中国最具成长性的潜力企业,这个称号星源霸榜了三次。

  2010年后,中国正式布局新能源汽车,准备在汽车上进行弯道超车,而电动车的核心部件三电中就有电池,隔膜一样能用在动力电池上。

  2012年,有了产能和资金的星源瞄上了早就被自己攻克,但是没钱建设的湿法隔膜,当年星源建成国内第一条湿法隔膜生产线,并且很快就成为国内外电池巨头的供应商。

  LG在当时是国际化企业,他们对于技术、设备、产能等要求很严格,而这些对于刚刚起步的星源材质来说却非常陌生。

  于是他们开始主动学习,当时国内国际化企业做的最好的就是华为,当时华为花40亿拜师IBM让他们整个集团的效率提高数倍。

  而星源自然没这么多钱,但是他们模仿华为的管理模式同时也学习到了他们的狼性精神。

  最终星源完美攻克了LG提出的要求,平均每项技术的开发周期只用了2个礼拜,而同期美国隔膜巨头赛尔格(Celgard)的开发周期是3个月。

  虽然当时技术积累还无法与赛尔格(Celgard)相比,但是在成本、产能和响应速度上完胜他们。

  2016年,他们开始准备上市筹备资金,2017年,星源与德国企业合作,共同成立星源飞马新材料,正式进军欧洲。

  然而星源材质最大的成就不是获得国外企业的认可,而是改变了隔膜领域的格局。

  星源攻克隔膜技术后,并没有像美日企业那样处处给中国企业设限,反而在隔膜刚刚起步的时候,就帮助国家制定行业标准。

  行业标准就像一个指导书一样,可以让后来的企业了解这一个产品应该做到什么程度,产品不合格应该朝着哪方面改良。

  正是有了星源逆袭的案例以及隔膜行业的逐渐规范,让更多的中国企业和资金涌入到这个行业里,在他们的努力下,国产隔膜产能慢慢的变大,进口隔膜价格不断下降,就连高端设备也不再对中国封锁了。

  星源以技术和高端隔膜为主要突破口,他们的产品一直卖的比同行多30%左右,而恩捷则是另外一个方向,他们起步晚,但是发展更迅猛,依靠产品的成本优势迅速突围。

  恩捷原先是做卷烟的烟标和食品药品的外包装起家的,这两种材料和隔膜一样都是聚丙烯,只是工艺和要求不一样,包装袋采用的是一种叫BOPP膜生产技术。

  1997年时,恩捷就建立了第一条BOPP膜生产线,因此他们具备很强的技术储备,转型难度比别的企业低很多。

  2010年时,新能源汽车和隔膜行业开始爆火,而星源的案例激励着整个薄膜行业。

  恩捷创始人李晓明非常看好这个赛道,于是他们就将BOPP膜生产线改装成电池隔膜生产线,为了能够更好的保证项目顺顺利利地进行,他们又高价从日本制钢所购买了一条湿法隔膜生产线。

  三年后,恩捷第一条湿法生产线正式投产,他们不仅成功完成转型,还成功的成为宁德时代的供应商,依靠宁王的强势表现,恩捷搭上了时代和企业的两班顺风车。

  在这之后恩捷通过不断并购,将很多隔膜企业整合到一起,虽然这个做法有一些争议,但是它依然成长为隔膜领域的巨无霸,业绩比星源还要出色,2021年市场占有率占比31%,2022年,市场占有率占比达到了40%。

  中国以更低的成本、更多的产能、更快更好的服务迅速抢占国际市场,美国赛尔格(Celgard)率先顶不住,他们的干法隔膜不如中企,也没有湿法工艺,只能第一个倒下。

  2015年,美国赛尔格(Celgard)被日本隔膜巨头旭化成收购,而旭化成收购赛尔格(Celgard)也没安什么好心,它们不单单是看中赛尔格(Celgard)的干法技术,还利用他们的专利技术到处搅局。

  2019年后,赛尔格(Celgard)将星源材质告上法庭,理由是星源材质侵犯他们的专利,是不正当竞争,可最后却很快就败诉了,因为两者的技术路线都不同,哪里来的侵权?

  中国隔膜和电池以雷霆之势席卷了全球市场,2019年,国产隔膜出货量占据全球市场的71%,2022年这个数值涨到了80%。

  日本电池与隔膜企业也和赛尔格(Celgard)一样,被中国隔膜企业追赶反超,并且逐渐被甩在身后。

  日本隔膜企业失去了市场,国外公司制作的设备只能卖给中国,因此就形成了开头说的:国外企业有了技术,但是却不敢卡我们脖子的情况。

  尤其是高端隔膜设备,它就像精密机床一样,需要非常高的精度和稳定能力,这关系到我们隔膜能否快速量产的关键。

  但是和隔膜技术一样,比亚迪、中航锂电等企业扶持起了隔膜行业,隔膜行业也在扶持国产设备,并且一步步实现替代。

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