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2024年中国铝塑膜行业现状及市场规模分析

报告发布方:中金企信国际咨询《2024-2029年铝塑膜市场全景监测调研及发展策略研究预测报告

 

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1、铝塑膜所处行业现状及市场规模:铝塑膜主要应用于软包锂电池的电芯封装,其在阻隔性、冲深、耐穿刺、耐电解液和绝缘性等方面均有严格要求,已被广泛应用于动力、3C数码、储能等软包锂电池电芯的生产中。相较于圆柱形锂电池与方形锂电池采用铝壳或钢壳,铝塑膜作为外包装材质更轻,且软包锂电池采用叠片工艺使得电池结构更紧密,同等规格尺寸下软包锂电池的容量较钢壳电池容量高40-50%,较铝壳电池高20-30%,是锂电池朝着轻量化、小体积发展的关键材料。

整体来看,铝塑膜行业目前处于供不应求状态,市场核心驱动力是软包锂电池出货量的快速增长,未来增量将主要源于动力及储能等领域。统计数据显示,2016年全球软包电池出货量为45.20GWh,到2020年上升至107.70GWh,复合增长率达到24.24%,保持较高的增速。根据报告2021年全球软包锂电池出货量为132.3GWh;恩捷股份在其2022年年度报告中披露2022年全球软包锂电池出货量达到171.4GWh,同比增长超过20%。

作为锂电池的产销大国,锂电池材料的国产化对我国至关重要:正极、负极、隔膜和电解液四大核心锂电池原材料于2017年的国产化率达到90%以上,基本完成了进口替代;而同样作为主要锂电池材料之一的铝塑膜,其市场和技术长期被日韩等少数企业垄断,国内市场对海外产品的进口依赖度高。

竞争格局来看,根据统计数据显示,2020年全球铝塑膜市场中,日本DNP的市场占有率为50%,昭和电工的市场占有率为12%,两者合计达到了62%,市场优势地位明显。近年来,随着铝塑膜国产替代需求日益增大,越来越多的国内企业开始着手布局铝塑膜行业,并逐渐在铝塑膜技术上取得进展与突破,部分国产铝塑膜的性能和可靠性也已经达到与进口产品相当的水平,实现了批量生产。

在巨大的降本压力下,软包电池厂商开始尝试具备较大价格优势的国产铝塑膜产品。2020年全球铝塑膜出货量达到2.4亿平米,较2019年增长23.7%,若按照22元/平米测算,整体铝塑膜市场规模达到52.8亿元。

2、行业技术水平及特点:铝塑膜是与电池的内部材料直接连在一起的,电解液会浸润到铝塑膜的内层,因此,其性能的要求直接影响到电池的各项性能。

1)产品性能特点:

①阻隔性能要求:锂电池对阻隔性能的要求十分苛刻,成品电池暴露在有一定湿度的大气环境中,空气中的水分对包装材料有渗透作用,会直接影响到电池的循环寿命,因此软包锂电池用铝塑膜要求具有极高的阻水阻氧性能,水蒸气的透过率应小于1×10-6~1×10-4g/m2·d·1atm,氧气的透过率应小于1×10-3~1×10-1g/m2·d·1atm,以保证电池内电解液的含水量能保持在3×10-5ppm左右,比普通包装用铝塑复合材料的阻隔性要高10,000倍左右。

一方面,铝塑膜通过对水、氧的阻隔来保护电池的内容物,一旦电池中的水、氧达到一定的程度,锂电池的容量就会变小,电池发生鼓气,导致其循环寿命下降和其它电化学性能有不同程度的降低,情况严重时甚至会使电池失效;另一方面,铝塑膜中的有些有机物可能溶解于电解液中产生化学反应,会破坏电池的性能,或者电解液中的某些成分被铝塑膜的内层材料所溶胀而改变电解液的混合比例,也会影响电池的性能。

②热封性能要求:锂电池对高温非常敏感,一般使用温度低于60°C,这就要求铝塑膜的内层热封材料在热封强度足够的情况下,热封温度越低越好。同时,为了保证电池的密封性,又要求其热封强度不能小于35N/15mm,高温热封时间也要求一般不超过3s,以防止热辐射和热传导对电芯起到破坏作用。

此外,铝塑膜的内层材料还要求具有一定的耐高温抗污染热封性能。锂电池电芯一般是通过厚度为50~100μm、宽度为2~6mm的金属箔(铝和铜或铝和镍)作为正负电极与铝塑膜的内层材料严密热封后引出,在热压封口时,由于金属电极比其他地方凸起,受到压力较大,如果铝塑膜的内层材料不具有耐高温热封性能,金属电极就很容易被压到铝塑膜中间的铝箔层上造成短路或接触不良现象。

同样,电芯在第二次热压侧封时,铝塑膜的内层热封材料上会粘附有电解液,这就要求内层材料具有良好的抗污染高强度热封的性能,在热封面被电解液污染的情况下,仍能保持至少35N/15mm的热封强度。

③稳定性要求:由于锂电池在长期使用的过程中,不允许发生电解液渗漏现象。这就要求铝塑膜的内层材料与电解液接触时,既不能与电解液起作用,同时又须具有足够强的耐酸腐蚀性能。目前锂电池所使用的电解液多是由多种酯组成有机电解液,其中的电解质锂盐在水分存在的情况下会分解成酸性极强的氢氟酸,具有极强的腐蚀性,同时根据相似相溶原理,酯类有机物对多数热封性材料也具有可溶胀性。

若内层热封材料被电解液溶解,所溶解的成分将发生化学反应而产生气体,使电池发生鼓气;若内层热封材料被电解液溶胀,将改变电解液的浓度或成分比例而影响电芯的性能;若内层热封材料被电解质水解产生的氢氟酸所腐蚀,将会影响内层材料之间封口的严密、内层材料与铝箔的粘结复合,进而影响整个电池包装材料的阻隔性能。

④层间复合性能要求:锂电池的包装方式一般有成型包装和非成型包装两种,成型包装即盒式包装方式,这种包装方式首先是要将包装材料冲成盒式形状,盒子的深度视电池而定,在成型过程中,包装材料会有延伸和流动。由于铝塑膜为多层材料的复合,这就要求不同复合膜层之间均具有较高的复合强度,以保证在材料延伸、流动时各膜层之间的牢固粘合,避免在成型生产和装配过程中发生层间的分离;同时,铝箔与内层材料之间的层间复合强度大小又直接影响电池的密封性,所以也要求经过长期电解液的浸泡和氢氟酸的侵蚀,复合膜内层材料与铝箔之间不会发生层间复合强度下降,导致各层材料之间发生剥离脱层的现象,从而影响到电池的阻隔性能,最终破坏整个电池包装。

⑤柔韧性、延展性和机械强度要求:锂电池大容量、异型化是发展趋势。在这样的趋势下,锂电池的生产过程对封装材料的柔韧性提出较高的要求,现应用较广泛的冷压成型的包装方式对铝塑膜的延展性也提出了较高的要求。由于在生产的过程中,不可避免地存在牵引、拉伸,要求铝塑膜具有一定的柔韧性;由于在冲压成型过程中,铝塑膜要有一定的延伸、流动,要求铝塑膜不仅各层材料之间的复合强度要高,而且铝塑膜整体必须具有一定的延展性。如果铝塑膜整体的柔韧性不够,在生产过程中就会发生变形;如果铝塑膜的延展性不够,在冲压成型时就会导致细微的裂痕甚至破裂,而整体材料的柔韧性及延展性存在着各种复杂的影响因素,包括对各层材料自身的柔韧性、延展性的要求以及复合协同效应的影响。使用过程中的安全性保障对铝塑膜的机械强度也提出了较高的要求。

2)制备工艺水平:铝塑膜的制备工艺主要有干法和热法两种。干法工艺采用PP(聚丙烯)层和阻透层中间加胶粘剂直接复合,无需高温处理。热法工艺是阻透层和PP层之间用MPP(改性聚丙烯)熔融挤出并在一定温度下压合合成。两种制备方法中,干法具有更佳的冲深成型、防短路性能;热法在耐电解液与抗水性能上具有相对优势。

 

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