鋰電池隔膜設備也被壟斷?中國隔膜世界第一,但設備卻依賴進口?

硬核熊貓說 發佈 2024-04-09T15:12:12.379182+00:00

答案是有,它就是隔膜,不過不是技術,而是生產設備。2022年,中國電池隔膜出貨量占據全球80%的份額,其中恩捷股份和星源材質是隔膜領域的兩大巨頭,市場份額超過50%。

中國鋰電池還有沒有被脖子的地方?

答案是有,它就是隔膜,不過不是技術,而是生產設備。

隔膜號稱鋰電池中技術壁壘最高的一種材料,但是中國實現了突破。

2022年,中國電池隔膜出貨量占據全球80%的份額,其中恩捷股份和星源材質是隔膜領域的兩大巨頭,市場份額超過50%。

然而在這輝煌數據的背後,其實還有一項頑疾,那就是生產設備。

中國隔膜企業的生產設備大部分都是國外的,其中恩捷的供應商是日本制鋼所,星源材質的設備供應商是德國布魯克納。

中國其他隔膜企業也差不多,都在不同程度上依賴國外生產的設備。

看到這些,有些人可能又要開始噴了:這又是一項被卡脖子的技術嗎?

然而事實並沒有這麼簡單,以往我們被卡脖子的技術,都是別人把好的產能留給自己,不賣或者賣高價給我們,但是在隔膜上卻完全相反。

國外的企業優先滿足我們的需求,然後才是他們自己人。

以日本制鋼所為例,他們每年可以生產20條左右的生產線,但是其中有15條左右要優先保證恩捷的需求,然後剩下的才留給日本旭化成和宇部等隔膜企業。

星源材質也是如此,他們在全球布局生產線,背後的支撐者就是布魯克納機械。

但更奇怪的是,我們企業已經與國外供應商達成深度合作的時候,還在準備自研國產設備,比如恩捷收購了JOT 、捷力、富強科技等企業,準備將隔膜設備國產化,還有中材科技等企業也在布局隔膜設備。

於是在隔膜領域就形成了一個詭異的現象,中國隔膜生產設備嚴重依賴日德,但卻一直在擺脫對他們的依賴,而他們卻不敢輕易反抗。

對於他們來說或許這隻一種煎熬,因為一旦中國實現了設備突破,他們也就離衰退不遠了。

那麼問題來了:隔膜到底有啥作用?為啥被稱為壁壘最高的行業?中國隔膜又是如何走到如今這個地位呢?為啥他們不敢對我們隔膜下手呢?

大家好呀,我是熊貓,一位不那麼硬核的作者,創作不易記得點讚關注哦。

鋰電池裡有四大主材,分別是正極、負極、電解質隔膜,其中隔膜位於正負極中間,所以它又被稱作第三級。

而它的作用非常大,主要體現在兩個方面。

第一個充當電池的絕緣層

早期的鋰電池,非常容易自燃,這是因為鋰電池在過度充電或者溫度升高時,正負極的材料會發生碰觸短路。

隔膜就是為了防止電池短路而誕生的,它在高溫下材料膨脹時會關閉空隙,防止正負極接觸而發生自燃和爆炸。

所以隔膜是防止電池自燃和爆炸不可或缺的材料。

如果將電池一分為二,它還有了第二個特點,那就是充當離子通道

鋰電池充放電是依靠帶電的離子在正負極之間遷移實現的,隔膜把正負極和電解質隔開了,鋰離子就無法遷移了,所以隔膜上必須具備大量的微孔作為離子通道。

這個微孔不僅需要阻止大的分子通過,還需要允許帶電離子自由遷移,這樣兩邊才會有濃度差,有利於離子的擴散。

所以這個微孔必須非常小,大概只有納米級別。

可以說隔膜的質量直接決定了鋰電池的內阻、安全、壽命、充電速度等性能。

其實隔膜的材料非常常見,按照業內大佬的說法就是塑料布(PP/PE),像我們日常用的塑膠袋、包裝袋等等,用的也是這種材質。

但是由於它還需要大量直徑一致的納米級微孔,就導致了隔膜是一個看著簡單,做起來非常困難的行業現狀。

很多企業有技術,但就是生產不出來,因此它才會被稱作電池主材里壁壘最高材料的原因。

這一點也不誇張,即使美日歐等發達國家也只有五家企業有實力製備隔膜,它們分別是美國賽爾格(Celgard)、恩泰克、日本的旭化成、宇部以及東燃。

在2000年左右,這五家企業壟斷了全球的市場,其中賽爾格(Celgard)和旭化成是兩種不同技術的代表,其他國家想要購買或者生產隔膜就必須獲得他們的同意以及授權才行。

2013年時,日本住友金屬就因為隔膜技術被賽爾格(Celgard)告到了美國聯邦法院,最終住友金屬被迫花錢認錯,雙方才達成和解。

除此之外還有美國、加拿大、韓國等企業也都在攻克隔膜技術,但是都遭到了這五家隔膜企業的狙擊。

中國自然也不例外。

由於電池隔膜不僅可以用於鋰電池製造,同時也是超級電容的關鍵材料,超級電容是可以用在航空航天等國防領域,所以一直是國外高度禁運的產品。

因此中國隔膜不僅被五家國際巨頭針對,還被發達國家嚴格封鎖技術,不僅技術不授權,就連設備和產品都不賣給我們。

1990年時,中科院就已經成功研發出了「干法雙向拉升」隔膜製備工藝,結果因為缺少資金和關鍵設備,產業化一直沒能成功。

隔膜生產工藝升級難度大,良品率低,通過工藝改進提升良品率很難一蹴而就,需要較長時間的積累。

2000年時,以比亞迪為代表的中國鋰電池逐漸發展起來,鋰電池裡的正負極和電解質等材料也在逐步實現國產化的進程中,但是唯獨隔膜國產化一直無法實現。

當時中國已經可以購買隔膜,但是依舊要接受嚴格的審查。

這種情況一直持續到2008年,有一家新成立的企業橫空出世,打破國外壟斷,成功建設國內第一條隔膜生產線,這家企業就是隔膜獨角獸:星源材質

一家新的企業能夠做到中科院、歐美發達企業都沒做到的事情,無疑給整個隔膜行業帶來巨大的震動。

據說當時中科院的院士都驚訝於他們的成績,於是特地到星源去實地考察,在確認了技術攻克後將成果上報給了國家。

這個消息我查了很久都沒找到確切來源。

但是星源材質的隔膜技術確實在2008年,就入選國家863計劃項目,自此這家神奇的企業就有了官方的標籤,中國隔膜也開始了輝煌的逆襲史。

那麼問題來了,為啥那麼多企業和科研單位都沒搞定的事情,星源材質是怎麼實現突破了呢?

這就不得不說到星源創始人陳秀峰了。

陳秀峰祖籍在廣東惠州,後來遷移到四川成都生活,但是客家人喜歡拼搏的精神卻保留了下來,陳秀峰的長輩和家裡的親戚都在經商或者辦廠。

在這種氛圍薰陶下,陳秀峰也十分熱愛經商。

1984年,陳秀峰就讀於華中科技大學,由於家裡沒啥錢,於是就干起了經商這個買賣。

當其他人在讀書或者談戀愛的時候,他就搗鼓起自行車、開辦舞蹈班以及售賣飲料掙錢,在學校里也成為另類的「名人」,很多老師對他印象深刻。

這也為陳秀峰日後創業增加了資本。

1988年,陳秀峰剛畢業,由於在學校「輝煌」的履歷,他的導師邀請去深圳創業,一起從事外貿生意。

陳秀峰自然很樂意就去了,經過幾年的打拼,他們的外貿規模已經相當大,其中有一塊是日本電子產品。

2000年左右,有一位潮州的朋友找陳秀峰幫忙。

他是做美國恩泰克隔膜代理的,但是由於恩泰克產能比較少,一直處於缺貨狀態,所以他就希望找陳秀峰合作從日本進口。

當時他就拿著非常不起眼的塑料布,告訴陳秀峰這是電池隔膜,一噸隔膜價值數百萬,而且還有價無市。

陳秀峰嚇了一跳,沒想到這麼不起眼的東西價格竟然這麼高。

於是說干就干。

陳秀峰通過公司渠道去日本找貨源。

結果就是這次嘗試讓陳秀峰碰了一鼻子灰,日本企業對於隔膜材料的控制非常嚴格。

尤其是出口到中國的要求就更多了,不僅要嚴格審查企業的資質,看它是否與官方有關係,還要企業簽署協議不得用於飛彈、航天、軍事等用途,然後才能進行正式合作洽談。

即使你有了資格,日本企業也非常的高傲,不僅要提前一個半月打款,而且他們還可以隨時終止合作。

陳秀峰在洽談的過程中,做出了諸多的承諾後才成功拿到產品。

但是這件事也讓陳秀峰感到了委屈和恥辱,第一次認識到隔膜是一個門檻很高的技術,話語權盡失的材料。

而且在經過幾次合作後,他發現了隔膜的利潤特別高。

在電池的四大主材中,隔膜的毛利高達30%以上,部分企業甚至可以超過50%,比其他主材要高的多,即便是淨利潤,隔膜龍頭企業也可以達到27%,是其他主材龍頭的2倍左右。

於是陳秀峰萌發了自己做隔膜的打算。

在他看來如果自己能生產出隔膜,那麼在中國就沒有競爭對手,既可以掙錢,還能解決國家的卡脖子問題,那不是一舉兩得?

2003年,陳秀峰成立深圳市星源材質科技公司,正式進軍電池隔膜,剛開始時,他的想法是先引進技術,再逐步實現自研,所以他就去日本尋找合作,提出在中國建廠的想法,結果被人家非常果斷的拒絕了。

因為日本已經將它列為國家機密,不允許任何技術流出,更別說是中國了。

無奈之下,陳秀峰只能在中國尋找突破,他先後找到了四川大學和廣東工業大學洽談合作,由陳秀峰出資贊助兩所高校研發隔膜製備技術和工藝。

然而讓陳秀峰沒想到的,即使他找到了中國頂尖的研究單位,但是隔膜技術的攻克依然陷入困境,在很長一段時間內,隔膜技術和工藝一直無法落地。

這是因為隔膜看著簡單,但是壁壘非常高,其中第一個壁壘就是技術,它需要橫跨多個學科,需要材料、物理、化學、生物等學科的共同配合。

四川大學雖然是中國高分子材料的權威高校,但是這麼多學科的交叉,研發起來依舊很吃力,而且設備和工藝流程都需要重新設計。

沒有生產線就意味著沒有產品銷售,更別談收入了,在這期間,星源材質沒有任何收入,而陳秀峰卻絲毫沒有氣餒,用他的話說,多年經商早就習慣了,沒有結果就當這些錢打水漂好了。

於是他一邊繼續做外貿業務,一邊用外貿掙的錢來持續輸血。

就這樣熬過三年後,星源材質終於攻克了隔膜製備技術,並於2006年建成國內第一條濕法試驗線。

在建設試驗線前,陳秀峰再次傻眼了,他們發現,原來建設一條隔膜濕法試驗線需要一筆非常龐大的資金。

投資大就是隔膜製備的第二個難點

在電池所有主材中,隔膜設備、廠房等固定資產投入是最高的,占成本40%以上,而其他幾個主材中,這個數值只有20%不到,兩者相差一倍。

尤其是濕法試驗線,投入更大。

電池隔膜根據製備微孔的工藝可以分成兩種,一種是干法,還有一種是濕法,干法製備的薄膜成本低,安全性高但是性能相對沒那麼好,而濕法的性能更好,但是成本比較高。

一條濕法生產線差不多要2個億,其中大部分都是設備,因此隔膜屬於重資產投資,收益和回報周期都很長。

以星源這兩年投資的先進濕法隔膜項目為例,這個項目擁有多條生產線,總投資高達75億元,其中設備就超過50億,占比67%,關鍵是投資回報率長達8年。

現實就是這麼魔幻,90年代中科院研發出干法技術,但是沒有錢和設備來搭載生產線,如今10年過去了,中國企業花費巨資研發出更先進的濕法工藝,但是依舊沒有錢和設備建設而生產線,

如果強推這個項目,風險非常大。

隔膜就像一根刺一樣狠狠扎在中國鋰電池的心口上。

如果是普通人或許就會這麼放棄了

但是無數次歷史證明,中國總有一些能人可以堅持常人不能堅持的事情,解決常人不能解決的問題。

陳秀峰或許正是這樣的人,他不但沒放棄,反而繼續拉投資搞隔膜科研,硬是靠著自己的一腔熱血堅持了下來。

後來他回憶說:當時也沒想啥,就是拼搏習慣了加上理工男沉得住氣,讓他忘記了失敗,忘記了放棄。

不輕易放棄就有可能成功。

星源便是其中之一,當時陳秀峰做出的選擇是,既然濕法項目投資太大,那我就從成本相對較低的干法來打開局面。

正是這個決定將星源材質推向了王座,讓他們成為全球唯一一家擁有濕法和干法自主智慧財產權的企業。

不過做干法也不是那麼好做的,因為干法技術成熟,以美國賽爾格(Celgard)為代表的國際巨頭早就研發出干法雙向工藝,並且把專利技術搶占完了。

星源想要在這個方向突圍,就必須在夾縫中找出一條生路。

這是以前眾多歐美企業都沒做到的事情,而星源材質連自己的工廠都沒有,卻要以一己之力挑戰國際巨頭。

這怎麼看勝算都不大,但是他們再次創造了歷史。

2008年,星源材質建成國內第一條干法單向生產線,不僅繞開國外的技術專利,並且成功生產出中國第一卷隔膜。

自此中國打破了國外長達幾十年的壟斷,同年星源隔膜創新技術被列為國家863項目,並且成為深圳市重點扶持對象。

陳秀峰5年的堅持,換回了一個國家的科技突破。

然而星源剛剛高興沒多久,又發現了一個問題,自己生產的隔膜竟然被不少人給拒絕了,

按道理來說,成為國家863計劃項目,那源就相當於有了官方背書,而且是國內唯一一家可以生產隔膜的企業,他們的隔膜應該很暢銷才對。

但是在隔膜這種高科技領域,這個規則並不適用。

由於隔膜關係到電池的性能,所以隔膜產業有很強的認證周期。

簡單來說就是電池廠商都想買性能最好的隔膜,而隔膜企業都想買性能最好的隔膜生產設備,他們之間形成了一個非常穩定的關係,除非有一個企業可以在性能、價格和產能上完全取代原有的企業,否則他們是不會輕易更換合作夥伴的。

這就是隔膜產業化的第三個難點:客戶門檻非常高。

星源在推銷產品的時候,很多企業就說國產產品比不上進口,要等過幾年才考慮,但陳秀峰卻等不及了。

當時星源材質的經營情況已經是步履維艱,多年科研卻毫無收穫,加上籌建生產線已經耗空他們的資金,如果產品再打不開銷路,星源的隔膜剛出生就有可能夭折了。

更關鍵的則是它的影響,

隔膜有12項關鍵參數,良品率非常低,一般企業都是通過工藝不斷改良,然後良品率和產能才能慢慢爬坡,這需要較長時間積累,很難一蹴而就。

但問題是改良是需要在實踐中找出問題,但是中國企業卻機會都不給星源材質,那又談何改良和產能爬坡呢?

這就是隔膜產業第四個問題:工藝和技術的壁壘

於是星源再次遇到生存難題。

而這時終於有人為陳秀峰抗下了重擔,彼時新能源汽車正在不斷萌芽,以比亞迪和中航鋰電等企業為代表的國產電池廠商,開創了中國的鋰電池產業。

而他們與國外多年合作深知隔膜的重要性,當星源找到他們時,比亞迪和中航鋰電等企業並沒有像外企和小廠那樣將星源拒之門外,反而採用了還不那麼先進的國產隔膜,讓星源有機會生存下去。

正是這種信任讓星源材質有了堅持下去的動力。

2009年,星源材質正式成為比亞迪、中航鋰電的供應商,有了比亞迪和中航鋰電的背書,星源材質開始正式崛起,合作廠家越來越多。

同年,星源的事跡也傳到了國外,被美國福布斯-花旗銀行評選為中國最具成長性的潛力企業,這個稱號星源霸榜了三次。

2010年後,中國正式布局新能源汽車,準備在汽車上進行彎道超車,而電動車的核心部件三電中就有電池,隔膜同樣可以用在動力電池上。

隔膜產業迎來了一個無比廣闊的市場,而這次星源做足了準備。

2012年,有了產能和資金的星源瞄上了早就被自己攻克,但是沒錢建設的濕法隔膜,當年星源建成國內第一條濕法隔膜生產線,並且很快就成為國內外電池巨頭的供應商。

以韓國LG為例,星源首次與LG合作就被他們上百項的技術要求嚇到。

LG在當時是國際化企業,他們對於技術、設備、產能等要求非常嚴格,而這些對於剛剛起步的星源材質來說卻非常陌生。

但是也是這些要求,讓星源看到了與國際巨頭的差距。

於是他們開始主動學習,當時國內國際化企業做的最好的就是華為,當時華為花40億拜師IBM讓他們整個集團的效率提高數倍。

而星源自然沒這麼多錢,但是他們模仿華為的管理模式同時也學習到了他們的狼性精神。

最終星源完美攻克了LG提出的要求,平均每項技術的開發周期只用了2個禮拜,而同期美國隔膜巨頭賽爾格(Celgard)的開發周期是3個月。

雖然當時技術積累還無法與賽爾格(Celgard)相比,但是在成本、產能和響應速度上完勝他們。

有了LG的先例,讓星源自信心開始崛起,於是他們將眼光瞄向了國外。

2016年,他們開始準備上市籌備資金,2017年,星源與德國企業合作,共同成立星源飛馬新材料,正式進軍歐洲。

然而星源材質最大的成就不是獲得國外企業的認可,而是改變了隔膜領域的格局。

星源攻克隔膜技術後,並沒有像美日企業那樣處處給中國企業設限,反而在隔膜剛剛起步的時候,就幫助國家制定行業標準。

行業標準就像一個指導書一樣,可以讓後來的企業知道這個產品應該做到什麼程度,產品不合格應該朝著哪方面改良。

正是有了星源逆襲的案例以及隔膜行業的逐漸規範,讓更多的中國企業和資金湧入到這個行業里,在他們的努力下,國產隔膜產能越來越大,進口隔膜價格不斷下降,就連高端設備也不再對中國封鎖了。

可以說星源以一己之力帶起了中國隔膜產業。

其中有一個非常典型的案例就是上海恩捷。

星源以技術和高端隔膜為主要突破口,他們的產品一直賣的比同行多30%左右,而恩捷則是另外一個方向,他們起步晚,但是發展更迅猛,依靠產品的成本優勢迅速突圍。

恩捷原先是做捲菸的煙標和食品藥品的外包裝起家的,這兩種材料和隔膜一樣都是聚丙烯,只是工藝和要求不一樣,包裝袋採用的是一種叫BOPP膜生產技術。

1997年時,恩捷就建立了第一條BOPP膜生產線,因此他們具備很強的技術儲備,轉型難度比其他企業低很多。

2010年時,新能源汽車和隔膜行業開始爆火,而星源的案例激勵著整個薄膜行業。

恩捷創始人李曉明非常看好這個賽道,於是他們就將BOPP膜生產線改裝成電池隔膜生產線,為了保證項目順利進行,他們又高價從日本制鋼所購買了一條濕法隔膜生產線。

三年後,恩捷第一條濕法生產線正式投產,他們不僅成功完成轉型,還成功的稱為寧德時代的供應商,依靠寧王的強勢表現,恩捷搭上了時代和企業的兩班順風車。

在這之後恩捷通過不斷併購,將很多隔膜企業整合到一起,雖然這個做法有一些爭議,但是它依然成長為隔膜領域的巨無霸,業績比星源還要出色,2021年市場份額占比31%,2022年,市場份額占比達到了40%。

恩捷以另外一種方式快速崛起,並且成為隔膜的龍頭老大。

而在星源與恩捷的雙龍會戰中,中國隔膜開始反攻美日。

中國以更低的成本、更多的產能、更快更好的服務迅速搶占國際市場,美國賽爾格(Celgard)率先頂不住,他們的干法隔膜不如中企,也沒有濕法工藝,只能第一個倒下。

2015年,美國賽爾格(Celgard)被日本隔膜巨頭旭化成收購,而旭化成收購賽爾格(Celgard)也沒安什麼好心,它們不單單是看中賽爾格(Celgard)的干法技術,還利用他們的專利技術到處攪局。

2019年後,賽爾格(Celgard)將星源材質告上法庭,理由是星源材質侵犯他們的專利,是不正當競爭,可最後卻很快就敗訴了,因為兩者的技術路線都不同,哪裡來的侵權?

說白了就是日本企業競爭不過中國企業,只能發揮專利戰這個優良傳統。

事實證明,這種卑劣的手段根本沒有用。

中國隔膜和電池以雷霆之勢席捲了全球市場,2019年,國產隔膜出貨量占據全球市場的71%,2022年這個數值漲到了80%。

日本電池與隔膜企業也和賽爾格(Celgard)一樣,被中國隔膜企業追趕反超,並且逐漸被甩在身後。

日本隔膜企業失去了市場,國外企業生產的設備只能賣給中國,因此就形成了開頭說的:國外企業有了技術,但是卻不敢卡我們脖子的情況。

但是中國企業也離不開國外的高端隔膜設備以及諸多材料。

尤其是高端隔膜設備,它就像精密工具機一樣,需要非常高的精度和穩定性,這關係到我們隔膜能否快速量產的關鍵。

但是和隔膜技術一樣,比亞迪、中航鋰電等企業扶持起了隔膜行業,隔膜行業也在扶持國產設備,並且一步步實現替代。

在未來,他們也會和隔膜一樣實現逆襲。

這點應該沒啥問題,到了那時有機會我們再做一期。

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