锂电行业深度系列六：铝塑膜，软包需求稳步提升，国产化前景可期

证券研究报告| 2021年12月03日锂电行业深度系列六：铝塑膜软包需求稳步提升国产化前景可期证券分析师：王蔚祺wangweiqi2@guosen.com.cnS0980520080003行业研究· 深度报告电力设备新能源· 锂电池投资评级：超配（维持评级）联系人：万里明wanliming@guosen.com.cn rQpMrQnMnNsMzQuMmOqMtN6MbP9PtRrRnPnMeRmNmOiNpPnQ8OmNoQuOmQnQuOpOpO一、铝塑膜介绍：软包锂电池关键封装材料 铝塑膜的构成及用途•铝塑复合膜（简称铝塑膜）是锂离子电池专用封装材料，常用于软包电池和刀片电池中。单片电芯在组装后密封在铝塑膜当中，形成一个电池。铝塑膜起到保护内部电极、隔绝外界环境的作用。在软包锂电池中，铝塑膜占总材料成本10-20%，仅次于正极材料和隔膜，目前技术壁垒高、国产化率低。•黑膜（铝塑膜）作为一个细分品类，主要由流延聚丙烯膜与黑色母粒（炭黑、助剂等）混炼流延制成，应用于苹果电池及高端消费电子电池中。黑膜的优势主要有：1）使得印刷在铝塑膜上的文字突显性更佳；2）炭黑使得铝塑膜外表面爽滑性提升，增强冲深性能；3）炭黑提高电池耐化性、延长寿命。钢塑膜是将铝塑膜的铝箔层更换为不锈钢箔以及合金类箔等。钢塑膜在耐穿刺、机械强度、耐磨损和耐腐蚀等性能上较铝塑膜均有提升。图2：软包锂电池结构资料来源:电池中国网，国信证券经济研究所整理图1：2019年三元软包锂电池原料成本结构资料来源: 新材料在线，国信证券经济研究所整理4正极材料30%负极材料10%电解液7%隔膜25%铝塑膜18%其他10% 图4：2019年铝塑膜生产成本结构资料来源:GGII，国信证券经济研究所整理图3：铝塑膜结构示意图资料来源: 专利之星，国信证券经济研究所整理表1：铝塑膜各结构作用及要求资料来源:新材料在线，国信证券经济研究所整理铝塑膜具体材料的性能要求铝塑膜由内部向外部分别为热封层、铝箔层、尼龙层，各层相互之间粘合而成。热封层一般由流延聚丙烯薄膜或聚丙烯薄膜组成，主要防止电解液泄漏腐蚀铝箔、且能够耐戳穿。电芯胀气主要就是热封层与极耳粘合不良导致，故而其必须与金属保持良好热封粘结性。铝箔层主要由金属铝或铝铁合金构成，其主要是通过与氧气形成氧化膜，阻止水汽深入电芯内部，同时其也是铝塑膜冲深形变的主要结构。铝箔层在铝塑膜原材料中成本占比最高，达到59%，在生产成本中占比35%。尼龙层抗冲击性能好、耐穿刺性能高，主要是保护铝箔层不被划伤。粘合剂需要具备良好的耐电解液、耐高温、热老化、强粘结性能，并且不与电解液发生反应。5作用要求厚度尼龙层保护中间层铝箔层不受划伤，减少碰撞等外力对电池的损伤。抗冲击性能好，耐穿刺性能好，耐热及绝缘性能好，耐摩擦性能好。材料一般为尼龙、PET。12~40μm铝箔层金属Al在室温下会与空气反应生成氧化膜，阻止水汽渗入从而保护电芯内部。铝箔层也是铝塑膜冲深形变的主要结构。材料一般使用纯铝类或铝-铁类合金（软质材）。铝箔厚度大于30μm时水蒸气透过率才可能达到0g/㎡。30~50μm热封层阻止泄露的电解液腐蚀铝箔层。同时，软包电池失效的主要因素是电芯胀气和漏液，而这主要是由于极耳与聚丙烯薄膜（CPP）粘合不良引起。热封层材料必须与金属Ni、Al及极耳有良好的热封粘贴性，具有耐电解液、绝缘性和耐戳穿性能，能防止电极与锂离子电池软包装材料之间的短路。20~100μm粘合层粘结各层材料较强的耐电解液性能，耐高温&耐老化性能以及强粘接性能，并且不能与电解液发生反应。材料一般为无溶剂聚氨酯胶粘剂或无苯型聚氨酯胶粘剂（醇溶性或水性）等。2-3μm外部内部制造费用及人工40.5%压延铝箔35.0%CPP15.0%尼龙6.0%粘结剂3.5% 图5：铝塑膜生产工艺流程图资料来源:明冠新材公告，国信证券经济研究所整理铝塑膜生产流程介绍表面处理&涂布：铝箔表面处理后传送到涂胶工序，通过定量挤出涂布或定量微凹涂布方式将粘结剂均匀涂敷在基材上；热处理：完成胶粘剂涂布之后的基材经过烘箱进行充分干燥，完成粘结剂的流平、干燥、初步胶粘等工艺需求；贴合：热处理后的涂布胶粘剂与贴合基材进行低温热复合，有效避免热法高温冷热挤压贴合带来的应力集中、树脂结晶麻点等机械性能和外观缺陷；双面处理：单面复合后的铝箔再重复上述涂布与贴合工艺，以完成另一面材料的复合；熟化分切：复合后的成品，依胶粘剂自身特性需求采用热风干燥设备进行熟化作业，完成后依客户需求裁切成指定幅宽。6涂布基材（铝箔或复合第一面的铝箔）表面处理涂布自配胶粘剂烘烤热处理贴合贴合膜（尼龙膜、聚丙烯膜或PET）发送贴合膜收卷熟化分切检查包装入库第二次涂布 资料来源:新材料在线，国信证券经济研究所整理表2：铝塑膜生产工艺对比表3：2021年各型号铝塑膜应用领域及价格资料来源:百川盈孚，国信证券经济研究所整理铝塑膜的两种生产工艺介绍：干法vs热法干法工艺：由昭和电工和索尼提出，其是将热封层与铝箔层直接粘结并压合。该方法工艺简单，产品防短路性能优异、冲深性能好，但耐电解液和抗水性较差，主要应用于高容量软包消费电池、动力电池中。热法工艺：由大日本印刷和尼桑公司共同开发，其使用改性聚乙烯MPP将铝箔层与热封层相连接，然后通过缓慢升温升压的方式进行热合成。该方法工艺流程简单，产品耐电解液和抗水性能良好，但冲深成型性能差、防短路性能差，主要应用在消费软包电池中。国内明冠新材近年来创新工艺，提出了干热复合法，使得两种方法的优势均得以保留。•不同厚度铝塑膜应用领域、价格存在差异。根据厚度不同，铝塑膜可分为86-88um、113-123um、152-153um等多种。88um、133um分别应用于薄型化数码电池、3C移动电池中，二者价格相差不大。152um主要应用于动力电池和储能领域，其机械性能要求高、使用时间要求长，价格较113um产品高20%-40%。此外，日韩进口的铝塑膜较国产铝塑膜价格也普遍偏高，113um产品栗村化学价格比上海紫江、道明光学高10%-15%。7产品厚度主要应用领域国内价格（元/平米）日本厂商价格（元/平米）88μm薄型化数码电池--113μm3C移动电池14-1825-27152μm动力电池20-2728-33干法热法工艺铝箔层与热封层用粘合剂粘结后压合而成铝箔层和热封层之间用改性聚乙烯连接，而后 升温升压下热合成优点冲深成型性能，防短路性能，外观（杂质、针孔少），裁切性能好，工艺简单，成本低耐电解液和抗水性能优异，工艺流程简单，生产 效率高缺点耐电解液和抗水性能不及热法；工艺流程较复杂，操作难度大冲深成型性能差，防 短路性能差，外观差，裁 切性能差，设备要求高应用高能量密度消费电池，动力电池，储能电池容量要求不高的消费类电池代表企业昭和电工、栗树化学、道明光学大日本印刷、紫江企业示意图尼龙层25um粘结层2-3um铝箔层40um粘结层2-3umCPP-40um尼龙层25um粘结层2-3um铝箔层40umMPP10-15umCPP-30um 铝塑膜产能投资特点：轻资产、利润高、性能要求高•国产化程度显著低于其他环节：2020年国产铝塑膜出货量仅占全球的25%，显著低于四大主材。•行业集中度高：国内行业较为集中，2020年行业CR3为76%，CR5达92%，集中度显著高于其他各环节。•头部企业利润率较高：头部企业毛利率保持在30%左右（紫江企业），与负极材料和电解液（30%左右）基本持平，低于隔膜（35%-50%左右），主要因为铝塑膜技术难度大，市场集中度高，国产化率低。•投资回收期短：参照环节龙头企业近年来公布的项目来看，铝塑膜单位GWh资本开支约为800万元，头部企业铝塑膜产能投资回收期在3-4年左右。图9：铝塑膜毛利率处于锂电材料较高水平资料来源: 各公司公告、国信证券经济研究所整理图8：铝塑膜单位资本开支较低资料来源: 各公司公告、国信证券经济研究所整理；注：主要材料分别选取当升、璞泰来、天赐、恩捷、明冠新材新建项目投资进行测算图7：2020年国内锂电材料CR3和CR5资料来源: GGII、国信证券经济研究所整理图6：2020年全球锂电主要材料出货量占比资料来源: GGII、国信证券经济研究所整理80%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%正极负极电解液隔膜铝塑膜中国日本韩国其他0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%正极负极电解液隔膜铝塑膜CR3CR50%10%20%30%40%50%60%70%20162017201820192020当升科技（正极）璞泰来（负极）恩捷股份（隔膜）天赐材料（电解液）01234567891000.10.20.30.40.50.60.70.80.91隔膜正极负极铝塑膜电解液单位产能投资额（亿元/GWh，左轴）投资回收期（年，右轴） 表4：铝塑膜性能要求高资料来源:新材料在线，国信证券经济研究所整理铝塑膜性能要求•铝塑膜作为电池封装材料，性能要求高。1）为防止水汽、氧气进入电池内部发生反应，铝塑膜需具备优异阻隔性；2）为防止内部化学反应，需有良好耐电解液性；3）为防止成型过程中，电芯露点影响性能，需有优冲深性能；4）为阻碍电芯毛刺刺穿而造成短路，需具备耐穿刺性。5）此外，近年来锂电池向着轻薄化和小型化、大容量和高倍率的方向发展，前者要求铝塑膜在具有极佳阻隔性同时向轻薄化发展，而后者要求具备更高的机械性能、长使用寿命。9性能具体要求外观良好不允许针刺、异物、粘结不均匀、气泡、皱纹、脏物等缺陷。极高的阻隔性铝塑膜包裹在电池外部应当阻隔水汽、氧气进入电池内部产生化学反应。电池级铝塑膜要求比普通铝塑膜的阻隔性高1000倍。水蒸汽透过量<10-4g/m2.d；氧气透过量<0.1cm3/m2.d。热封强度内膜被电解液浸泡渗透到三封口（约12天）时，封口强度>40u/15mm。耐水泡性成品电池在常温水冲浸泡二十天封口严密，不产生鼓气现象。耐穿刺性内膜能经受电芯周边毛刺穿刺及热封时金属电极不与膜中间铝箔短路。成品点状腐蚀率和短路率<1‰。耐电解液具有良好的电解液稳定性，否则会影响电化学性能；铝箔以内各层间剥离强度>2.5N、15mm。耐高温、绝缘性在170°C和3kg/cm2左右的压力下热封时，内膜中如果没有耐高温的绝缘层存在，金属电极常常被压到包装铝箔上，造成短路。优异的冲压成型性要求冲压成型性能优良，便于生产成型，并保障密封性。冲坑后四个边角最薄处不小于原来50%的厚度、内层PP层厚度为60~65微米。否则会造成电池成型后有漏点,严重影响电池性能。 铝塑膜核心壁垒体现在原材料、工艺和设备三个方面铝塑膜制备过程中，核心壁垒体现在原材料、工艺和设备三个方面；而其中工艺、原料是制约国内铝塑膜发展的最主要因素：•原材料：决定铝塑膜的冲深深度、耐电解液、耐高温及使用寿命等关键性能。1）冲深性能主要受铝箔耐折性、延展性等影响，需要高纯度、高挺度的铝箔材料。2）粘结剂作为剥离强度的决定性成分，其需要根据电解液成分等因素，通过多种有机溶剂和树脂制备而成，通常为铝塑膜厂与粘结剂厂共同开发，配方及工艺是核心商业机密。•国产铝箔质量较差，粘结剂&CPP依赖进口。1）国产的铝箔多采用水洗除油和铬酐钝化处理，表面易与水中的氢发生反应导致氢脆，进而耐折度低，造成冲深深度不佳。同时国内铝箔表面处理工艺落后、污染大，会影响产品剥离强度。2）粘结剂成分复杂且配方多样，国内厂商经验不足，产品耐高温和绝缘性能差、耐酸性弱。3）中国是全球最大聚丙烯生产与消费国，产能占全球32%，但是研发能力不足、产品同质化严重，在海外专利壁垒保护下高端产品及CPP多依赖进口。•工艺：日本昭和、DNP铝塑膜业务起步早、经验丰富，工艺上积累核心技术。铝塑膜生产过程中需要使用4-7层复合材料，对基材和贴合进行改性和处理，并对同一材料进行流延复合法、多层共挤法等加工处理，工艺要求高。如铝箔表面处理工艺会影响基材表面清洁度及表面张力，进而影响复合膜粘结强度；昭和电工会CPP和尼龙层间增加特