El papel de los materiales de revestimiento de las pilas de litio en las baterías

Panorama del mercado

El material de revestimiento de la pila de litio es pequeño y firme

El proceso de recubrimiento de baterías de litio puede mejorar las propiedades de la película basada en polietileno. El recubrimiento de nanomateriales como la cerámica o el uso de materiales orgánicos en separadores de poliolefina hace que los separadores recubiertos tengan las ventajas de una alta estabilidad térmica, Empresas relacionadas... Las 5 principales empresas de separadores de baterías. baja contracción térmica, y alta humectabilidad con electrolitos, y se ha prestado cada vez más atención al proceso de revestimiento de baterías de litio. la modificación del revestimiento de baterías de litio fija el revestimiento funcional a la superficie del separador con un adhesivo para mejorar su estabilidad térmica.

En la prueba de estabilidad térmica de la boehmita recubierta sobre película de polietileno, cuando la temperatura se calienta a 170 grados, el diafragma ha sufrido una deformación evidente, la película de recubrimiento de la batería de litio casi no se contrae, y el proceso de recubrimiento de la batería de litio puede mejorar las deficiencias del bajo punto de fusión y la escasa seguridad del separador.

En la comparación antes y después del recubrimiento de PVDF sobre la película de polietileno, la película de polietileno presenta la estructura microporosa dendrítica típica del separador húmedo. Después de recubrir la superficie con partículas orgánicas de PVDF, se adhiere una capa de recubrimiento de PVDF a la película de polietileno para formar una Un gran número de microporos aumenta la tasa de retención del electrolito, lo que es beneficioso para la reducción de la resistencia interna de la batería de litio y la mejora de la potencia de descarga.

El revestimiento de los polos de las pilas de litio es de gran importancia para la seguridad y el rendimiento de la pila. Materiales como la boehmita también pueden utilizarse para recubrir los polos de las celdas de las baterías de litio con el fin de mejorar la seguridad y el rendimiento de las baterías de litio. Por ejemplo, BYD utilizará boehmita para recubrir el borde del polo de la pila. El revestimiento de la pieza de polo de la batería de litio puede aplicarse a los electrodos positivo y negativo de la batería, respectivamente:

1) Recubrimiento del borde de la pieza del polo positivo:

Dado que la pieza del polo positivo suele ser más pequeña que la del polo negativo, el borde del lado ancho de la pieza del polo es propenso a rebabas durante el corte. Una vez perforado el separador y tocado el polo negativo, se producirá un cortocircuito en la batería.

La superficie de la boehmita es lisa y, tras el revestimiento, puede rellenar el borde del electrodo positivo, haciendo que la superficie de corte sea lisa y sin rebabas. En la industria, CATL tomó la delantera en el uso de boehmita para el recubrimiento del borde positivo, que ha formado un efecto de demostración, y se ha introducido con éxito en las fábricas de baterías aguas abajo, como BYD y EVE.

2) Recubrimiento de los bordes de la pieza del polo negativo:
La superficie del electrodo negativo es rugosa, y tras el recubrimiento con boehmita de tamaño de partícula ultrapequeño, los poros del electrodo negativo se vuelven uniformes, lo que puede mejorar la humectabilidad del electrolito y hacer que los iones de litio sean más suaves durante el proceso de carga y descarga. El revestimiento del borde negativo aún no se ha generalizado, y actualmente se utiliza en las baterías de consumo ATL.

Previsión de la demanda mundial de separadores revestidos

Se mejora el índice de penetración de la película de revestimiento de la fábrica de baterías

Se mejora la permeabilidad de la película de revestimiento de la batería de litio en la fábrica de baterías, y el revestimiento de la batería de litio a base de agua tiene la ventaja de su bajo coste.

La proporción de recubrimiento de separadores de baterías de litio es superior a 70%, que básicamente ha penetrado en las fábricas de baterías principales. Según los datos, la proporción de separadores revestidos en China en 2019 fue de 53%, un rápido aumento desde 37% en 2015, y se espera que la proporción haya aumentado a más de 70%.

En la actualidad, todas las baterías ternarias han adoptado básicamente la tecnología de revestimiento de baterías de litio con separador, y la proporción de revestimiento de las baterías LFP es de aproximadamente 60%, y la aplicación de la tecnología de revestimiento está aumentando gradualmente; en el campo de las baterías de consumo, el revestimiento de baterías de litio con separador se utiliza principalmente en campos de gama alta, como las baterías 3C. Las principales empresas mundiales de baterías, como CATL, LG New Energy, Panasonic, BYD, EVE y China Innovation Aviation, han adoptado en general la tecnología de revestimiento de baterías de litio separadoras.

El revestimiento de baterías de litio a base de agua tiene la ventaja de su bajo coste y ha ocupado el mercado principal. La demanda de separadores revestidos en las plantas de baterías está impulsada de dos maneras:

1) En función de los costes: Dada su rentabilidad, se utiliza generalmente en baterías de litio hierro fosfato, baterías de pequeña potencia y baterías de almacenamiento de energía.
Impulsados por el coste, los procesos de revestimiento de baterías de litio al agua con ventajas rentables representan alrededor de 70% del mercado de revestimiento de baterías de litio.

2) En función de los resultados: Se utiliza principalmente en baterías ternarias o de consumo de gama alta, que requieren una alta densidad de energía por unidad de superficie o volumen, y la película de revestimiento de la batería de litio puede garantizar suficientemente la seguridad de la batería. Por lo general, se utiliza el revestimiento de baterías de litio a base de aceite y el revestimiento mixto de aceite y agua, que pueden garantizar al mismo tiempo la resistencia al calor, la absorción de líquidos, la permeabilidad al aire y la delgadez del separador, pero el precio es más alto que el del revestimiento separado a base de agua.

La proporción de material de revestimiento inorgánico en el material de revestimiento es del 90,32%. Entre los materiales de revestimiento, el revestimiento inorgánico con boehmita y alúmina como principales materiales de revestimiento está más maduro que el revestimiento orgánico y la tecnología de revestimiento híbrido orgánico-inorgánico representada por el PVDF y la aramida. Mejor resistencia a la tracción y contracción térmica, a la vez que menor coste y mejor viabilidad económica.

En 2019, según los datos, los materiales de revestimiento inorgánicos de baterías de litio de China representaron 90,32% de los materiales de revestimiento.

El rendimiento del tipo de revestimiento está relacionado con la seguridad de la batería

Existe una gran variedad de estructuras de revestimiento para satisfacer los distintos requisitos de las baterías. Los seis métodos de revestimiento más utilizados actualmente en el mercado son los siguientes:

1) Recubrimiento inorgánico de una sola cara, el proceso de recubrimiento consiste en recubrir una cara del separador con partículas cerámicas (boehmita, alúmina) con un espesor de aproximadamente 2um, que es actualmente la corriente principal en el mercado;

2) Revestimiento inorgánico monocapa de doble cara, la proporción de aplicación de la película de revestimiento en muchos países es relativamente alta;

3) Revestimiento orgánico e inorgánico de una sola capa por las dos caras, la elección de materiales orgánicos de revestimiento de baterías de litio son PVDF, fibra de aramida, PMMA, y la proporción de aplicación actual es PVDF. El agua puede dañar casi todos los materiales catódicos.

Especialmente en el caso de los electrodos positivos con alto contenido en níquel, la disolución del litio es muy grave, lo que provocará un aumento del valor de pH del lodo y una disminución de la capacidad. Cuando se recubre, generalmente, el extremo del separador cercano al electrodo positivo se recubre con materia orgánica y un disolvente aceitoso, y el extremo del separador cercano al electrodo negativo se recubre con sustancias inorgánicas. con disolventes acuosos;

4) Recubrimiento orgánico e inorgánico de una capa y doble capa. Este proceso de revestimiento de baterías de litio recubre una capa de sustancias inorgánicas por un lado, seguida de una capa de sustancias orgánicas. La ventaja del revestimiento de doble capa de la pila de litio es que el revestimiento de la pila de litio de sustancias orgánicas sobre sustancias inorgánicas puede evitar que se caiga el polvo de material. sustancias inorgánicas;

5) Revestimiento orgánico e inorgánico de doble capa;

6)Recubrimiento mixto orgánico e inorgánico de una sola capa por las dos caras, el proceso de recubrimiento de baterías de litio mezcla partículas cerámicas en PVDF fundido.

Demanda estimada de materiales de revestimiento inorgánicos para separadores en 2019-2025 (10.000 toneladas)

Los indicadores clave de rendimiento de los materiales de revestimiento están estrechamente relacionados con la seguridad de las baterías de litio. En los criterios de evaluación de los materiales de revestimiento inorgánicos, la pureza, las materias extrañas magnéticas, el tamaño medio de las partículas, etc. son los indicadores fundamentales.

Entre ellos, el control de la materia extraña magnética afecta a la probabilidad del fenómeno de autodescarga de las baterías de litio, que está relacionado con el rendimiento de seguridad de la batería, y el tamaño medio de las partículas determina la eficiencia de carga y descarga de la batería.

En los criterios de evaluación de los materiales de recubrimiento orgánico, la distribución del peso molecular, la cristalinidad, las propiedades mecánicas y el contenido de materias extrañas magnéticas de las partículas son los principales indicadores.

Espacio de mercado estimado para los materiales de revestimiento de las pilas de litio

Se espera que el espacio de mercado de los materiales de revestimiento supere los 14.000 millones en 2025. Teniendo en cuenta las diferentes proporciones de los distintos tipos de estructuras de revestimiento de baterías de litio en el mercado, se supone que en 2022, el revestimiento de doble cara de una sola capa de baterías de litio (inorgánico) / el revestimiento de doble cara de una sola capa o de doble capa de una sola cara de baterías de litio (orgánico e inorgánico) / el revestimiento de una sola cara de una sola capa de baterías de litio El revestimiento de capas de baterías de litio (inorgánico)/otros revestimientos de baterías de litio (orgánicos e inorgánicos) representaron 9%/19%/67%/5% respectivamente.

Suponiendo que la demanda mundial total de baterías de litio en 2022/2023/2024/2025 sea de 693/1078/1531/2231GWh, con una tasa de rendimiento de la película de revestimiento de baterías de litio de 70%, la demanda mundial correspondiente de separadores revestidos es de 157/236/326/46.200 millones de metros cuadrados, respectivamente. Si la tasa de crecimiento compuesto anual es superior a 40%, la demanda correspondiente de materiales de revestimiento inorgánico para separadores es de 11,66/17,32/24,17/352.000 toneladas, y la demanda correspondiente de materiales de revestimiento orgánico para separadores es de 1,64/2,62/4,34/7,46 millones de toneladas;

Suponiendo que el consumo único de GWh de recubrimiento de bordes de postes sea de 50 toneladas, el índice de penetración del recubrimiento de bordes de postes es de 51%/58%/67%/77%, y las necesidades correspondientes de material de recubrimiento de bordes de postes son de 1,76/3,14/5,12/8,59 toneladas.

Suponiendo que el precio medio de los materiales de revestimiento inorgánico es de 19.000-20.000 RMB/tonelada, el precio medio de los materiales de revestimiento orgánico es de 70-90.000 RMB/tonelada, y el precio de los materiales de revestimiento de bordes de piezas de poste es de 19.000-20.000 RMB/tonelada.

Según las estimaciones, el espacio de mercado para los materiales de revestimiento en 2022/2023/2024/2025 será de 39,04/59,52/88,84/1,4092 millones de toneladas respectivamente, con una tasa de crecimiento anual compuesto de más de 50%.

Previsión del espacio de mercado de los materiales de recubrimiento

Análisis del coste de los materiales de revestimiento 1: El coste de los materiales de revestimiento puede dividirse en coste de materias primas y coste de procesamiento. Entre ellos: el coste de las materias primas incluye el coste de compra de materiales de revestimiento como boehmita, alúmina, PVDF, PMMA, aramida, y aditivos como espesantes, dispersantes y adhesivos.

Los costes de procesado incluyen la mano de obra, la energía y los costes de depreciación que conlleva el procesado al agua o al aceite, en función del disolvente elegido. Análisis por separado del coste de la materia prima y del coste de transformación.

Análisis de costes de materiales de revestimiento II: análisis de la estructura de costes de las materias primas. Comparando la estructura de costes de las materias primas de boehmita, fibra de aramida y PVDF, se concluye que el coste de las materias primas de boehmita representa la mayor proporción de los costes de fabricación, y el espacio de reducción de costes a largo plazo es mejor que el de otros materiales.

1) Boehmita: Según el anuncio de Estone de 2021 "Opiniones de respuesta de emisores y patrocinadores (2)", el coste de fabricación de boehmita asciende a 35,6%, y la proporción de materias primas/energía combustible es de 38,2%/26,2%, respectivamente. Teniendo en cuenta que la fabricación de boehmita en China acaba de empezar, la construcción en curso del fabricante se ha convertido en una gran cantidad, lo que se traduce en un aumento sustancial de los gastos de amortización.

Además, la eficiencia productiva de la nueva línea de producción aún no se ha optimizado en la fase inicial de producción, por lo que el coste unitario del producto aumentará. Creemos que hay un gran margen para la depreciación y los costes laborales en los costes de fabricación de boehmita.

2) Aramida: Según el informe financiero de 2020 de Taihe New Materials, la materia prima de fibra de aramida representa 67%, la relación coste de fabricación/consumo de energía es de 20,3%/12,7%, y el coste de la materia prima de aramida es relativamente alto. En la actualidad, la empresa líder de China, por ejemplo, Taihe New Materials, reduce el coste de las materias primas, la mano de obra y el consumo de energía mediante la autoproducción de cloruro de acilo, aumentando el volumen de compra, la capacidad de producción antigua y reduciendo la densidad de inversión; se espera que el coste integral de los materiales de aramida siga disminuyendo.

3) PVDF: Según el informe financiero de 2021 de HEC, las materias primas del PVDF representan unas 62,9%, y los costes de fabricación/energía de combustión, 20,3%/20,5%, respectivamente. En los próximos 1-2 años, se espera que el precio del PVDF siga siendo alto, debido principalmente a que el R142b está sujeto al límite nacional, y es difícil obtener la evaluación energética y la EIA, y la nueva capacidad de producción en 22-23 es limitada;

Al mismo tiempo, el PVDF de grado batería de litio requiere más de 20-30 indicadores de evaluación, y el PVDF ordinario sólo tiene unos 3-5. Según la empresa cotizada, sólo el 30% de PVDF está en línea con el grado de batería. Pero a largo plazo, teniendo en cuenta que el coste de fabricación del principal material de PVDF R142b supone más de 47%, y que el margen de beneficio actual de PVDF es superior a 60% (según el calibre de 150.000 RMB/tonelada de material de revestimiento separador), creemos que el coste de PVDF a largo plazo disminuirá .

Revestimiento separador coste material plano único

Tercer análisis de costes de materiales de revestimiento: análisis de la estructura de costes de procesado. Los costes de procesado incluyen los costes de procesado con base de agua o los costes de procesado con base de aceite, dependiendo de la elección del disolvente. El procesamiento a base de agua es menos difícil. El material de revestimiento de la pila de litio se mezcla con agua a temperatura ambiente para formar una suspensión, mientras que el procesamiento a base de aceite requiere fundir la materia orgánica en un disolvente a alta temperatura, durante la cual el polímero experimenta la transición vítrea a un elastómero, que ya no está disponible. Se trata de una sustancia rígida, y el proceso es más complicado y difícil de controlar que el procesamiento a base de agua.

Según los cálculos, el coste de procesamiento del revestimiento de baterías de litio a base de agua es de aproximadamente 0,2 RMB/m², de los cuales el consumo de mano de obra/energía/depreciación representa 40%/40%/20%, respectivamente, y hay poca diferencia entre los materiales de revestimiento de baterías de litio. Nos centramos en analizar el coste de procesamiento del revestimiento de baterías de litio a base de aceite. El coste de procesado del revestimiento de baterías de litio de PVDF es de unos 0,35 RMB/m², y el coste de procesado del revestimiento de fibra de aramida es de unos 0,4 RMB/m². La diferencia entre ambos se refleja principalmente en el mayor coste de mano de obra de la fibra de aramida (0,28 RMB/plano), que representa 70% del coste total de procesado, el coste de mano de obra de PVDF es de unos 0,2 RMB/plano, que representa 57%.

En la actualidad, el revestimiento de aramida de China no se ha producido en masa, y el proceso de revestimiento de baterías de litio ha estado monopolizado por otras empresas durante muchos años. El revestimiento de aramida de China tiene mayores requisitos de cualificación y experiencia de los trabajadores, y los costes laborales correspondientes son relativamente altos; con el desarrollo acelerado de la producción china de aramida, se cree que la proporción de los costes laborales disminuirá, lo que se espera que mejore el coste global de los productos.

Resumen del coste de los materiales de revestimiento: Optimismo sobre la ventaja de coste a largo plazo de la boehmita. Según el análisis anterior, el coste de procesamiento de los disolventes a base de agua con boehmita es inferior (0,2 RMB/m², y el coste de procesamiento de los disolventes a base de aceite es de 0,35-0,4 RMB/m²). Los costes de consumo suponen más de 60% de los costes de materias primas), creemos que la ventaja de bajo coste de la boehmita se mantendrá a medio y largo plazo.

El revestimiento de aramida representa actualmente una gran proporción de los costes de materias primas y mano de obra (56%, 29%). Creemos que con el continuo avance de la producción china, este coste seguirá mejorando. Además, el disolvente contenido en la solución de fibra de aramida suministrada por la fábrica de fibra de aramida a la fábrica de revestimiento de baterías de litio es caro para el tratamiento de protección medioambiental de la fábrica de separadores aguas abajo. En la actualidad, Taihe New Materials tiene la intención de cooperar con la fábrica de separadores en el tratamiento del disolvente. Para la entrega de materiales de aramida, se espera que estos costes mejoren, y el rendimiento de costes de las fibras de aramida se reflejará gradualmente, mejorando la competitividad de precios de los productos.

Mercado de recubrimientos inorgánicos

El revestimiento inorgánico tiene muchas ventajas

En los materiales de revestimiento inorgánicos, la proporción de aplicación de alúmina y boehmita es alta. El revestimiento inorgánico de baterías de litio está más maduro que el revestimiento orgánico y la tecnología de revestimiento híbrido orgánico-inorgánico, y la resistencia a la tracción y la tasa de contracción térmica de los separadores revestidos inorgánicos son mejores, y el coste es menor, y la viabilidad económica es mejor.

Los materiales inorgánicos de revestimiento de baterías de litio pueden mejorar el aislamiento del separador, reducir la tasa de cortocircuito de las baterías de litio y, al mismo tiempo, mejorar el rendimiento y la seguridad, y ocupar una posición dominante en diversos materiales de revestimiento.

Entre los materiales de revestimiento inorgánicos, la boehmita y la alúmina ocupan el mercado principal, y la cuota de la boehmita ha aumentado en los últimos años. Al mismo tiempo, algunas fábricas de baterías downstream están realizando la certificación de cambio de materia prima con las empresas automovilísticas, y utilizan la boehmita como revestimiento de baterías de litio en sustitución de la alúmina;

En 2020, la boehmita representó alrededor de 41% del mercado de recubrimientos inorgánicos, y esperamos que la cuota de boehmita aumente a 52%/60%/79% en 2022/2023/2025.

GWh individual Coste del material de revestimiento

La boehmita tiene un excelente rendimiento económico y puede sustituir a la alúmina

La boehmita tiene ventajas absolutas sobre la alúmina en cuanto a indicadores de rendimiento. Como material de revestimiento cerámico, la alúmina puede mejorar significativamente el rendimiento integral de los separadores de poliolefina, pero la alúmina presenta problemas como su elevada dureza, alto coste y grave desgaste de los equipos, lo que afecta en cierta medida a su uso como material de revestimiento cerámico en baterías. aplicaciones de separadores.

Como nuevo material de revestimiento cerámico, la boehmita tiene las características de baja dureza, bajo coste y menos iones de sodio solubles en agua, lo que puede compensar las deficiencias de la alúmina como material de revestimiento para separadores de poliolefina.

1) Densidad areal: La densidad areal de la alúmina es de 3,9 g/m2, y la de la boehmita es de sólo 3,05 g/m2. La aplicación de boehmita reducirá considerablemente el peso total del revestimiento cerámico y el coste de fabricación de las baterías de litio.

2) Superficie específica y Na+ soluble en agua: La superficie específica de la boehmita es de 5m2/g, inferior a la de la alúmina (6,3m2/g), y el contenido de Na+ soluble en agua de la boehmita (0,002%) es significativamente inferior al de la alúmina (0,036 %), lo que puede reducir la absorción de agua y repercutir positivamente en la mejora del rendimiento electroquímico de las baterías de litio.

3)Dureza Mohs: La dureza Mohs de la alúmina es 9, 3 veces la de la boehmita. La boehmita puede reducir el impacto de los materiales de revestimiento cerámico en los equipos de revestimiento de baterías de litio, reduciendo así los costes de pérdida de equipos.
La película de revestimiento de boehmita tiene unas propiedades mecánicas más excelentes. El separador de la batería de litio necesita tener una cierta resistencia mecánica para evitar problemas de seguridad causados por el fallo del separador. El separador de polietileno recubierto con boehmita tiene mayor resistencia a la tracción y mejor fractura que el separador de polietileno recubierto con alúmina. propiedades de elongación.

Además, el separador recubierto con boehmita también tiene mejor resistencia a la perforación y al pelado. En conclusión, en comparación con la alúmina, la boehmita tiene mejores propiedades mecánicas.

El separador de polietileno virgen sufre una importante contracción por calor a 130 grados, y el separador recubierto conserva su estado original sin deformarse. Cuando la temperatura se elevó a 170 °C, el separador recubierto de alúmina también encogió mucho, mientras que el recubierto de boehmita apenas cambió de tamaño.

La boehmita tiene una estabilidad térmica más excelente, principalmente porque el recubrimiento iónico de boehmita y el separador de la matriz tienen una mejor fuerza de unión interfacial, de modo que el recubrimiento de boehmita actúa como marco de soporte para resistir la contracción por fusión de la película de polietileno a alta temperatura .

La membrana recubierta de boehmita presenta una mejor liofilización del electrolito. En las baterías de litio, el electrolito es el portador para que los iones de litio migren antes de los electrodos positivo y negativo. El electrolito se almacena principalmente en los microporos del separador. La cantidad de electrolito que pueden almacenar los microporos del separador se denomina tasa de absorción de líquido del separador.

La película base de PE recubierta con compuesto de aluminio mostró una mejor afinidad con el electrolito. En comparación con la alúmina, el índice de absorción de líquidos del separador recubierto con boehmita fue mayor, alcanzando 187%, mientras que la película base de PE y la alúmina Los índices de absorción de líquidos de las películas de recubrimiento fueron de 126% y 144%, respectivamente. En la prueba del ángulo de contacto hidrófilo, el separador de PE tiene poca afinidad con el agua, y el ángulo de contacto es superior a 177 grados. Mejor rendimiento.

Estructura y previsiones del mercado de revestimientos inorgánicos

La boehmita es una alternativa más rentable que la alúmina. La lechada a base de agua se utiliza para materiales inorgánicos, y su coste puede dividirse aproximadamente en coste de lechada + coste de fabricación, donde la lechada incluye material cerámico, agua, aglutinante, dispersante y espesante; el coste de fabricación incluye mano de obra, consumo de energía, depreciación...

Según las estimaciones, el coste de la cerámica, la mano de obra, el consumo de energía y la depreciación representan una gran proporción del coste de los materiales de revestimiento cerámico de un solo nivel, lo que supone unas 45%, 18%, 18% y 9%, respectivamente.

Al precio actual, los costes unitarios de la boehmita y la alúmina no son muy diferentes: según los precios unitarios de la boehmita, la alúmina importada y la alúmina china son de 2,0, 3,5 y 19.000 RMB/tonelada, respectivamente, el coste unitario por piso es de 0,37, 0,55 y 0,41 RMB/cuadrado.

Entre ellos, el coste de material por piso es de 0,17, 0,35 y 0,21 RMB/m² respectivamente, y el coste de fabricación es de unos 0,20 RMB/m², incluyendo el procesamiento, la depreciación del equipo y otros gastos.

Teniendo en cuenta que las ventajas de la boehmita en los indicadores de rendimiento son mayores que las de la alúmina, y que la diferencia de coste entre ambas es pequeña, creemos que la boehmita tiene una mayor rentabilidad global y es un sustituto de la alúmina.

La capacidad de producción efectiva de boehmita es limitada

La capacidad de producción efectiva de boehmita es limitada, y el mercado presenta una ligera escasez.

El proceso de fabricación de la boehmita es complejo, y sólo hay un puñado de empresas que dominen el proceso principal. No toda la boehmita puede utilizarse como separador de baterías. La verdadera boehmita es de fase γ pura, con cristalización irregular y distribución granulométrica uniforme, que puede obtener un recubrimiento cerámico ideal.

El proceso de fabricación de γ-boehmita es complejo y difícil, requiere un control preciso de los parámetros del proceso de producción, reduciendo la introducción de materias extrañas magnéticas, y un conocimiento profundo de la cantidad de alimentación de materia prima, los parámetros de reacción, la temperatura de reacción, el flujo de reacción y otros procesos, y la tecnología está actualmente dominada en todo el mundo. pocas empresas.

Según los datos, actualmente hay más de 20 fabricantes de boehmita en China, y sólo unas pocas empresas como Anhui Yishitong Material Technology Co., Ltd. y China Aluminum Zhengzhou Nonferrous Metals Research Institute Co., Ltd. han podido industrializar productos de boehmita de aplicación para separadores cerámicos de baterías de litio.

La liberación de capacidad de producción efectiva es menor, y la oferta y la demanda de boehmita se están estrechando. Según nuestros cálculos, la brecha entre la oferta y la demanda (oferta-demanda) de boehmita en 2021/2022/2023 es de -0,25/-0,18/0,29 millones de toneladas, y la oferta mundial sólo supera ligeramente a la demanda;

La brecha oferta-demanda de un solo trimestre en 2022 Q1/Q2/Q3/Q4 será de -0,02/-0,03/-0,05/-0,08 millones de toneladas, respectivamente, porque la mayor parte de la oferta efectiva mundial en 2022 procederá de E-Stone, y la liberación de capacidad de producción de E-Stone estará concentrada. En la segunda mitad del año, prevemos una escasez de boehmita.

Espacio de mercado estimado para la boehmita

En 2025, el espacio de mercado de la boehmita superará los 6.600 millones, con una tasa de crecimiento anual compuesto de 60%. El proceso de cálculo específico es el siguiente:

Supuestos 1) La permeabilidad de la boehmita en los materiales de revestimiento inorgánicos en 2022/2023/2024/2025 es de 52%/60%/68%/79%, respectivamente; 2) La permeabilidad de la boehmita en el material de revestimiento del borde de la pieza del polo positivo es de 100% (el revestimiento de boehmita en el electrodo positivo comenzó en la era Ningde. Antes de eso, la placa del electrodo positivo no estaba recubierta. En la actualidad, según los comentarios de la cadena industrial, el revestimiento del electrodo positivo es de boehmita 100%); el revestimiento del borde del electrodo negativo no es a gran escala. Independientemente de su cuota de mercado.

Se estima que: en 2022/2023/2024/2025, la demanda mundial de boehmita para materiales de revestimiento de baterías de litio (incluido el revestimiento del separador + el revestimiento de la pieza del polo) será de 7,33/12,67/20,46/34,39 millones de toneladas; 2022/2023/2024 / En 2025, se espera que el espacio de mercado de la boehmita alcance los 14,67/25,10/40,13/6,676 mil millones de RMB, con una tasa de crecimiento anual compuesto de más de 60%.

Suministro mundial de boehmita y estimación de envíos de estona.

El revestimiento inorgánico de una sola cara se ajusta a la demanda mayoritaria del mercado, y la boehmita es la más flexible en la demanda.
Con el aumento de los requisitos de densidad energética de las baterías de litio, el grosor del separador tiende a ser cada vez más fino. El revestimiento inorgánico de una sola cara no sólo puede cumplir los requisitos de la película de revestimiento fina, sino también garantizar el rendimiento de seguridad de la batería. Al mismo tiempo, el coste del revestimiento es el más bajo, lo que se ajusta a las necesidades de reducción de costes de la industria de baterías de litio;

Según las estimaciones, la cuota de mercado del revestimiento inorgánico por una sola cara será superior a 60%. Teniendo en cuenta que la boehmita tiene ventajas evidentes sobre la alúmina en cuanto a indicadores de rendimiento y rentabilidad, sustituirá a la alúmina. Creemos que la boehmita es el material de revestimiento más flexible en materiales de revestimiento de baterías de litio en el futuro, y se espera que la tasa de crecimiento aumente. por encima de 60%.

Se prevé la introducción en el mercado de purines de alta concentración

La integración del polvo de boehmita y el lodo es la tendencia de desarrollo futura. En 2016, Estone tomó la iniciativa de promover la solución de lodos para los clientes. Debido a los estrictos requisitos de la célula de la batería para el proceso de fabricación, los clientes esperan comprar polvo por sí mismos para dominar más enlaces de producción para la preparación de lechada y acumular conocimientos en el proceso de revestimiento de la batería de litio. -cómo.

En los últimos años, la boehmita en polvo se ha desarrollado hasta alcanzar el nivel actual de 10.000 toneladas, y su aplicación se ha mantenido estable. Los clientes intermedios han propuesto que los proveedores de boehmita suministren directamente lechada de alta concentración para reducir los procesos de envasado y mezcla del polvo. Enlaces de proceso para reducir costes.

Las barreras de integración de los lodos son mayores. La integración de la suspensión de boehmita requiere que el contenido de materias extrañas magnéticas en la suspensión alcance el mismo nivel que el del polvo. Al mismo tiempo, el sistema de integración hace crecer directamente cristales de boehmita en el líquido. El control del proceso de transformación y morfología de la boehmita requiere un largo periodo de tiempo. experiencia acumulada.

Además, debido al diferente contenido sólido de la lechada de boehmita que requieren los distintos clientes intermedios, es necesario adecuar los distintos procesos de revestimiento de las baterías de litio, lo que es superior al suministro directo de boehmita en polvo.

La integración de los lodos reduce los costes y mejora la eficiencia, ahorrando energía redundante en la cadena industrial. La integración de la lechada puede mejorar el coste de fabricación de los productores de boehmita, y no es necesario volver a secar la lechada líquida de boehmita para convertirla en polvo de boehmita durante el proceso, lo que ahorra mucho consumo de energía.

Además, dado que los productos vendidos por la lechada integrada son líquidos, puede ahorrar materiales de envasado externos como bolsas de plástico, bandejas, etc., y al mismo tiempo evitar los costes de manipulación manual, desmontaje y limpieza de materiales de envasado para los clientes intermedios. Según Estone, el lanzamiento del purín de boehmita Con el fin de ahorrar costes de la cadena industrial y mejorar la competitividad del producto, esperamos que los clientes intermedios se beneficien plenamente del lanzamiento de la integración del purín, y la tasa de penetración del purín seguirá aumentando.

Estone

La principal empresa boehmita del mundo, profundamente vinculada a CATL.

La cuota de boehmita es la primera, superando al anterior líder mundial. En 2019, Estone y la alemana Nabaltec AG tienen una cuota de mercado combinada de más de 70%, con 36%/37% respectivamente; en 2021, Estone se convertirá en el líder mundial de boehmita.

Panorama competitivo mundial de las baterías de litio Boehmite

1) Estone: Según los datos, en 2021, la cuota global de boehmita de la empresa superará los 50%, ocupando el primer puesto mundial. Los productos se utilizan principalmente en baterías de litio de potencia.

2) Alemania Nabaltec AG: La empresa se fundó en 1994, y sus principales productos son el hidróxido de aluminio y la alúmina. En 2019, su cuota mundial fue de 37% (36% para Estone), lo que la convierte en la principal boehmita del pasado.

3) Instituto de Investigación Chinalco Zhengzhou: La empresa es un importante fabricante de boehmita en China. Sus productos se utilizan principalmente en el campo de los catalizadores y retardantes de llama, y una pequeña cantidad se utiliza en el recubrimiento de separadores de baterías de litio de potencia; en 2018, la cuota de boehmita de la empresa fue de 5% , cayó ligeramente a 2% en 2019.

La disposición principal es la boehmita, y los ingresos y beneficios crecen de forma constante. El negocio principal de Estone incluye material de revestimiento de baterías de litio, materiales de relleno funcional de comunicación electrónica, materiales retardantes de llama libres de halógenos de baja emisión de humo, y sus ingresos en 2021 supondrán 78,27%/15,71%/6,02%, respectivamente, de los cuales los materiales de revestimiento de baterías de litio son principalmente Mu Stone.

El margen de beneficio bruto de los productos de revestimiento de baterías de litio de Estone en 2021 es de 42,67%. Según el prospecto de Estone, en el primer semestre de 2021, el beneficio neto de la empresa aumentó significativamente y la tasa de crecimiento fue mayor que el aumento de los ingresos operativos, principalmente porque la escala de producción y ventas de la empresa aumentó y el efecto de escala apareció aún más. Además, la empresa siguió promoviendo la gestión de reducción de costes, y el margen de beneficio bruto global aumentó en comparación con el mismo periodo del año anterior. Se espera que el margen de beneficio bruto siga mejorando a medida que aumente la escala de productos de la empresa.

Se espera que la capacidad de producción de boehmita de Estone alcance las 50.000-60.000 toneladas a finales de 2022. En 2018/2019/2020, la capacidad de producción de revestimiento de baterías de litio de la empresa (principalmente boehmita) es de 2973/4121/8149 toneladas; en 2021, la capacidad de producción de la empresa es de casi 20.000 toneladas, y se espera que la capacidad de producción alcance las 50.000-60.000 toneladas a finales de 2022.

Estone sigue teniendo un plan activo para ampliar la producción de boehmita en 2023. Estimamos que la capacidad de producción de boehmita en 23/24 será de 100.000/140.000 toneladas respectivamente, muy por delante de otros productores de boehmita del mundo.

La boehmita Estone tiene un rendimiento sobresaliente en indicadores técnicos. En comparación con los productos de boehmita de la serie APYRAL de Nabaltec, Alemania, y los productos de boehmita HBO del Instituto de Investigación Chinalco Zhengzhou, los productos de boehmita de la serie BG de Yistone destacan más en los indicadores técnicos.

Según el prospecto de Estone, los productos de boehmita de la empresa pueden alcanzar un nivel de <5 piezas/kg de materias extrañas magnéticas, lo que generalmente reconocen los clientes de alta calidad del sector. CATL comentó al respecto: "La materia extraña magnética de Estone está bien controlada. La boehmita puede alcanzar un nivel de un solo dígito, y la tecnología de control de objetos extraños magnéticos de Estone es líder internacional."

Previsión de capacidad de los principales fabricantes de boehmita

Estone es el principal proveedor de boehmita en CATL. Estone es el proveedor principal de productos de boehmita en CATL. En 2019, CATL representó 42,45% de los ingresos del cliente final aguas abajo de los materiales de revestimiento de baterías de litio de Estone.

Además, la empresa ha entrado en el sistema de proveedores de muchos fabricantes líderes de baterías de litio, como New Energy Technology (ATL), Guoxuan Hi-Tech, Tianjin Lishen, Xinwangda, etc. La empresa coopera con fabricantes de separadores de baterías de litio como Putailai, Xingyuan Materials , Enjie shares, etc. han establecido relaciones de cooperación a largo plazo.

En el mercado internacional, clientes de otros países como Samsung SDI y W-Scope han dejado claro que aumentarán la compra de boehmita de Estone. Además, Estone también está conectando con clientes como SKI de Corea del Sur.

Desplegar las patentes principales y construir un foso artesanal. Estone tiene una serie de patentes relacionadas con la fabricación de boehmita, que implican el control del tamaño de las partículas de polvo, el control de la morfología, el ablandamiento de la alúmina, la detección magnética de materias extrañas, la tecnología de limpieza de iones ultrafinos, la tecnología de nanorrecubrimiento de la superficie del polvo ultrafino, la tecnología de trituración sin hierro de Grinding airflow de lecho fluidizado, etc.

A 31 de diciembre de 2020, la empresa ha obtenido la tecnología de preparación de boehmita, la tecnología de preparación de alúmina de alta pureza Low-a para el envasado de memorias, la tecnología de preparación de alúmina de alta pureza Low-a, la tecnología de pulverización sin hierro del molino de chorro de lecho fluidizado, la luz 11 patentes de invención y otras 9 patentes de modelo de utilidad, incluida la tecnología de preparación de sílice esférica y la síntesis de enlace hidrotermal en baño de agua de retardantes de llama de borato de calcio ultrafinos en forma de flor.

Al mismo tiempo, dado que la empresa dispone de muchos conocimientos técnicos sobre materiales, dichos conocimientos técnicos no son adecuados para solicitar una patente en poco tiempo.

Mercado de recubrimientos orgánicos

El precio del PVDF es elevado, y la lógica de sustitución es clara

La densidad energética de las baterías, cada vez más alta, impulsa la demanda de revestimientos orgánicos

La densidad energética de las baterías impulsa iterativamente la demanda de revestimientos orgánicos. La elección del revestimiento de las baterías de litio es una elección global entre firmeza y transpirabilidad, resistencia al calor y absorción de líquidos:

1) Firmeza frente a permeabilidad al aire: Las sustancias inorgánicas cerámicas tienen una buena permeabilidad al aire, pero no tienen propiedades adhesivas. Se necesita pegamento para adherir las sustancias inorgánicas al separador. Si la calidad del producto no es buena, puede producirse desprendimiento de polvo, con el consiguiente recubrimiento desigual de la batería de litio, lo que provocaría un riesgo para la seguridad de la batería.

Las sustancias orgánicas son blandas y tienen buena adherencia. El PMMA, el PVDF, etc. son en sí mismos pegamentos, que pueden resolver eficazmente el problema de la firmeza, pero la permeabilidad al aire correspondiente es escasa, por lo que suele adoptarse el método de mezcla con sustancias inorgánicas, teniendo en cuenta la firmeza y la permeabilidad al aire.

Distribución de la densidad energética de los sistemas de baterías en 2019

2) Resistencia al calor frente a absorción de líquidos: La resistencia al calor de las sustancias inorgánicas cerámicas es superior a la de las sustancias orgánicas, pero su capacidad de absorción de líquidos es inferior a la de las sustancias orgánicas, y éstas tienen una excelente compatibilidad electrolítica. Tienen

La materia orgánica se funde en el disolvente aceitoso, y el revestimiento de la batería de litio puede ser tan fino como 1µm aproximadamente. Al mismo tiempo, la materia orgánica tiene una buena compatibilidad electrolítica y mejora la densidad energética de la batería. Con la capacidad de producción de baterías ternarias, de alto contenido en níquel y otras de gama alta que persiguen una mayor densidad energética, esperamos que la demanda de materiales orgánicos de recubrimiento de baterías de litio siga creciendo.

La materia orgánica tiene limitaciones en cuanto a resistencia a altas temperaturas y resistencia mecánica. La estabilidad térmica del separador no mejora significativamente si la batería de litio se recubre sólo con materia orgánica, y la seguridad de la batería no está bien garantizada. Generalmente, la materia orgánica y la materia inorgánica se mezclan y se recubren, o se combinan con el material inorgánico de recubrimiento de la batería de litio.

En comparación con las membranas basadas en PE y las membranas recubiertas de alúmina/boehmita, las membranas recubiertas de PVDF tienen ángulos de contacto más bajos y muestran una mejor afinidad electrolítica. Mientras tanto, las membranas recubiertas de PVDF tienen una porosidad de 61,4%. En comparación con las membranas de revestimiento inorgánico, el revestimiento orgánico de PVDF puede proporcionar canales de poros adicionales para el electrolito, lo que puede mejorar significativamente la tasa de absorción de líquido del separador.

Además, la morfología interconectada y porosa de la superficie del recubrimiento de PVDF mejoró la conductividad iónica de la membrana recubierta, que fue superior a la del recubrimiento inorgánico. La película de recubrimiento simple de PVDF también presenta deficiencias, su resistencia a la tracción y su alargamiento a la rotura no son tan buenas como las de la película de recubrimiento cerámico, principalmente porque la resistencia mecánica del polímero orgánico se ve afectada por la cristalinidad, y la naturaleza semicristalina (55,93%) del PVDF hace que su resistencia a la tracción no pueda mejorarse significativamente.

Las funciones complementarias pueden formarse mediante el revestimiento combinado de materiales orgánicos e inorgánicos para baterías de litio. Los materiales orgánicos de revestimiento de baterías de litio incluyen PVDF, PMMA, aramida, etc., que tienen una gran capacidad de adhesión, absorción de líquidos y retención de líquidos, y pueden reducir eficazmente la resistencia interna del separador y mejorar el rendimiento electroquímico.

Debido a las limitaciones del PVDF y el PMMA, como su propia resistencia al calor y permeabilidad al aire, las sustancias orgánicas suelen combinarse con sustancias inorgánicas. Entre las combinaciones habituales se incluyen el revestimiento multicapa de doble cara, el revestimiento multicapa de una sola cara y el revestimiento mixto de una sola cara.

Cálculo del espacio de mercado de los materiales orgánicos de recubrimiento

Se espera que el espacio de mercado para el material orgánico de revestimiento de baterías de litio sea de casi 7.000 millones en 2025. Teniendo en cuenta la relación de sustitución entre la aramida y el PVDF en los materiales orgánicos, se supone que:

1) En 2022/2023/2024/2025, la proporción de aplicación de PVDF en el revestimiento orgánico será de 57%/52%/48%/44%, y la proporción de PMMA será de 36%/37%/37%/35% respectivamente , la proporción de fibra de aramida es de 7%/10%/15%/21% respectivamente;

La razón es que, teniendo en cuenta el elevado precio del PVDF, el PMMA sustituirá al PVDF a corto plazo, pero debido a las malas propiedades físicas del propio PMMA, se espera que su cuota disminuya más adelante; tirando a la baja, se espera que la cuota de la aramida aumente durante mucho tiempo;

2)El precio medio del material orgánico de revestimiento de baterías de litio es de 7,46/7,24/7.24/7,49 respectivamente, y el precio es la media ponderada de precios del PVDF, la aramida y el PMMA. Estimamos que en 2022/2023/2024/2025, el espacio de mercado global para los materiales orgánicos de revestimiento de baterías de litio será de 12,85/21,05/3,662/6,864 billones, respectivamente, con una tasa de crecimiento anual compuesto de más de 60%.

Cálculo del espacio de mercado de los materiales orgánicos de recubrimiento

Los precios del PVDF se mantienen altos

Los precios del PVDF se mantienen altos, la aramida y el PMMA constituyen una alternativa

El PVDF y el PMMA son los principales materiales orgánicos de revestimiento de baterías de litio. En la actualidad, el PVDF y el PMMA ocupan el principal mercado de materiales orgánicos de revestimiento de baterías de litio, y se espera que representen unas 62%/33% respectivamente, y la fibra de aramida unas 5%.

Teniendo en cuenta que el precio de mercado del PVDF seguirá aumentando y que las diversas propiedades de los materiales de aramida presentan ventajas evidentes, y que el PMMA muestra un rendimiento de costes evidente, se espera que la proporción de PVDF siga disminuyendo;

Con los nuevos avances en el proceso de producción de materiales de aramida en China, algunos fabricantes de este país han logrado una producción masiva a gran escala. Esperamos que la cuota de mercado de los materiales de aramida siga aumentando; debido a la escasa resistencia al calor del PMMA por sus propiedades físicas, esperamos A corto plazo, el PMMA sustituirá parte de la cantidad de PVDF, pero su aplicación a largo plazo en el revestimiento de separadores es limitada.

El precio del PVDF sigue siendo elevado, y la lógica de sustitución de la aramida y el PMMA es clara. El PVDF es un material orgánico tradicional de revestimiento de baterías de litio con baja resistencia interna, alta uniformidad (grosor/porosidad), buenas propiedades mecánicas y buenas propiedades químicas y electroquímicas.

Impulsada por la doble demanda de baterías de litio y energía fotovoltaica, junto con las restricciones de la política de doble control, la brecha de la oferta de PVDF ha seguido creciendo desde el cuarto trimestre, y los precios del producto han seguido subiendo.

Según la información, el precio actual del PVDF para baterías ha subido de los 90.000 RMB/tonelada anteriores a unos 400.000 RMB/tonelada, de los cuales el precio del PVDF recubierto de separador es de 100.000-200.000 RMB/tonelada. Creemos que el precio a medio plazo del PVDF para baterías no experimentará una tendencia a la baja. Comparado con materiales como la aramida y el PMMA, perderá su rentabilidad y será sustituido en el futuro.

La aramida es actualmente el único material orgánico que puede recubrirse individualmente. Debido a la buena consistencia y a la ausencia de partículas de la aramida, el revestimiento de la batería de litio es muy fino, entre 1μm-2μm, mientras que el revestimiento de la batería de litio mixta de PVDF suele ser superior a 2μm (PVDF+cerámica), la ligereza de la aramida no está disponible actualmente en otros materiales.

Además, según los informes, la temperatura de resistencia al calor de la fibra de aramida alcanza los 400 grados, y la contracción por calor es inferior a 5% a 180 grados. No es inflamable ni explosiva, y satisface las necesidades de las baterías de gama alta. Actualmente es el único revestimiento de baterías de litio que puede mantener un alto rendimiento sin materiales inorgánicos. de materiales orgánicos.

Ante la tendencia al alza de los precios del PVDF, destaca el rendimiento en costes de la fibra de aramida. La aramida como revestimiento de baterías de litio supera al PVDF. La fibra de aramida tiene un peso bajo, y la densidad es sólo alrededor de 1,44 g / cm3, el recubrimiento de la batería de litio puede ser muy delgada;

Al mismo tiempo, debido a la limitación de la resistencia térmica, el PVDF/PMMA debe recubrirse con sustancias inorgánicas. El grosor del revestimiento de la batería de litio es superior a 2mu, y la resistencia térmica de la fibra de aramida es de 400 grados. El rendimiento de seguridad de la batería puede garantizarse sólo con el revestimiento de la batería de litio. Por lo tanto, el espesor de revestimiento de la batería de litio es Puede ser controlado en alrededor de 1um-2um.

Según la fibra de PVDF/aramida: 1. El precio por tonelada es de 100.000 RMB/200.000 RMB respectivamente; 2. El grosor del revestimiento de la batería de litio es de 1,5um/1,5um respectivamente, el coste de la fibra de PVDF/aramida por plano es de 0,73/1,02RMB/plano. Según los resultados de la prueba de sensibilidad, cuando el precio del PVDF de grado separador suba a 200.000 RMB/tonelada, el coste de mantener el grosor actual del revestimiento de la batería de litio superará al de la aramida.

Aplicaciones posteriores del PVDF

Nuevos materiales Taihe

La fibra de aramida fabricada en China sustituye al líder, y las barreras dobles construyen un foso industrial. La industria mundial de la aramida tiene una capacidad de mercado de más de 120.000 toneladas, de las cuales tanto la meta-aramida como la para-aramida pueden utilizarse en separadores de baterías de litio. Según Taihe New Materials, la sustitución de las fibras de meta-aramida en China se ha completado básicamente, y las fibras de para-aramida están en proceso.

Taihe New Materials es uno de los tres mayores fabricantes de fibra de aramida del mundo. Tomó la iniciativa en la industrialización de la fibra de meta-aramida y la fibra de para-aramida en China. Su capacidad de producción actual es de 7.000 toneladas y 4.500 toneladas respectivamente. Tiene la mayor producción y es líder en China desde hace mucho tiempo.

La aramida tiene altas barreras:
1. Barreras técnicas: largo ciclo de I+D, elevados requisitos del proceso de producción y gran volumen de inversión;
2. Barreras del mercado: largo ciclo de certificación, largo ciclo de promoción y largo ciclo de beneficios. Taihe New Materials realizó la prueba piloto de fibra de aramida en 2008, completó su industrialización en 2011 y alcanzó la rentabilidad en 2017.

La estructura principal del negocio es pura y la rentabilidad ha mejorado notablemente. Taihe New Materials está especializada en I+D, producción y venta de fibras de alto rendimiento, como elastano y aramida. Los principales productos son Newstar spandex, Taimeda meta-aramid, Taipron para-aramid y sus productos anteriores y posteriores;

En el 1S21, la fibra de spandex/aramida de la empresa representó 63%/36%, respectivamente. En el primer semestre de 2021, los ingresos por productos de fibra de aramida de la empresa fueron de 767 millones de RMB, +82% interanuales, el margen de beneficio bruto fue de 42,02%, +7,14pct interanual; la demanda de productos de la empresa fue fuerte, la producción y las ventas aumentaron significativamente en comparación con el mismo período del año pasado, y el beneficio aumentó significativamente interanual.

Romper el monopolio internacional y aumentar la capacidad de producción de aramida. La industria de la fibra de aramida tiene un proceso de producción y unas barreras técnicas extremadamente altos. Taihe New Materials realizó la industrialización y producción de fibra de meta-aramida y fibra de para-aramida en 2004 y 2011 respectivamente, rompiendo el monopolio internacional. En la actualidad, la capacidad total de producción de fibra de aramida es de 11.500. toneladas/año, ocupando el tercer lugar en el mundo.

En octubre de 2021, la empresa anunció que seguiría aumentando la construcción de para-aramida y meta-aramida. Se espera que la capacidad de producción de para-aramida y meta-aramida de la empresa supere las 20.000 toneladas en 2024, y que la capacidad de producción total supere las 40.000 toneladas. A juzgar por la actual planificación de capacidad de los fabricantes mundiales de aramida, Taihe New Materials ha superado a Teijin de Japón, y su capacidad de producción a largo plazo ocupa el segundo lugar en el mundo.

Acciones Doble Elefante

PMMA de gama alta producido por polimerización a granel, líder mundial en ampliación de capacidad.

Se espera que el PMMA sustituya al PVDF en las aplicaciones de revestimiento de baterías de litio de base acuosa. El PMMA, conocido comúnmente como plexiglás, se polimeriza a partir de monómeros de MMA. Los principales fabricantes mundiales de PMMA utilizan todos la tecnología de producción a granel, que puede emplearse en campos de gama alta como la automoción, los aparatos electrónicos, la medicina y las placas guía de luz.

Entre ellas, la tecnología de proceso del PMMA de grado óptico es difícil y el coste es elevado. Antes, no había mucha capacidad de producción en China. Con la aceleración del proceso de producción chino de PMMA, y las empresas líderes han mejorado el proceso de fabricación para resolver el problema de la alta resistencia interna de la película de revestimiento de PMMA.

Según la investigación de la cadena industrial, algunas fábricas de separadores de cabeza de China han utilizado el PMMA como sustituto del PVDF en los revestimientos de base acuosa. Anteriormente, problemas como el aumento de la resistencia interna de las baterías causado por el revestimiento de PMMA se han resuelto en el eslabón de la película base, y la respuesta aguas abajo ha sido buena.

Importaciones chinas de PMMA

El PMMA de gama alta sigue siendo principalmente importado, y las empresas chinas están ampliando activamente la producción. Los productos de PMMA óptico de gama alta tienen una gran demanda en el mercado. En la actualidad, la cuota de mercado y la capacidad de producción están controladas principalmente por varios gigantes químicos internacionales. China sigue necesitando importar grandes cantidades cada año (Double Elephant Co., Ltd. "Producción anual de 300.000 toneladas de PMMAMS de grado óptico Acuerdo de inversión en nuevos materiales").

Según el centro de investigación, las empresas en China que pueden lograr la producción en masa de PMMA de grado óptico en esta etapa incluyen Shuangxiang Co., Ltd., Wanhua Chemical, etc., y la escala actual es inferior a 100.000 toneladas por año. Entre ellas, Vientiane Co., Ltd. anunció en marzo de 2021 que invertirá 1.800 millones de RMB en la construcción de un proyecto de PMMA/MS de grado óptico de 300.000 toneladas.

El negocio es puramente de PMMA, y los ingresos de explotación mantienen un alto crecimiento. Double Elephant es una empresa líder en la industria de PMMA de grado óptico de China. En 2019-1H21, los ingresos de PMMA de Shuangxiang fueron de 6,46/7,21/340 millones de RMB respectivamente, un cambio interanual de -5%/12%/-3,97%, respectivamente. La fluctuación de los ingresos se debió principalmente al impacto de la epidemia.

En 2020, el beneficio neto de la empresa atribuible a la empresa matriz es de 40,8997 millones de RMB, un aumento interanual de 35,06%, debido principalmente al aumento de los ingresos de explotación y el beneficio neto de los productos de la cadena de la industria de PMMA de grado óptico. El PMMA representa alrededor de 50% de los ingresos totales de la empresa. El negocio principal de la empresa es el puro, y se espera que se beneficie plenamente de la elasticidad de rendimiento provocada por el crecimiento del PMMA.

PMMA de gama alta producido por polimerización a granel, líder mundial en expansión de capacidad. La tecnología de producción de PMMA incluye principalmente tres procesos: polimerización en suspensión, polimerización en solución y polimerización a granel. En la actualidad, sólo el método de polimerización a granel puede producir productos de PMMA de gama alta. Sólo Shuangxiang y Wanhua Chemical disponen del método a granel en China, con una capacidad de producción total de 160.000 toneladas/año.

Entre ellos, Double Elephant ha anunciado la ampliación del proyecto PMMA/MS de 300.000 toneladas/año. Se espera que la capacidad de producción de PMMA de grado óptico de la empresa alcance las 380.000 toneladas/año en 2023, situándose entre las primeras del mundo. El PMMA producido por polimerización en solución y craqueo sólo puede utilizarse en el mercado de gama baja, y actualmente hay un excedente de productos de gama baja en China.

Cadena de suministro de materiales de revestimiento de baterías de litio

Desplazar la cadena industrial a China para ayudar a los proveedores locales

La cadena de la industria del revestimiento se traslada a China

las fábricas de revestimiento de separadores han cubierto la corriente principal de materiales y procesos de revestimiento de baterías de litio. En la actualidad, varios fabricantes de películas de revestimiento de baterías de litio han cubierto la corriente principal de materiales de revestimiento de baterías de litio, incluyendo boehmita, alúmina, PVDF, etc., y algunas fábricas de separadores también tienen la capacidad de auto-producir y revestir PMMA. Aunque la fábrica de películas de revestimiento de baterías de litio ya cuenta con la tecnología de revestimiento de baterías de litio de aramida, el material de aramida aún no se ha aplicado a la batería a gran escala.

Según los comentarios de la cadena industrial, el revestimiento de baterías de litio de aramida implica el uso de patentes. En la actualidad, sólo unas pocas fábricas de separadores de China tienen patentes de revestimiento de baterías de litio de aramida, lo que constituye una de las razones que restringen su desarrollo. En el futuro, con la aceleración del proceso de producción de materiales de aramida en China y la expiración de las patentes de otros países, como DuPont y Teijin, se espera que la tasa de penetración de la aramida en el revestimiento de baterías de litio siga aumentando.

Precio del hidróxido de aluminio

La transferencia de la cadena de la industria de separadores a China beneficiará a los proveedores locales de materiales de revestimiento para baterías de litio. A juzgar por la compra de separadores por parte de las fábricas de baterías en los últimos años, casi todas las fábricas de baterías chinas están equipadas con separadores locales, y la compra de láminas de revestimiento por parte de las fábricas de baterías de otros países ha disminuido significativamente, y la cadena general de la industria de separadores se ha trasladado a China.

Con el fin de ahorrar costes de transporte y pérdidas adicionales causadas por la deformación y el deterioro de los materiales de revestimiento de baterías de litio durante el transporte, la cadena industrial tiende a comprar materiales de revestimiento de baterías de litio locales, lo que se espera que ganen los proveedores chinos de materiales de revestimiento de baterías de litio. La situación actual de los proveedores chinos de materiales de revestimiento para baterías de litio es la siguiente:

1) Boehmita: Estone y Chinalco Zhengzhou Research Institute son los principales proveedores chinos de boehmita, de los cuales se espera que la cuota de boehmita de Estone en CATL, EVE y Guoxuan Gaoke supere los 70%; otros productores chinos de boehmita Incluidos Jidun new materials y national porcelain materials, la escala es actualmente pequeña.

2) PVDF: Entre los proveedores chinos de PVDF de grado separador se encuentran Dongguang, Sanaifu, Fonolin, Sinochem Lantian, Putailai, etc., y entre los proveedores de PVDF de cátodo se encuentran Fonolin, Dongyue Group, Sinochem Lantian, etc., entre los cuales Sunshine es el proveedor de PVDF de CATL.

3)Aramida: La aramida para el revestimiento de baterías de litio aún no se ha empezado a producir a gran escala en China. En la actualidad, el proveedor chino de aramida es Taihe New Materials. Esta empresa ha creado un grupo de investigación sobre el revestimiento de baterías de litio con aramida, promovido conjuntamente con Enjie y Xingyuan.
4.2 Cadena de suministro de boehmitas: materias primas se han localizado, y las aplicaciones de revestimientos separadores representan una elevada proporción

Las materias primas se localizan en China, y el coste mejora año tras año. La boehmita de entrada es hidróxido de aluminio, cuyo contenido es >99%, los materiales auxiliares son agua pura (agua desionizada, agua blanda), y las materias primas de la boehmita son productos químicos ordinarios, que se han producido completamente en China.

De 2018 a 2020, el precio del hidróxido de aluminio mostró una ligera fluctuación y disminución. Hasta mediados de 2021, el precio comenzó a subir a alrededor de 2.000 RMB/tonelada, principalmente porque el precio del aluminio ascendente continuó subiendo.

En cuanto a las empresas específicas, el precio de compra de las partículas de hidróxido de aluminio de Estone (productos procesados de hidróxido de aluminio) de 2018 a 2020 fue de 3917/3946/3436 RMB/ton respectivamente. El ligero aumento del precio de compra unitario en 2019 se debió principalmente a la mejora de los productos por parte de los proveedores. El precio del rendimiento ha mejorado ligeramente, y los proveedores de partículas de hidróxido de aluminio Estone son China Aluminum New Materials y Luoyang Zhongchao New Materials.

Demanda de revestimiento de boehmita en el borde del electrodo positivo de la pila de litio

Las aplicaciones derivadas de la boehmita son principalmente el separador de baterías de litio y el revestimiento de baterías de litio. Las aplicaciones posteriores de la boehmita son principalmente el separador de baterías de litio y el revestimiento de baterías de litio, y las aplicaciones posteriores son principalmente los vehículos de nueva energía.

Según las estimaciones, la demanda descendente de boehmita en 2021 será de 93,5%/6,4%/0,1% para el revestimiento del separador de la batería de litio/revestimiento del borde de la pieza del polo positivo/revestimiento del borde de la pieza del polo negativo, respectivamente. Actualmente, la boehmita se utiliza para el revestimiento de separadores de baterías de litio. Las aplicaciones representan la mayor proporción.

Según las estimaciones, en 2022/2023/2024/2025, la demanda de materiales de revestimiento de baterías de litio en el borde de la pieza del polo positivo será de 1,76/3,14/5,12/85.900 toneladas, y la tasa de penetración de la boehmita en este campo es de 100%. Predecimos que la demanda descendente de revestimiento de separador de batería de litio con boehmita/revestimiento del borde del electrodo positivo/revestimiento del borde del electrodo negativo cambiará a 87,6%/9,9%/2,5% en 2025, y la demanda de revestimiento del borde del electrodo aumentará.

Debate sobre las tendencias futuras del revestimiento de las pilas de litio

El separador debe tener en cuenta la seguridad y la ligereza, y la aramida tiene potencial de crecimiento a largo plazo.

El revestimiento de aramida se generalizará en el futuro

La futura dirección de desarrollo del separador es mejorar el rendimiento de seguridad del separador a la vez que se hace más fino y ligero. Creemos que en el futuro, el separador será más fino y ligero, y se mejorará la estabilidad térmica y el rendimiento de seguridad del control magnético de materias extrañas:

1) Separador de diluyente: Cuanto más fino sea el separador, menor será la resistencia interna de la batería, lo que dejará más espacio para los materiales de los electrodos positivo y negativo y reducirá la probabilidad de que los componentes se disloquen durante el procesamiento. Al mismo tiempo, el separador más fino también es más adecuado para productos digitales de gama alta más finos y pequeños.

Separador La batería de litio compuesta, delgada y ligera, es la dirección de desarrollo de la industria para aumentar la densidad energética y las aplicaciones de las baterías digitales de gama alta. En el nivel técnico actual, la reducción del espesor del separador es una de las maneras más eficaces para mejorar la densidad de energía de las baterías de litio.

2) Mayor estabilidad térmica: El revestimiento de doble cara puede mejorar eficazmente la resistencia a la perforación del separador de la batería de litio, y mejorar la resistencia al calor del separador de la batería de litio, de modo que la temperatura de resistencia al calor del revestimiento de la batería de litio aumenta de 130 grados a 150 grados, lo que mejora eficazmente la seguridad del separador.

3) Reducción del contenido de materias extrañas magnéticas: El contenido de materias extrañas magnéticas puede afectar directamente a la seguridad de la batería. El control de la materia extraña magnética se ha convertido en la principal barrera técnica de la industria y en una importante dirección de investigación para seguir mejorando la calidad de la boehmita.

La próxima generación de materiales separadores de Estone se centra en la investigación y el desarrollo de la nano-boehmita. De acuerdo con el anuncio de Estone, los productos de boehmita de próxima generación de la empresa se posicionan en tamaños a nanoescala, lo que puede reducir aún más el grosor del revestimiento de la batería de litio de 2-3 µm existente a 1 µm y menos, se puede utilizar para el revestimiento de la batería de litio de membrana ultrafina, el tamaño del material es significativamente menor que el material de boehmita actual, y la resistencia a la tracción y la resistencia a la perforación de la membrana se pueden mantener bajo la condición de reducir el espesor del revestimiento de la batería de litio.

Influencia del rendimiento del producto separador en el rendimiento de la batería
(-1/0/1 para correlación negativa/sin correlación/correlación positiva)

La aramida tiene en cuenta la seguridad y la ligereza, y se convertirá en la corriente dominante en el futuro. La aramida tiene buena consistencia y carece de partículas. El revestimiento de la batería de litio es muy fino, entre 1μm y 2μm. Es el único material orgánico que puede recubrirse solo sin materiales inorgánicos para mantener un alto rendimiento. Tiene, creemos que es el material de revestimiento de baterías de litio separador más excelente en la actualidad.

Sin embargo, según las estimaciones, el coste actual del revestimiento de aramida para baterías de litio por plano es de unos 1,02 RMB/m², lo que corresponde a un coste por GWh de unos 10,49 millones de RMB, y el de boehmita es de sólo 0,37 RMB/m², lo que corresponde a un coste por GWh de unos 2,96 millones de RMB. El rendimiento es suficiente para cumplir los requisitos básicos de los separadores de baterías de litio. La aramida no es rentable a este precio, y actualmente sólo se monta en un pequeño número de baterías de gama alta que persiguen una alta densidad energética.

Creemos que si el precio de la fibra de aramida se reduce a menos de 50.000 RMB/tonelada en el futuro con la aceleración del proceso de localización de la aramida en China, y el grosor del revestimiento de la batería de litio está dentro de 1μm, puede convertirse en el material de revestimiento de la batería de litio dominante.

Para saber más sobre las empresas de separadores de baterías, visite Las 5 mejores empresas de separadores por vía húmeda y Las 5 mejores empresas de separadores por vía seca.