Le rôle des matériaux de revêtement des piles au lithium sur les piles

Vue d'ensemble du marché

Le matériau de revêtement de la batterie au lithium est petit et ferme.

Le processus de revêtement des batteries au lithium peut améliorer les propriétés du film à base de polyéthylène. Le revêtement de nanomatériaux tels que les céramiques ou l'utilisation de matériaux organiques sur les séparateurs en polyoléfine confère aux séparateurs revêtus les avantages d'une grande stabilité thermique, d'une bonne résistance à la corrosion et d'une bonne résistance à l'usure. Les 5 premières entreprises de séparateurs de batterieLa modification du revêtement des batteries au lithium consiste à fixer le revêtement fonctionnel à la surface du séparateur à l'aide d'un adhésif afin d'améliorer sa stabilité thermique.

Pour l'essai de stabilité thermique de la boehmite enduite sur un film de polyéthylène, lorsque la température est portée à 170 degrés, le diaphragme a subi une déformation évidente, le film de revêtement de la pile au lithium n'a pratiquement pas rétréci, et le processus de revêtement de la pile au lithium peut améliorer les défauts du séparateur, à savoir un point de fusion bas et une sécurité médiocre.

Pour la comparaison avant et après le revêtement PVDF sur le film de polyéthylène, le film de polyéthylène présente la structure microporeuse dendritique typique du séparateur humide. Après le revêtement de la surface avec des particules organiques de PVDF, une couche de revêtement de PVDF est attachée au film de polyéthylène pour former un séparateur humide. Un grand nombre de micropores augmente le taux de rétention de l'électrolyte, ce qui est bénéfique pour la réduction de la résistance interne de la batterie au lithium et l'amélioration de la puissance de décharge.

Le revêtement du bord de la pièce polaire de la batterie au lithium est d'une grande importance pour la sécurité et le rendement de la batterie. Des matériaux tels que la boehmite peuvent également être utilisés pour revêtir les pièces polaires des cellules de batteries au lithium afin d'améliorer la sécurité et le rendement des batteries au lithium. Si l'on prend l'exemple de BYD, sa dernière batterie à lame utilisera de la boehmite pour recouvrir le bord de la pièce polaire de la cellule de la batterie. Le revêtement de la pièce polaire de la batterie au lithium peut être appliqué aux électrodes positives et négatives de la batterie, respectivement :

1) Revêtement du bord de la pièce polaire positive :

Comme la pièce du pôle positif est généralement plus petite que celle du pôle négatif, le bord du côté large de la pièce du pôle est sujet à des bavures pendant la coupe. Lorsque le séparateur est percé et que le pôle négatif est touché, la batterie est court-circuitée.

La surface de la boehmite est lisse, après l'enrobage, elle peut remplir le bord de l'électrode positive, rendant la surface coupée lisse et sans bavure. Dans l'industrie, CATL a pris l'initiative d'utiliser la boehmite pour l'enrobage des bords positifs, ce qui a eu un effet de démonstration et a été introduit avec succès dans les usines de batteries en aval telles que BYD et EVE.

2) Revêtement des bords de la pièce polaire négative :
La surface de l'électrode négative est rugueuse, et après l'enrobage avec de la boehmite de très petite taille, les pores de l'électrode négative deviennent uniformes, ce qui peut améliorer la mouillabilité de l'électrolyte et rendre les ions lithium plus fluides pendant le processus de charge et de décharge. Le revêtement du bord négatif n'est pas encore devenu courant, et il est actuellement utilisé dans les batteries ATL grand public.

Prévisions de la demande mondiale de séparateurs revêtus

Le taux de pénétration du film de revêtement de l'usine de batteries est amélioré.

La perméabilité du film de revêtement des piles au lithium dans les usines de fabrication de piles est améliorée, et le revêtement des piles au lithium à base d'eau présente l'avantage d'être peu coûteux.

Le taux de revêtement des séparateurs de batteries au lithium est supérieur à 70%, ce qui a fondamentalement pénétré dans les usines de batteries courantes. Selon les données, la proportion de séparateurs revêtus en Chine en 2019 était de 53%, une augmentation rapide par rapport aux 37% de 2015, et on s'attend à ce que la proportion dépasse les 70%.

À l'heure actuelle, les batteries d'énergie ternaires ont pratiquement toutes adopté la technologie de revêtement des batteries au lithium avec séparateur, et le taux de revêtement des batteries LFP est d'environ 60%, et l'application de la technologie de revêtement augmente progressivement ; dans le domaine des batteries grand public, le revêtement des batteries au lithium avec séparateur est principalement utilisé dans les domaines haut de gamme tels que les batteries 3C. Les grandes entreprises mondiales de batteries telles que CATL, LG New Energy, Panasonic, BYD, EVE et China Innovation Aviation ont généralement adopté la technologie de revêtement des batteries au lithium à séparateur.

Le revêtement des batteries au lithium à base d'eau présente l'avantage d'être peu coûteux et occupe le marché principal. La demande de séparateurs revêtus dans les usines de batteries en aval est stimulée de deux manières :

1) L'orientation vers les coûts : Compte tenu de sa rentabilité, il est généralement utilisé dans les batteries lithium-fer-phosphate, les petites batteries d'énergie et les batteries de stockage d'énergie.
En raison des coûts, les procédés de revêtement des batteries au lithium à base d'eau, qui présentent des avantages économiques, représentent environ 70% du marché du revêtement des batteries au lithium.

2) Axé sur la performance : Les piles au lithium sont principalement utilisées dans les piles ternaires haut de gamme ou les piles grand public, qui nécessitent une densité énergétique élevée par unité de surface ou de volume, et le film de revêtement de la pile au lithium peut suffisamment garantir la sécurité de la pile. Généralement, on utilise un revêtement de batterie au lithium à base d'huile et un revêtement mixte huile-eau, qui peuvent garantir simultanément la résistance à la chaleur, l'absorption des liquides, la perméabilité à l'air et la finesse du séparateur, mais le prix est plus élevé que celui du revêtement séparé à base d'eau.

La proportion de matériaux de revêtement inorganiques dans les matériaux de revêtement est de 90,32%. Parmi les matériaux de revêtement, le revêtement inorganique avec la boehmite et l'alumine comme principaux matériaux de revêtement est plus mature que le revêtement organique et la technologie de revêtement hybride organique-inorganique représentée par le PVDF et l'aramide. La résistance à la traction et le retrait thermique sont meilleurs, tandis que le coût est plus faible et la viabilité économique meilleure.

En 2019, selon les données, les matériaux de revêtement inorganiques pour batteries au lithium en Chine représentaient 90,32% des matériaux de revêtement.

La performance du type de revêtement est liée à la sécurité de la batterie.

Diverses structures de revêtement sont disponibles pour répondre aux différentes exigences des batteries. Les principales méthodes de revêtement actuellement disponibles sur le marché sont les six suivantes :

1) Revêtement inorganique monocouche sur une seule face : le processus de revêtement consiste à recouvrir une face du séparateur de particules de céramique (boehmite, alumine) d'une épaisseur d'environ 2um, ce qui est actuellement la méthode la plus courante sur le marché ;

2) Revêtement inorganique double face à couche unique, le taux d'application du film de revêtement dans de nombreux pays est relativement élevé ;

3) Revêtement organique et inorganique double face à couche unique : les matériaux de revêtement organique des piles au lithium sont le PVDF, la fibre aramide, le PMMA, et le taux d'application actuel est le PVDF. L'eau peut endommager presque tous les matériaux de la cathode.

En particulier pour les électrodes positives à haute teneur en nickel, la dissolution du lithium est très grave, ce qui entraîne une augmentation de la valeur du pH de la boue et une diminution de la capacité. Lors du revêtement, l'extrémité du séparateur proche de l'électrode positive est généralement recouverte de matières organiques et d'un solvant huileux, et l'extrémité du séparateur proche de l'électrode négative est recouverte de substances inorganiques. avec des solvants à base d'eau ;

4) Revêtement organique et inorganique monocouche et bicouche. Ce procédé de revêtement des piles au lithium consiste à appliquer une couche de substances inorganiques d'un côté, suivie d'une couche de substances organiques. L'avantage du revêtement double couche des piles au lithium est que la couche de substances organiques sur les substances inorganiques peut empêcher les substances inorganiques de tomber en poudre ;

5) Revêtement organique et inorganique double face et double couche ;

6) Revêtement mixte organique et inorganique double face à couche unique, le processus de revêtement des piles au lithium mélange des particules de céramique dans du PVDF fondu.

Estimation de la demande de matériaux de revêtement inorganiques pour les séparateurs en 2019-2025 (10 000 tonnes)

Les indicateurs clés de performance des matériaux de revêtement sont étroitement liés à la sécurité des piles au lithium. Dans les critères d'évaluation des matériaux de revêtement inorganiques, la pureté, les matières étrangères magnétiques, la taille médiane des particules, etc. sont les principaux indicateurs.

Parmi eux, le contrôle des matières étrangères magnétiques affecte la probabilité du phénomène d'autodécharge des batteries au lithium, ce qui est lié aux performances de sécurité de la batterie, et la taille médiane des particules détermine l'efficacité de la charge et de la décharge de la batterie.

Dans les critères d'évaluation des matériaux de revêtement organiques, la distribution du poids moléculaire, la cristallinité, les propriétés mécaniques et la teneur en matières étrangères magnétiques des particules sont les principaux indicateurs.

Estimation de l'espace de marché pour les matériaux de revêtement des batteries au lithium

Le marché des matériaux de revêtement devrait dépasser les 14 milliards d'euros en 2025. Compte tenu des différentes proportions des différents types de structure de revêtement des batteries au lithium sur le marché, on suppose qu'en 2022, le revêtement double face à couche unique des batteries au lithium (inorganique) / le revêtement double face à couche unique ou simple couche à couche unique des batteries au lithium (organique et inorganique) / le revêtement simple face à couche unique des batteries au lithium Revêtement des batteries au lithium (inorganique)/autres revêtements des batteries au lithium (organique et inorganique) représentaient 9%/19%/67%/5%, respectivement.

En supposant que la demande mondiale totale de batteries au lithium en 2022/2023/2024/2025 soit de 693/1078/1531/2231GWh, avec un taux de rendement de 70% pour les films de revêtement de batteries au lithium, la demande mondiale correspondante de séparateurs revêtus est de 157/236/326/46,2 milliards de mètres carrés, respectivement. Si le taux de croissance annuel composé est supérieur à 40%, la demande correspondante de matériaux de revêtement inorganiques pour les séparateurs est de 11,66/17,32/24,17/352 000 tonnes, et la demande correspondante de matériaux de revêtement organiques pour les séparateurs est de 1,64/2,62/4,34/7,46 millions de tonnes ;

En supposant que la consommation unique de GWh pour le revêtement des bords de poteaux soit de 50 tonnes, le taux de pénétration du revêtement des bords de poteaux est de 51%/58%/67%/77%, et les besoins correspondants en matériaux pour le revêtement des bords de poteaux sont de 1,76/3,14/5,12/8,59 tonnes.

En supposant que le prix moyen des matériaux de revêtement inorganiques est de 19 000-20 000 RMB/tonne, le prix moyen des matériaux de revêtement organiques est de 70-90 000 RMB/tonne et le prix des matériaux de revêtement des bords de poteaux est de 19 000-20 000 RMB/tonne, le prix des matériaux de revêtement des bords de poteaux est de 19 000-20 000 RMB/tonne.

Selon les estimations, le marché des matériaux de revêtement en 2022/2023/2024/2025 sera respectivement de 39,04/59,52/88,84/1,4092 millions de tonnes, avec un taux de croissance annuel composé de plus de 50%.

Prévision de l'espace du marché des matériaux de revêtement

Analyse du coût des matériaux de revêtement 1 : Le coût des matériaux de revêtement peut être divisé en coût des matières premières et en coût de transformation. Le coût des matières premières comprend le coût d'achat des matériaux de revêtement tels que la boehmite, l'alumine, le PVDF, le PMMA, l'aramide et les additifs tels que les épaississants, les dispersants et les adhésifs.

Les coûts de transformation comprennent les coûts de main-d'œuvre, d'énergie et d'amortissement liés à la transformation à base d'eau ou d'huile, en fonction du choix du solvant. Analyse séparée des coûts des matières premières et des coûts de transformation.

Analyse du coût des matériaux d'enrobage II : analyse de la structure du coût des matières premières. En comparant la structure des coûts des matières premières de la boehmite, de la fibre aramide et du PVDF, on conclut que le coût des matières premières de la boehmite représente la plus grande proportion des coûts de fabrication, et que l'espace de réduction des coûts à long terme est meilleur que celui des autres matériaux.

1) Boehmite : Si l'on se réfère à l'annonce d'Estone de 2021 "Reply Opinions of Issuers and Sponsors (2)", le coût de fabrication de la boehmite représente 35,6%, et la proportion de matières premières/énergie combustible est de 38,2%/26,2%, respectivement. Étant donné que la fabrication de boehmite en Chine vient de commencer, la construction en cours du fabricant a atteint un montant élevé, ce qui a entraîné une augmentation substantielle des dépenses d'amortissement.

En outre, l'efficacité de la nouvelle chaîne de production doit encore être optimisée au stade initial de la production, et le coût unitaire du produit augmentera. Nous pensons qu'il y a une grande marge pour l'amortissement et les coûts de main-d'œuvre dans les coûts de fabrication de la boehmite.

2) Aramide : Selon le rapport financier 2020 de Taihe New Materials, la matière première de la fibre aramide représente 67%, le rapport coût de fabrication/puissance énergétique est de 20,3%/12,7%, et le coût de la matière première aramide est relativement élevé. À l'heure actuelle, la première entreprise chinoise, Taihe New Materials, par exemple, réduit le coût des matières premières, de la main-d'œuvre et de la consommation d'énergie grâce à l'autoproduction de chlorure d'acyle, à l'augmentation du volume des achats, à l'augmentation de la capacité de production et à la réduction de la densité d'investissement ; on s'attend à ce que le coût global des matériaux aramides continue à baisser.

3) PVDF : D'après le rapport financier 2021 de HEC, les matières premières du PVDF représentent environ 62,9%, et les coûts de fabrication/puissance de combustion 20,3%/20,5%, respectivement. Au cours des deux prochaines années, le prix du PVDF devrait rester élevé, principalement en raison du fait que le R142b est soumis à la limite nationale, qu'il est difficile d'obtenir une évaluation énergétique et une EIE, et que la nouvelle capacité de production dans les années 22-23 est limitée ;

Dans le même temps, le PVDF destiné aux batteries au lithium nécessite plus de 20 à 30 indicateurs d'évaluation, alors que le PVDF ordinaire n'en a que 3 à 5. Selon la société cotée en bourse, seul le PVDF 30% est conforme à la qualité batterie. Mais à long terme, étant donné que le coût de fabrication du principal matériau PVDF R142b représente plus de 47%, et que la marge bénéficiaire actuelle du PVDF est supérieure à 60% (selon le calibre de 150 000 RMB/tonne de matériau de revêtement de séparateur), nous pensons que le coût du PVDF à long terme diminuera.

Coût du revêtement séparateur d'un matériau plat unique

Troisième analyse des coûts des matériaux de revêtement : analyse de la structure des coûts de traitement. Les coûts de traitement comprennent les coûts de traitement à base d'eau ou les coûts de traitement à base d'huile, selon le choix du solvant. Le traitement à base d'eau est moins difficile. Le matériau de revêtement des batteries au lithium est mélangé à de l'eau à température ambiante pour former une suspension, tandis que le traitement à base d'huile nécessite la fusion de matières organiques dans un solvant à haute température, au cours de laquelle le polymère subit une transition vitreuse pour devenir un élastomère, qui n'est plus disponible. Il s'agit d'une substance rigide, et le processus est plus compliqué et difficile à contrôler que le traitement à base d'eau.

Les calculs montrent que le coût de traitement du revêtement des batteries au lithium à base d'eau est d'environ 0,2 RMB/m², dont la main-d'œuvre, la consommation d'énergie et la dépréciation représentent respectivement 40%/40%/20%, et qu'il y a peu de différence entre les matériaux de revêtement des batteries au lithium. Nous nous concentrons sur l'analyse du coût de traitement du revêtement des piles au lithium à base d'huile. Le coût de traitement du revêtement PVDF des piles au lithium est d'environ 0,35 RMB/m², et le coût de traitement du revêtement en fibre aramide est d'environ 0,4 RMB/m². La différence entre les deux se reflète principalement dans le coût de main-d'œuvre plus élevé de la fibre aramide (0,28 RMB/plat), représentant 70% du coût de traitement total, le coût de main-d'œuvre du PVDF étant d'environ 0,2 RMB/plat, représentant 57%.

À l'heure actuelle, le revêtement aramide chinois n'a pas été produit en masse et le processus de revêtement des batteries au lithium a été monopolisé par d'autres entreprises pendant de nombreuses années. Le revêtement aramide chinois est plus exigeant en termes de compétences et d'expérience des travailleurs, et les coûts de main-d'œuvre correspondants sont relativement élevés ; avec le développement accéléré de la production chinoise d'aramide, nous pensons que la proportion des coûts de main-d'œuvre diminuera, ce qui devrait permettre d'améliorer le coût global des produits.

Résumé du coût des matériaux de revêtement : optimiste quant à l'avantage à long terme de la boehmite en termes de coûts. Selon l'analyse ci-dessus, le coût de traitement des solvants à base d'eau avec la boehmite est inférieur (0,2 RMB/m², et le coût de traitement des solvants à base d'huile est de 0,35-0,4 RMB/m²), et les coûts de consommation représentent plus de 60% des coûts des matières premières. Les coûts de consommation représentent plus de 60% des coûts des matières premières), nous pensons que l'avantage du faible coût de la boehmite se maintiendra à moyen et à long terme.

L'enduction d'aramide représente actuellement une grande partie des coûts des matières premières et de la main-d'œuvre (56%, 29%). Nous pensons qu'avec les progrès continus de la production chinoise, ce coût continuera à s'améliorer. En outre, le solvant contenu dans la solution de fibre aramide fournie par l'usine de fibre aramide à l'usine de revêtement de batteries au lithium est coûteux pour le traitement de protection de l'environnement de l'usine de séparateur en aval. Actuellement, Taihe New Materials a l'intention de coopérer avec l'usine de séparation pour le traitement des solvants. En ce qui concerne la livraison de matériaux aramides, ces coûts devraient s'améliorer et les performances en matière de coûts des fibres aramides se refléteront progressivement, ce qui renforcera la compétitivité des prix des produits.

Marché des revêtements inorganiques

Le revêtement inorganique présente de nombreux avantages

Dans les matériaux de revêtement inorganiques, le taux d'application de l'alumine et de la boehmite est élevé. Le revêtement inorganique des batteries au lithium est plus avancé que le revêtement organique et la technologie de revêtement hybride organique-inorganique, et la résistance à la traction et le taux de rétrécissement thermique des séparateurs à revêtement inorganique sont meilleurs, le coût est plus faible et la faisabilité économique est meilleure.

Les matériaux inorganiques de revêtement des piles au lithium peuvent améliorer l'isolation du séparateur, réduire le taux de court-circuit des piles au lithium, tout en améliorant le rendement et la sécurité, et occupent une position dominante dans les divers matériaux de revêtement.

Parmi les matériaux de revêtement inorganiques, la boehmite et l'alumine occupent le marché principal, et la part de la boehmite a augmenté ces dernières années. Parallèlement, certaines usines de batteries en aval procèdent à la certification du changement de matières premières avec les constructeurs automobiles et utilisent la boehmite comme revêtement des batteries au lithium pour remplacer l'alumine ;

En 2020, la boehmite représentait environ 41% du marché des revêtements inorganiques, et nous prévoyons que la part de la boehmite augmentera pour atteindre 52%/60%/79% en 2022/2023/2025.

Coût du matériau de revêtement pour un seul GWh

La boehmite a un excellent rapport qualité-prix et peut remplacer l'alumine.

La boehmite présente des avantages absolus par rapport à l'alumine en termes d'indicateurs de performance. En tant que matériau de revêtement céramique, l'alumine peut améliorer de manière significative les performances globales des séparateurs de polyoléfines, mais l'alumine présente des problèmes tels qu'une dureté élevée, un coût élevé et une usure importante des équipements, ce qui affecte dans une certaine mesure son utilisation en tant que matériau de revêtement céramique dans les applications de séparateurs.

En tant que nouveau matériau de revêtement céramique, la boehmite présente les caractéristiques suivantes : faible dureté, faible coût et moins d'ions sodium solubles dans l'eau, ce qui peut compenser les défauts de l'alumine en tant que matériau de revêtement pour les séparateurs de polyoléfines.

1) Densité surfacique : La densité surfacique de l'alumine est de 3,9 g/m2, alors que celle de la boehmite n'est que de 3,05 g/m2. L'application de la boehmite réduira considérablement le poids total du revêtement céramique et le coût de fabrication des piles au lithium.

2) Surface spécifique et Na+ soluble dans l'eau : La surface spécifique de la boehmite est de 5m2/g, ce qui est inférieur à 6,3m2/g d'alumine, et la teneur en Na+ soluble dans l'eau de la boehmite (0,002%) est significativement inférieure à celle de l'alumine (0,036 %), ce qui peut réduire l'absorption d'eau et avoir un impact positif sur l'amélioration de la performance électrochimique des batteries au lithium.

3) Dureté Mohs : La dureté Mohs de l'alumine est de 9, soit 3 fois celle de la boehmite. La boehmite peut réduire l'impact des matériaux de revêtement céramiques sur l'équipement de revêtement des batteries au lithium, réduisant ainsi les coûts de perte d'équipement.
Le film de revêtement en boehmite possède d'excellentes propriétés mécaniques. Le séparateur de la batterie au lithium doit avoir une certaine résistance mécanique pour éviter les problèmes de sécurité causés par la défaillance du séparateur. Le séparateur en polyéthylène revêtu de boehmite présente une résistance à la traction plus élevée et une meilleure rupture que le séparateur en polyéthylène revêtu d'alumine.

En outre, le séparateur revêtu de boehmite présente également une meilleure résistance à la perforation et au pelage. En conclusion, la boehmite présente de meilleures propriétés mécaniques que l'alumine.

Le séparateur en polyéthylène vierge subit un retrait thermique important à 130 degrés, tandis que le séparateur revêtu conserve son état d'origine sans déformation. Lorsque la température a été portée à 170°C, le séparateur revêtu d'alumine a également fortement rétréci, tandis que le séparateur revêtu de boehmite n'a pratiquement pas changé de taille.

La boehmite présente une excellente stabilité thermique, principalement parce que le revêtement ionique de boehmite et le séparateur de matrice ont une meilleure force de liaison interfaciale, de sorte que le revêtement de boehmite agit comme un cadre de soutien pour résister à la contraction de fusion du film de polyéthylène à haute température.

La membrane recouverte de boehmite présente une meilleure lyophilicité de l'électrolyte. Dans les batteries au lithium, l'électrolyte est le vecteur qui permet aux ions lithium de migrer entre les électrodes positives et négatives. L'électrolyte est principalement stocké dans les micropores du séparateur. La quantité d'électrolyte qui peut être stockée dans les micropores du séparateur est appelée le taux d'absorption de liquide du séparateur.

Le film de base en PE revêtu d'un composé d'aluminium a montré une meilleure affinité avec l'électrolyte. Comparé à l'alumine, le taux d'absorption de liquide du séparateur revêtu de boehmite était plus élevé, atteignant 187%, tandis que le film de base en PE et l'alumine avaient des taux d'absorption de liquide de 126% et 144%, respectivement. Dans le test de l'angle de contact hydrophile, le séparateur en PE a une faible affinité avec l'eau, et l'angle de contact est supérieur à 177 degrés. De meilleures performances.

Structure du marché des revêtements inorganiques et prévisions

La boehmite est une alternative plus économique à l'alumine. La boue à base d'eau est utilisée pour les matériaux inorganiques, et son coût peut être grossièrement divisé en coût de la boue + coût de fabrication, où la boue comprend le matériau céramique, l'eau, le liant, le dispersant et l'épaississant ; le coût de fabrication comprend la main-d'œuvre, la consommation d'énergie, l'amortissement .

Selon les estimations, le coût de la céramique, de la main-d'œuvre, de la consommation d'énergie et de l'amortissement représente une grande partie du coût des matériaux de revêtement céramique à un seul niveau, soit environ 45%, 18%, 18% et 9% respectivement.

Au prix actuel, les coûts unitaires de la boehmite et de l'alumine ne sont pas très différents : selon les prix unitaires de la boehmite, de l'alumine importée et de l'alumine chinoise, qui sont respectivement de 2,0, 3,5 et 19 000 RMB/tonne, le coût unitaire par appartement est de 0,37, 0,55 et 0,41 RMB/m².

Le coût des matériaux par appartement est respectivement de 0,17, 0,35 et 0,21 RMB/m², et le coût de fabrication est d'environ 0,20 RMB/m², y compris le traitement, l'amortissement de l'équipement et d'autres dépenses.

Étant donné que les avantages de la boehmite en termes d'indicateurs de performance sont plus importants que ceux de l'alumine et que la différence de coût entre les deux est faible, nous pensons que la boehmite présente un meilleur rapport coût-efficacité global et qu'elle peut remplacer l'alumine.

La capacité de production effective de la boehmite est limitée

La capacité de production effective de la boehmite est limitée et le marché est légèrement déficitaire.

Le processus de fabrication de la boehmite est complexe et il n'y a qu'une poignée d'entreprises qui maîtrisent le processus de base. Toutes les boehmites ne peuvent pas être utilisées comme séparateur de batterie. La véritable boehmite est une phase γ pure, avec une cristallisation irrégulière et une distribution uniforme de la taille des particules, ce qui permet d'obtenir un revêtement céramique idéal.

Le processus de fabrication de la γ-boehmite est complexe et difficile, exigeant un contrôle précis des paramètres du processus de production, réduisant l'introduction de matières étrangères magnétiques, et une compréhension approfondie de la quantité de matière première utilisée, des paramètres de réaction, de la température de réaction, du flux de réaction et d'autres processus, et la technologie est actuellement maîtrisée dans le monde entier par quelques entreprises.

Selon les données, il existe actuellement plus de 20 fabricants de boehmite en Chine, et seules quelques entreprises telles que Anhui Yishitong Material Technology Co., Ltd. et China Aluminum Zhengzhou Nonferrous Metals Research Institute Co., Ltd. ont été en mesure d'industrialiser des produits à base de boehmite pour les séparateurs céramiques des piles au lithium.

La libération de la capacité de production effective est moindre, et l'offre et la demande de boehmite se resserrent. Selon nos calculs, l'écart entre l'offre et la demande de boehmite (offre-demande) en 2021/2022/2023 est de -0,25/-0,18/0,29 million de tonnes, et l'offre mondiale ne dépasse que légèrement la demande ;

L'écart entre l'offre et la demande pour le seul trimestre 2022 T1/T2/T3/T4 sera respectivement de -0,02/-0,03/-0,05/-0,08 millions de tonnes, car la majeure partie de l'offre effective mondiale en 2022 proviendra de l'E-Stone, et la libération de la capacité de production de l'E-Stone sera concentrée. Au cours du second semestre, nous prévoyons une pénurie de boehmite.

Estimation de l'espace de marché pour la boehmite

En 2025, le marché de la boehmite dépassera les 6,6 milliards, avec un taux de croissance annuel composé de 60%. Le processus de calcul spécifique est le suivant :

Hypothèses 1) La perméabilité de la boehmite dans les matériaux de revêtement inorganiques en 2022/2023/2024/2025 est respectivement de 52%/60%/68%/79% ; 2) La perméabilité de la boehmite dans le matériau de revêtement des bords de la pièce polaire positive est de 100% (le revêtement de boehmite sur l'électrode positive a commencé à l'époque de Ningde. Auparavant, la plaque de l'électrode positive n'était pas enduite. Actuellement, d'après les informations fournies par la chaîne industrielle, le revêtement de l'électrode positive est de la boehmite 100%) ; le revêtement du bord de l'électrode négative n'est pas réalisé à grande échelle. Indépendamment de sa part de marché.

On estime qu'en 2022/2023/2024/2025, la demande mondiale de boehmite pour les matériaux de revêtement des batteries au lithium (y compris le revêtement du séparateur + le revêtement de la pièce polaire) devrait être de 7,33/12,67/20,46/34,39 millions de tonnes ; 2022/2023/2024 / En 2025, le marché de la boehmite devrait atteindre 14,67/25,10/40,13/6,676 milliards de RMB, avec un taux de croissance annuel composé de plus de 60%.

Offre mondiale de boehmite et estimation des expéditions d'estone.

Le revêtement inorganique à une face répond à la demande du marché principal, et la boehmite est la demande la plus flexible.
Avec l'augmentation des exigences en matière de densité énergétique des batteries au lithium, l'épaisseur du séparateur tend à devenir de plus en plus fine. Le revêtement inorganique simple face peut non seulement répondre aux exigences d'un film de revêtement fin, mais aussi assurer la sécurité de la batterie. En même temps, le coût du revêtement est le plus bas, ce qui correspond aux besoins de réduction des coûts de la chaîne industrielle des piles au lithium ;

Selon les estimations, la part de marché du revêtement inorganique simple face devrait être supérieure à 60%. Étant donné que la boehmite présente des avantages évidents par rapport à l'alumine en termes d'indicateurs de performance et de coût, elle remplacera l'alumine. Nous pensons que la boehmite est le matériau de revêtement le plus flexible dans les matériaux de revêtement des piles au lithium à l'avenir, et le taux de croissance devrait augmenter. plus de 60%.

Les boues à haute concentration devraient être introduites sur le marché

L'intégration de la poudre de boehmite et de la boue est la tendance future du développement. En 2016, Estone a pris l'initiative de promouvoir la solution de boue auprès des clients. En raison des exigences strictes de la cellule de batterie pour le processus de fabrication, les clients espèrent acheter la poudre par eux-mêmes pour maîtriser plus de liens de production pour la préparation de la boue et accumuler des connaissances dans le processus de revêtement de la batterie au lithium. -Comment.

Ces dernières années, la poudre de boehmite a atteint le niveau actuel de 10 000 tonnes, et son application est restée stable. Les clients en aval ont proposé que les fournisseurs de boehmite fournissent directement des boues à haute concentration afin de réduire les processus d'emballage et de mélange de la poudre. Les liens entre les processus permettent de réduire les coûts.

Les obstacles à l'intégration des boues sont plus importants. L'intégration de la boue de boehmite exige que la teneur en matières étrangères magnétiques dans la boue atteigne le même niveau que celle de la poudre. En même temps, le système d'intégration fait croître directement les cristaux de boehmite dans le liquide. Le contrôle de la transformation et de la morphologie de la boehmite nécessite une longue période d'expérience.

En outre, en raison des différentes teneurs en solides de la boue de boehmite exigées par les différents clients en aval, il est nécessaire d'adapter les différents processus de revêtement des batteries au lithium, ce qui est plus important que la fourniture directe de poudre de boehmite.

L'intégration des boues permet de réduire les coûts et d'améliorer l'efficacité, ce qui permet d'économiser la redondance de l'énergie dans la chaîne industrielle. L'intégration de la boue peut améliorer le coût de fabrication des producteurs de boehmite, et il n'est pas nécessaire de resécher la boue de boehmite liquide en poudre de boehmite au cours du processus, ce qui permet d'économiser beaucoup d'énergie.

En outre, comme les produits vendus par la boue intégrée sont liquides, elle peut économiser les matériaux d'emballage externes tels que les sacs en plastique, les plateaux, etc., et en même temps éviter les coûts de manipulation manuelle, de démontage et de nettoyage des matériaux d'emballage pour les clients en aval. Selon Estone, le lancement de la boue de boehmite afin de réduire les coûts de la chaîne industrielle et d'améliorer la compétitivité des produits, nous nous attendons à ce que les clients en aval profitent pleinement du lancement de l'intégration de la boue, et le taux de pénétration de la boue continuera d'augmenter.

Estone

La première entreprise mondiale de boehmite, profondément liée à la CATL.

La part de la boehmite est la première, dépassant l'ancien leader mondial. En 2019, Estone et la société allemande Nabaltec AG détiennent une part de marché combinée de plus de 70%, représentant respectivement 36%/37% ; en 2021, Estone deviendra le leader mondial de la boehmite.

Paysage concurrentiel mondial des piles au lithium de puissance Boehmite

1) Estone : Selon les données, en 2021, la part mondiale de boehmite de l'entreprise dépassera 50%, ce qui la placera au premier rang mondial. Les produits sont principalement utilisés dans les piles au lithium.

2) Allemagne Nabaltec AG : La société a été créée en 1994 et ses principaux produits sont l'hydroxyde d'aluminium et l'alumine. En 2019, sa part mondiale était de 37% (36% pour Estone), ce qui en fait le leader de la boehmite dans le passé.

3) Institut de recherche de Chinalco Zhengzhou : L'entreprise est un important fabricant de boehmite en Chine. Ses produits sont principalement utilisés dans le domaine des catalyseurs et des retardateurs de flamme, et une petite quantité est utilisée dans le revêtement des séparateurs de batteries au lithium ; en 2018, la part de boehmite de l'entreprise était de 5%, et a légèrement diminué pour atteindre 2% en 2019.

La disposition principale est la boehmite, et les revenus et les bénéfices augmentent régulièrement. Les principales activités d'Estone comprennent les matériaux de revêtement des piles au lithium, les matériaux de remplissage fonctionnels pour les communications électroniques et les matériaux ignifuges sans halogène à faible teneur en fumée. En 2021, ses revenus représenteront respectivement 78,27%/15,71%/6,02%, dont les matériaux de revêtement des piles au lithium sont principalement la pierre de Mu.

La marge bénéficiaire brute des produits de revêtement de batteries au lithium d'Estone en 2021 est de 42,67%. Selon le prospectus d'Estone, au premier semestre 2021, le bénéfice net de l'entreprise a augmenté de manière significative et le taux de croissance a été supérieur à l'augmentation du résultat d'exploitation, principalement parce que l'échelle de production et de vente de l'entreprise a augmenté et que l'effet d'échelle est apparu davantage. En outre, la société a continué à promouvoir la gestion de la réduction des coûts, et la marge bénéficiaire brute globale a augmenté par rapport à la même période de l'année précédente. La marge bénéficiaire brute devrait continuer à s'améliorer au fur et à mesure que l'échelle des produits de la société augmente.

La capacité de production de boehmite d'Estone devrait atteindre 50 000 à 60 000 tonnes d'ici la fin de 2022. En 2018/2019/2020, la capacité de production de revêtement de batteries au lithium de l'entreprise (principalement de la boehmite) est de 2973/4121/8149 tonnes ; en 2021, la capacité de production de l'entreprise est de près de 20 000 tonnes, et il est prévu que la capacité de production atteigne 50 000-60 000 tonnes d'ici la fin de 2022.

Estone a toujours un plan actif d'expansion de la production de boehmite en 2023. Nous estimons que la capacité de production de boehmite en 23/24 sera respectivement de 100 000/140 000 tonnes, loin devant les autres producteurs de boehmite dans le monde.

La boehmite d'Estone présente des performances exceptionnelles en termes d'indicateurs techniques. Par rapport aux produits de boehmite de la série APYRAL de Nabaltec, Allemagne, et aux produits de boehmite HBO de l'Institut de recherche de Chinalco Zhengzhou, les produits de boehmite de la série Yistone BG sont plus importants en termes d'indicateurs techniques.

Selon le prospectus d'Estone, les produits de boehmite de la société peuvent atteindre un niveau de <5 pièces/kg de matières étrangères magnétiques, ce qui est généralement reconnu par les clients de haute qualité dans l'industrie. CATL a déclaré à ce sujet : "Les matières étrangères magnétiques d'Estone sont bien contrôlées. La boehmite peut atteindre un niveau à un chiffre, et la technologie de contrôle des corps étrangers magnétiques d'Estone est un leader international."

Prévisions de capacité des principaux fabricants de boehmite

Estone est le principal fournisseur de boehmite de la CATL. Estone est le principal fournisseur de produits de boehmite de CATL. En 2019, CATL a représenté 42,45% du chiffre d'affaires final des clients en aval des matériaux de revêtement pour batteries au lithium d'Estone.

En outre, l'entreprise est entrée dans le système de fournisseurs de nombreux fabricants de piles au lithium de premier plan, tels que New Energy Technology (ATL), Guoxuan Hi-Tech, Tianjin Lishen, Xinwangda, etc. L'entreprise coopère avec des fabricants de séparateurs de batteries au lithium tels que Putailai, Xingyuan Materials, Enjie shares, etc. qui ont établi des relations de coopération à long terme.

Sur le marché international, des clients d'autres pays, tels que Samsung SDI et W-Scope, ont clairement indiqué qu'ils augmenteraient leurs achats de boehmite d'Estone. En outre, Estone est également en contact avec des clients tels que le sud-coréen SKI.

Déployer des brevets essentiels et construire un fossé artisanal. Estone possède un certain nombre de brevets liés à la fabrication de boehmite, notamment le contrôle de la taille des particules de poudre, le contrôle de la morphologie, l'adoucissement de l'alumine, la détection des corps étrangers magnétiques, la technologie de nettoyage ionique ultrafin, la technologie de nano-revêtement de la surface des poudres ultrafines, la technologie de broyage sans fer en lit fluidisé, etc.

Au 31 décembre 2020, la société a obtenu la technologie de préparation de la boehmite, la technologie de préparation de l'alumine de haute pureté Low-a pour l'emballage des mémoires, la technologie de préparation de l'alumine de haute pureté Low-a, la technologie de pulvérisation sans fer du broyeur à jet à lit fluidisé, 11 brevets d'invention légers et 9 autres brevets de modèle d'utilité, y compris la technologie de préparation de la silice sphérique et la synthèse par bain d'eau et liaison hydrothermique de retardateurs de flamme ultrafins à base de borate de calcium en forme de fleur.

En même temps, comme l'entreprise dispose d'un grand savoir-faire technique en matière de matériaux, ce savoir-faire technique ne se prête pas à une demande de brevet dans un court laps de temps.

Marché des revêtements organiques

Le prix du PVDF est élevé et la logique de remplacement est claire.

La densité énergétique de plus en plus élevée des batteries entraîne une demande de revêtements organiques.

La densité énergétique des batteries stimule itérativement la demande de revêtements organiques. Le choix du revêtement des batteries au lithium est un choix global entre fermeté et respirabilité, résistance à la chaleur et absorption des liquides :

1) Fermeté et perméabilité à l'air : Les substances inorganiques céramiques ont une bonne perméabilité à l'air, mais elles n'ont pas de propriétés adhésives. De la colle est nécessaire pour coller les substances inorganiques sur le séparateur. Si la qualité du produit n'est pas bonne, il peut se produire un décollement de la poudre, ce qui entraîne un revêtement inégal de la batterie au lithium et un risque pour la sécurité de la batterie.

Les substances organiques sont souples et ont une bonne adhérence. Le PMMA, le PVDF, etc. sont eux-mêmes des colles, qui peuvent résoudre efficacement le problème de la fermeté, mais la perméabilité à l'air correspondante est faible, de sorte que la méthode de mélange avec des substances inorganiques est généralement adoptée, en tenant compte de la fermeté et de la perméabilité à l'air.

Répartition de la densité énergétique des systèmes de batteries en 2019

2) Résistance à la chaleur et absorption des liquides : La résistance à la chaleur des substances inorganiques céramiques est supérieure à celle des substances organiques, mais leur capacité d'absorption des liquides est plus faible que celle des substances organiques, et les substances organiques ont une excellente compatibilité avec les électrolytes. Avoir

La matière organique est fondue dans le solvant huileux, et le revêtement de la batterie au lithium peut être aussi fin qu'environ 1µm. En même temps, la matière organique a une bonne compatibilité avec l'électrolyte et améliore la densité énergétique de la batterie. Avec la capacité de production de batteries ternaires, à haute teneur en nickel et d'autres batteries haut de gamme qui recherchent une densité énergétique élevée, nous nous attendons à ce que la demande de matériaux de revêtement organiques pour les batteries au lithium continue de croître.

Les matières organiques ont des limites en termes de résistance aux températures élevées et de résistance mécanique. La stabilité thermique du séparateur n'est pas améliorée de manière significative par le revêtement de la matière organique de la batterie au lithium seule, et la sécurité de la batterie ne peut pas être bien garantie. Généralement, la matière organique et la matière inorganique sont mélangées et revêtues, ou combinées avec la matière inorganique du revêtement de la batterie au lithium.

Comparées aux membranes à base de PE et aux membranes revêtues d'alumine/boehmite, les membranes revêtues de PVDF ont des angles de contact plus faibles et présentent une meilleure affinité avec l'électrolyte. Par ailleurs, les membranes revêtues de PVDF ont une porosité de 61,4%. Cette porosité est supérieure à celle des membranes à revêtement inorganique, principalement parce que le revêtement organique en PVDF peut fournir des canaux poreux supplémentaires pour l'électrolyte, ce qui peut améliorer de manière significative le taux d'absorption des liquides par le séparateur.

En outre, la morphologie de surface interconnectée et poreuse du revêtement PVDF a amélioré la conductivité ionique de la membrane revêtue, qui était supérieure à celle du revêtement inorganique. Le film de revêtement PVDF simple présente également des défauts, sa résistance à la traction et son allongement à la rupture ne sont pas aussi bons que ceux du film de revêtement céramique, principalement parce que la résistance mécanique du polymère organique est affectée par la cristallinité, et la nature semi-cristalline (55,93%) du PVDF conduit à ce que sa résistance à la traction ne puisse pas être améliorée de manière significative.

Des fonctions complémentaires peuvent être formées par le revêtement combiné de matériaux organiques et inorganiques pour les batteries au lithium. Le revêtement des piles au lithium en matériaux organiques comprend le PVDF, le PMMA, l'aramide, etc., qui ont des capacités élevées d'adhésion, d'absorption et de rétention des liquides, et peuvent réduire efficacement la résistance interne du séparateur et améliorer les performances électrochimiques.

En raison des limites du PVDF et du PMMA, telles que leur propre résistance à la chaleur et leur perméabilité à l'air, les substances organiques sont généralement combinées à des substances inorganiques. Les combinaisons les plus courantes sont le revêtement multicouche double face, le revêtement multicouche simple face et le revêtement mixte simple face.

Calcul de l'espace de marché des matériaux de revêtement organiques

Le marché des matériaux organiques de revêtement des batteries au lithium devrait atteindre près de 7 milliards d'euros en 2025. Compte tenu de la relation de substitution entre l'aramide et le PVDF dans les matériaux organiques, on suppose que :

1) En 2022/2023/2024/2025, la proportion de PVDF dans le revêtement organique sera de 57%/52%/48%/44%, et la proportion de PMMA sera de 36%/37%/37%/35% respectivement, la proportion de fibre aramide est de 7%/10%/15%/21% respectivement ;

En effet, compte tenu du prix élevé du PVDF, le PMMA remplacera le PVDF à court terme, mais en raison des propriétés physiques médiocres du PMMA lui-même, sa part devrait diminuer par la suite ; en revanche, la part de l'aramide devrait augmenter pendant longtemps ;

2) Le prix moyen des matériaux organiques de revêtement des batteries au lithium est de 7,46/7,24/7,24/7,49 respectivement, et le prix est la moyenne pondérée des prix du PVDF, de l'aramide et du PMMA. Nous estimons qu'en 2022/2023/2024/2025, le marché mondial des matériaux organiques de revêtement des batteries au lithium sera respectivement de 12,85/21,05/3,662/6,864 milliards, avec un taux de croissance annuel composé de plus de 60%.

Calcul de l'espace de marché des matériaux de revêtement organiques

Les prix du PVDF restent élevés

Les prix du PVDF restent élevés, l'aramide et le PMMA constituent une alternative

Le PVDF et le PMMA sont actuellement les principaux matériaux organiques de revêtement des piles au lithium. À l'heure actuelle, le PVDF et le PMMA occupent le principal marché des matériaux organiques de revêtement des piles au lithium, qui devrait représenter environ 62%/33% respectivement, et la fibre aramide représente environ 5%.

Étant donné que le prix du marché du PVDF va continuer à augmenter, que les diverses propriétés des matériaux aramides présentent des avantages évidents et que le PMMA affiche des performances évidentes en matière de coûts, on s'attend à ce que la proportion de PVDF continue à diminuer ;

Grâce aux progrès réalisés dans le processus de production des matériaux aramides en Chine, certains fabricants chinois sont parvenus à une production de masse à grande échelle. À court terme, le PMMA remplacera une partie de la quantité de PVDF, mais son application à long terme dans le revêtement des séparateurs est limitée.

Le prix du PVDF reste élevé et la logique de remplacement de l'aramide et du PMMA est claire. Le PVDF est un matériau organique traditionnel de revêtement des piles au lithium qui présente une faible résistance interne, une grande uniformité (épaisseur/porosité), de bonnes propriétés mécaniques et de bonnes propriétés chimiques et électrochimiques.

Sous l'effet de la double demande de piles au lithium et de produits photovoltaïques en aval, associée aux restrictions de la politique de double contrôle, l'écart d'approvisionnement en PVDF a continué à se creuser depuis 20q4, et les prix des produits ont continué à augmenter.

Selon les informations disponibles, le prix actuel du PVDF de qualité batterie est passé de 90 000 RMB/tonne à environ 400 000 RMB/tonne, dont le prix du PVDF enduit de séparateur est de 100 000 à 200 000 RMB/tonne. Nous pensons que le prix à moyen terme du PVDF de qualité batterie ne connaîtra pas de tendance à la baisse. Par rapport à des matériaux tels que l'aramide et le PMMA, ils perdront leur rentabilité et seront remplacés à l'avenir.

L'aramide est actuellement le seul matériau organique qui peut être revêtu individuellement. En raison de la bonne consistance et de l'absence de particules de l'aramide, le revêtement de la batterie au lithium est très fin, entre 1μm-2μm, tandis que le revêtement mixte PVDF de la batterie au lithium est généralement supérieur à 2μm (PVDF+céramique), la légèreté de l'aramide n'étant actuellement pas disponible dans d'autres matériaux.

En outre, selon les rapports, la température de résistance à la chaleur de la fibre aramide atteint 400 degrés, et le retrait thermique est inférieur à 5% à 180 degrés. Elle n'est ni inflammable ni explosive et répond aux besoins des batteries haut de gamme. C'est actuellement le seul revêtement de batterie au lithium qui puisse maintenir des performances élevées sans matériaux inorganiques. de matériaux organiques.

Face à la tendance à l'augmentation du prix du PVDF, les performances en termes de coûts de la fibre aramide sont remarquables. L'aramide en tant que revêtement de batterie au lithium est plus performant que le PVDF. La fibre aramide a un faible poids et sa densité n'est que d'environ 1,44 g/cm3, le revêtement de la batterie au lithium peut être très fin ;

En même temps, en raison de la limitation de la résistance à la chaleur, le PVDF/PMMA doit être enduit de substances inorganiques. L'épaisseur du revêtement de la batterie au lithium est supérieure à 2mu, et la résistance thermique de la fibre aramide est de 400 degrés. La performance de sécurité de la batterie ne peut être garantie par le seul revêtement de la batterie au lithium. Par conséquent, l'épaisseur du revêtement de la batterie au lithium peut être contrôlée à environ 1um-2um.

En ce qui concerne la fibre PVDF/aramide : 1. le prix par tonne est de 100 000 RMB/200 000 RMB respectivement ; 2. l'épaisseur du revêtement de la batterie au lithium est de 1,5um/1,5um respectivement, le coût de la fibre PVDF/aramide par plat est de 0,73/1,02 RMB/plat. Selon les résultats du test de sensibilité, lorsque le prix du PVDF de qualité séparateur passe à 200 000 RMB/tonne, le coût du maintien de l'épaisseur actuelle du revêtement des piles au lithium dépasse celui de l'aramide.

Applications PVDF en aval

Nouveaux matériaux de Taihe

La fibre aramide fabriquée en Chine remplace le leader, et des doubles barrières construisent un fossé industriel. L'industrie mondiale de l'aramide a une capacité de marché de plus de 120 000 tonnes, dont le méta-aramide et le para-aramide peuvent être utilisés dans les séparateurs de batteries au lithium. Selon Taihe New Materials, la substitution des fibres méta-aramides en Chine est pratiquement achevée et celle des fibres para-aramides est en cours.

Taihe New Materials est l'un des trois plus grands fabricants de fibres aramides au monde. Il a pris la tête de l'industrialisation de la fibre méta-aramide et de la fibre para-aramide en Chine. Sa capacité de production actuelle est de 7 000 tonnes et de 4 500 tonnes respectivement. Elle a la plus grande production et est depuis longtemps un leader en Chine.

L'aramide présente des barrières élevées :
1. Obstacles techniques : long cycle de R&D, exigences élevées en matière de processus de production et montant élevé des investissements ;
2. Obstacles au marché : long cycle de certification, long cycle de promotion et long cycle de profit. Taihe New Materials a réalisé l'essai pilote de la fibre aramide en 2008, a achevé son industrialisation en 2011 et a atteint la rentabilité en 2017.

La structure principale de l'entreprise est pure et la rentabilité s'est considérablement améliorée. Taihe New Materials est spécialisée dans la recherche et le développement, la production et la vente de fibres à haute performance telles que le spandex et l'aramide. Les principaux produits sont le spandex Newstar, le méta-aramide Taimeda, le para-aramide Taipron et leurs produits en amont et en aval ;

Au premier semestre de l'année 21, les fibres d'élasthanne et d'aramide de l'entreprise représentaient respectivement 63% et 36%. Au premier semestre 2021, les revenus des produits en fibre aramide de l'entreprise ont été de 767 millions de RMB, en glissement annuel + 82%, la marge bénéficiaire brute a été de 42,02%, en glissement annuel + 7,14pct ; la demande de produits de l'entreprise a été forte, la production et les ventes ont augmenté de manière significative par rapport à la même période de l'année dernière, et les bénéfices ont augmenté de manière significative en glissement annuel.

Briser le monopole international et augmenter la capacité de production d'aramide. L'industrie de la fibre aramide est confrontée à des processus de production et à des barrières techniques extrêmement élevés. Taihe New Materials a réalisé l'industrialisation et la production de la fibre méta-aramide et de la fibre para-aramide en 2004 et 2011 respectivement, brisant ainsi le monopole international. À l'heure actuelle, la capacité de production totale de fibres aramides est de 11 500 tonnes par an, ce qui la place au troisième rang mondial.

En octobre 2021, l'entreprise a annoncé qu'elle continuerait à augmenter la construction de para-aramide et de méta-aramide. La capacité de production de para-aramide et de méta-aramide de l'entreprise devrait dépasser 20 000 tonnes en 2024, et la capacité de production totale dépassera 40 000 tonnes. Si l'on en juge par la planification actuelle des capacités des fabricants mondiaux d'aramide, Taihe New Materials a dépassé Teijin (Japon) et sa capacité de production à long terme se classe au deuxième rang mondial.

Actions Double Eléphant

PMMA haut de gamme produit par polymérisation en masse, leader mondial en matière d'expansion des capacités.

Le PMMA devrait remplacer le PVDF dans les applications de revêtement des piles au lithium à base d'eau. Le PMMA, communément appelé plexiglas, est polymérisé à partir de monomères MMA. Les principaux fabricants mondiaux de PMMA utilisent tous la technologie de production en vrac, qui peut être utilisée dans des domaines haut de gamme tels que l'automobile, les appareils électroniques, la médecine et les plaques de guidage de la lumière.

Parmi elles, la technologie de traitement du PMMA de qualité optique est difficile et le coût est élevé. Auparavant, la capacité de production en Chine était faible. Avec l'accélération du processus de production chinois de PMMA, les principales entreprises ont amélioré le processus de fabrication pour résoudre le problème de la résistance interne élevée du film de revêtement en PMMA.

Selon une étude de la chaîne industrielle, certaines usines chinoises de séparateurs de têtes ont utilisé le PMMA pour remplacer le PVDF dans les revêtements à base d'eau. Auparavant, des problèmes tels que l'augmentation de la résistance interne des batteries causée par le revêtement en PMMA ont été résolus au niveau du film de base, et le retour d'information en aval a été bon.

Importations chinoises de PMMA

Le PMMA haut de gamme est encore principalement importé, et les entreprises chinoises développent activement leur production. Les produits de qualité optique haut de gamme en PMMA font l'objet d'une forte demande sur le marché. À l'heure actuelle, la part de marché et la capacité de production sont principalement contrôlées par plusieurs géants internationaux de l'industrie chimique. La Chine doit encore importer de grandes quantités chaque année (Double Elephant Co., Ltd. "Annual Production of 300,000 tons of Optical Grade PMMAMS New Materials Investment Agreement").

Selon le centre de recherche, les entreprises chinoises capables de produire en masse du PMMA de qualité optique à ce stade comprennent Shuangxiang Co. Ltd, Wanhua Chemical, etc. et l'échelle actuelle est inférieure à 100 000 tonnes par an. Parmi elles, Vientiane Co. Ltd. a annoncé en mars 2021 qu'elle investirait 1,8 milliard de RMB dans la construction d'un projet de PMMA/MS de qualité optique d'une capacité de 300 000 tonnes.

L'entreprise ne produit que du PMMA et le revenu d'exploitation maintient une forte croissance. Double Elephant est une entreprise leader dans l'industrie chinoise du PMMA de qualité optique. En 2019-1H21, le chiffre d'affaires du PMMA de Shuangxiang était respectivement de 6,46/7,21/340 millions de RMB, soit une variation en glissement annuel de -5%/12%/-3,97%, respectivement. La fluctuation du chiffre d'affaires est principalement due à l'impact de l'épidémie.

En 2020, le bénéfice net de l'entreprise attribuable à la société mère est de 40,8997 millions de RMB, soit une augmentation de 35,06% en glissement annuel, principalement en raison de l'augmentation du revenu d'exploitation et du bénéfice net des produits de la chaîne industrielle du PMMA de qualité optique. Le PMMA représente environ 50% du chiffre d'affaires total de l'entreprise. L'activité principale de l'entreprise est pure, et elle devrait bénéficier pleinement de l'élasticité des performances provoquée par la croissance du PMMA.

Le PMMA haut de gamme est produit par polymérisation en masse, ce qui en fait le leader mondial en matière d'expansion des capacités. La technologie de production du PMMA comprend principalement trois processus : la polymérisation en suspension, la polymérisation en solution et la polymérisation en masse. À l'heure actuelle, seule la méthode de polymérisation en masse permet de fabriquer des produits PMMA haut de gamme. Seuls Shuangxiang et Wanhua Chemical disposent de la méthode de polymérisation en masse en Chine, avec une capacité de production totale de 160 000 tonnes/an.

Parmi eux, Double Elephant a annoncé l'extension du projet PMMA/MS de 300 000 tonnes/an. La capacité de production de PMMA de qualité optique de l'entreprise devrait atteindre 380 000 tonnes/an en 2023, se classant ainsi parmi les premières au monde. Le PMMA produit par polymérisation en solution et par craquage ne peut être utilisé que sur le marché bas de gamme, et il y a actuellement un surplus de produits bas de gamme en Chine.

Chaîne d'approvisionnement des matériaux de revêtement des piles au lithium

Déplacement de la chaîne industrielle vers la Chine pour aider les fournisseurs locaux

La chaîne de l'industrie du revêtement se déplace vers la Chine

Les usines de revêtement de séparateurs ont couvert les principaux matériaux et processus de revêtement des piles au lithium. À l'heure actuelle, divers fabricants de films de revêtement pour batteries au lithium ont couvert les principaux matériaux de revêtement pour batteries au lithium, y compris la boehmite, l'alumine, le PVDF, etc., et certaines usines de séparation ont également la capacité d'autoproduire et de revêtir le PMMA. Bien que l'usine de films de revêtement pour batteries au lithium dispose déjà de la technologie de revêtement des batteries au lithium en aramide, le matériau aramide n'a pas encore été appliqué à grande échelle aux batteries.

D'après les informations fournies par la chaîne industrielle, le revêtement aramide des batteries au lithium implique l'utilisation de brevets. Actuellement, seules quelques usines de séparateurs en Chine possèdent des brevets pour le revêtement aramide des batteries au lithium, ce qui est l'une des raisons qui limitent son développement. À l'avenir, avec l'accélération du processus de production des matériaux aramides en Chine et l'expiration des brevets d'autres pays tels que DuPont et Teijin, le taux de pénétration de l'aramide dans le revêtement des batteries au lithium devrait continuer à augmenter.

Prix de l'hydroxyde d'aluminium

Le transfert de la chaîne industrielle des séparateurs vers la Chine profitera aux fournisseurs locaux de matériaux de revêtement pour batteries au lithium. À en juger par l'achat de séparateurs par les usines de batteries ces dernières années, presque toutes les usines de batteries chinoises sont équipées de séparateurs locaux, et l'achat de films enduits par les usines de batteries d'autres pays a considérablement diminué, tandis que la chaîne industrielle globale des séparateurs s'est déplacée vers la Chine.

Afin d'économiser les frais de transport et les pertes supplémentaires causées par la déformation et la détérioration des matériaux de revêtement des piles au lithium pendant le transport, la chaîne industrielle a tendance à acheter des matériaux de revêtement des piles au lithium locaux, ce qui devrait profiter aux fournisseurs chinois de matériaux de revêtement des piles au lithium. La situation actuelle des fournisseurs chinois de matériaux de revêtement pour piles au lithium est la suivante :

1) Boehmite : Estone et Chinalco Zhengzhou Research Institute sont les principaux fournisseurs chinois de boehmite, dont la part de boehmite d'Estone dans CATL, EVE et Guoxuan Gaoke devrait dépasser 70% ; les autres producteurs chinois de boehmite comprennent Jidun new materials et national porcelain materials, dont l'échelle est actuellement réduite.

2) PVDF : Les fournisseurs chinois de PVDF de qualité séparateur comprennent Dongguang, Sanaifu, Fonolin, Sinochem Lantian, Putailai, etc., et les fournisseurs de PVDF pour cathode comprennent Fonolin, Dongyue Group, Sinochem Lantian, etc.

3) Aramide : La production à grande échelle d'aramide pour le revêtement des batteries au lithium n'a pas encore commencé en Chine. Actuellement, le fournisseur chinois d'aramide est Taihe New Materials. L'entreprise a créé un groupe de recherche sur le revêtement aramide des batteries au lithium, dont la promotion est assurée conjointement avec Enjie et Xingyuan.
4.2 Chaîne d'approvisionnement en boehmite : Les matières premières ont été localisées et les applications de revêtement des séparateurs représentent une part importante de la production.

Les matières premières sont localisées en Chine et le coût s'améliore d'année en année. La boehmite en amont est de l'hydroxyde d'aluminium, dont la teneur est >99%, les matériaux auxiliaires sont de l'eau pure (eau déionisée, eau douce), et les matières premières de la boehmite sont des produits chimiques ordinaires, qui ont été entièrement produits en Chine.

De 2018 à 2020, le prix de l'hydroxyde d'aluminium a connu une légère fluctuation et une baisse. Jusqu'à la mi-2021, le prix a commencé à grimper pour atteindre environ 2 000 RMB/tonne, principalement parce que le prix de l'aluminium en amont a continué à augmenter.

En ce qui concerne les entreprises spécifiques, le prix d'achat des particules d'hydroxyde d'aluminium d'Estone (produits transformés à base d'hydroxyde d'aluminium) de 2018 à 2020 était respectivement de 3917/3946/3436 RMB/tonne. La légère augmentation du prix d'achat unitaire en 2019 est principalement due à l'amélioration des produits par les fournisseurs. Le prix de la performance a été légèrement amélioré, et les fournisseurs de particules d'hydroxyde d'aluminium Estone sont China Aluminum New Materials et Luoyang Zhongchao New Materials.

Demande de revêtement de boehmite sur le bord de l'électrode positive d'une batterie au lithium

Les applications en aval de la boehmite sont principalement les séparateurs de batteries au lithium et les revêtements de batteries au lithium sur les poteaux. Les applications en aval de la boehmite sont principalement les séparateurs de piles au lithium et les revêtements de piles au lithium sur les pôles, et les applications en aval sont principalement les véhicules à énergie nouvelle.

Selon les estimations, la demande en aval de boehmite en 2021 sera de 93,5%/6,4%/0,1% pour le revêtement des séparateurs de piles au lithium/le revêtement des bords des pièces polaires positives/le revêtement des bords des pièces polaires négatives, respectivement. Actuellement, la boehmite est utilisée pour le revêtement des séparateurs de piles au lithium. Les applications représentent la plus grande proportion.

Selon les estimations, en 2022/2023/2024/2025, la demande de matériaux de revêtement de batteries au lithium sur le bord du pôle positif sera de 1,76/3,14/5,12/85 900 tonnes, et le taux de pénétration de la boehmite dans ce domaine est de 100%. Nous prévoyons que la demande en aval de boehmite pour le revêtement du séparateur des batteries au lithium/le revêtement du bord de l'électrode positive/le revêtement du bord de l'électrode négative passera à 87,6%/9,9%/2,5% en 2025, et que la demande de revêtement du bord de l'électrode augmentera.

Discussion sur les tendances futures du revêtement des batteries au lithium

Le séparateur doit tenir compte de la sécurité et de la légèreté, et l'aramide a un potentiel de croissance à long terme.

Le revêtement aramide se généralisera à l'avenir

L'orientation future du séparateur est d'améliorer ses performances en matière de sécurité tout en étant plus fin et plus léger. Nous pensons qu'à l'avenir, le séparateur sera plus fin et plus léger, et que la stabilité thermique et les performances de sécurité du contrôle des corps étrangers magnétiques seront améliorées :

1) Séparateur de diluant : Plus le séparateur est fin, plus la résistance interne de la batterie est faible, ce qui laisse plus d'espace pour les électrodes positives et négatives et réduit la probabilité de dislocation des composants pendant le traitement. En même temps, le séparateur plus fin convient mieux aux produits numériques haut de gamme plus fins et plus petits.

Séparateur Les piles au lithium composites minces et légères constituent l'axe de développement de l'industrie pour l'augmentation de la densité énergétique et de plus en plus d'applications de piles numériques haut de gamme. Au niveau technique actuel, la réduction de l'épaisseur du séparateur est l'un des moyens les plus efficaces d'améliorer la densité énergétique des batteries au lithium.

2) Amélioration de la stabilité thermique : Le revêtement double face peut améliorer efficacement la résistance à la perforation du séparateur de piles au lithium et améliorer la résistance à la chaleur du séparateur de piles au lithium, de sorte que la température de résistance à la chaleur du revêtement de piles au lithium passe de 130 à 150 degrés, ce qui améliore efficacement la sécurité du séparateur.

3) Réduction de la teneur en matières étrangères magnétiques : La teneur en matières étrangères magnétiques peut affecter directement la sécurité de la batterie. Le contrôle des matières étrangères magnétiques est devenu le principal obstacle technique de l'industrie et un axe de recherche important pour améliorer la qualité de la boehmite.

La recherche et le développement de la prochaine génération de matériaux de séparation d'Estone s'orientent vers la nano-boehmite. Selon l'annonce d'Estone, les produits de boehmite de la prochaine génération sont positionnés à l'échelle nanométrique, ce qui permet de réduire davantage l'épaisseur du revêtement des piles au lithium, qui est actuellement de 2 à 3 µm, à 1 µm ou moins， ils peuvent être utilisés pour le revêtement de membranes ultra-minces de piles au lithium, la taille du matériau est considérablement plus petite que celle du matériau de boehmite actuel, et la résistance à la traction et à la perforation de la membrane peut être maintenue à condition de réduire l'épaisseur du revêtement de la pile au lithium.

Influence de la performance du séparateur sur la performance de la batterie
(-1/0/1 pour corrélation négative/pas de corrélation/corrélation positive)

L'aramide tient compte de la sécurité et de la légèreté, et deviendra le courant dominant à l'avenir. L'aramide a une bonne consistance et ne contient pas de particules. Le revêtement des batteries au lithium est très fin, entre 1μm et 2μm. C'est le seul matériau organique qui peut être revêtu seul sans matériaux inorganiques pour maintenir des performances élevées. Nous pensons qu'il s'agit du matériau de revêtement de batterie au lithium séparateur le plus excellent à l'heure actuelle.

Toutefois, selon les estimations, le coût actuel du revêtement aramide pour batteries au lithium par appartement est d'environ 1,02 RMB/m², ce qui correspond à un coût par GWh d'environ 10,49 millions de RMB, et la boehmite n'est que de 0,37 RMB/m², ce qui correspond à un coût par GWh d'environ 2,96 millions de RMB. Les performances sont suffisantes pour répondre aux exigences de base des séparateurs de batteries au lithium. L'aramide n'est pas rentable à ce prix et n'est actuellement assemblé que sur un petit nombre de batteries haut de gamme qui recherchent une densité énergétique élevée.

Nous estimons que si le prix de la fibre aramide est réduit à moins de 50 000 RMB/tonne à l'avenir avec l'accélération du processus de localisation de l'aramide en Chine, et que l'épaisseur du revêtement des batteries au lithium est inférieure à 1μm, elle pourrait devenir le matériau de revêtement principal des batteries au lithium.

Pour en savoir plus sur les entreprises spécialisées dans les séparateurs de batterie, consultez le site suivant Top 5 des entreprises de séparateurs à voie humide et Les 5 premières entreprises de séparateurs de procédés à sec.