2023年中国芳纶涂覆行业概览：下游需求旺盛，产业从0-1

报告要点速览 芳纶是一种高强度、高模量、低密度和耐磨性好的高科技纤维，全称为芳香族聚酰胺纤维，英文为Aramid Fiber，其与碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玄武岩纤维一起被列为中国重点发展的四大高性能纤维。芳纶主要包括全芳香族聚酰胺纤维和杂环芳香族聚酰胺纤维两种，可分为邻位芳纶、对位芳纶（PPTA）和间位芳纶（PMTA）三种，其中实现工业化的产品主要有间位芳纶和对位芳纶两种。由于其具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长、化学结构稳定、燃烧无熔滴、不产生毒气等优良性能，芳纶涂覆被广泛应用于航空航天、汽车、机电、建筑、体育等诸多领域。本文聚焦于芳纶产业发展，将解答以下几个问题：（1）全球芳纶产能如何分布？（2）芳纶涂覆具备哪些优异性能？ 摘要 （3）芳纶涂覆是否可以替代PVDF？ 观点提炼 全球芳纶产能如何分布？ 全球对位芳纶产能高度集中于美国杜邦、日本帝人、韩国可隆等行业巨头，中国布局企业较多，但仍高度依赖进口。截至2021年，全球共有对位芳纶产能约9.4万吨，中国需求约3万吨，高度依赖进口，进口替代空间广阔；全球间位芳纶行业集中度较高，头部企业包括美国杜邦、日本帝人、中国泰和新材等，截至2021年，全球间位芳纶产能约5.3万吨，泰和新材产能约1.1万吨，产能占有率超过20%，排名全球第二，有望向全球龙头发展。 芳纶涂覆具备哪些优异性能？ 芳纶是一种芳香族聚酰胺，膜结构多孔且内部互相联通，因此可使锂离子在其中传输通畅。 芳纶的膜涂覆后涂层很薄，约为1μm-2μm，PVDF混涂在2μm以上（PVDF+陶瓷），其密度是所有涂覆材料中最低的之一，是陶瓷涂覆的40%、PMMA的50%、PVDF的80%。此外，对位 芳纶耐热性400度，180度下热收缩不到5%，不易爆易燃，可满足高端电池需求，且涂覆均匀，一致性较好，无颗粒，而PVDF耐热度最高150度，有小颗粒，陶瓷隔膜170度就会收缩。同时，芳纶隔膜离子电导率高达 1.51ms/cm ，使得隔膜在电解液中具有较高的湿润性，减少电 池的活化时间，显著提高长循环的稳定性。芳纶的机械性能较好，抗穿刺性能高于陶瓷隔膜，由于芳纶自身孔隙率较高，是现阶段唯一可以不搭配无机材料而单独涂覆保持高性能的有机材料。 芳纶涂覆是否可以替代PVDF？ PVDF具有高极性和高介电常数，有助于锂盐的离子化，且能在电解液中溶胀，因此其在锂电池隔膜领域被广泛应用。在锂电和光伏的双重需求驱动下，PVDF从2020年度四季度以来供应缺口不断扩大，产品价格持续上涨，难以下跌。根据鑫椤数据跟踪数据，三元PVDF价格已从之前的9万元/吨左右，上涨至40万元/吨，2023年1月其价格基本稳定在47.5万元/吨，2月该数值基本为42.5万元/吨，3月降至40万元/吨，但仍处于高位，当PVDF价格超过30万元/吨时，芳纶的优势更加明显，被替代趋势显现。此外，早期隔膜厂制芳纶涂覆膜成本约5-6元/平，价格较高，仅应用于苹果、特斯拉部分高端产品，而2022年以来，中国芳纶企业下次自制涂覆膜，理论量产价格可降至2-3元/平，且有望继续下降，性价比凸显。 全球芳纶产能分析 全球对/间位芳纶产能均高度集中于美国杜邦、日本帝人等海外巨头，中国对位芳纶高度依赖进口，替代空间较大，中国泰和新材间位芳纶产能跻身全球第二，产能占有率超过20% 全球对位芳纶及间位芳纶产能统计，2021年 对位芳纶产能合计：93,900吨/年 公司：韩国东丽熊津 产能：1,500吨/年 公司：超美斯 公司：韩国汇维仕 产能：4,500吨/年 产能：1,000吨/年 公司：美国杜邦 公司：泰和新材 公司：日本帝人 产能：30,000吨/年 产能：11,000吨/年 产能：5,000吨/年 间位芳纶产能合计：53,000吨/年 全球对位芳纶产能高度集中于美国杜邦、日本帝人、韩国可隆等行业巨头，中国布局企业较多，但仍高度依赖进口。截至2021年，全球共有对位芳纶产能约9.4万吨，中国需求约3万吨，高度依赖进口，进口替代空间广阔；全球间位芳纶行业集中度较高，头部企业包括美国杜邦、日本帝人、中国泰和新材等，截至2021年，全球间位芳纶产能约5.3万吨，泰和新材产能约1.1万吨，产能占有率超过20%，排名全球第二，有望向全球龙头发展。 涂覆隔膜是未来主要发展趋势 隔膜是锂电池的关键内层组件，伴随新能源汽车的发展，隔膜产业将持续发展，湿法隔膜是主要技术发展方向，涂覆可有效增强隔膜的热稳定性和机械性能 锂电池工作原理 隔膜是锂电池的关键内层组件，固态电池使用电解质替代电解液和隔膜，但大规模商用仍需要较长的时间，对隔膜的发展影响极小，半固态电池仍需要隔膜进行绝缘阻隔，隔膜产业将持续发展：隔膜主要用于分隔锂电池正负极，防止其直接接触造成短路，是锂电池中四大主材之一，成本占比约10%，其性能的优劣直接决定着锂离子电池的内阻、容量、循环性能、充放电电流密度等关键特性。固态电池采用固体电解质替代电解液和隔膜，提升了电池安全性能，但受限于技术工艺不成熟、成本较高等问题，大规模商用仍需要较长的时间，日本丰田预计2030年才能推出搭载固态电池的电动车型，因此，固态电池的发展中短期对隔膜产业的发展尚不造成严重的阻碍，而半固态电池仍需要隔膜来进行绝缘阻隔，且对隔膜的要求更高，反而有利于隔膜产业的高质量发展。 湿法隔膜是主要技术发展方向，涂覆可有效增强隔膜的热稳定性和机械性能，涂覆隔膜是未来主要发展趋势：现阶段，隔膜的生产工艺主要包括干法和湿法两大类，湿法隔膜厚度更薄，更适合生产高性能、高能量密度的动力电池，三元材料动力锂电池基本采用湿法隔膜电池。根据GGII数据，2021年湿法隔膜出货量占总出货量的74%，2022年其占比进一步提升至79%。湿法隔膜在实际应用中仍会出现一些缺陷，涂覆工艺可全面提升隔膜性能，经过涂覆后，隔膜的热收缩性明显降低，如未经涂覆的PE隔膜在145℃下热处理30分钟，热收缩率为63.5%，而经6μm氧化铝涂层涂覆后的PE复合膜在同等条件下，收缩率降至12.7%，可有效提高电池的安全性和使用寿命。 隔膜涂覆的应用情况 2022年中国涂覆隔膜占比已达70%，隔膜涂覆技术已基本渗透主流电池厂，水性涂覆由于具备低成本、环保等优势，占据了75%的市场份额，油性涂覆性能更佳，但成本较高 隔膜涂覆应用情况总结，2022年 隔膜 70% 30% 部分小动力电池、储能电池里的隔膜可以不涂覆，但随着电池能量密度提升，这部分电池隔膜也开始进行涂覆 动力电池、3C消费电池里的隔膜需进行涂覆，能量密度要求越高、性能要求越高的电池对涂覆的要求越高，可进行多种材料涂覆 涂覆隔膜 不涂覆隔膜 水性涂覆 油性涂覆 25% 75% 涂覆浆料里没有水，被有机物在高温加热熔融后形成的有机溶剂替代，涂覆物主要为PVDF、芳纶等，具备高性能优势，但价格较昂贵，只占据25%的涂覆市场 涂覆浆料里溶剂为水，涂覆物主要为氧化铝、勃姆石、PMMA等，水性涂覆由于具备低成本优势，占据了约75%的涂覆市场 氧化铝 勃姆石 PMMA PVDF PVDF 芳纶 涂覆种类分析 锂电池隔膜涂覆可分为有机涂覆材料、无机涂覆材料以及有机和无机涂覆结合的方式，其中，无机涂覆是现阶段主流涂覆方式，以勃姆石为主要材料，有机材料以PVDF为主要材料 涂覆材料的分类及不同涂覆材料的特点和主要应用领域 涂覆材料 95% 无机材料 有机材料 5% 高纯氧化铝 勃姆石 芳纶 PVDF PMMA 主要应用于追求低成本的电池上 孔 陶瓷颗粒 含有陶瓷颗粒的涂层 单面单层涂覆（无机物） 单面多层涂覆（有机物+无机物） 双面多层涂覆（有机物+无机物） 双面单层涂覆（无机物） 涂覆PVDF后的多孔涂层 PE表面涂覆PVDF有机粒子后，形成大量微孔，可提高涂覆膜对电解液的储存能力，提高吸液性降低隔膜电阻 单面单层混涂（有机物+无机物） 双面单层涂覆（有机物+无机物） 主要应用于追求高性能的高端电池 无机涂覆是主流涂覆方式：锂电池隔膜涂覆可分为有机涂覆材料、无机涂覆材料以及有机和无机涂覆结合的方式。其中，有机涂覆材料主要包括PVDF、PMMA和芳纶，无机涂覆材料则以氧化铝、勃姆石为代表。隔膜涂覆提升主要依靠耐高温和粘结性来实现，耐高温以水性陶瓷（可承受150度热收缩）为主，PVDF、PMMA等主要用于粘结性。根据GGII数据，2021年中国隔膜涂覆膜出货量中，无机涂覆由于技术更加成熟成为主流涂覆方式，市场占比超过95%，有机材料占比仅为5%不到，无机涂覆材料以勃姆石为主要材料，市场占比超过60%，有机材料中，PVDF占比约57%，是有机涂覆的主流材料，PMMA占比约38%，芳纶占比仅5%左右。 主流涂覆方式可进一步划分为六种类型，单面单层涂覆是现阶段主流方式：再细致划分，主流涂覆方式主要包括六种：其一为单层单面涂覆，该涂覆为在隔膜的一面涂上2μm左右的陶瓷颗粒（勃姆石、氧化铝），其二为双面单层无机物涂覆，其三为双面单层有机物+无机物涂覆，其四为单面多层涂覆，该工艺由于将有机物覆盖在无机物上，可有效防止无机物粉体脱落，其五为双面多层涂覆，其六为双面单层有机物+无机物混合涂覆，该涂覆工艺将陶瓷颗粒混合在PVDF熔融液中。其中，单面单层涂覆是现阶段的主流方式。 芳纶是现阶段最轻薄且性能最优异的涂覆材料 芳纶是一种芳香族聚酰胺，其涂层较薄，密度是所有涂覆材料中最低之一，且耐热度好、离子电导率高、抗穿刺性能优异、孔隙率较高，是现阶段最轻薄且性能最优异的涂覆材料 湿法+芳纶涂覆的优势 芳纶是现阶段最轻薄且性能最优异的涂覆材料：芳纶是一种芳香族聚酰胺，膜结构多孔且内部互相联通，因此可使锂离子在其中传输通畅。芳纶的膜涂覆后涂层很薄，约为1μm-2μm，PVDF混涂在2μm以上（PVDF+陶瓷），其密度是所有涂覆材料中最低的之一，是陶瓷涂覆的40%、PMMA的50%、PVDF的80%。此外，对位芳纶耐热性400度，180度下热收缩不到5%，不易爆易燃，可满足高端电池需求，且涂覆均匀，一致性较好，无颗粒，而PVDF耐热度最高150度，有小颗粒，陶瓷隔膜170度就会收缩。同时，芳纶隔膜离子电导率高达1.51 ms/cm ，使得隔膜在电解液中具有较高的湿润性，减少电池的活化时间，显著提高长循环的稳定性。芳纶的机械性能较好，抗穿刺性能高于陶瓷隔膜，由于芳纶自身孔隙率较高，是现阶段唯一可以不搭配无机材料而单独涂覆保持高性能的有机材料。 芳纶有望替代PVDF，远期潜力巨大 PVDF是传统的有机涂覆材料，但2020年四季度以来价格不断上涨，芳纶厂商自制涂覆膜，量产价格下降，芳纶涂覆性价比上升，且其兼顾安全性和轻薄性，有望成为主流涂覆之一 三元PVDF均价跟踪，2023/1/1-2023/3/26 36 PVDF是传统的有机涂覆材料，但2020年四季度以来价格不断上涨，芳纶企业自制涂覆膜，量产价格下降，芳纶涂覆性价比上升，替代逻辑清晰：PVDF具有高极性和高介电常数，有助于锂盐的离子化，且能在电解液中溶胀，因此其在锂电池隔膜领域被广泛应用。在锂电和光伏的双重需求驱动下，PVDF从2020年度四季度以来供应缺口不断扩大，产品价格持续上涨，难以下跌。根据鑫椤数据跟踪数据，三元PVDF价格已从之前的9万元/吨左右，上涨至40万元/吨，2023年1月其价格基本稳定在47.5万元/吨，2月该数值基本为42.5万元/吨，3月降至40万元/吨，但仍处于高位，当PVDF价格超过30万元/吨时，芳纶的优势更加明显，被替代趋势显现。此外，早期隔膜厂制芳纶涂覆膜成本约5-6元/平，价格较高，仅应用于苹果、特斯拉部分高端产品，而2022年以来，中国芳纶企业下次自制涂覆膜，理论量产价格可降至2-3元/平，且有望继续下降，性价比凸显。 芳纶涂覆具备高安全性及轻薄性，未来将有望成为主流涂覆材料之一，远期价