Clasificación de los separadores de baterías y escenarios de aplicación
Las baterías de iones de litio están formadas por cuatro componentes principales: material del cátodo, material del ánodo, separador y electrolito. El separador de baterias de iones de litio está situado entre los cátodo y ánodo dentro de la batería, asegurando el paso de los iones de litio e impidiendo la transferencia de electrones.
El rendimiento del separador de baterias determina la estructura de la interfaz de la batería, la resistencia interna, etc., que afecta directamente a la capacidad de la batería, el ciclo y el rendimiento de seguridad y otras características, excelente rendimiento del separador de baterias para mejorar el rendimiento general de la batería tiene un papel importante, el rendimiento específico como se muestra en la Tabla 1.
Tabla 1 Clasificación del separador de baterias
| Separador seco | Separador húmedo | |
| Sustratos | PE/PP | PE |
| Tamaño de los poros (μm) | 0,01-0,3 | 0,01-0,1 |
| Porosidad | 30-40% | 35-45% |
| Resistencia a la tracción transversal (Mpa) | 90-100 | 130-150 |
| Resistencia a la tracción longitudinal (Mpa) | 130-155 | 140-160 |
| Temperatura del poro cerrado (°C) | 150 | 130 |
| Resistencia a la perforación (N) | 200-400 | 300-600 |
| Contracción térmica (130°C) | 10% | ＞10% |
| Índice de absorción de líquidos | 98% | 116% |
El rendimiento del separador de baterias por vía húmeda es mejor que el de los separadores por vía seca en cuanto a la consistencia del tamaño de los poros, la porosidad, la resistencia a la tracción, la resistencia a la perforación y muchos otros aspectos del separador de baterias, que son más adecuados para las baterías de potencia, las baterías de consumo, etc., y tienen un efecto significativo en la mejora de la densidad de energía, el rendimiento multiplicador y el tiempo de ciclo de las baterías.
Desde el punto de vista del proceso de producción, el proceso húmedo de la batería de seprarador es más caro, una gran inversión, altos requisitos de equipo, largo ciclo de construcción y puesta en marcha, y en el proceso de producción de consumo de energía, y utilizará disolventes orgánicos. La principal ventaja del seprarador de proceso seco es el menor coste, la baja inversión en líneas de producción y el sencillo proceso de producción.
En la actualidad, las baterías ternarias se utilizan principalmente en el seprarador húmedo, el seprarador seco es adecuado para los requisitos de alta sensibilidad de costes y baja densidad de energía del mercado de almacenamiento de energía.
Tabla 2 Características del proceso del separador
| Tipo | Separador en seco | Separador húmedo |
| Método de producción | Estiramiento bidireccional | Estiramiento unidireccional |
| Principio del proceso | Separación de fases | Separación de obleas |
| Características del proceso | Equipo y proceso complejos, gran inversión, larga duración del ciclo, alto coste, alto consumo de energía | Equipos complejos, requisitos de alta precisión, control difícil, baja contaminación |
| Ventajas | Distribución uniforme del tamaño de los microporos, amplio rango de control de la porosidad y la permeabilidad, adecuado para productos finos, baja tasa de cortocircuito | Distribución uniforme del tamaño de los microagujeros, bajo coste, buena conductividad de los microagujeros Capaz de producir películas multicapa de PP y PE de diferentes espesores |
| Desventajas | Proceso complejo, coste elevado | Escasa resistencia a la tracción transversal, tasa de cortocircuito ligeramente superior |
Envíos del separador de baterias y panorama del mercado
De 2015 a 2021, los envíos totales de separador de baterias en China crecieron de 65.000 toneladas a 780.000 toneladas, con una CAGR del 51,3%, mostrando una clara tendencia al alza, especialmente los envíos en 2021, que aumentaron un 110% interanual. De este modo, la cuota de mercado del separador de baterias seco disminuye del 61% en 2015 al 26% en 2021; la cuota de mercado del separador húmedo muestra la tendencia contraria, aumentando del 39% en 2015 al 74%.
Las principales razones de esta tendencia son las siguientes: al principio del desarrollo de los vehículos de nueva energía, las baterías de litio-hierro-fosfato han ocupado la posición principal, y el separador de baterias seco ha sido el primero en utilizarse a gran escala con una elevada cuota de mercado debido a su ventaja de bajo coste y a su proceso de producción relativamente sencillo.
Y a partir de finales de 2016, China ajustó y perfeccionó las subvenciones para los vehículos de nueva energía, y aumentó las subvenciones para la producción con alta densidad de energía y largo alcance; el envío de baterías ternarias de alta densidad de energía ha aumentado rápidamente; y el rendimiento general del separador de baterias de método húmedo está más satisfecho con los requisitos de las baterías ternarias en términos de densidad de energía; superpuesto a la diferencia de precios entre el separador de método húmedo y el separador de método seco se está reduciendo gradualmente, impulsando un aumento significativo de la cuota del separador de método húmedo.
En los últimos dos años, los envíos de baterías de litio hierro fosfato superaron a los de las baterías ternarias, pero los envíos de separador húmedo siguen manteniendo una alta cuota, principalmente debido a la continua optimización del rendimiento del coste del producto: en primer lugar, la densidad energética de las baterías de litio hierro fosfato ha aumentado, en comparación con el separador seco, el separador de baterias húmedas tiene una mejor adaptabilidad;
En segundo lugar, la diferencia de polos del separador de baterias húmedo y del separador en seco se ha reducido, lo que hace que el rendimiento de los costes sea muy elevado. En la actualidad, CATL, BYD, GOTION-HIGHTECH y otros fabricantes de baterías de litio y fosfato de hierro han aumentado el uso del separador húmedo. Impulsados por el consumo de almacenamiento de energía, los envíos de separadores en seco han aumentado.
Si observamos el patrón de mercado del separador de baterias de China, las tres primeras empresas en 2021 son SEMCORP, SENIOR y Sinomatech, con cuotas de mercado del 38,6%, 14,0% y 10,5% respectivamente, alcanzando CR3 el 63,1% y CR6 el 80,8%, lo que supone un aumento respecto a 2020, con un alto grado de concentración industrial.
El mercado de China está convergiendo poco a poco hacia los actores principales. Entre ellos, la cuota de mercado de SEMCORP ha estado en la cima durante 2018-2021, con una tendencia gradual al alza en la cuota de mercado, pasando del 23,2% en 2018 al 38,6% en 2021.
De la distribución mundial de la capacidad del separador de baterias, los cuatro primeros países son China, Corea del Sur, Japón y Estados Unidos, cuyas cuotas son del 43%, 28%, 21% y 6%, respectivamente; Japón y Corea del Sur, como cuna de los materiales de los sepadores de litio, tienen evidentes ventajas técnicas, pero la aplicación comercial es lenta; las empresas que se enfrentan a ellos son también, en su mayoría, empresas nacionales japonesas y coreanas, y la ventaja del cliente no es evidente.
Tendencias futuras en la industria de los separadores
Aumento de la concentración de la industria
Según las estadísticas de SMM, en el primer semestre de 2022 la producción de separador de litio en China ascendió a 5.120 millones de ping, lo que supone un aumento del 54% respecto al año anterior. Desde el punto de vista del mercado de la industria de separadores de China, la concentración es alta y ha formado un patrón de un súper y muchos fuertes, con la participación de SEMCORP en la industria de separadores húmedos que alcanza más del 50%.
Se espera que la cuota de mercado de SEMCORP y la concentración de la industria sigan aumentando, y su tendencia cambiante está relacionada con las características de la propia industria de los separadores. En primer lugar, el equipo de la industria y las barreras técnicas son demasiado altos, el ciclo de liberación de la capacidad de producción es largo; En segundo lugar, la empresa principal tiene la ventaja de la capacidad de producción, el efecto de escala es obvio, la capacidad de control de costes es fuerte;
En tercer lugar, la adherencia del cliente es alta, el crecimiento futuro es seguro; En general, la industria del separador de baterias tiene altas barreras técnicas, la cantidad de inversión alta, la tecnología madura y exquisita y el equipo de gama alta y otras características, por lo que la empresa principal tiene obvio ventajas de desarrollo.
Las fábricas de baterías y los fabricantes de vehículos compiten para asegurarse el suministro del separador
Debido a la liberación relativamente lenta de la capacidad de producción de separadores y al rápido crecimiento de la demanda posterior, la oferta y la demanda de separadores de baterías a nivel mundial estarán en un estrecho equilibrio en los próximos 2-3 años; las empresas de baterías de energía firman acuerdos de cooperación con los fabricantes de separadores para bloquear el suministro de separadores por adelantado con el fin de proteger el suministro de materias primas.
La razón principal de la liberación relativamente lenta de la capacidad de producción de separadores es el equipo: el equipo de producción de separadores es una de las competencias básicas de la industria de separadores, en la actualidad, el equipo de producción de China depende más de las importaciones de otros países, como: el equipo de la empresa principal SEMCORP importado de Japón, el equipo de SENIOR importado de Alemania, Sinomatech Los equipos de Sinomatech se importan de Francia;
Y la planificación de la capacidad de los fabricantes de equipos en el extranjero es relativamente conservadora, lo cual es difícil de satisfacer el rápido crecimiento de la demanda de capacidad de las baterías de energía en China.
Las empresas chinas de separadores iniciarán el proceso de localización de sus equipos de producción de separadores
La actual dependencia de los equipos de producción importados por parte de las empresas chinas de sepadores es un fenómeno que limitará seriamente la liberación de la capacidad de producción china de separadores y el futuro desarrollo de la industria.
Ahora las empresas principales ya están intensificando su investigación y desarrollo independiente de equipos, por ejemplo: SEMCORP ha iniciado el proceso de equipos de producción de separadores junto con el controlador de facto de la empresa y su tercero formulado Victory precision; Sinomatech reveló en su informe anual de 2021 que su empresa conjunta de equipos ha completado una línea de producción de alta velocidad de 4*100m de nueva generación, formando un conjunto completo de soluciones tecnológicas de equipos.
En el futuro, con toda la empresa de vehículos de la batería de auto-investigación pasos de auto-producción para acelerar, la nueva producción de equipos principales de la demanda es fuerte, por lo tanto, además de centrarse en la tecnología de la batería en sí, el suministro de materias primas, las empresas de baterías también debe prestar atención a la industria de la batería relacionados con la situación de la industria de equipos de producción.
