隔膜战争
撰文 / 涂彦平
编辑 / 张 南
设计 / 师玉超
薄薄的一层膜，可以薄到只有5微米，大概是一根头发丝直径的十分之一，却是锂离子电池内部组件中不可或缺的一员。
它就是与正极、负极、电解液并称为锂离子电池四大主材的隔膜。
既要提供隔离电池正负极的屏障，又要提供离子在正负极间自由穿梭的通道，这一层膜关乎电池的容量、循环寿命以及安全性能等。常见的锂电池热失控，往往就是锂枝晶刺破隔膜，引起电池短路，进而引发电池冒烟、起火甚至爆炸。因其重要性，隔膜被称为“第三电极”。
在整个电池的成本构成中，正极占比约为45%，隔膜与负极、电解液的占比相当，大概占10%。
因为技术门槛比较高，隔膜在四大主材中最后一个实现国产化。国内的锂离子电池隔膜，干法隔膜从2008年开始国产化，湿法隔膜在2010年之后实现国产化，真正实现国产化替代则是在2015年之后。
2010年之前，全球隔膜市场主要被日本旭化成(Asahi Kasei)、日本东丽（Toray）、美国赛尔格（Celgard）等外国公司把持。之后我国隔膜企业奋起直追，在新能源汽车产业链的带动下，全球隔膜市场逐渐变天。
目前，中国隔膜企业在全球市场占比超过七成，可以说是扬眉吐气。
不过，平静的水面之下，却是暗流涌动。
今年9月初，在南京举办的第四届全球新能源与智能汽车供应链创新大会上，上海恩捷新材料科技有限公司研究院院长庄志谈到了国内隔膜行业两大短板：一是隔膜核心制造装备和基础原材料进口依赖严重，存在卡脖子风险；二是中国隔膜的专利数量、质量不如海外竞争对手，遭到它们的专利武器围堵。
“如果这些问题点不能顺利解决的话，搞不好隔膜会拖累整个行业。”他表示。
前景大好
伴随全球范围内新能源汽车以及储能市场的快速增长，锂电池隔膜的需求量也迅速起飞。
全球主要隔膜厂商占有率分布▼
2021年，全球隔膜市场规模106亿平方米，其中，3C市场17亿平方米，储能市场13亿平方米，动力电池市场76亿平方米。
全球隔膜市占率前9名依次是：恩捷（中）占比31%，星源（中）占比12%，旭化成（日）占比9%，中材（中）占比8%，SK（韩）占比6%，东丽（日）占比5%，WSCOPE（韩）占比4%，明珠（中）占比2%，宇部（日）占比1%。
与2010年之前全球隔膜市场由美日主导不同，现在的隔膜市场由中日韩三国主导，特别是中国。2021年，全球市占率前两名都是中国企业，前9名中有5家中国企业。
研究机构EVTank联合伊维经济研究院共同发布的《中国锂离子电池隔膜行业发展白皮书（2022年）》显示，2021年，中国锂离子电池隔膜出货量为80.6亿平方米。以此来推算，中国隔膜企业已占全球超过70%的市场份额。而且，国内隔膜出货量保持增长势头，2021年相比上年增长108.3%。
通过近几年的市场洗牌和并购，国内隔膜行业的集中度在进一步提升，头部企业座次基本已定。2020年、2021年连续两年国内隔膜出货量前三名均依次是恩捷股份、星源材质、中材科技。
根据智研咨询的数据，2021年，国内锂电隔膜市场，恩捷股份、星源材质、中材科技市占率分别为38.6%、14.0%、10.5%，前三强占比超过六成。
恩捷股份2010年开始进入隔膜行业，2021年成为全球电池隔膜市场占有率第一的企业，也是国内湿法隔膜的龙头。今年上半年，恩捷股份实现营业收入57.56亿元，同比增长69.62%；实现归母净利润20.2亿元，同比增长92.32%；整体毛利率达50.2%。
星源材质2008年做出了国内第一卷隔膜，自主开发了中国第一条干法产线。目前是国内干法隔膜的龙头。今年上半年，星源材质实现营业收入13.34亿元，同比增长60.63%；净利润3.68亿元，同比增长229.74%；毛利率达47.01%。
庄志在演讲中提到了对未来隔膜市场的预测，因为新能源汽车和储能市场快速爆发，预计2025年隔膜市场达到350亿平方米，其中，3C市场22亿平方米，储能市场78亿平方米，动力电池市场250亿平方米。从工艺上来分， 259亿平方米是湿法隔膜，91亿平方米是干法隔膜。
EVTank预测，2030年全球隔膜出货量可能会超过900亿平米。
市场前景大好，隔膜企业纷纷扩张产能。
以恩捷股份为例，目前该企业在国内有上海、珠海、无锡、江西、苏州、重庆六大生产制造基地，同时还有六大基地在规划中，国内在常州、荆门和厦门、玉溪，海外是在匈牙利、美国。其中，荆门基地是和亿纬锂能的合资公司，厦门基地是跟宁德时代合资。
庄志透露，公司到2022年年底基膜产能70亿平方米，到2025年预计将有超过150亿平方米湿法隔膜的产能。
星源材质同样在进行产能扩张，公司现有基膜产能17亿平方米，2026年规划达到100亿平方米。
怎么看，这都是一个蒸蒸日上的行业。但这并不意味着前路都是坦途。
产业链隐忧
从工艺和材料来分，隔膜主要分为以聚乙烯（PE）为材料的湿法隔膜、以聚丙烯（PP）为材料的干法隔膜。
庄志表示，聚乙烯基本都是从韩国、日本、美国企业采购，聚丙烯主要是韩国、日本和新加坡进口供应，甚至连辅料的抗氧化剂都需要从德国、美国、日本进口。
涂布原材料比基膜原材料好一点，涂布用的纳米陶瓷粉基本这几年实现了国产化，但是陶瓷粘结剂以及粘结剂用的聚偏氟乙烯（PVDF），连同润湿剂、分散剂等辅料全部依靠进口，仰仗日德美法比等国的供应。
“产量很大，占比很高，其实上游非常不牢靠。一旦国际政治发生问题或者海外企业对我们进行封锁，就很容易卡脖子。”庄志认为，“整个隔膜行业可以说浮在空中，根基不牢。”
隔膜核心原材料国内为什么供不上？庄志给出了他的分析。
首先，隔膜行业附加值看似很高，其实体量比较小。
以聚乙烯为例。2021年国内聚乙烯的产量为2272万吨，仅能满足国内60%的需求，市场供不应求。隔膜用聚乙烯的价格虽然是传统聚乙烯的1.5倍到2倍，但2021年国内隔膜用聚乙烯市场规模仅约7万吨。
另外，隔膜用料是特种料，传统聚乙烯分子量在40万以下的做管材，200万以上的做高强度纤维，但隔膜用聚乙烯的分子量集中在40万-150万，高不成低不就，需要重新来开发隔膜专用料。同时，作为安全组件，它对分子量分布、粒径分布、异物管控要求繁琐。
这就导致一个结果：国内有实力的大石化、大化工企业看不上隔膜细分领域，而愿意做的中小企业，自身实力管控能力又不足。
除了隔膜材料供应，隔膜制造装备也是短板。
国内隔膜企业主要使用来自日本制钢所、德国布鲁克纳、韩国明胜等国外企业的进口制造装备。
除了在涂布机和分切机上实现部分的国产化替代，基膜制膜产线依赖日、德、韩供应，缺陷检测等核心检测装备依赖日、德、美供应。
“恩捷也尝试过使用国产化的设备，但是很遗憾，最终以失败告终。” 庄志表示。
为什么国内隔膜制造装备不行？究其原因，主要问题还是出在技术上。
隔膜产品本身比较脆弱，对精度、温度、张力的控制要求非常高，要达到客户的要求非常不容易。核心制造设备所用到的核心原材料，特别是特种钢密封材料，国内供应有问题。
同时，国内可以花钱买到最好的车床，但是缺少好的技术工人和好的管理体系，导致设计的精度和加工的实际精度不匹配。
另外，产线集成后的稳定性、设计的科学性和海外的设备公司有很大的差异和劣势。
当然，短板同时意味着机会。国内隔膜企业也在寻求国产设备替代。今年恩捷有一条国产化的产线出来，希望2025年设备国产化率达到90%。
知识产权纠纷
作为后起之秀，中国隔膜行业虽然在市场上完成了后来至上的逆袭，但缺下的功课得补。
中国隔膜行业2010年起步时，美国Celgard已经发展了30年，日本同行有了近20年的积淀，韩国同行的起跑也早了好几年。在知识产权方面，无论是专利数量还是质量，中国隔膜企业都不如日韩美同行。
庄志展示的一份数据显示，全球隔膜授权发明专利件数，截至2022年8月31日，东丽有中国发明221件，海外发明695件，居世界首位；其次是LG，中国发明为169件，海外发明为542件；第三是旭化成/Celgard，中国发明112件，海外发明568件。
而中国隔膜三强的累计专利数之和，尚不如前面三家的任何一家。恩捷的中国发明89件，海外发明18件；星源的中国发明54件，海外发明4件；中材的中国发明9件。
近年来，已有多起围绕隔膜的专利诉讼在中外隔膜企业之间展开。
2017年，韩国LG和日本东丽在美国向中国电池企业ATL发起了专利诉讼，指控ATL的“安全性强化隔膜（SRS）技术”侵犯其在美国申请的3项电池隔膜专利。
在提出侵权诉讼的同时，LG还向美国国际贸易委员会（ITC）申请，希望将中国企业大疆及OPPO的部分产品列为禁止进口产品，禁止在美销售带有涉及侵权技术的电池的产品。这两家公司均使用ATL生产的电池。
该诉讼案的结果是，ATL支付了一定的费用，双方达成和解。
2018年，日本旭化成向深圳旭冉电子和深圳旭然电子提出专利侵权诉讼，指控后者销售的“单层W-scope”电池隔膜产品侵犯其“聚烯烃制微多孔膜”发明专利。深圳旭冉和深圳旭然是韩国W-scope在中国的经销商。旭化成同样在韩国向W-scope提起了专利侵权诉讼。
最终，法院判决两家深圳公司停止销售相关电池隔膜产品，并赔偿旭化成损失100万元。
另外还有一桩隔膜专利诉讼案受到的关注度更高，被称为中美锂电池隔膜的龙虎之争。
2019年9月，Celgard在美国加利福尼亚州北区法院起诉星源材质及其全资子公司星源美国研究院，称其侵犯自己的专利权、侵害商业秘密、不正当竞争等。两个月后，星源材质针对Celgard的诉讼事项提起反诉，同时向深圳中院起诉Celgard及其中国境内相关方不正当竞争诉讼。
2020年2月，加州法院驳回了Celgard 对星源材质的起诉。但当年5月，Celgard又在美国北卡罗来纳州西区法院继续起诉星源材质，称其涉嫌侵害其商业秘密以及不正当竞争等行为。
双方之间的专利诉讼拉锯战旷日持久。其间，受Celgard申请，2020年5月，英国伦敦高等法院作出判决，禁止星源材质向英国输入部分电池隔膜产品。另外，应星源材质的申请，国家知识产权局经审查，于2021年12月作出决定，宣布Celgard的“共挤出的多层电池隔板”发明专利全部无效。
截至目前，星源材质和Celgard双方诉讼的最新进展是，2022年1月，美国北卡罗来纳州西区法院作出判决，同意将该案件移送至加利福尼亚州北区法院。这场中美锂电池隔膜诉讼案还没有结束。
“随着未来中国企业的隔膜出口量逐渐增加，包括中国电池的出海增加，围绕专利的知识产权纠纷肯定不少。”庄志认为，行业对此必须有非常清醒的认识和准备。
怎么解决知识产权问题？他指出了两条路，“花钱买专利授权；下大工夫做自主创新自主开发，生产更多拥有自主知识产权的产品。”
5年前，恩捷就开始规划专利授权的问题，在经过大量的谈判，付出很大的代价之后，终于获得了韩国LG、日本帝人、旭化成/Celgard的相关专利授权，为产品出口扫清了知识产权上的障碍。
同时，这几年恩捷在研发上很重视，2021年在隔膜项目上研发投入达到4.22亿元，占总营业收入的5.13%，专利也在逐渐增加。
伴随着中国电动汽车以及中国电池企业的崛起，中国隔膜产业也风生水起，站到了世界前排。但胜局背后，已有危局。供应链短板怎么补，专利包围圈怎么冲出来，至少这两点是国内隔膜企业逃避不了的。
锂电池行业的最后一块高地，虽然红旗已经高高扬起，但真正的鏖战还在后头。
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