新能源產業研究系列（二）：鋰電產業技術迭代復合銅箔產業化在即-230110（39頁）.pdf

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1、 2摘要01高端銅箔產品需求旺盛，復合銅箔產業化成為行業共識期待高端銅箔產品需求旺盛。6微米極薄及更薄的銅箔成為國內主流鋰電銅箔生產企業布局的重心。鋰電銅箔已從關鍵輔材向核心主材演變，在鋰電池成本占比快速攀升至第三位，僅次于正極和電解液。復合銅箔初露鋒芒，與傳統銅箔相比優勢明顯。其能量密度高兼具安全性高、理論成本低、輕量化等。復合銅箔2025年滲透率或達10%，市場規模228.2億元。復合集流體產業改進方案可分別從材料、制造、設備著手分析。02材料：體現產業化核心驅動安全性、低成本、輕量化復合集流體的材料選擇是高端定制化動力電池的最佳解決方案之一。高安全性是復合集流體的主打優勢，產業在安全性方

2、面的密切關注也是基于其有望解決高鎳電池熱失控難題；低成本是其產業化的基石，低成本的保持高比能與長壽命是其實現產業化的必備條件；中長期看，輕量化與強兼容為其帶來廣闊的應用前景，復合銅箔產業化成為行業共識期待。03制造工藝：兩步法+PET基膜工藝成熟度較高，推動產業化加速落地目前產業內已大多采用兩步法?；きh節PET材料抗拉強度更大、工藝簡單；PP材料或工藝成熟后成為更優選。工藝方面一步法分為全濕法和全干法，產品性能優異、良率高，但目前成本高昂，尚處實驗室攻關階段。兩步法包括磁控濺射+水電鍍環節，成熟度高。三步法在兩步法基礎上增加真空蒸鍍，即磁控濺射+真空蒸鍍+水電鍍，提升生產效率和均勻性，但損失

3、良率。電池組裝環節增加了滾焊，并將極耳焊接改為超聲焊接。04設備：產業化的基礎，設備先行鋰電產業技術迭代設備更新先行。新工藝、新產品需要新設備實現，促使鋰電制造設備的更新周期縮短，原使用壽命為5-8 年的設備，實際更新周期僅3-5 年。鋰電設備市場規模持續增長，兩步法設備增量市場空間2025年可達近70億元。2021 年中國鋰電設備市場規模超過500 億元，預計2022 年將進一步增長超過750 億元。2025年全球鋰電設備市場規模有望達近3000億元。05風險提示（1）新能源車銷售不及預期；（2）政策變動；（3）產品研發不及預期等。UVlWoMsQQYiZqU1YtVbR8Q6MsQqQmO

4、nOfQnNrQlOrQmO7NrRzQwMmOsPNZnQoO30102+PET030405/CONTENTS 4011.2/1.1/1.3/202510%228.21.4/5 銅箔是現代電子行業必不可少的基礎材料，傳統銅箔按生產工藝的不同分為壓延銅箔和電解銅箔兩類。根據應用領域及產品規格不同，電解銅箔可分為鋰電銅箔、電子電路銅箔，其中鋰電銅箔主要應用于鋰離子電池領域，如消費類鋰電池、動力類鋰電池及儲能用鋰電池等；電子電路銅箔根據其自身厚度和技術特性主要應用于不同類型的印制電路板（PCB）。銅箔下游新能源汽車市場前景廣闊，將帶動鋰電銅箔行業快速發展，鋰電銅箔行業高端銅箔產品需求旺盛。受下游新

5、能源汽車行業續航需求增加、高能量密度電池享受更高補貼等因素影響，鋰離子電池向輕薄化、高能量密度發展趨勢明顯。催化銅箔企業不斷升級產品，厚度、抗拉強度、延伸率、耐熱性和耐腐蝕性等指標提升，6微米極薄及更薄的成為布局的重心，4微米、4.5微米等產品已在寧德時代、中創新航等開展應用。新型3C數碼市場如無人機、可穿戴設備等近年來發展迅速，對高端鋰離子電池的需求增多，也帶動了高端鋰電銅箔需求增長。鋰電銅箔已從關鍵輔材向核心主材演變，在鋰電池成本占比快速攀升至第三位。電池企業爭相入股投資鋰電銅箔企業，表明電池企業在保障鋰電銅箔供應穩定和維穩價格方面的需求急迫。銅原料漲價、加工費上漲、下游市場需求增長，鋰電

6、銅箔價格大幅上漲。據高工鋰電，2022上半年，鋰電銅箔在5系三元電芯中的成本占比已經上升至第三位，僅次于正極和電解液，在其它材料體系中的電芯成本占比也出現不同程度的上升。復合銅箔初露鋒芒，與傳統銅箔相比優勢明顯1.1圖：典型腦機系統的組成數據來源：高工鋰電，Wind，國泰君安證券研究-40%10%60%110%(30)(10)1030507090123456789101112202220212020YOY環比圖：2022年H1全球新能源車銷量近500萬輛 6傳統銅箔為復合銅箔產業奠定堅實基礎1.2數據來源：各公司官網，公司公告，Wind，國泰君安證券研究 已具備投資規模及運營資金壁壘。傳統銅箔

7、企業解決了復合銅箔產業化的投資規模和運營資金規模要求壁壘。（1）復合銅箔的技術含量高，對生產工藝與設備的要求嚴格。廠商需具備自行設計、加工生產的關鍵設備的能力。（2）復合銅箔設備投入規模要求高，較強的規模經濟特點，在投資建廠時的關鍵設備購置、基礎建設投入需要具備資金實力。（3）金屬銅產品屬于大宗商品，資金實力也要求高。技術儲備完備。傳統鋰電企業為復合銅箔產業化解決高技術壁壘。（1）生產技術經驗積累為主，需長期的生產實踐摸索，如復合添加劑的制備技術、生箔技術、后處理技術等，均難以通過簡單復制即掌握。（2）復合銅箔不但要具有耐熱性、抗氧化性，而且要求表面無針孔、皺紋，與層壓板要有較高的抗剝強度，沒

8、有處理微粒遷移等基板污染現象等，屬于技術層次較高的銅加工材料。專業人才的鎖定。技術和經驗需要專業的人才，但目前此類專業人才極少，更常見的人才是由企業在生產活動中通過長時間的生產實踐進行培養。銷售渠道和品牌建設完善。經過多年的市場競爭，（1）行業中容易開拓或者含金量高的銷售渠道已經被先進入的傳統銅箔企業占領，（2）下游鋰電池頭部企業篩選供應商要求嚴格，且一旦確定了合格供應商后不再隨意更換，銷售渠道和品牌建設是長期積累。7鋰電銅箔擴產迅猛，極薄銅箔滲透率快速提升1.3 為進一步提升電池能量密度，動力電池企業要求鋰電銅箔極薄化，加快對8m以下銅箔的導入。據高工鋰電，2018-2021年，國內6m銅箔

9、的市場占比已從20.5%提升至66.0%；8m銅箔從79.5%下降至25.1%；4.5m極薄銅箔則從0%上升至近10%。目前，鋰電銅箔企業都在加快4.5m極薄銅箔的產業化，頭部動力電池企業也在加快4.5m銅箔的導入，表明下游市場對極薄銅箔的需求持續升溫。復合集流體目前處于0-1的產業化初期，預計未來將產業化放量。國產鋰電銅箔在抗拉強度、延伸率、表面粗糙等性能優勢都不弱于海外品牌，在極薄化和成本控制方面具備明顯的競爭優勢，這為國產銅箔進入國際市場提供了保障。圖：集流體的作用在于電流聚集輸出或將電極電流輸入給活性物質圖：與傳統集流體相比，復合集流體呈三明治結構 定義：集流體是正負極與外部電路的電子

10、導體 作用：在于將正負極活性物質產生的電流聚集輸出或者將電極電流輸入給活性物質 取材：正極采用氧化電位高的鋁材，負極采用不易與Li形成合金的銅材 特點：高電導率、高穩定性、結合性強、成本低廉及柔韌輕薄6m4.5m三明治結構：金屬-PET/PP高分子材料-金屬，高分子絕緣樹脂PET/PP等材料作“夾心”層，上下兩面沉積金屬銅兩種方案：4.5m+2*1m銅=6.5m對標6m鋰電銅箔2.5m+2*1m銅=4.5m對標4.5m鋰電銅箔數據來源：Ultralightand fire-extinguishing current collectors for high-energy and high-saf

11、ety lithium-ion batteries國泰君安證券研究數據來源：鋰離子電池集流體圖形化表面結構設計及性能研究，國泰君安證券研究 8復合銅箔2025年滲透率或達10%，市場規模228.2億元1.4圖：復合銅箔市場空間測算 鋰電池及復合銅箔主要用于新能源車、儲能和消費等。隨著新能源車行業崛起，推動鋰電池快速降本。據公司公告，2021年，寧德時代動力電池平均售價為0.78元/Wh，相對2014年下降幅度達到73%。儲能有望進一步打開鋰電池及復合銅箔市場空間。目前全球能源供應向新能源方向轉型，能源供需錯配，以及能源供應危機，都推動儲能需求上升。據高工鋰電數據，2021年國內儲能電池出貨量近

12、60GWh，同比增長195%。因其金屬層更薄，復合銅箔的快充性能表現有可能低于傳統箔材。因此，除了純電動4C應用場景，復合銅箔有望在儲能、換電、中低端車等市場，更有競爭力。復合銅箔理論上兼具安全性、低成本和輕量化優勢，是傳統銅箔的高端替代品，2025年滲透率有望提升至10%。傳統銅箔減厚度存在理論上限，難以兩全低成本和高性?！叭髦巍苯Y構，夾心部位用低密度PP/PET膜置換金屬銅，降低了熱失控風險，相比于6m傳統銅箔，單位面積減重超55%，能量密度提升5%-10%；理論上單位物料成本降低近63%，綜合成本降44%。目前因技術不成熟且設備國產化率低，復合銅箔綜合成本偏高，未來有望通過提升良率、設

13、備線速繼續降本，預計2025年理論上綜合成本有望降至2.07元/平，傳統銅箔3.69元/平。數據來源：重慶金美公司官網，國泰君安證券研究 9復合銅箔2025年滲透率或達10%，市場規模228.2億元1.4圖：銅復合集流體產業鏈 復合銅箔市場空間具有極大潛力，2025年市場規?？蛇_228.2億元。隨著復合銅箔技術成熟，2023年復合銅箔有望開始大批量出貨。隨著復合銅箔滲透率提高，復合銅箔到2025年出貨量有望達到新的臺階，進入真正替代傳統銅箔時期。核心假設：1、滲透率：20222025年（1）復合銅箔動力電池領域滲透率分別為0%、1%、5%和10%，（2）儲能電池領域滲透率分別為2%、5%、15

14、%和30%，（3）其他消費電池領域滲透率分別為5%、10%、15%和20%；2、售價：復合銅箔的平均售價分別為7.2元/平米、6.5元/平米、5.8元/平米、5.2元/平米。預計到2025年復合銅箔出貨量有望達到43.9億平米，對應的市場規模約為228.2億元。復合集流體產業主要涉及設備、制造兩道產線，其改進方案可分別從材料、制造、設備著手分析。本報告詣在從材料、制造工藝、及設備端分別結構傳統銅箔與復合銅箔的產業工藝，進一步解析產業工藝的優劣勢，協助產業實現擴產及國際化目標。數據來源：重慶金美公司官網，國泰君安證券研究 10 11高安全性是復合集流體的主打優勢2.1數據來源：金美新材料科技有限

15、公司官網，國泰君安證券研究圖：傳統集流體產生毛刺會刺穿隔膜導致內短路（1）傳統集流體產生毛刺會刺穿隔膜導致內短路，復合銅箔毛刺小且熔點低助力提升安全性。由于復合銅箔的中間層為PET/PP基膜等有機層，被刺穿能夠有效避免電芯短路，從而可以提升電池安全。電池中電離遷移的鋰離子數量超過負極石墨可嵌入的數量，鋰離子將在負極表面潔寧，成為鋰枝晶。鋰枝晶會不可逆的造成鋰電池的容量和使用壽命衰減。若鋰枝晶繼續增大，出現穿透隔膜使正負極短路，電池將出現熱失效等安全問題。（2）復合集流體毛刺小且其受熱斷路效應可有效防止鋰枝晶導致的熱失效問題，大大提升電池壽命和安全性。復合集流體材料穿刺時因其高基膜高分子不容易斷

16、裂，即便斷裂，銅層比傳統的更薄，穿刺時產生的毛刺更短，1微米的鍍銅的強度無法達到刺穿隔膜的標準，從根本上降低了毛刺穿透隔膜并與電極接觸的風險。（3）PET等有機層不導電且熔點低。發生局部短路時較易熔斷并實現局部電流的點斷路，發生大面積短路時PET層和阻燃結構可提供無窮大電阻從而有效避免電池熱失控。傳統技術在電解液中添加阻燃劑，一般添加的量較少，僅能對內短路起到延緩作用，且以犧牲電池能量密度為代價，過量添加會導致電池電化學性能大幅下降。而復合集流體中間的高分子基材具有阻燃特性，其金屬導電層較薄，短路時會如保險絲般熔斷，在熱失控前快速融化，電池損壞僅局限于刺穿位點形成“點斷路”。圖：復合銅箔毛刺小

17、且熔點低，提升安全性 12低成本是產業化的基石2.2 在低成本方面，在技術完備條件下，復合銅箔低成本體現在原料成本低、設備投資高但量產后綜合成本低，理論降本空間大。大規模量產后有望實現綜合成本4.5元每平米以下，相較傳統銅箔有望實現降低40%的制造成本，理論上放量后單平原料成本有望降低2元以上。原料成本低復合銅箔由于減少了銅的使用，相較傳統6m銅箔，原材料成本可降低40%以上。若以后基膜可國產替代，成本降幅可達50%。復合銅箔的技術路線主要有PET和PP基材兩大類：PP原料便宜，耐強酸強堿，不耐低溫（30度以下脆化），不適合很多環境，銅附著力差，抗拉強度弱（影響后邊涂附等工序）；PET原料比P

18、P貴，耐弱酸弱堿（電解液為弱酸性），銅附著力強。表：復合銅箔單平原材料成本有望降低2元以上數據來源：Wind，國泰君安證券研究單價（噸）單價（噸）面密度面密度(g/)單平原材料成本單平原材料成本銅箔（2m）6300017.92 1.13 銅箔（6m）6300053.76 3.39 PET（6m）250008.280.21 PET（4m）250005.520.14 傳統銅箔（傳統銅箔（6m）6300053.76 3.39 復合銅箔（復合銅箔（6m）=銅箔銅箔2m+PET 4m88000/1.27 13低成本是產業化的基石2.2 復合銅箔設備投資高，比傳統銅箔高約1倍多，但綜合成本可低超40%。據

19、嘉元科技與中一科技公告，擴產1萬噸傳統銅箔的投資額約為6億元。以銅箔厚度為6微米為例，1萬噸銅箔面積為1.86億平米，傳統銅箔單平米投資額約為3.2元。據寶明科技公告，PET銅箔單平米投資額約為7.7元。傳統銅箔與復合銅箔的成本結構中，主要成本項目為原材料費用和折舊費用，括人工費用等其他成本項目一般占比較低。經測算，綜合成本可低44%。即使復合銅箔的折舊成本再上升50%，原材料成本上升10%-20%，復合銅箔的綜合成本還是明顯占優。PET銅箔規?；杀撅@著低于傳統銅箔 當前略高：復合銅箔制備工藝更復雜，設備投入、制造費用更高，產業化初期良率低，當前復合銅箔綜合成本高于傳統銅箔。降低30%以上：

20、若考慮大規模量產化后良率、效率的提升，理論上復合銅箔成本有望比傳統銅箔降低30%以上。以6m銅箔為例：其單位材料成本為3.39元/平方米；6m PET銅箔的銅箔厚度為2m，單位總成本為1.27元/平方米 復合銅箔規?；杀纠碚撋巷@著低于傳統銅箔44%表：復合銅箔規?；杀纠碚撋巷@著低于傳統銅箔44%數據來源：Wind，公司公告，國泰君安證券研究成本項目成本項目銅箔銅箔PET銅箔銅箔原材料原材料原料成本（元/平米）3.391.27銅箔制造銅箔制造投資金額6億元/萬噸,面積為1.86億平米7.7元/平米單位投資（元/平米）3.27.7折舊（元/平米，假設10年）0.30.8單位成本合計（元單位成本

21、合計（元/平米）平米）3.692.07 14中長期輕量化帶來廣闊的應用前景2.3 復合銅箔1GWh鋰電池箔材于傳統銅箔減重56%。由于銅密度為8.96 g/cm3，高于PET膜材的1.37g/cm3，因此將部分銅換成PET材料，能減少箔材的重量。假設1GWh鋰電池負極箔材用量為1200萬平米，銅箔厚度為6微米，則需要的銅箔用量為645噸。若將銅箔、鋁箔換成復合箔材，其中PET層厚度為4微米，金屬層厚度為2微米。1GWh鋰電池需要的復合銅箔為281噸，相對傳統箔材減重達56%。中長期看，輕量化與強兼容為其帶來廣闊的應用前景，復合銅箔產業化成為行業共識期待。PET銅箔有望實現超50%的質量減輕 厚

22、度相比6m銅箔減少66.67%：金屬用量的節省部分用PET等材料進行替代后，保障安全性的同時重量更輕，產品綜合性能更優。重量減輕50%-80%：復合集流體中間層采用輕量化高分子材料，重量比純金屬集流體降低50%-80%。能量密度提升5%-10%：隨著重量占比降低、電池內活性物質占比增加，能量密度可提升5%-10%。表：復合銅箔1GWh鋰電池箔材于傳統銅箔減重56%數據來源：Wind，公司公告，國泰君安證券研究負極集流體負極集流體銅箔銅箔PET銅箔銅箔構成（m）61+4+11GWh用量（萬平米）12001200金屬厚度（m)62金屬密度（g/cm3)8.968.96PET厚度(m)/4PET密度

23、（g/cm3)/1.37金屬用量(噸）645.12215PET用量（噸）/65.761GWh用量（噸）用量（噸）645.12280.8相比傳統箔材減重相比傳統箔材減重56%15+PET033.2/3.4/3.1/3.3/16 水電鍍是傳統工藝與復合銅箔都要用到的技術，傳統電鍍銅箔的主要生產工藝流程包括電解液制備、生箔制造、表面處理、分切包裝以及相關的檢測控制等工序。圖：電鍍銅箔的主要生產工藝流程表：水電鍍生產步驟數據來源：諾德股份年度報告，國泰君安證券研究傳統銅箔制造工藝為電鍍銅，為復合銅箔產業化奠定基礎3.11電解液制備工序主要是將淬火處理后的銅料（銅線、銅米等）投入溶銅罐中，與稀硫酸溶液進

24、行反應成為硫酸銅溶液，經過濾凈化、溫度調整、電解液成份調整等步驟，制備出純度很高、成份合格的電解液，以滿足連續電沉積銅箔。2生箔制造工序其過程是一個電解過程，表面涂鈦的、由專用鈦金屬制作的輥筒作為陰極輥，以表面涂銥、鉭混合物的鈦材料輥筒為陽極，在陰陽極之間加入硫酸銅電解液，利用專有的低電壓、大電流電子技術，使電解槽內的電解液銅離子生成箔狀銅單質，陰極輥上便有金屬銅析出:Cu2+2e-Cu銅離子附著到連續轉動的高性能的鈦質陰極輥上，生成銅結晶粒子。析出的金屬銅從輥面上剝離，水洗、烘干，纏繞成卷，形成生箔。調節電解工藝參數及配方、陰極輥轉速、電流等，生產不同厚度的銅箔。電解生成的銅箔在空氣中很容易

25、和氧結合后氧化，故在生箔機后端設置有防氧化裝置，以滿足下游生產需要。3分切、檢驗、包裝工序生箔制造工序后進入分切工序，根據客戶的不同需求對銅箔進行最后加工，由專用分切機進行裁剪分切，質檢合格后包裝、出廠。17數據來源：重慶金美公司官網，國泰君安證券研究復合銅箔有三種生產方案，產業內使用兩步法居多PET+3.2復合銅箔工藝路線多元，當前產業內以基膜PET+兩步法為主，量產難點在設備和良率從基膜材料選擇看來，PET材料抗拉強度更大、工藝簡單，成為主流選擇。PP材料電池端性能好更受電池廠青睞，或工藝成熟后成為更優選。從制造工藝看來，分為一步法、兩步法和三步法。一步法分為全濕法和全干法，其產品性能優異

26、、良率高，但目前成本高昂，尚處實驗室攻關階段。兩步法包括磁控濺射+水電鍍環節，成熟度較高。三步法在兩步法基礎上增加真空蒸鍍環節，即磁控濺射+真空蒸鍍+水電鍍，提升生產效率和均勻性，但損失良率。產業內形成三種復合銅箔方案（1）一步法：磁控濺射至1微米，化學法。（2）兩步法：磁控濺射70-80nm，將基底材料金屬化，形成具備特殊性能的金屬薄膜，剩下的采用水電鍍，加厚金屬膜層。（3）三步法：磁控濺射30nm，再一次蒸鍍40nm，將基底材料金屬化，剩下采用水電鍍。高安全、長壽命、低成本、強兼容、輕量化 目前大多數廠商采用兩步法。從電池組裝環節看來，增加了滾焊，并將極耳焊接改為超聲焊接。圖：復合銅箔的主

27、要生產工藝流程 18復合銅箔有三種生產方案，產業內使用兩步法居多PET+3.2數據來源：匯成真空招股書，高工鋰電，GGII，國泰君安證券研究磁控濺射水電鍍示意圖制造工藝真空蒸鍍磁控濺射法屬于物理氣相沉積的一種（PVD）。將靶材置于陰極，電子與工作氣體碰撞分解出正離子，在電場的作用下，正離子會轟擊靶材表面，靶材內原子獲得能量且因此發生級聯碰撞，最終發生濺射現象，完成鍍膜。真空蒸鍍屬于物理氣相沉積的一種（PVD）。是指在真空條件下，采用一定的加熱蒸發方式蒸發鍍膜材料（或稱膜料）并使之氣化，粒子飛至基片表面凝聚成膜的工藝方法。水電鍍是三種方法都要使用的工藝，歸類為物理氣相沉積（CVD）。電鍍總結來說

28、即借助外界直流電的作用，在溶液中進行電解反應，使導電體例如金屬的表面沉積一金屬或合金層。19數據來源：匯成真空招股書，高工鋰電，GGII，國泰君安證券研究成本比較：一步法兩步法三步法3.3一步法分為全濕法和全干法。全濕法對基膜清洗、粗化，提升表面粗糙度，后以化學沉積（不通電）在薄膜基材表面覆蓋一層均勻的金屬銅層。代表廠商為三孚新科。全干法通過多靶材、多腔體提高效率，使用純磁控濺射工藝或開發磁控濺射和真空蒸鍍一體機鍍銅。代表廠商為漢嵙新材、道森股份（深圳洪田）。一步法優勢顯著，但目前成本高昂、效率不及預期，尚處于實驗室研發攻關階段。一步法可以提升良率、均勻性、自動化水平（兩步法、三步法未能將設備

29、連通，自動化程度有限）以及沉積純度，但目前成本較高，且設備尚未打通。兩步法工藝較成熟，效率與成本對立。方阻=材料電導率/厚度，即磁控濺射的金屬層越厚，方阻越低。至少需要低于一定的數值才能實現連續濕法電鍍（即水電鍍）加厚，一般預鍍銅層方阻2.5歐姆。方阻小了（磁控濺射層越厚），電鍍環節效率將顯著提升，單線產能提升。磁控濺射和真空蒸鍍的沉積效率均為納米級，沉積1m，需操作幾十次才能完成，生產中一般僅用磁控濺射/真空蒸鍍鍍種子銅層（電鍍。磁控濺射真空鍍膜的優勢在于穩定性好、均勻度好、膜層致密、結合力好。但磁控濺射對金屬材料純度要求較高，加工需高純氬氣等特種氣體。磁控濺射多次操作增加設備折舊速度，增加

30、成本。單次鍍膜厚度為納米級，達到微米級銅厚則需要多次濺射，相對效率低于電鍍工藝。不全磁控濺射 受限于現有磁控濺射設備及工藝不完善，常出現箔材穿孔、鍍銅不均、基材起皺變形等問題。存在產能瓶頸：由于磁控和蒸鍍的節拍限制，目前復合箔的單位設備效率均不及傳統箔材，限制了產品放量。有待提升 21復合銅箔制造技術仍存多項功能有待提升2.3數據來源：金美環評報告，國泰君安證券研究表：傳統銅箔與復合銅箔的綜合對比 復合集流體對生產工藝及設備要求極高，需要將有機高分子材料和金屬材料之間做到完美復合。傳統集流體直接升級為復合集流體不會影響原有電池內部電化學反應，因此復合集流體可運用于各種規格、不同體系的動力電池。

31、PET材料的引入，電池制造需新增工序。22復合銅箔制造技術仍存多項功能有待提升+2.3數據來源：GGII，金美環評報告，國泰君安證券研究 復合集流體對生產工藝及設備要求極高，除優化工序外，影響產業化是主要因素還有性能領域與制造工藝領域。性能領域其快充性能有待提升、制造工藝領域其磁控濺射均勻性+水電鍍兩面夾是影響產業化的主要因素。性能領域：快充性能有待提升圖：產業化還需提升性能與制造工藝 復合箔材的過流能力有限：以6微米的復合銅箔為例，箔材兩側的金屬層厚度只有1微米。高倍率充放電時性能有待提升：在低倍率充放電時候，采用傳統銅箔或PET銅箔，電芯的充放電曲線沒有明顯的差異。然而，2C、4C等高倍率

32、充放電時，因其金屬層更薄，復合銅箔的快充性能表現有可能低于傳統箔材。除了純電動4C應用場景，復合銅箔有望在儲能、換電、中低端車等市場，更有競爭力。制造工藝領域：磁控濺射均勻性控制+水電鍍兩面夾 磁控濺射：均勻性或不好，水鍍環節若電阻值效果差異大，會把濺射上的銅層開始電鍍時擊穿一部分，漏濺射導致的電鍍效果不良。溫度過高導致膜拉壞損傷。影響10%的良率。水電鍍：水鍍有夾點印記，兩邊有雙面夾，兩邊夾點需切掉、報廢，夾點夾的產品電鍍后不能用。損失3-5%良率。下游良率：復合材料本身良率約85%，另電池分切環節還有良率的損失。2304PVD4.2/4.1/4.3/PET4.4/4.5/24數據來源：起點

33、研究院，高工鋰電，國泰君安證券研究鋰電產業鏈技術加速迭代，設備更新先行4.1 鋰電產業技術迭代設備更新先行。對于鋰離子動力電池而言，能量密度和安全性為其最重要的兩個指標。從鋰離子動力電池應用于電動汽車以來，實際裝車產品的能量密度從100Wh/kg 提升到200-300Wh/kg，向高能量密度發展是動力電池的必然趨勢。但在現有的材料體系下，能量密度的提升將導致電池的熱穩定性變差，造成安全性風險，從而對鋰電池的生產技術與加工工藝提出了更高的要求。新工藝、新產品往往需要新的設備來實現，較快的行業工藝更新速度和產品迭代，促使鋰電制造設備的更新周期縮短。原本設計使用壽命為5-8 年的設備，實際更新周期僅

34、3-5 年，進一步推動了鋰電制造設備向高效率、高精度、更兼容方向發展。圖：鋰電設備產業化基礎源于行業高景氣與政策支持圖：2025年全球鋰電設備市場規模有望達近3000億元1鋰電設備市場規模持續增長，中國已經占據全球市場的半壁江山。根據起點研究院（SPIR）統計，2021 年全球鋰電池設備市場規模為792 億元，增長48.87%；高工鋰電數據顯示，2021 年中國鋰電設備市場規模超過500 億元，預計2022 年將進一步增長超過750 億元。政策支持：未來隨著政府支持政策的繼續推行、新能源技術的深入發展以及市場認可度的逐步提高，下游動力電池需求不斷增長，電池廠商擴產速度加快，進而帶動整個鋰電制造

35、設備市場規模的快速擴大，也將為PET銅箔設備市場的快速發展帶來強大發展動力。2 25數據來源：起點研究院，高工鋰電，公司官網，國泰君安證券研究鋰電產業鏈技術加速迭代，設備更新先行4.1圖：銅箔是鋰電池負極材料的重要組成部分，約占鋰電池總成本的8%復合銅箔產業化趨勢確定。銅箔材料是鋰電池負極材料的重要組成部分，約占鋰電池總成本的8%。鋰電池中銅箔降班、減重趨勢顯著，為順應行業發展，PET復合銅箔應運而生，產業化趨勢基本確定。42%12%8%3%5%42%正極材料負極材料銅箔鋁箔電解液隔膜 復合集流體目前處于0-1的產業化初期，設備持續迭代，目前正逐步實現國產化。初代設備以進口為主，如應用材料、愛

36、發科、德國萊寶等，其技術水平領先，但造價昂貴，約為國產設備的2.5-3.5倍，生產周期長，拿貨周期較國產長，后續不易維護。國產設備目前已逐步切入，包括磁控濺射、水電鍍以及后續的超聲焊已經基本實現國產替代，目前產業內新增產能基本采購國產設備。圖：復合銅箔設備正被國產設備替代圖：復合銅箔設備產業示意圖國產替代國產替代國產替代國產替代磁控濺射磁控濺射水電鍍水電鍍超聲焊超聲焊外資進口外資進口外資進口外資進口 26數據來源：鑫欏鋰電，Wind，GGII，國泰君安證券研究鋰電產業鏈技術加速迭代，設備更新先行4.1 復合銅箔設備市場空間可觀，產業紛紛布局。預計到2025年復合銅箔出貨量有望達到43.9億平米

37、，對應的市場規模約為228.2億元。假設2025年PET銅箔滲透率15%，兩步法設備增量市場空間2025年可達近70億元。圖：假設2025年PET銅箔滲透率15%，兩步法設備增量市場空間2025年可達近70億元 27數據來源：匯成真空招股書，高工鋰電，公司官網，GGII，國泰君安證券研究磁控濺射/真空蒸鍍（PVD）設備以進口為主，國產化加速4.2 磁控濺射/真空蒸鍍設備以進口為主，國產替代加速。目前磁控濺射設備以進口為主，成本較高。磁控濺射是兩步法制復合銅箔中的第一步，由于基膜不導電且銅不容易直接沉積，因此需要在基膜上先通過磁控濺射形成納米級的銅層。海外設備較為先進，海外廠商如愛發科、德國萊寶

38、等占據真空鍍膜較大市場份額。國內廣東騰勝已大批量供貨，匯成真空也在加速追趕中。磁控濺射法屬于物理氣相沉積（PVD）。靶材置于陰極，電子與工作氣體碰撞會分解出正離子，正離子會轟擊靶材表面。真空蒸鍍屬于物理氣相沉積（PVD）。真空條件下，采用一定加熱蒸發方式蒸發鍍膜材料（或稱膜料）并使之氣化，粒子飛至基片表面凝聚成膜。代加工材料的機械化特性不同。PET/PP膜很薄，不像之前代加工材料半導體和通用五金材料比較硬，二者機械化特性不同。濺射參數不同。原來可以開很高的頻率，溫度高不會對產品有影響，但PP/PET膜溫度高會引起起皺、穿膜等，因此其壓力和濺射速率都不能高，需找到合適的生產參數、速度、張力控制，

39、對膜的機械性需要精密控制。目前解決方案有多靶材逐級濺射等，據GGII，已經有廠商使用16、20靶材，相較之下半導體僅用1、2個靶材。在于防止基膜擊穿。PET基膜僅有4m，濺射銅原子僅靠動能穿透嵌進去，基膜很容易被完全打穿，做到嵌入高分子卻不打穿，需生產參數、速度、張力控制等極為合適。國產替代原理設備難點操作難點 28數據來源：騰勝科技公司官網，國泰君安證券研究磁控濺射/真空蒸鍍（PVD）設備以進口為主，國產化加速4.2國產機加速迭代，國產化進程加速 國產機加速迭代。以騰勝科技的雙輥多腔室磁控卷繞真空鍍膜機為例，機型是通過引進德國技術并進行進一步改良設計而成。多達12個鍍膜腔室、24支磁控靶位，

40、鍍膜腔室間隔氣良好，適合多層膜的鍍制工藝。設備具有產能大、穩定性強、重復性優、運行成本低等特點。三步法新增蒸鍍設備（預計800萬元/臺）。真空蒸鍍著力弱且高溫可能會導致膜材受損，其良率可能會低于兩步法。真空蒸鍍溫度過高，基底容易燙損或起皺，金屬高溫蒸汽可達1000以上，而PET的熔點僅為250左右，因此鍍敷過程中極薄的基底易被燙損或受熱起皺。另外其附著原理為蒸發附著，無需高壓電場，真空加熱，僅為附著原理，較濺射的點對點碰撞高能量原子，真空蒸鍍沉積金屬和基底的結合力相對弱。以上兩點或提高不良率。圖：雙輥多腔室磁控卷繞真空鍍膜機 磁控濺射最大的問題在于生產效率較低。單次濺射單面基體，且若長久維持在

41、高溫狀態下或造成膜褶皺，但降低溫度也會降低生產效率。部分廠商嘗試用蒸鍍來替代磁控濺射，但工藝難度高。蒸鍍通過金屬受熱融化，形成原子蒸汽層積到薄膜上，在結合力上稍弱。此外化學沉積的方式也在開發中。磁控濺射設備不斷迭代，隨著線速度和良率不斷提升。單臺設備產能成正比增長。最初磁控濺射設備的線速度不足10m/min，目前騰勝2.5代機已經達到20m/min，未來繼續提升。頭部廠商磁控濺射設備的良率已提升至90%，由于線速度和良率的提升，單臺磁控濺射設備產能成倍增長，年產能約1100萬平/臺，對應1GWh，相比于2代機產能提升一倍。29水電鍍以國產雙邊夾鍍膜設備為主，先發優勢明顯4.3數據來源：東威科技

42、公司官網，國泰君安證券研究全新技術壁壘高，國內先發優勢明顯圖：雙邊夾卷式水平連續鍍膜設備 電鍍是三種方法都要使用的工藝，歸類為物理氣相沉積（CVD）。電鍍總結來說即借助外界直流電的作用，在溶液中進行電解反應，使導電體例如金屬的表面沉積一金屬或合金層。1水電鍍設備國內企業先發優勢明顯東威科技是目前國內唯一一家能實現PET鍍銅設備量產的企業。重慶金美在考慮與航天四院等研究所合作，但尚未量產。該環節與傳統的PCB電鍍工藝相似性較大，但難度更高。如在導電輥表面易形成鍍銅層，鍍銅層易刺破或劃傷薄膜。同時待鍍膜由于膜材厚度薄(4-6m)寬幅大(1.2米-1.6米)，膜面由于本身內應力，容易引起從兩邊向內收

43、縮的起皺，從而大幅降低了導電薄膜產品的良品率，嚴重影響企業整體生產效率。2主流采用電鍍夾兩邊夾膜材目前主流采用電鍍夾兩邊夾膜材導電，后處理采用滾輪輔助傳動膜材?，F階段主要生產4.5m PET/PP復合銅箔。水電鍍速度快，生產效率高，微米級鍍銅可以一次成型。磁控濺射和真空蒸鍍的沉積效率均為納米級，沉積1m，需要幾十次操作，因此一般僅用磁控濺射+真空蒸鍍鍍種子銅層，剩下的由速度快的水電鍍一次成型。3需要工藝know how的積累，壁壘很高雙邊夾膜設備導電夾夾著PET兩段往前走。優勢：不會像導電輥一樣產生渣點、脫銅皮，沒有污染、異物；劣勢：工藝很難，線速度較慢，且寬幅存在限制，未來有待進一步技術迭代

44、。銅層主要部分是在水平鍍環節形成，因此水平鍍工藝對銅層性能有重要影響，包括銅層的厚度、厚度均勻性、表面密度、表面粗糙度、抗拉強度：（1）要控制拉力均勻且不能過大，PET膜很薄，拉力過大容易拉斷，而受力不均勻，高分子容易變形，且不可恢復。（2）電流密度的控制，如電流密度過大，沉積銅層變厚，提高成本；電流密度小，或不滿足電池的導電性，影響使用。目前頭部廠商水電鍍設備已經迭代至二代，以雙邊夾鍍膜設備為主，良率可達到90%，設備的線速度目前行業可以做到10m/min。30數據來源：驕成超聲招股書，國泰君安證券研究突破超聲焊技術才可實現PET銅箔量產4.4 超聲波焊接技術具有不可替代性。鋰電池發展的重點

45、方向包括安全性和續航能力，多功能復合集流體在這兩點均能帶來提升。以復合銅箔替代傳統的銅箔，鋰電池在前段工序需多出一道采用超聲波高速滾焊技術的極耳轉印焊工序，同時中段工序的多層極耳超聲波焊接工序依舊保持不變，進一步拓寬超聲波技術在鋰電行業的應用范圍。在鋰電池生產工序中，多層極耳的超聲波焊接不存在迭代風險，且隨著鋰電池技術的發展，超聲波焊接技術的應用范圍還將進一步擴大。圖：常見方殼電池極耳焊接中超聲波焊接與激光焊接示意圖 31數據來源：驕成超聲招股書，國泰君安證券研究突破超聲焊技術才可實現PET銅箔量產4.4 超聲波焊接是把高頻振動的能量聚集到金屬件的待焊表面以焊接金屬。超聲波金屬焊接是將焊件置于

46、焊座上，焊頭在壓力作用下在焊件表面來回高頻振動摩擦，焊件界面間氧化物或污染被破壞擠走，從而形成純凈金屬之間的接觸，在高頻超聲摩擦的作用下，接觸的金屬發生塑性變形及流動，形成局部連接區域；隨著超聲能量的持續增加，金屬塑性流動進一步增強，局部連接區域不斷擴展融合，進而形成焊接接頭。圖：超聲波金屬焊接原理圖 特別適合焊接一些較軟的和高導熱性的材料，如鋁、銅、鎳等：超聲波金屬焊接時，焊接溫度遠低于材料的熔點，是一種固相連接的方法。其既可以焊接同種材料，也可以焊接異種材料，特別適合焊接一些較軟的和高導熱性的材料，如鋁、銅、鎳等。超聲波金屬焊接系統：（1）發生器（將工頻交流電轉換為超聲頻電信號）;（2）換

47、能器（將超聲頻電信號轉換為機械振動）；（3）調幅器（將換能器端輸出的振幅進行調整）；（4）焊頭（將調幅器端的振幅進一步放大，傳遞到焊件表面）；（5）底模（即焊座，支撐焊件）。321不可替代性2效果佳3優點在輥壓之前增加滾焊步驟，即超聲焊預處理，PET基膜材料不導電，若只把極耳焊接在一面銅層，另一面銅層被PET阻隔無法導通，因此先需要進行滾焊，即上下再加一層銅箔，為極耳焊接環節做準備。將極耳焊接改為超聲波終焊在于其功率更大、保證焊接強度和焊接效果。PET基膜材料和表面銅層的熔點不同，激光焊接的波長無法同時滿足塑料和金屬的熔點。使用超聲波摩擦的物理特性，將PET層與銅鋁材熔接。較激光焊接、傳統電弧

48、焊、電阻焊，超聲焊具有焊接效果好、焊接穩定性高、焊接電阻率低、更節能環保等優勢。超聲焊焊接時發熱量低，引起的工件溫度升高不足以使金屬發生熔化，基本不會增大焊接接頭的電阻，是鋰電池電芯生產焊接流程中的必要設備。特別是在多層極耳焊接中，如采用激光焊接，會對焊接環境的要求比較嚴格，需使用惰性氣體以防熔池氧化，否則容易造成焊接接頭內部產生氣孔，同時激光焊接過程中發熱量大，易產生金屬化合物，會降低傳導效率，對電池性能造成不利影響，而超聲波焊接能夠很好避免激光焊缺點。適配發展產業孵化中研究范式逐步確定行業賽道初見雛形技術多元化發展應用范圍逐步拓寬行業內開始出現龍頭企業成為關注度極高的新興產業不可替代性數據

49、來源：腦機接口技術在醫療健康領域應用白皮書（2021），國泰君安證券研究突破超聲焊技術才可實現PET銅箔量產4.4 33數據來源：驕成超聲招股書，國泰君安證券研究突破超聲焊技術才可實現PET銅箔量產4.4 超聲波焊接對PET銅箔焊接極為適配。其既可以焊接同種材料，也可以焊接異種材料，特別適合焊接一些較軟的和高導熱性的材料。超聲波焊接有巨大市場潛在空間。動力電池裝機量快速增長，將帶來龐大的設備采購需求，為動力電池超聲波焊接設備及其他超聲波應用的市場發展基礎。圖：超聲波金屬焊接的優勢超聲波滾焊機超聲波極片裁切設備超聲波除塵設備潛在應用場景邊際增量主要集成在高速切疊片一體機內，用于鋰電池正極極片裁切

50、鋰電池制造過程中對粉塵顆粒的控制要求極為嚴格，除塵設備在很多工序中均存在應用單條產線對滾焊設備的需求數量是極耳超聲焊接設備的3 倍左右若設備的技術成熟度和可集成性達到要求將存在較大的市場潛力以復合集流體替代傳統的銅箔和鋁箔，鋰電池在前段工序將多出一道采用超聲波高速滾焊技術的極耳轉印焊工序相對于傳統機械裁切顯著改善裁切效果，若行業未來攻克全部技術難題將形成顯著大于極耳焊接設備的市場需求 34數據來源：驕成超聲招股書，國泰君安證券研究設備采購主要有兩種方式4.5 設備廠商一般不提供整機自動化設備。三種設備位于鋰電池中段工序，均屬于整機自動化設備的一部分，整機自動化設備一般由電芯上料、陽極（陰極）極

51、耳超聲焊接、貼膠、電芯下料等部分組成。整機自動化設備一般由集成商提供，其中主要包括大族激光、聯贏激光、利元亨、海目星、贏合科技、中基自動化等。圖：鋰電池生產環節示意圖 35數據來源：知乎：芯智訊、第3類人，國泰君安證券研究設備采購主要有兩種方式4.5方式1：鋰電池廠商直接采購部分鋰電池廠商將關鍵單機設備的采購權由自己控制。典型的下游客戶包括寧德時代和比亞迪。寧德時代直接采購設備廠設備，同時采購集成商（近幾年主要為大族激光或聯贏激光）用于其他工序的自動化設備?？蛻粢笤O備廠將設備發到集成商工廠，由設備廠的售后工程師協助將設備集成在自動化設備上，集成商完成整機聯調后，再一起發往寧德時代指定工廠，由

52、寧德時代進行驗收；比亞迪因為自動化設備一般自主完成，所以設備廠的設備直接發往比亞迪指定工廠。方式2：集成商采購部分鋰電池客戶將包含三種設備的中段工序自動化設備或部分自動化設備整包給集成商，三種設備作為關鍵單機設備，終端鋰電池客戶一般會指定設備品牌的可選范圍作為對集成商整機設備的技術要求，然后由集成商直接采購。這種情況下，集成商即為設備廠的直接下游客戶。相互競爭下游集成商客戶不直接生產三種設備 由于終端客戶需求存在差異，存在設備直接銷往終端客戶和銷往集成商兩種模式；比如超聲焊設備下游集成商客戶生產的是以超聲波設備為主要組成部分的極耳焊接自動化設備，并不直接生產超聲波設備。3605 37風險提示05 新能源車銷售不及預期，政策變動，產品研發不及預期等。38 THANKS FORLISTENING