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1、 2摘要01宏觀層面看來,雙碳戰略下,碳中和產業至關重要能源危機與能源安全問題迫在眉捏。能源危機最緊張的時候還沒到來,2023俄羅斯天然氣真正斷供,各國危機感增強,引發能源安全、產業鏈安全的思考。碳中和產業鏈將遠超房地產產業鏈,成為國民經濟第一大支柱產業。未來幾年發展清潔能源將是各個國家都最重視的產業,是政府最好的提振經濟的抓手,是全球都爭搶的環節,各國在你爭我搶的過程中會出現更有利的政策,2025年將成為硬性指標,2023年在能源貴的地方出現爆發式增長。02中觀層面看來,鋰電產業將迎來洗牌與新發展結合基本面、資金面、政策面,2022年12月中國電動車滲透率達27.6%,電動化浪潮走向細分領域
2、alpha機會。洗牌過程中精選階段性受益于產業鏈放量,從而量價齊升的環節。中長期看來,TWh300-400TWh2020TWh/0.6TWh30202303微觀層面看來,新技術產業化鑄造新成長核心需求(安全性、高端化、輕量化)催化技術變遷,新技術的優質供給替代舊材料,量價齊升鑄造新成長。首先找到由于產品升級,價格和利潤率齊升,量價齊升的細分領域,其次選擇有價值的研究。04安全性、高端化、輕量化是核心需求安全性+輕量化:復合銅箔,設備更新先行。原使用壽命為5-8 年的設備,實際更新周期僅3-5 年。2025年全球鋰電設備市場規模有望達近3000億元。安全性+高端化:芳綸涂敷,國產替代空間大。替代
3、原理:(1)PVDF價格高企,芳綸涂覆性價比上升;(2)國內芳綸企業突破技術壁壘,加速0-1商業化;(3)自身性能突出,最輕薄且可單獨涂覆。其他:正極材料、負極摻雜、固態電池、PACK模組等。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。3/CONTENTS0102030504 4+01 5 61N10%50%betaalphaTWh3300-400TWh2020TWh/0.6TWh30202120222023alpha1alpha2alphaalpha1231alpha2alpha0-1+12312312Pack 70102030401 801 碳中和產業
4、鏈將遠遠超過房地產產業鏈,成為國民經濟第一大支柱產業。未來幾年發展清潔能源是個個國家都最重視的產業 是政府最好的提振經濟的抓手,是全球都爭搶的環節。美國出IRA法案目的在于重塑產業鏈格局,不必擔心國內政策滑坡,各國在你爭我搶的過程中會出現更有利的政策。2025年將成為硬性指標,2023在能源貴的地方出現爆發式增長。LNG57%19%16%8%圖:“雙碳”是國家戰略目標核心內容之一16%202081%2060數據來源:國網能源研究院,國泰君安證券研究 9中觀:鋰電產業的洗牌與發展:鋰電將進入TWh時代01數據來源:各公司官網,公司公告,Wind,國泰君安證券研究 中國動力電池供給全球市場。202
5、2 年1-10 月全球動力電池累計裝車量為389GWh,同比+76.7%。在全球TOP10 動力電池供應商中有6 家中國企業上榜,合計裝機量226.5GWh,市占率達到58.2%,較2021 年提升7.5pct。2022 年1-10 月寧德時代裝車量位居首位,裝車137.9GWh,市占率為35.4%,同比+4.3pct;LG 新能源位列第二,裝車52.8GWh,市占率為13.6%,同比-7.2pct;比亞迪列第三,裝車52.3GWh,市占率13.4%,同比+4.9pct。2023 年全球鋰電出貨量有望進入TWh 時代。我們預計 2023 年我國新能源車銷量有望首次突破1000 萬輛,達到105
6、0 萬輛,同比增長61.5%,到2025 年有望增長至1985 萬輛,CAGR 達到45.1%。在動力、儲能、消費需求的拉動下,預計2023 年全球鋰電需求有望首次突破1TWh,達到1.26TWh。051015202530354012345678910111220212022圖:全球動力電池逐月裝機量(GWh)01020304012345678910111220212022圖:全球動力電池逐月庫(GWh)05010015020025030035040045001234562017-012018-012019-012020-012021-012022-01表:中國鋰電池出口量 10中觀:供需格局
7、與空間:2023年中上游過剩加劇,優質產能勝出01數據來源:各公司官網,公司公告,Wind,國泰君安證券研究 滲透率突破到一個位置之后,取而代之的很可能是快速的提升而非趨緩。2022年下半年市場多次上調對下游電動車銷量的預期。市場由下調電動車銷量預期至500萬輛,到現在基本已經形成了預期銷量600-650萬輛的共識。美國有望開啟高增速,中歐持續滲透,預計2030年電車銷量5337萬臺,滲透率近60%。市場真正的演繹比我們想象的要樂觀。對于2023年以及之后的電動車銷量增長,由于2022年中國新能源汽車滲透率達到27.6%,市場擔憂銷量增速隨之趨緩。我們認為,這個擔憂的本質是對滲透率定義。我們認
8、為,新能源汽車的革命很可能是下一個智能機的革命,滲透率突破到一個位置之后,取而代之的很可能是快速的提升而非趨緩。差異化競爭:一體化帶來成本優勢,未來差異主要看高鎳比例和海外出口 下游綁定:格局想打破比較難,下游客戶穩定 未來格局變化看二、三線電池廠:2022年電池廠擴產,格局變化需關注中航鋰電、億緯鋰能、蜂巢這些二線電池廠能否有效量產 預計2023年行業競爭將加劇,電池廠開啟分化,行業集中度進一步提升,龍頭廠商成長確定性高。測算電池行業23年產能利用率達80%左右,主流公司出貨可覆蓋全年需求,行業將迎來結構性過剩,龍頭廠商出貨確定性高。20202025E 11數據來源:匯成真空招股書,高工鋰電
9、,GGII,國泰君安證券研究中觀:鋰電產業貿易爭端中,技術競爭力決定全球化份額02鋰電產業技術競爭力領先全球。中國鋰電產業靠產業鏈內因驅動,外因輔助作用(產業政策、資本)。美國通脹削減法案希望通過補貼扶持起本土鋰電產能,擺脫中國供應鏈。補貼只是階段性的外因,核心還得靠全產業鏈內因、即自身努力驅動,目前來看美國不具備扶持起具有真正持續競爭力的本土鋰電產業鏈的條件。該方案已引起歐日韓的極大不滿。先發優勢+規模優勢奠定中國鋰電產業全球領先地位。鋰電產業鏈后發者的追趕極其困難,很容易被淘汰:競爭要素是技術、成本。行業特征是“先發優勢+規模優勢”。非中國的鋰電企業很難被政策、資本等外因扶持起來,從而后發
10、彎道超車,至少現有的LG、SX、SK、SDI、TSL等公司不能。即使被迫和TSL脫鉤,中國電動車產業鏈依然不改競爭優勢。早期TSL是成就了中國電動車產業鏈,后期是中國產業鏈成就了TSL。往后看,中國產業鏈可成就更多“TSL”,但TSL及其他美國電車企業或離不開中國產業鏈。面對貿易爭端,中國企業有足夠能力 應對。未來貿易規則的趨勢?低碳、保護人權、安全韌性。相信中國企業的硬實力和靈活應對能力。中國鋰電企業的應對之策:海外建廠、合資建廠、技術授權等??深惐犬斈甏蟊?、奔馳、福特等歐美車企在中國“技術、股權換市場”的做法。中國鋰電產業有哪些被海外卡脖子的環節?上游資源:鋰、鈷、鎳;部分關鍵設備。如果最
11、悲觀情況,真被美國市場排除在外,中國鋰電企業會怎么樣?影響短期業績增速,長期還是技術競爭力決定全球化份額和盈利能力歐美或難以徹底脫離中國鋰電產業鏈。美國能否離得開中國鋰電產業鏈?各國都想獲得產業鏈安全性保障,但美國自建完整產業鏈極其困難,無法離開中國鋰電產業鏈。美國對中國光伏產業的貿易制裁有一定的參考意義。(美國對華戰略“三板斧”:投資、協同、競爭)歐洲是否離得開中國鋰電產業鏈?預計歐洲或傾向于和我國尋求新的合作方式。預計歐洲的做法會更理性實際,會通過新的貿易規則引導產業鏈更ESG、更安全。表:國際鋰電產業貿易爭端介紹與競爭優勢比較 12微觀:新技術的產業化:找到alpha環節Alpha010
12、-1alphaalpha 13微觀:新技術的產業化:選擇有價值的研究Alpha010-1alpha1.15+5+10+2025161810%1012572.202246803.104.5.Pack 14 15 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
13、高端銅箔產品需求旺盛。受下游新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
14、費上漲、下游市場需求增長,鋰電銅箔價格大幅上漲。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02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(單位:萬輛)數據來源:高工鋰電 16傳統銅箔為復合銅箔產業奠定堅實基礎02數據來源:各公司官網,公司公告,Win
15、d,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
16、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。17復合銅箔2025年滲透率或達10%,市場規模228.2億元02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
17、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
18、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 18復合銅箔2025年滲透率或達10%,市場規模228.2億元02圖:銅復合集流體產業鏈 復合銅箔市場空間具有極大潛力,2
19、025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%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
20、。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 19高安全性是復合集流體的主打優勢02數據來源:金美新材料科技有限公司官網圖: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
21、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
22、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:復合銅箔毛刺小且熔點低,提升安全性數據來源:金美新材料科技有限公司官網 20低成本是產業化的基石02 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
23、,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PP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)6
24、300053.76 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 21低成本是產業化的基石02 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
25、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: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:
26、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(元單位成本合計(元/平米)平米)3.692.07 22中長期輕量化帶來廣闊的應用前景02 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1GW
27、h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
28、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(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%23中長期輕量化帶來廣闊的應用前景02 輕量化能有效降低燃油車油耗,提高電動車續。雙
29、碳背景下,輕量化是汽車行業發展的大趨勢。燃油車重量每降低10%,油耗降低6%-8%。根據國際鋁業協會的相關數據,燃油車的重量與耗油量大致呈正相關關系,汽車的質量每降低 100kg,每百公里可減排800-900g的CO2,可降低油耗0.3-0.6L,同時能提高汽車駕駛安全性以及駕駛舒適性。電動車重量每降低10%,續航里程將提升5-6%。新能源汽車搭載三電系統和大量智能化設備,相對傳統汽車增重比較大。對于純電動汽車而言,整車重量每降低 10kg,續航里程可增加 2.5km。此外,輕量化技術的應用有利于減少制動距離,增加動能節省,提高加速性能和最大時速等動態參數,亦有利于減輕噪音振動性。數據來源:中
30、國汽車工程學會,國泰君安證券研究類型類型20252025年年20302030年年20352035年年燃油乘用車整車輕量化系數降低 10%整車輕量化系數降低 18%整車輕量化系數降低 25%純電動乘用車整車輕量化系數降低 15%整車輕量化系數降低 25%整車輕量化系數降低 35%客車整車輕量化系數降低 5%整車輕量化系數降低 10%整車輕量化系數降低 15%載貨車載質量利用系數提高5%載質量利用系數提高10%載質量利用系數提高15%牽引車掛牽比平均值提高 5%掛牽比平均值提高 10%掛牽比平均值提高 15%類型類型20252025年年20302030年年20352035年年乘用車(含新能源)4.
31、6L/100km3.2L/100km2.0L/100km傳統乘用車5.6L/100km4.8L/100km4.0L/100km客車油耗下降10%油耗下降15%油耗下降20%貨車油耗下降8%油耗下降10%油耗下降15%表:節能與新能源汽車技術路線圖2.0各車型能耗目標(以 2019 年為基數)表:節能與新能源汽車技術路線圖2.0各車型輕量化發展目標(以 2019 年為基數)24數據來源:重慶金美公司官網復合銅箔有三種生產方案,產業內使用兩步法居多PET+02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
32、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、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
33、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:復合銅箔的主要生產工藝流程 25復合銅箔有三種生產方案,產業內使用兩步法居多PET+02數據來源:匯成真空招股書,高工鋰電,GGII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
34、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。26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02一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
35、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(100m),剩下的由速度快的水電鍍一次成型
36、。磁控濺射層越厚,磁控濺射線速度將顯著下降,單線產能下降,單平成本提升。兩步法的成本主要來自設備折舊、能源、材料消耗。磁控濺射優點有環保潔凈、占地面積小、自動化程度高,該環節設備折舊費、能源及材料消耗對產品成本影響較大。對于水電鍍環節來講,成本通常與相關設備折舊(設備產能)、材料消耗、污水處理及人工場地成本等因素相關。三步法提高打底效率與均勻性,成本更低。較兩步法,三步法在磁控與電鍍間加入了高效蒸鍍環節,膜層加速增厚,減少了磁控濺射的電鍍時間、提升了水電鍍的效率。真空蒸鍍主要是為了加快打底速度,其次可以提高沉積均勻性。磁控濺射速度較慢,疊加真空蒸鍍可加快打底速度,同時把蒸汽冷凝,有填坑的作用,
37、可提高銅層的均勻性。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,基底易燙損或起皺,金屬高溫蒸汽可超1000,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。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。表:三種工藝詳細介紹與成本比較 27復合銅箔制造技術仍存多項功能有待提升+02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
38、、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
39、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。28數據來源:起點研究院,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02 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
40、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48.8
41、7%;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 29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02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
42、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
43、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 30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02 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,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 31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
44、主,國產化加速02 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
45、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,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 32數據來源:騰
46、勝科技公司官網磁控濺射/真空蒸鍍(PVD)設備以進口為主,國產化加速02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,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
47、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
48、,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。33水電鍍以國產雙邊夾鍍膜設備為主,先發優勢明顯02數據來源:東威科技公司官網全新技術壁壘高,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
49、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
50、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。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
51、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。34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02 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 351不可替代性2效果佳3
52、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
53、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來源:國泰君安證券研究突破超聲焊技術才可實現PET銅箔量產02 36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02 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,
54、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 37數據來源:知乎,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02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
55、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
56、的極耳焊接自動化設備,并不直接生產超聲波設備。38 39芳綸產業銷售模式決定國產替代勢在必行03 高端對位芳綸下游需求豐富,國產替代空間大30%30%15%10%10%5%圖:海外對位芳綸下游需求結構40%20%20%20%圖:國內對位芳綸下游需求結構圖:對位芳綸制造工藝數據來源:泰和新材年報,百川,國泰君安證券研究 40數據來源:高工鋰電,公司官網,國泰君安證券研究芳綸隔膜未來在鋰電產業應用空間潛力巨大03能量密度進一步提升,隔膜基膜向薄膜化方向持續發展。干、濕法分工趨于明確,干法隔膜將主要應用于大巴車、電動工具、儲能領域,濕法隔膜將主要應用于乘用車、消費類電子領域。消費類電子領域,5m隔膜
57、已成為主流,出貨量超過50%,4m隔膜已實現量產出貨。在動力領域,7m實現批量供應,目前出貨量已經接近9m隔膜;5m隔膜初期開發完成,預計2023年下半年開始量產供應。降本+出口,國產化趨勢確定。出口快速增長,知識產權問題凸顯。當前動力電池產業趨勢向全球化縱深發展,知識產權在競爭中被賦予的權重越來越高。電池企業對于安全性、生產加工性要求不斷提高,推動涂布膜占比持續提升。手機、電動車及儲能電站起火現象時有發生,電池企業對電池安全的重視程度與日俱增。功能涂布膜的優勢在于,可提升隔膜熱穩定性;防止正極側隔膜氧化;防止負極析鋰刺穿隔膜;賦予隔膜粘接性,方便裸電芯入殼、提升電芯生產效率;增加軟包電池硬度
58、防止變形,改善循環壽命。恩捷股份超高耐熱芳綸涂布膜已在46系大圓柱上應用。一體化實現降成本增效,基膜涂布設備一體化成為趨勢?;?涂布一體化技術產線,可改善質量、提升效率、降低損耗,是實現降本增效,提高核心競爭力的有效手段薄膜化國產化安全性一體化鋰電隔膜芳綸涂覆市場需求前景廣闊 41芳綸材料2020年以來國產化進程突破,0-1過程市占率持續上升0-103數據來源:GGII,國泰君安證券研究PVDFPMMA發展趨勢芳綸PVDF市場價格或進一步上漲,與此同時,芳綸材料各項性能表現出明顯優勢、及明顯性價比,預計PVDF比例將持續下降。隨著芳綸材料國產化進程突破,國內已有部分廠商實現規?;慨a,性價比
59、進一步上升,預計芳綸材料市占率將持續保持上升態勢,預計2025年在有機物中滲透率達20%。PMMA自身物理屬性造成其耐熱性能較差,預計短期內PMMA將替換部分PVDF用量,但其長期在隔膜涂覆中的應用比例將受限。12.8568.640%20%40%60%80%100%010203040506070802019 2020 2021E2022E2023E2024E2025E有機涂覆材料市場空間(億元)YOY544%38%36%5%20%0%20%40%60%80%100%2019202020212022E 2023E 2024E 2025E比例:PVDF比例:PMMA比例:芳綸PVDFPMMA202
60、2PVDFPMMA57%38%5%57%38%5%PVDFPMMA圖:有機涂覆材料市場空間(單位:億元)圖:不同有機材料滲透率預測(單位:%)圖:截至2022年底各材料占比 421性能優異2擴大替代3國產替代芳綸作為水性粘接劑將取代現有粘接劑PVDF功能:陶瓷涂覆層骨架粘接處使用傳統水性粘接劑,則耐溫性能較差,當陶瓷受熱溫度擴散至粘接處時,易傳導至隔膜、熔融破裂;使用芳綸制成水性粘接劑,芳綸涂層骨架本身有強度,可以承受高溫下膜不收縮,提升張力、耐熱性能。也可通過芳綸纖維改性使其具備粘接性能。細分領域取代陶瓷涂覆:圓柱電池、3C電池、軍用電池、出口電池領域。性能優異:芳綸耐高溫性能較陶瓷更優異、
61、提升電解液浸潤速度尤其適用于圓柱電池。初期價格仍高于陶瓷,更適合于高端出口等細分領域。逐步替代陶瓷涂覆市場。芳綸材料本身與聚烯烴隔膜適配性高,涂覆后各項性能指標表現均優異,成為大部分中高端電池的首選。芳綸材料國產替代,成本大幅降低,疊加涂覆一體化,進一步降本增效,芳綸隔膜成本逐步接近陶瓷膜,有望逐步替代陶瓷涂覆市場。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逐步替代數據來源:國泰君安證券研究技術突破,芳綸涂覆是解決鋰離子電池安全性的最好選擇01 43數據來源:卓創資訊,粉體網,Wind,國泰君安證券研究替代原理
62、1:PVDF價格高企,芳綸涂覆性價比上升03PVDF是傳統涂覆材料與粘結劑,2020年四季度以來價格不斷上漲,供需缺口支撐價格高位企穩,難以下跌。PVDF是傳統的有機物涂覆材料,具有低內阻、高(厚度/孔隙率)均一性、力學性能好、化學與電化學性能好等特點。受到下游鋰電和光伏的雙重需求帶動,疊加雙控政策限制,PVDF從2020年四季度以來供應缺口不斷擴大,產品價格持續上漲。不斷上漲的價格使PVDF失去性價比,芳綸材料性價比突顯。據卓創資訊,當前電池級PVDF價格已經從此前的9萬元/噸左右,上漲到40萬元/噸左右水平,其中隔膜涂覆級PVDF價格在20-30萬元/噸。電池級PVDF中期價格不見回調態勢
63、,相較于芳綸、PMMA等材料失去性價比,被替代趨勢顯現。PVDF與芳綸價差縮小,替代效應 目前大多數廠商采用兩步法。PVDF主要應用在光伏封裝、建筑涂料領域,據粉體網,截至2022年年底,鋰電隔膜、粘結劑僅占其下游應用10%。圖:PVDF價格(萬元/噸)44數據來源:卓創資訊,粉體網,Wind,國泰君安證券研究替代原理2:國內芳綸企業突破技術壁壘,加速0-1商業化03國內芳綸企業突破技術壁壘,芳綸廠下場制膜,加速0-1商業化。5.22.56.21.401234567圖:基膜涂覆一體化生產芳綸涂覆膜成本最低(單位:元/平)45數據來源:卓創資訊,粉體網,Wind,國泰君安證券研究替代原理3:自身
64、性能突出,最輕薄且可單獨涂覆03PVDF-PMMABG-611AI2O3 FJA-0719LGB80Num2221.51.51.52.5g/cm3)3.053.53.91.781.441.443g/m2)6.177.82.672.162.167.51GWh148170189655656182148170189655656182050100150200PVDF-PMMA圖:芳綸涂覆膜涂覆材料的涂覆厚度最薄、單平重量最低(單位:噸/GWh)圖:1GWh電池對應涂覆材料重量(單位:噸)46數據來源:卓創資訊,粉體網,Wind,國泰君安證券研究PEPE-PVDFPE-PE-9m+312m+49m+2+
65、2s/100c)TDMpa)MDg)TDMDTDMDTDMD替代原理3:自身性能突出,最輕薄且可單獨涂覆03圖:不同材料涂覆膜的性能對比 47數據來源:卓創資訊,粉體網,Wind,國泰君安證券研究市場空間:2025年芳綸涂覆膜市場空間近140億030.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%2021A2022E2023E2024E2025E2030E%0501001502002502021A2022E2023E2024E2025E2030E01002003004005006002021A2022E2023E2024E2025E2030E圖:芳綸涂覆需求與市場
66、空間圖:芳綸涂覆膜滲透率(%)圖:全球芳綸涂覆市場空間(億元)48數據來源:公司公告,Wind,國泰君安證券研究未來趨勢1:芳綸涂覆國產化勢在必行,成本進一步下降0317000000;0.370.550.410.730.613.820.40.170.350.210.380.312.880.201234PVDFPMMA/636935700124310356502677296595360648525489633701000200030004000500060007000PVDFPMMAGWh/GWhGWh/GWh圖:2022年隔膜涂覆材料單平成本(單位:元/平)圖:2022年隔膜涂覆材料單GWh成
67、本(單位:萬元/GWh)49數據來源:卓創資訊,粉體網,Wind,國泰君安證券研究未來趨勢2:加速0-1商業化,向涂覆一體化發展03+圖:DMAC溶劑回收裝置圖:產業發展階段示意圖 50 51數據來源:GGII,知網,翟鑫華.富鋰錳基層狀正極材料制備與改性研究,國泰君安證券研究899.正極:高端化:高鎳三元正極天花板高,未來存在多種升級可能04圖:三元正極技術迭代路線圖圖:三元電池鎳含量提升對應比容量提升2019-20202017NCM5232018NCM5235/6832021-2022NCMA85/8890表:高鎳三元正極技術多種升級可能表:8 8系較5 5系克容量提升30mAh30mAh
68、左右9系及超高鎳摻雜窯體升級NCMA單晶化裝填方式等優化鎳錳二元包覆匣缽等環節優化材料體材料體系升級系升級制造工制造工藝更迭藝更迭產線設備產線設備優化優化材料材料可逆比容量(可逆比容量(mAh/g)電壓(電壓(V)壓實密度(壓實密度(g/cm3)NCM523165-1703.66(2.7-4.3)3.5NCM622170-1753.65(2.7-4.25)3.5NCM811190-2003.61(2.7-4.2)3.5 52數據來源:NASA官網,翟鑫華.富鋰錳基層狀正極材料制備與改性研究Li2SLi2S22600Wh/kg正極:高端化:鋰硫電池與富鋰正極還存在技術難點04圖:鋰硫(硒)電池1
69、+23/圖:富鋰錳基層狀正極材料 xLi2MnO3(1xLi2MnO3(1-x)LiMO2(M=Ni,Co,x)LiMO2(M=Ni,Co,MnMn)結構圖 53數據來源:張祖豪等:富鋰錳基層狀氧化物正極材料面臨的挑戰及解決方案正極:安全性:鎳錳酸鋰熱穩定性好04圖:鎳錳酸鋰固態電池體系實現1000010000圈穩定循環 54數據來源:Journal of the Electrochemical Society,蜂巢能源,電池中國正極:安全性:無鈷電池成本較低,安全性仍需改進81104圖:二元無鈷電池性能優秀2022112136588354614.3V240Wh/kg81110%8112023
70、800km圖:蜂巢能源四款無鈷電池,續航可達400400-800KM800KM 55數據來源:貝特瑞募集說明書,翔豐華招股說明書,國泰君安證券研究負極:高端化:硅基負極提升能量密度04圖:負極材料是決定鋰電池性能和成本的重要部分 鋰離子電池主要由正極、負極、隔膜、電解液、電池外殼組成。負極材料是鋰離子電池的重要原材料之一,對于鋰離子電池起關鍵作用。在充電過程負極材料中不斷地與鋰離子發生反應,將鋰離子“擒獲并存儲”起來,亦將外部的功以能量的形式存儲在電池中。在電池的放電過程中,鋰離子從負極轉移到正極,電池對外做功。因此,鋰離子與負極材料的可逆反應能力決定著鋰離子電池的儲能效應,鋰離子電池性能的提
71、高在一定程度上取決于對負極材料性能的改善。42%12%8%3%5%42%正極材料負極材料銅箔鋁箔電解液隔膜圖:負極材料未來方向是硅基材料 56數據來源:凱金能源招股書,國泰君安證券研究負極:高端化:硅基負極提升能量密度(續)04表:三種硅基材料優劣勢對比400Wh/kg310-360mAh/g3580mAh/g4200mAh/g280Wh/kgSiSi02圖:硅基負極一般制備流程SiOA1,700-1,800mAh/gBABSiOABCABCABC 57數據來源:Nat.Nanotech,SES負極:高端化:鋰金屬負極將成為終極方向04-3.040V3860mAh/g0.59g/cm3400w
72、h/kgSESApollo417Wh/kgenpower479 wh/kgSEI 58數據來源:Fundamentals of inorganic solid-state electrolytes for batteries電池:安全性+高端化+輕量化:固態電池將成為電池的終極形態203004圖:固態電解質的鋰金屬電池的三種技術挑戰1000(SSE)59數據來源:Solid-State Battery Roadmap 2035+,國泰君安證券研究電池:安全性+高端化+輕量化:固態電池將成為電池的終極形態(續)203004圖:硫化物體系離子電導率最高的,達到解決液態電解液的水平(10-2S/cm
73、)()()15V圖:氧化物電解質機械好、化學穩定性好,且原材料豐富易得圖:聚合物電解質易加工,且機械性能好,柔性佳 60數據來源:各公司公告,國泰君安證券研究模組結構:安全性+高端化+輕量化:CTP/CTC實現高集成化CTPCTC2025-203004圖:各結構創新的特點CTPCTC240-280Wh/L10650km45L13-18km/L15-20km/L500km450-500L1.1-1.3km/LCTPCTC20%1.32-1.56km/L500Wh/L800Wh/L350Wh/L450Wh/L2.1-3.2km/L8-10km/LChassisPackModuleCellChassisPackCellCTPChassisCellCTCCTP/CTCCTP 618CTP”160Wh/kg200Wh/kg250Wh/kg4680CTCPackpack250Wh/kg模組結構:安全性+高端化+輕量化:CTP/CTC實現高集成化(續)468004圖:特斯拉4680電池拆解圖 6205 63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。新能源車銷售或不及預期。1-N 64 THANKS FORLISTENING