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1、2023 年深度行業分析研究報告 目錄目錄 一、概述.1 二、產業發展進程.3 三、技術路線.5 四、復合集流體長期滲透存在的問題.11 五、效率提升方向分析.15 六、產業鏈分析.16 七、相關公司.21 八、市場空間預測.24 1/25 行業研究報告 慧博智能投研 復合集流體產業經過多年的摸索和迭代,其工藝、裝備、流程都得到顯著優化并逐步具備大量生產能力;在近幾年也出現了一批新的參與者,下游電池企業也紛紛加大投入,在其制備工藝、關鍵裝備方面也得到了較顯著的突破。目前領跑的集流體企業已經可以實現初步量產,其良率、生產效率仍在優化,有望在 2023 年成為量產元年。同時,其安全性、能量密度優勢
2、以及未來的低成本潛力,也催動了數碼消費、儲能電池參與者的積極嘗試??傮w看,復合集流體從材料到電池到終端的量產突破正在到來。一、概述一、概述 1、集流體的概念、集流體的概念復合集流體是一種高分子材料和金屬復合的新型集流體材料復合集流體是一種高分子材料和金屬復合的新型集流體材料,主要起到匯集電流、承載正負極活性物質的作用。主要起到匯集電流、承載正負極活性物質的作用。集流體在鋰離子電池中起到不可或缺的作用,一方面承載正負極活性物質,一方面將電池在充放電過程中正負極活性物質產生的電流匯集并進行傳輸,減小電池內阻同時提高電池庫倫效率、循環穩定性及倍率性能。復合集流體結構類似“三明治”結構,中間為基膜(P
3、P、PET、PI 等高分子材料),外兩層為鍍銅或鋁金屬膜。復合銅箔復合銅箔中間基膜主要為 PET、PP 等高分子材料,厚度一般為 4-4.5m,雙面鍍銅層一般為導讀導讀 2/25 0.8-1.5m 左右,合計為 5.6-7.5m,導電性可20m。復合鋁箔復合鋁箔主要采用真空鍍膜工藝,通過蒸發釜先鍍上 8-15nm 金屬氧化鋁,然后加厚 1m 左右鋁層??紤]到鋁離子的附著力,復合鋁箔基膜主要采用PET 材料。目前正極集流體是鋁箔,負極集流體是銅箔。目前正極集流體是鋁箔,負極集流體是銅箔。銅、鋁等金屬由于電導率高、電化學穩定性好、機械強度高等優點被廣泛應用于鋰電集流體,其中銅在高電位比較容易氧化,
4、主要用于負極集流體,鋁作為負極集流體腐蝕較為嚴重,主要用于正極集流體。電解銅箔由 99.5%的純銅組成,由于其良好的導電性、機械加工性能,質地較軟、制造技術較成熟、成本優勢,成為鋰電池負極集流體的首選。2、復合集流體優勢復合集流體優勢 復合集流體主要優勢在于提高安全性、提高能量密度和降低原材料成本。安全性:安全性:復合鋁箔主要是出于安全性出發,電池發生安全問題主要是在帶電狀態下,而帶電狀態下的安全問題主要是內短路(雜質/鋰枝晶/生產工藝問題)形成的;在大電流充電或者鋰離子數量超過負極可接受程度以及其他極端工況后,表面會生長鋰枝晶,不可逆枝晶不僅導致電池容量降低,且存在安全隱患,一旦生長的枝晶刺
5、穿隔膜,正負極短路會導致安全問題;復合鋁集流體中間的聚合物基材具有絕緣作用和阻燃性能,其金屬導電層較薄,短路時會像保險絲一樣熔斷,在熱失控前迅速熔化,電池損壞只限于穿刺部位形成“點破”,有效形成“斷路效應”,防止持續大電流形成電池過熱問題,有效解決安全性問題。PZ8ZgYgVkWeVAZ8ZlYbRbPbRtRqQnPnOiNoOpQfQoOwPaQtRnOwMmNpMNZtQpQ 3/25 低成本低成本、提高能量密度、提高能量密度:基膜的高分子材料密度小,質量輕,通常價格也低于金屬材料,因此使用復合集流體代替純金屬集流體能夠有效降低材料成本,并減輕電池重量進而提高電池能量密度。二二、產業發展
6、進程、產業發展進程 1、產業進入送樣測試加速期,產業進入送樣測試加速期,2023 年有望成為量產元年年有望成為量產元年 復合集流體行業快速推進,2023 年有望成為量產元年。復合集流體的發展可以分為三個階段:1)2017-2022H1 為行業研發階段,設備、工藝待定型,行業參與者較少。為行業研發階段,設備、工藝待定型,行業參與者較少。復合集流體概念最初誕生于某頭部電池企業,其應用面臨材料生產、電池極耳轉印焊兩方面問題。驕成超聲在 2017 年研發了超聲波滾焊設備,解決了復合集流體極耳焊接的問題;金美早期即開展復合集流體的研發、生產,2018年其復合集流體產品已實現歐洲車企高鎳三元車型的裝車使用
7、;材料本身優越性已經得到驗證,但由于設備、工藝端的不成熟,良率、生產效率成為限制復合集流體量產的瓶頸。2)2022H2 開始開始,設備成熟、工藝定型,多名玩家入局,進入送樣驗證階段。,設備成熟、工藝定型,多名玩家入局,進入送樣驗證階段。兩步法設備逐步完善,工藝定型。2022 年 7 月寶明科技率先宣布擴產,勝利精密、納力新材料、元琛科技等企業宣布入局,開始設備購置及送樣。大部分企業有望在 2023 年走完電池物性測試及循環測試流程。3)2023 年行業將進入量產應用階段年行業將進入量產應用階段,寶明科技贛州基地一期預計在 2023Q2 投產。公司送樣測試結果反饋積極,在具備規?;芰?,有
8、望獲得下游客戶訂單,補齊量產應用最后一環。而其他企業在推進送樣的同時,也在積極進行產能準備,測試送樣通過之后有望快速量產。4/25 2、復合鋁箔已經率先量產,復合銅箔商業化價值更高復合鋁箔已經率先量產,復合銅箔商業化價值更高 復合復合鋁箔工藝相對簡單,已經率先實現量產。鋁箔工藝相對簡單,已經率先實現量產。2022 年 11 月 11 日,重慶金美新材料舉辦新品發布會,宣布實現 8m 復合鋁箔量產。重慶金美新材料對復合鋁箔和復合銅箔均有布局,但率先實現復合鋁箔的量產,主要在于復合鋁箔制造工藝相對復合銅箔要更加簡單,一是復合鋁箔厚度為 8m,相比 6m 或6.5m 復合銅箔制造難度更低;二是復合鋁
9、箔的制造工藝一般為蒸鍍法,比復合銅箔主流的磁控濺射+水電鍍的工藝更加簡單。復合銅箔經濟性強,商業化價值更高。復合銅箔經濟性強,商業化價值更高。理論上電池正、負極只需要單邊使用復合集流體即可實現斷路效應以改善電池安全性。雖然目前復合鋁箔已經實現量產,復合鋁箔確實可以提升電池體積能量密度,但從降低電池成本和提高質量能量密度角度來看復合銅箔均具備顯著優勢,因此復合銅箔的商業化價值會明顯高于復合鋁箔,復合鋁箔則可能更會在注重體積能量密度的領域應用,如高端 3C、無人機等。5/25 三三、技術路線技術路線 1、傳統制造工藝:、傳統制造工藝:傳統銅箔制備采用電解法,傳統鋁箔采用壓延工藝傳統銅箔制備采用電解
10、法,傳統鋁箔采用壓延工藝 傳統鋰電銅箔制造的原材料是電解銅和硫酸,工序包括“溶銅-生箔-后處理-分切”四大步驟。原理來看,鋰電銅箔的生成實質是銅離子在陰極輥表面的電沉積結晶結果,因此陰極輥為鋰電銅箔生產的心臟,其質量直接決定銅箔的品質和厚度。傳統鋰電鋁箔采用壓延工藝制備,制造原材料是鋁錠,具體工藝流程是先將鋁錠熔化、細化和過濾做提純預處理,再進行鑄軋、冷軋、退火、粗軋、精軋等壓延加工工序,最后分切、氧化、涂層出貨。2、新新制造工藝:鋁箔相對確定,銅箔仍有路線之爭制造工藝:鋁箔相對確定,銅箔仍有路線之爭 區別于傳統箔類制造,復合集流體采用鍍膜新工藝。區別于傳統箔類制造,復合集流體采用鍍膜新工藝。
11、由于高分子材料大多為不導電的絕緣體,無法直接進行電鍍,需要先對高分子材料進行預處理使其表面沉積一層導電的金屬膜。因此,復合集流體的制備 6/25 核心在于如何在高分子材料基膜上鍍一層兼具均勻性和致密性要求的金屬薄膜。如何在高分子材料基膜上鍍一層兼具均勻性和致密性要求的金屬薄膜。難點即為膜加工技術工藝壁壘,有別于傳統箔類的技術底層邏輯。高分子材料金屬化鍍膜的方法可以分為干法鍍膜、濕法鍍膜(待鍍件浸入在溶液中)兩大類,其中干法鍍膜常用的為真空鍍膜,包括真空蒸發鍍膜、磁控濺射鍍膜、離子鍍膜;濕法鍍膜最典型的為化學鍍、電鍍。磁控濺射:磁控濺射:磁控濺射是一種常用的物理氣相沉積(PVD)的方法,具有沉積
12、溫度低、沉積速度快、所沉積的薄膜均勻性好,成分接近靶材成分等眾多優點,但效率低導致鍍膜成本高。其工作原理是:在高真空的條件下,入射離子(Ar+)在電場的作用下轟擊靶材,使得靶材表面的中性原子或分子獲得足夠動能脫離靶材表面,沉積在基片表面形成薄膜。磁控濺射工藝在各類功能薄膜、微電子、裝飾領域、機械工業、光學等領域均有成熟應用。真空蒸鍍:真空蒸鍍:真空蒸發鍍膜是真空鍍膜技術中開發時間最早,應用領域最廣的一種薄膜沉積方式。蒸鍍效率高,但蒸發溫度高對材料要求高。其工作原理是在真空環境下加熱鍍膜材料,使它在極短時間內蒸發,7/25 蒸發的鍍膜材料分子沉積在塑料表面上形成鍍膜層。根據蒸發源即加熱能量來源的
13、不同,可分為電阻蒸發鍍膜、電子束蒸發鍍膜、感應加熱蒸發鍍膜、脈沖激光沉積鍍膜等。水電鍍:水電鍍:電鍍過程為氧化還原過程,利用電流電解作用將金屬沉積于電鍍件表面,形成金屬涂層。水電鍍速度快,生產效率高,但加工材料受限。具體來說,將待加工的鍍件接通陰極放入電解質溶液(例如硫酸銅)中,將金屬板接通陽極(例如銅球),在外界直流電的作用下,金屬銅以二價銅離子的形式進入鍍液,并不斷遷移到陰極表面發生還原反應,在陰極上得到電子還原成金屬銅,逐步在鍍件上形成金屬銅鍍層?;瘜W鍍:化學鍍:化學鍍是指在基礎液中添加適量的某種特定還原劑,使待鍍的金屬離子在高分子材料基體表面的自催化作用下還原成鍍膜層的金屬沉積過程。一
14、般工序流程為:1)對待鍍件進行前處理工序,包括去應力處理,除去待鍍件表面的油污;2)對其表面進行粗化、活化或敏化活化處理;3)進行化學鍍工序?;瘜W鍍鎳應用較廣,通過在零件表面沉積一層非磁性高耐蝕非晶態鍍層,可使電子、通訊設備中微小部件防腐耐磨,廣泛應用于手機通信設備、汽車等領域。8/25 復合集流體加工一般包含復合集流體加工一般包含“打底打底+增厚增厚”兩個主要過程。兩個主要過程?!按虻住奔丛诨谋砻嫘纬山饘俦∧さ姆N子層(厚度為納米級),目的是增強鍍膜與基材之間的結合力,尤其對于復合銅箔而言,因為鋰離子電池在負極材料脫欠將產生明顯的膨脹-收縮應力,容易導致金屬鍍層與基材在界面處脫離;同時,由于
15、匯集電流是集流體的基本功能之一,銅箔的阻值與厚度呈反比,種子銅層需要再次通過“增厚”到微米級以滿足電池一定的充放電性能。(1)復合銅箔:磁控復合銅箔:磁控+水電鍍的二步法是主流,但工藝路線仍有不確定性水電鍍的二步法是主流,但工藝路線仍有不確定性 根據復合銅箔制的核心鍍膜步驟或設備數量,可以將市面上復合銅箔工藝路線分為一步法、兩步法和三步法。其中一步法是指通過一種鍍膜設備以實現雙面 1m 厚鍍銅,主要包括化學沉積、磁控濺射、真空蒸鍍(磁控濺射-真空蒸鍍一體機一般也被稱作一步法);市面上二步法、三步法則均以磁控濺射打底,如水電鍍加厚銅層到所需厚度則為二步法,通過真空蒸鍍、水電鍍兩種方法加厚銅層至所
16、需厚度則為三步法。9/25 磁控濺射磁控濺射+水電鍍的二步法是行業主流。水電鍍的二步法是行業主流。二步法復合銅箔工藝主要包含真空磁控濺射鍍膜、水電鍍、防氧化處理、分切、包裝步驟。核心步驟中,首先通過磁控濺射設備在基膜上打底,沉積厚度為 10-40nm的銅薄膜;然后通過水電鍍(堿性離子置換和酸性離子置換)將銅層加厚至 1m,最后經過防氧化處理、烘干等步驟后進行打包儲存。目前市面上主流使用的工藝為二步法,少數的如重慶金美用的三步法、三三孚新科孚新科與智動力智動力為化學沉積一步法,漢嵙新材漢嵙新材、道森股份道森股份有干法一步法技術儲備。一、二、三步(干法或濕法)法各有優劣,尚未完全定型。一、二、三步
17、(干法或濕法)法各有優劣,尚未完全定型。從工藝步驟角度來看,一步法最大優勢是使用一種設備進行鍍膜,工藝簡潔,設備投資低;其中化學沉積一步法還具有無“邊緣效應”、適合大幅寬生產等優勢,但目前工藝尚不完全成熟;磁控濺射+水電鍍的二步法是目前工藝最成熟、成本控制最好的主流方法,但因為水電鍍工藝的使用,仍有濕法的環保問題;三步法是在磁控濺射+水電鍍的二步法中間增加了一道蒸鍍環節,以提高鍍膜均勻性,降低第三步水電鍍工藝的加工難度,缺點是步驟較多,導致提高良率難度高、設備投資額高。10/25 (2)復合鋁箔:核心工藝為蒸鍍一步法復合鋁箔:核心工藝為蒸鍍一步法 復合鋁箔工藝步驟相對簡單,核心工藝為一步法蒸鍍
18、。復合鋁箔工藝步驟相對簡單,核心工藝為一步法蒸鍍。首先使用蒸鍍設備使固態鋁轉為氣態鋁,同時通入氧氣,是氧氣與率分子反應生成氧化鋁,沉積在基膜上進行打底,形成 5-15nm 的鋁氧化層;然后不通氧氣,再利用率蒸鍍設備對打底層加厚到 1000nm,整個鍍敷過程在真空室內進行,且膜面背面緊貼通入-20至-30冷卻液的鋼棍,使膜在受熱的同時可以進行急速降溫,使分子迅速凝結在膜面,通過控制冷卻液鋼棍的溫度保證膜面溫度可始終保持在膜熱熔溫度以下,不會使膜發生形;最后將上述半成品進行收卷,并根據不同客戶需求分切成不同寬度、長度的產品,然后打包儲存、發貨銷售。3、電池端加工:新增轉焊接工序,超聲焊設備增量環節
19、電池端加工:新增轉焊接工序,超聲焊設備增量環節 使用復合集流體制造電池需要增加轉焊接工序。使用復合集流體制造電池需要增加轉焊接工序。復合集流體與傳統電池產線兼容性較強,但由于復合集流體中間的高分子材料不導電,上下兩端金屬層不能連接,垂直于集流體平面方向不導電,會造成電池內阻較大,性能較差,因此需要采用轉焊接的方式,即在復合集流體之間加一層傳統的箔材,用作轉接體。11/25 轉接焊接需要采用超聲焊設備。轉接焊接需要采用超聲焊設備。超聲焊是利用超聲波高頻振動產生熱量同時施加壓力,加強集流體與轉接體的粘接強度,超聲焊溫度相對較低,焊接穩定性高。而激光焊接強度高,發熱量大,高溫會使復合集流體熔化,因此
20、轉接焊需使用超聲焊設備。四四、復合集流體長期滲透存在的問題復合集流體長期滲透存在的問題 復合集流體長期滲透仍需看工藝改進與降本進度。1、應用端:銅層變薄、電阻變大,快充、快放場景應用有限制應用端:銅層變薄、電阻變大,快充、快放場景應用有限制 銅層變薄導致集流體內電阻值增大、導熱性能變差,影響充放電性能。集流體電阻與其橫截面積成反比,而復合集流體中間高分子材料層為絕緣體,6.5m 厚度(4.5mPET+雙面 1m 銅層)復合銅箔阻值為6m 銅箔的三倍;銅同時也是熱的良導體,銅層越薄,電池內部熱量傳遞效果越差;更高的電阻值和更差的導熱性能,使復合銅箔電池的快充、快放性能變差。12/25 2、電池制
21、造端:加工難度提高,影響電池制造效率電池制造端:加工難度提高,影響電池制造效率 復合集流體因為其自身材料、結構特性,在電池制造環節中提高加工難度,行業內已經有相應解決方案,復合集流體因為其自身材料、結構特性,在電池制造環節中提高加工難度,行業內已經有相應解決方案,但仍會一定程度影響電池制造效率。但仍會一定程度影響電池制造效率。如在涂覆、輥壓環節,由于 PET 材料與銅材料的延展性不同,可能會出現掉粉、斷帶的情況,需要相應的工藝參數調整;極片烘干過程中,PET 熔點較低,高溫烘干可能導致高分子材料變形、融化,可能需要降低烘干溫度、延長烘干時間;極耳焊接時因為復合箔材高分子層不導電,需要增加轉接焊
22、工序。3、復合集流體制造端:當前綜合成本仍較高,降本需要提升良率、效率復合集流體制造端:當前綜合成本仍較高,降本需要提升良率、效率 復合集流體投資強度仍然較高。以銅箔為例,電解銅箔:復合集流體投資強度仍然較高。以銅箔為例,電解銅箔:中一科技 2.4 萬噸高性能電子銅箔項目單萬噸投資約 5 億元(國產設備),按每 GWh 電池需 600 噸電解銅箔計算,銅箔單 GWh 投資額 0.3 億元/GWh;復合銅箔:復合銅箔:根據寶明科技公告,公司復合銅箔項目一期產能 1.4-1.8 億平米,投資額 11.5 億元,按每 GWh 電池需 1000 萬平方米復合銅箔計算,復合銅箔單 GWh 投資額為 0.
23、72 億元/GWh,約是電解銅箔的 2.4 倍。13/25 復合集流體制造工藝難度高。復合集流體制造工藝難度高。復合集流體核心成本優勢在于節省的金屬材料,但由于行業處于發展初期,復合箔材制造存在箔材穿孔、銅膜結合力差、生產節拍慢等工藝難題,導致復合集流體制造的良率、效率較低,綜合制造成本仍然較高。對標電解銅箔,復合集流體長期滲透還要看降本進度。電解銅箔方面,對標電解銅箔,復合集流體長期滲透還要看降本進度。電解銅箔方面,假設銅價 6 萬元/每噸,復合集流體用量 1000 萬平方米/GWh,6m 電解銅箔原材料成本約 3.2 元/,生產成本約 3.8 元/,完全成本(包含期間費用)約 4.1 元/
24、。復合集流體有望通過規?;?、工藝與設備改進來提升產品良率與生產效率,最終成本有望降至復合集流體有望通過規?;?、工藝與設備改進來提升產品良率與生產效率,最終成本有望降至 3 元元/以內,明顯低于電解銅箔成本。以內,明顯低于電解銅箔成本。假設磁控濺射、水電鍍設備單價分別為 1500/1200 萬元/臺,線速度分別為 12、7m/min,幅寬 1.2m,良率分別為 87%、85%,分切損耗為 8%(綜合良率 68%),現階段復合銅箔綜合成本約 4.2 元/;后續有望通過規模采購、提升設備效率與工藝良率以降本。假設磁控濺射和水電鍍線速度提升至 20、15m/min,幅寬提升至 1.3m,綜合良率提升至
25、 83%,復合銅箔成本有望降至 2.7 元/平方米。14/25 15/25 五五、效率效率提升提升方向分析方向分析 1、磁控濺射方向、磁控濺射方向 相較于后道水電鍍,磁控環節 PET 提升效率較為容易,而 PP 產品則應該在保證品質的情況下提升效率。(1)濺射氣壓濺射氣壓 在直流磁控濺射過程中,濺射氣壓(工作氣壓)是一個很重要的參數,它對濺射速率,沉積速率以及薄膜的質量都有很大的影響。氣體分子從一次碰撞到相鄰的下一次碰撞所通過的距離的統計平均值,稱之為平均自由程。從分子的平均自由程的角度來說,濺射氣體壓力低時濺射粒子的平均自由程大,與氣體離子的碰撞的幾率小,使沉積速率增大。但是,濺射氣體壓力低
26、時入射離子濃度低,濺射出的離子數目也少,又使沉積速率減小。(2)濺射電壓、電流、功率濺射電壓、電流、功率 提升靶材的電壓、電流、功率。以濺射電壓為例,濺射電壓對成膜速率的影響有這樣一個規律:電壓越高,濺射速率越快,而且這種影響在濺射沉積所需的能量范圍內是緩和的、漸進的。在影響濺射系數的因素中,在濺射靶材和濺射氣體之后,放電電壓確實很重要。一般來說,在正常的磁控濺射過程中,放電電壓越高,濺射系數越大,這意味著入射離子具有更高的能量。因此,固體靶材的原子更容易被濺射出并沉積在基板上形成薄膜。(3)增加靶材數量增加靶材數量 靶材用量等于表面積乘以所需的薄膜厚度(通常以納米為單位),再乘以一個系數來考
27、慮材料損耗和效率,當靶材數量提升,單位厚度的沉積速率將成比例提升。此外,PP 膜材料對靶材的純度也有更高的要求。16/25 2、水電鍍水電鍍方向方向 水電鍍-鍍膜工序最后一環,影響產品良率及成本的關鍵勝負手。在部分技術路線中,可通過改造水電鍍設備,可提升產品良率、降低生產成本。相較高成本的真空鍍,成本較低的水電鍍可在濺射所形成的金屬層上增厚金屬層。目前水電鍍環節降本路徑分為兩類:1)提升產品良率(生產效率);2)避免基材浪費,降低生產成本。目前主流模式為提升銅槽數量、電鍍液優化、反應條件優化(如添加超聲波等)。六、產業鏈分析六、產業鏈分析 復合集流體產業鏈可以分為上游設備和原材料、中游制造、下
28、游電池。17/25 1、上游:設備及原材料上游:設備及原材料(1)設備端設備端 從從復合銅箔復合銅箔來看,來看,核心生產設備包括磁控濺射設備核心生產設備包括磁控濺射設備+水電鍍設備水電鍍設備+超聲波滾焊設備。目前上游設備仍在超聲波滾焊設備。目前上游設備仍在更新升級中,新增更新升級中,新增+升級催化設備端需求。升級催化設備端需求。復合集流體正處于從 0 到 1 的發展過程中,眾多材料制造企業因打樣測試或產能擴建需要定制相關設備,設備環節本身就率先受益,而且行業設備處于不斷升級迭代中,新一代設備生產效率有望大幅提升,復合集流體制造設備還存在升級換代需求。設備工藝環節技術壁壘高,格局相對更好。一方面
29、,設備工藝環節技術壁壘高,格局相對更好。一方面,鍍膜設備是集材料、物理、化學、機械、自動控制等多學科為一體的較為復雜的機器設備,技術門檻高。以真空鍍膜設備為例,真空鍍膜工藝起源于國外,基于先發優勢與大量投入的研發資金,國際領先企業至今仍占據全球真空鍍膜設備研制生產的市場領先地位,國內整體技術水平仍然與國外先進水平存在差距,部分核心部件如電源、真空泵等仍然主要依賴進口。另一方面,另一方面,鍍膜設備非標屬性強,需要根據不同領域、不同客戶的生產工藝、技術標準去對產品進行定制化開發,對設備企業的服務、技術創新、快速響應等多方面要求較高。磁控濺射設備騰勝科技騰勝科技、匯成真空匯成真空等已經有量產設備出貨
30、,道森道森預計在 2023Q2 推出一步法設備;在手訂單金額約 20 億元;使用蒸鍍工藝的企業相對較少,海外愛發科愛發科設備實力較強,國內進展較快的蒸鍍設備企業包含廣東騰勝廣東騰勝、四川海格銳特四川海格銳特、廣東匯成真空廣東匯成真空、成都齊興成都齊興、振華科技振華科技等;在水電鍍設備進展較快的為東威科東威科技技。復合集流體極耳轉印焊環節需要新增超聲波滾焊設備,目前驕成超聲驕成超聲較為領先,焊接速度可以實現 80m/min。(2)原材料環節原材料環節 1)基材:基材:PET當前優選,當前優選,PP具備潛力具備潛力 基材是復合集流體的地基,直接影響材料一致性?;氖菑秃霞黧w的地基,直接影響材料一
31、致性。熔點、延展性、強度、密度、價格等是選取基材的主熔點、延展性、強度、密度、價格等是選取基材的主要考要考量指標。量指標。熔點與發揮復合集流體斷路效應有關,耐溫性過好會導致基材不能在電池發生熱失控之前熔斷;延展性、強度影響機械性能;密度、價格對提高電池能量密度和降低成本有影響;耐酸性則影響電池的循環壽命。PET 是當前綜合優選,是當前綜合優選,PP 密度小、價格低具備潛力。密度小、價格低具備潛力。常見的高分子材料中,PET、PP、PI 的延展性和強度較好,其中 PET 綜合性能優異,熔點適中,是目前的優選材料,也是中一科技中一科技、寶明科技寶明科技、雙雙星新材星新材等大部分企業目前開發的主要基
32、材;PI 由于耐溫性過好而且價格昂貴,商業化使用可能性不大;18/25 PP 機械性能略差于 PET,但密度、價格都較低且耐酸性更好,未來具備開發潛力,也成為部分廠商研發的重點。2)靶材與添加劑:真空鍍膜需要銅靶材,水電鍍需要鍍銅添加劑靶材與添加劑:真空鍍膜需要銅靶材,水電鍍需要鍍銅添加劑 真空鍍膜中需要使用到金屬靶材。真空鍍膜中需要使用到金屬靶材。制造復合銅箔的金屬靶材包括磁控濺射工藝的濺射靶材和蒸鍍工藝的蒸鍍材料,其中濺射靶材是高速荷能粒子轟擊的目標材料,具有高純度、高密度、多組元、晶粒均勻等特點,一般由靶坯和背板(或背管)組成;蒸鍍材料是被蒸鍍設備通過蒸發源加熱蒸發的鍍膜材料,按化學成分
33、可以分為金屬/非金屬顆粒蒸發料,氧化物蒸發料,氟化物蒸發料等。復合鋁箔多用蒸鍍鋁材料,復合銅箔多用濺射銅復合鋁箔多用蒸鍍鋁材料,復合銅箔多用濺射銅靶材。靶材。具體靶材使用與工藝路線相關,因為復合鋁箔使用蒸鍍一步法工藝確定性高,所使用的多位鋁金屬蒸鍍材料,復合銅箔目前主流還是磁控濺射+水電鍍的兩步法,主要使用的銅濺射材料。水電鍍工藝中需要使用到鍍銅添加劑。水電鍍工藝中需要使用到鍍銅添加劑。添加劑是鍍銅工藝中性能調控的重要手段,關系到鍍銅品的產率和質量。常見的添加劑有光亮劑、整平劑、潤濕劑、走位劑、應力消除劑?;瘜W品公司受益復合銅箔行化學品公司受益復合銅箔行業發展。業發展。對于傳統電解銅箔企業而言
34、,添加劑極及配方是其核心技術之一,頭部電解銅箔企業自行掌握 19/25 核心添加劑配方,同時電解銅箔含溶銅制液工序,電解銅箔企業多采購銅線配以硫酸自行制液;而復合銅箔企業由于跨界玩家較多,在化學、電化學方面一般積累較少,鍍銅添加劑需要外采,此外部分企業還需要采購硫酸銅或者氧化銅等銅鹽進行制液。目前國內國外基膜均有使用,雙星新材雙星新材可以實現自給。磁控濺射靶材目前供應企業有阿石創阿石創、歐萊靶材歐萊靶材等;電鍍化學品,光華科技光華科技自主研發生產氧化銅粉、硫酸銅,品質達到國際領先水平,其水鍍 SP 系列鍍銅光劑應用于水鍍增厚銅層環節,在較寬電流密度范圍內均具有優異的鍍層厚度一致性。三孚新科三孚
35、新科自研一步法鍍銅液,第一代由于含有貴金屬鈀成本較高,第二代配方有望使用更便宜的金屬替代,降低成本。2、中游:、中游:復合集流體制造端復合集流體制造端(1)各行業玩家涌入復合集流體材料賽道各行業玩家涌入復合集流體材料賽道 目前已有復合集流體材料制造規劃的上市公司已經超過目前已有復合集流體材料制造規劃的上市公司已經超過 10 家。其中使用主流家。其中使用主流“磁控濺射磁控濺射+水電鍍水電鍍”的工的工藝路線的公司大致可分為兩類,藝路線的公司大致可分為兩類,第一類為鍍膜材料的“跨界”企業,這類公司的傳統主業領域一般與磁控濺射的鍍膜工藝相關,具備磁控濺射工藝的積累優勢,如雙星新材雙星新材(光學膜、節能
36、窗膜材料等)、寶明寶明科技科技(觸控屏 ITO 鍍膜材料)、萬順新材萬順新材(導電膜、節能膜、高阻隔膜)、阿石創阿石創(濺射靶材)、方邦方邦股份股份(電磁屏蔽膜)等;第二類為電解銅箔類的“跨界”企業,如中一科技中一科技、嘉元科技嘉元科技、諾德股份諾德股份、銅冠銅冠銅箔銅箔等,電解銅箔后處理階段工序與復合銅箔電鍍工序的原理、工藝相通,即通過電化學方法增厚導電層以及防氧化等,這類公司具備電鍍工藝的積累優勢。20/25 (2)定價模式:對標電解銅箔,本質在賺銅材節省與工藝降本的錢定價模式:對標電解銅箔,本質在賺銅材節省與工藝降本的錢 定價對標電解銅箔,本質在賺銅材節省與工藝降本的錢。定價對標電解銅箔
37、,本質在賺銅材節省與工藝降本的錢。復合銅箔現階段定價模式是參照同類型電解銅箔售價,如 6.5m 厚度復合銅箔(4.5m 基材+雙邊鍍 1m 銅層)定價對標 6m 厚度電解銅箔售價,而電解銅箔的定價模式為銅價+加工費,復合銅箔收入端為 6m 厚銅箔加工費+6m 厚度的銅價。因此,復合銅箔利潤可視作來自兩部分,一部分為節省原材料成本的錢(節省的 4m 厚度銅成本減去 PET 基材成本),這部分利潤與銅價正相關;另一部分為工藝降本的利潤,這一部分與銅價無關,主要看復合銅箔企業自身降本能力。3、下游:電池端下游:電池端 21/25 復合集流體可以應用動力、消費、儲能電池。三元電池亟需解決安全問題,磷酸
38、鐵鋰電池能量密度待提復合集流體可以應用動力、消費、儲能電池。三元電池亟需解決安全問題,磷酸鐵鋰電池能量密度待提高。高。據資料,現有全球動力電池企業乘用車電池中三元電池平均能量密度超 250Wh/kg,相比之下磷酸鐵鋰電池能密不超過 190Wh/kg。三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的材料在到達一定溫度時都會發生分解,但三元鋰電池的材料在 200 度左右的環境下就會發生分解,而磷酸鐵鋰電池的材料分解則發生在 700-800 度左右的環境下。并且三元鋰電池材料的化學反應更加劇烈,會釋放氧分子,在高溫作用下電解液迅速燃燒,安全性不如磷酸鐵鋰電池。因此,當下兩款電池的革新優先度有所不同,三元電池的燃眉之急是提
39、升安全性,提升能量密度是磷酸鐵鋰電池的當務之急。因此結合復合集流體的優勢來說,復合鋁復合鋁箔主要用于高鎳三元電池,以提升安全性。復合銅箔主要用于磷酸鐵鋰電池,提升能量密度為主箔主要用于高鎳三元電池,以提升安全性。復合銅箔主要用于磷酸鐵鋰電池,提升能量密度為主,降低,降低成本為輔。成本為輔。目前下游電池端在加速推進復合集流體研發認證,產業趨勢明朗。寧德時代寧德時代、比亞迪比亞迪、國軒高科國軒高科以及海海辰新能源辰新能源等多家電池廠正積極布局復合集流體相關專利,其中,寧德時代通過參股金美布局 PET 復合銅箔,并已在復合集流體技術與產業化方面取得較大進展。七七、相關公司、相關公司 1、東威科技:東
40、威科技:PCB 電鍍設備龍頭,率先受益于復合銅箔量產電鍍設備龍頭,率先受益于復合銅箔量產 公司成立于 2001 年,成立之初便專注于 PCB 電鍍設備研發制造。公司主要產品包括應用于 PCB 電鍍領城的垂直連續電鍍設備、水平式表面處理設備,應用于五金表面處理專用設備的龍門式電鍍設備、五金連續電鍍設備等。公司在業內率先實現 VCP 電鍍設備設計標準化與規?;?,電鍍均一性、貫孔率等指標由于行業水準,市占率超過 30%。水電鍍設備龍頭,成功延伸磁控濺射設備。水電鍍設備龍頭,成功延伸磁控濺射設備。公司較早布局水電鍍設備開發,目前已經是行業內眾多復合銅箔企業設備供應商,根據公司公告,公司已經與寶明科技簽
41、訂 2.13 億元水電鍍設備合同,與客戶 L、D 分別簽訂 10、5 億元設備供應框架協議,與勝利精密簽訂共 40 臺設備供應戰略合作框架協議。磁控濺射設備方面,公司已經于 22 年底完成了首臺 12 靶真空磁控設備的交付,同時正在開發 24 靶真空磁控設備,有望大幅提高速率。2、驕成超聲:超聲波設備龍頭,滾焊設備核心供應商驕成超聲:超聲波設備龍頭,滾焊設備核心供應商 驕成超聲成立于 2007 年,自成立之初便專注于功率超聲領域,公司主要產品可以分為超聲波裁切與超聲波焊接兩塊,具體包括動力電池超聲波焊接設備、汽車輪胎超聲波裁切設備、其他領域超聲波焊接設備、動力電池制造自動化系統、檢測及其他設備
42、、配件等。超聲波金屬焊接具有溫度低、電阻低、時間短等特點,被廣泛應用于動力電池多層極耳焊接。超聲波金屬焊接具有溫度低、電阻低、時間短等特點,被廣泛應用于動力電池多層極耳焊接。公司是國內少有的可以與國際高端超聲波工業設備廠商進行競爭的企業,動力領域下游客戶包括寧德時代、比亞迪、中創新航、國軒高科、蜂巢能源、億緯鋰能等一線電池廠商,今年在寧德供應鏈中占比超過 50%。超聲波滾焊設備獨供寧德時代。超聲波滾焊設備獨供寧德時代。復合集流體對比傳統集流體新增極耳轉印焊工序,對于超聲波焊接設備效率提出了更高的要求。公司自主研發的超聲波滾焊設備能夠實現復合集流體與箔材之間的高速焊接,速率能實現 80m/min
43、。單 GWh 滾焊設備設備投資是傳統點焊設備 3 倍,公司斬獲寧德時代 2024 年底前獨供協議。復合銅箔量產應用將為公司帶來巨大的彈性。22/25 3、中一科技:電解銅箔產能中一科技:電解銅箔產能加速釋放,積極布局復合銅箔加速釋放,積極布局復合銅箔 電解銅箔產能釋放加速,深耕鋰電優質大客戶。電解銅箔產能釋放加速,深耕鋰電優質大客戶。公司是鋰電銅箔國產設備應用先行者,電解銅箔產能投資與銅箔加工成本控制均處于行業領先水平,目前公司已經建成電解銅箔產能 4.25 萬噸,預計 23 年中再投產 1.3 萬噸,23 年底預計建成 7.95 萬噸,產能進入加速釋放期;客戶方面,公司持續深耕大客戶寧德時代
44、。積極布局復合銅箔,發揮集流體電化學鍍多年積累經驗。積極布局復合銅箔,發揮集流體電化學鍍多年積累經驗。公司于 2022 年 8 月 30 日在武漢市新設立全資子公司從事新型復合材料業務,注冊資本 3 億元,先期計劃建設年產 500 萬平方米生產線,采用水電鍍+磁控濺射的兩步法。復合銅箔的電鍍工序和公司現有電子電路電解銅箔的固化、鈍化工序的原理、工藝基本相同,分別是電化學方法增厚導電層以及防氧化等。公司在集流體電化學鍍的添加劑、工藝、過程控制、裝備等方面擁有的核心技術,可以應用到復合銅箔的生產中,提高良品率和生產效率。4、寶明科技:復合銅箔性能、產能領先行業,龍頭之勢隱現寶明科技:復合銅箔性能、
45、產能領先行業,龍頭之勢隱現 公司成立于 2006 年,2020 年在深交所上市。公司傳統主業為 LED/CCFL 背光源及觸摸屏深加工,應用于智能手機、平板電腦、車載顯示器等領域。伴隨智能手機進入存量市場,公司加大中大尺寸車載顯示、MiniLED 背光源研發和市場推廣力度。ITO 鍍膜與復合銅箔生產技術共通,公司產品性能、產能規劃領先。鍍膜與復合銅箔生產技術共通,公司產品性能、產能規劃領先。公司電容式觸摸屏加工業務利用鍍膜和黃光蝕刻等工藝使不帶觸控功能的液晶玻璃或 AMOLED 封裝玻璃形成具有觸控功能的顯示觸控一體化面板。玻璃基板鍍膜使用磁控濺射工藝,與目前復合銅箔金屬化打底工藝技術同源。公
46、司復合銅箔樣品已經對全球領先的電池企業進行送樣,產品性能獲得下游客戶認可。公司進行了積極的產能規劃。2022 年 7 月發布公告,在贛州投資 60 億元建設復合銅箔生產基地,預計產能 8 億平,項目分兩期建設。另外,公司 2023 年 1 月發布公告,計劃總投資 62 億元在馬鞍山濺射生產基地,預計產能與贛州規模相近,公司已規劃產能 16 億平。23/25 5、雙星新材:雙星新材:PET 基膜龍頭企業,下游拓展復合銅箔業務基膜龍頭企業,下游拓展復合銅箔業務 雙星新材成立于 1997 年,于 2011 年在深交所上市。公司專注于 BOPET 行業近 20 年,主要生產聚酯功能膜材料、光學材料、新
47、能源材料、信息材料、節能窗膜材料、熱收縮材料,成長為全球行業龍頭。PET 銅箔項目 2020 年開始在公司內部立項,經過 2 年的開發,公司已經完成了磁控+水電鍍設備的安裝調試,樣品送樣測試中。公司對于膜材理解深刻,自主研發改性 PET 基膜材料,節約成本的同時可以提高后道箔材的良率。目前公司已有 5 臺磁控濺射設備,水電鍍設備與東威科技簽訂一期設備合同,2023 年 5 月底陸續進場安裝調試。6、勝利精密:傳統業務賦能復合銅箔,公司重新啟航勝利精密:傳統業務賦能復合銅箔,公司重新啟航 公司成立于 2003 年,2010 年深交所上市。公司初期主要從事 TV 結構件加工,通過一系列收并購,逐步
48、將業務拓展到筆記本、手機領域精密精密結構件加工。2019 年以來,勝利精密進行戰略轉型,聚焦消費電子同時,開啟汽車中控玻璃、鎂合金壓鑄等第二成長曲線。傳統業務賦能復合銅箔。傳統業務賦能復合銅箔。公司傳統主業具備隔膜生產和 PVD 鍍膜相關生產經驗,一方面,對于基膜性能以及生產過程中的展平、張力控制有深入理解;另外,復合銅箔生產核心工藝為磁控濺射,公司前期中控玻璃蓋板類產品涉及磁控濺射工序,具備關鍵環節設備能力和工藝能力的經驗積累。憑借前期在技術與工藝上的積累,公司在較短時間內完成了產線調試和樣品生產工作,將技術積累進一步轉化為產業化初期進度上的先發優勢。公司復合產品送樣測試中,積極進行產能準備
49、。公司復合產品送樣測試中,積極進行產能準備。根據公司公告,公司擬以公司全資子公司安徽飛拓為單位,在安徽舒城建立生產基地投建 2 條 3A 光學膜生產線和 115 條復合銅箔生產線,對應 3A 光學膜產能85 萬平,復合銅箔產能 12 億平。項目累計投資金額 56 億元,分兩期進行,一期 8.5 億元、二期 47.5億億元。投資節奏為 2022 年底前完成固定資產投資 5 億元,2023 年底完成 15 億元,2024 年底完成28 億元,2025 年底完成 37 億元。根據公司最新公告,現階段單產線月產能在 40 萬平,年化約 500 萬平;預計 2023 年中月產能 1300-1500 萬平
50、,年化約 1.5 億平到 2023 年底月產能 4500 萬平,年化 5 億平。7、元琛科技:環保新材料領軍企業,積極布局復合銅箔元琛科技:環保新材料領軍企業,積極布局復合銅箔 元琛科技成立于 2005 年,于 2021 年 5 月在上交所上市。公司自成立以來專注于環保領域,主要產品包括脫硝催化劑、高分子過濾濾袋、膜材料,主營服務包含第三方檢測服務和雙碳服務。水泥脫硝改革市場進一步發展,垃圾焚燒使用的過濾材料以及催化劑在做國產替代。公司從 2020 年開始關注復合集流體,2021 年年底正式立項。2022 年 11 月底,公司與東威科技簽訂2.5 代雙邊夾卷式水平鍍膜線設備采購框架協議。12
51、月底,公司召開復合箔材新產品發布會,首條復合銅箔產線達產,首批產品順利下線,并開始進行送樣測試。24/25 八八、市場空間預測市場空間預測 鋰電池需求及復合集流體單耗:鋰電池需求及復合集流體單耗:在新能源汽車和儲能需求拉動下,鋰電池總體需求仍有望維持中高速增長,預計 25 年電池總需求達到 2441GWh;集流體方面,假設鋁箔、銅箔需求均為 1000 萬平方米/GWh,基膜均采用 PET 基膜,復合鋁箔工藝假設為蒸鍍一步法,復合銅箔工藝假設為磁控濺射+水電鍍的二步法。復合箔材市場空間:復合箔材市場空間:預計 23 年為量產元年,假設 22-25 年復合鋁箔滲透率分別達到0.6%/1.5%/2.
52、5%/5%,復合銅箔滲透率分別達到 0.5%/2.0%/5.0%/12.0%;22 年復合鋁箔/復合銅箔單價分別為 2.6/4.6 元/平方米,23-25 年每年保持 3%的降幅,對應 25 年復合鋁箔/銅箔總需求分別將達到 12.2/29.3 億平方米,對應市場空間分別為 29.0/123.0 億元,22-25 年復合增速分別為 169%/282%。相關設備市場空間:相關設備市場空間:假設復合鋁箔蒸鍍設備 22 年投資強度為約 1200 萬元/GWh,復合銅箔磁控濺射/水電鍍設備投資強度分別為 3000/3600 萬元/GWh,超聲焊接設備投資強度為 400 萬元/GWh,并假設 22-25 年鍍膜設備每年保持 10%的效率提升以降低投資強度。25 年對應蒸鍍設備/磁控濺射設備/水電鍍設備/超聲焊接設備市場空間分別為 6.9/45.5/45.5/11.1 億元,對應復合增速分別為133%/248%/248%/224%。