復(fù)合集流體：大規(guī)模量產(chǎn)前夜，產(chǎn)業(yè)格局全解析

2023-06-30 19:07:55來(lái)源：韭研公社

雙碳背景下，新能源汽車、儲(chǔ)能等新興行業(yè)景氣高企，電池廠、整車廠對(duì)鋰

(資料圖)

雙碳背景下，新能源汽車、儲(chǔ)能等新興行業(yè)景氣高企，電池廠、整車廠對(duì)鋰電池材料的高能量密度、高安全性及提質(zhì)增效等提出更嚴(yán)苛要求。

復(fù)合集流體以兼顧能量密度、循環(huán)導(dǎo)命、安全性及電池成本的優(yōu)勢(shì)成為電池能量密度提高的最佳解決方案之一。

復(fù)合集流體目前處于0-1的產(chǎn)業(yè)化初期。隨著焊接工藝、產(chǎn)品良率等難點(diǎn)逐漸解決，2023年復(fù)合銅箔有望開啟大規(guī)模量產(chǎn)，2024年復(fù)合銅箔動(dòng)力電池有望在主流車型上實(shí)現(xiàn)搭載裝車，先發(fā)入局者有望率先受益。

01 什么是集流體？

鋰電池電芯的主要構(gòu)成部分包括正極、負(fù)極、電解液和隔膜四部分。

電池在充放電過(guò)程中，電解液中的鋰離子在正負(fù)極之間往返運(yùn)動(dòng)。

集流體是鋰電池電芯中正負(fù)極的關(guān)鍵材料，作為匯集電流的結(jié)構(gòu)或零件，其作用為將電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的電子匯集起來(lái)導(dǎo)至外電路，從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程。

當(dāng)前鋰電池正極和負(fù)極分別使用金屬鋁箔和銅箔作為集流體，用于匯集電流的結(jié)構(gòu)或零件。

三元鋰電池充放電內(nèi)部原理圖：

02 什么是復(fù)合集流體？

復(fù)合集流體是相對(duì)二單一集流體而言的。以 PET/PP 等高分子材料作為中間層基膜，通過(guò)真空鍍膜等工藝，在基膜上下兩面堆積出雙層銅/鋁導(dǎo)電層所形成的復(fù)合材料，通過(guò)不同材料之間的復(fù)合能最大程度地集合不同材料之間的優(yōu)勢(shì)。

復(fù)合集流體通過(guò)高分子材料的替代部分金屬材料，可顯著降低集流體的材料成本和重量。

復(fù)合集流體在電池高能量密度和安全性趨勢(shì)下，未來(lái)有望逐步替代傳統(tǒng)銅箔/鋁箔。

結(jié)構(gòu)方面來(lái)看，復(fù)合集流體表現(xiàn)為“金屬-PET/PP 高分子材料-金屬”的“三明治”結(jié)構(gòu)。

復(fù)合集流體的三明治結(jié)構(gòu)：

復(fù)合銅箔：新型鋰電池負(fù)極集流體材料

銅箔是鋰電池負(fù)極材料的重要組成部分，是影響鋰電池能量密度和成本的關(guān)鍵材料。

負(fù)極所采用的傳統(tǒng)銅箔厚度通常為6um-12um，占電池質(zhì)量比例約9%，占成本比例約8%-10%。

復(fù)合銅箔是一種新型鋰電池負(fù)極集流體材料，具備高安全、高比能、長(zhǎng)壽命、低成本、強(qiáng)兼容等優(yōu)勢(shì)，有望替代傳統(tǒng)銅箔成為主流技術(shù)路線。

復(fù)合銅箔的結(jié)構(gòu)為“銅-高分子材料-銅”三明治結(jié)構(gòu)，以高分子絕緣樹脂 PET/PP/PI 等材料作為“夾心”層，上下兩面沉積金屬鋁或金屬銅。

03 復(fù)合集流體產(chǎn)業(yè)鏈

目前復(fù)合銅箔已形成完整產(chǎn)業(yè)鏈，上游為原材料+設(shè)備廠商，中游為銅箔制造廠商，下游包括動(dòng)力、消費(fèi)、儲(chǔ)能電池廠。

復(fù)合集流體產(chǎn)業(yè)鏈中，設(shè)備和基膜均具有較大的國(guó)產(chǎn)替代潛力。

復(fù)合集流體產(chǎn)業(yè)鏈：

資料來(lái)源：雙星新材、嘉元科技、國(guó)信證券

上游：原材料+設(shè)備

基膜

復(fù)合集流體可采用的基膜有PI（聚酰亞胺）、PP（聚丙烯）和PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二酯）。

PET和PP基膜均具有潛力，其中PP耐酸性更好，未來(lái)或有較大應(yīng)用。

復(fù)合銅箔基膜主要采用PET基膜，水電鍍工藝引入后PP基膜滲透率將有所提高。

布局 PET 基膜的公司包括日本東麗、帝人、美國(guó) 3M 等，國(guó)內(nèi)PET基材主要廠商包括雙星新材、康輝新材、東材科技等；布局 PP 基膜的公司包括東材科技等。

設(shè)備

復(fù)合銅箔核心生產(chǎn)設(shè)備包括磁控濺射設(shè)備+水電鍍?cè)O(shè)備+超聲波滾焊設(shè)備。

目前單 GWh 電池產(chǎn)能對(duì)應(yīng) 2 臺(tái)磁控濺射設(shè)備（1500 萬(wàn)/臺(tái)）+3 臺(tái)鍍膜設(shè)備（1000 萬(wàn)/臺(tái)）+6 臺(tái)滾焊設(shè)備（200 萬(wàn)/臺(tái)），設(shè)備合計(jì)價(jià)值量為 7200 萬(wàn)/GWh。

磁控濺射設(shè)備外資企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位，主要參與企業(yè)包括美國(guó)應(yīng)材、日本發(fā)那科、德國(guó)萊寶等。

國(guó)內(nèi)磁控濺射設(shè)備企業(yè)主要包括振華科技、騰勝科技、宏大真空、匯成真空、東威科技等。

廣東騰勝科技目前主要提供真空鍍膜設(shè)備，供貨重慶金美，日本TDK；匯成真空、振華科技、合肥東昇等均為國(guó)內(nèi)真空鍍膜設(shè)備領(lǐng)先企業(yè)。

2022年7月諾德股份擬億元入股道森股份，雙方形成戰(zhàn)略合作，將在銅箔設(shè)備技術(shù)研發(fā)、3微米等極薄銅箔產(chǎn)品和復(fù)合銅箔產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)、設(shè)備技術(shù)改造進(jìn)行合作。

電鍍?cè)O(shè)備方面，東威科技是國(guó)內(nèi)電鍍?cè)O(shè)備龍頭，是目前國(guó)內(nèi)唯一一家能實(shí)現(xiàn) PET 鍍銅設(shè) 備量產(chǎn)的企業(yè)。東威科技于2022年8-9月連續(xù)簽署3份共計(jì)17億元訂單。

超聲波滾焊設(shè)備方面，驕成超聲是國(guó)內(nèi)超聲波焊接設(shè)備龍頭，公司超聲波滾焊機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)合集流體和箔材之間的高速滾焊。根據(jù) 招股書，公司焊接機(jī)焊接速度可達(dá) 80m/min 以上，同行業(yè)未見其他能量產(chǎn)的競(jìng)品，目前已向?qū)幍聲r(shí)代供貨。

振華科技為大型真空設(shè)備制造商，主要提供連續(xù)式鍍膜生產(chǎn)線、磁控濺射鍍膜設(shè)備、陰極電弧離子鍍膜設(shè)備等，目前為3C電子產(chǎn)品、汽車、半導(dǎo)體、光伏、建材、精密光學(xué)、醫(yī)療、航空提供鍍膜解決方案。

復(fù)合集流體產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)廠商及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程梳理：

資料來(lái)源：安信證券

中游：復(fù)合銅箔制造商

復(fù)合銅箔作為一種新型有機(jī)材料，能夠提升安全性及電芯能量密度，有望成為未來(lái)鋰電負(fù)極集流體的主流材料。

中游復(fù)合銅箔制造廠商跨界玩家眾多，賽道百舸爭(zhēng)流、競(jìng)爭(zhēng)激烈。

復(fù)合銅箔制造主要廠商包括廈門海辰、重慶金美、萬(wàn)順新材、寶明科技、嘉元科技、中一科技、諾德股份等。此外，英聯(lián)股份、勝利精密、方邦股份、阿石創(chuàng)陸續(xù)布局復(fù)合銅箔制造。

重慶金美最早布局復(fù)合銅箔，2019年進(jìn)入多功能復(fù)合集流體薄膜材料領(lǐng)域，2020年與寧德開始合作，目前一期總投資15億元年產(chǎn)能億平，二期、三期規(guī)劃2025年形成產(chǎn)值100億元；廈門海辰一期投資億建設(shè)年產(chǎn)億平復(fù)合銅箔及億平復(fù)合鋁箔產(chǎn)線；寶明科技目前已投資60億元建設(shè)贛州復(fù)合銅箔基地，一期億，二期億，其中一期達(dá)產(chǎn)后預(yù)計(jì)年產(chǎn)億-億。雙星新材 2020 年著手 PET 復(fù)合銅箔立項(xiàng)，計(jì)劃2025 年完成 5 億平米項(xiàng)目建設(shè)。

傳統(tǒng)電解銅箔材料廠商方面來(lái)看，諾德股份 PET 銅箔處于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段，在下游客戶中批量試用；中一科技武漢子公司計(jì)劃注冊(cè)資本為 3 億元，計(jì)劃建設(shè)年產(chǎn) 500 萬(wàn)平方米生產(chǎn)線，進(jìn) 行工藝、技術(shù)、設(shè)備的驗(yàn)證優(yōu)化和市場(chǎng)應(yīng)用推廣。

在其他輔材方面，光華科技為國(guó)內(nèi)少數(shù)提供電鍍液的企業(yè)，目前正在加快推進(jìn)PET鍍銅專用化學(xué)品的應(yīng)用與整套化學(xué)品解決方案推廣。

下游：電池端

下游電池端在加速推進(jìn)復(fù)合集流體研發(fā)認(rèn)證，產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)明朗。

寧德時(shí)代、比亞迪、國(guó)軒高科以及海辰新能源等多家電池廠正積極布局復(fù)合集流體相關(guān)專利，其中，寧德時(shí)代通過(guò)參股金美布局 PET 復(fù)合銅箔，并已在復(fù)合集流體技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化方面取得較大進(jìn)展。

目前由于在制備工藝、設(shè)備生產(chǎn)速度、良率等方面仍存在一定難點(diǎn)，復(fù)合銅箔制造成本仍高于電解銅箔，成為限制其大規(guī)模商業(yè)化的主要因素。未來(lái)隨著設(shè)備迭代、工藝技術(shù)不斷完善，復(fù)合銅箔降本空間大。

未來(lái)鋰電集流體向極薄、超純、高抗拉強(qiáng)度和高延伸率方向發(fā)展成為大勢(shì)所趨。集流體輕薄化將帶來(lái)降低電池的材料成本、以及通過(guò)減薄和減重從而提升電池能量密度。

隨著復(fù)合銅箔產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)明確，產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)替代空間廣闊，關(guān)鍵環(huán)節(jié)先發(fā)入局者有望率先迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇。

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