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05
2024
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02
復(fù)合銅箔行業(yè)專題報告:產(chǎn)業(yè)化在即,挖掘確定性發(fā)力機遇
1 新技術(shù)復(fù)合集流體成迭代思路,降本+高安全為核心邏輯
1.1 傳統(tǒng)集流體減薄遇瓶頸,復(fù)合新材料成為創(chuàng)新方向
集流體為鋰離子電池導(dǎo)電的關(guān)鍵輔材,起承載活性物質(zhì)和匯集電流的作用。典型 的鋰離子電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括正極、負(fù)極、電解液和隔膜。其中,集流體是連接在正極、 負(fù)極上的關(guān)鍵導(dǎo)電材料,主要作用是將電池活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流匯集起來,以形成更 大的電流對外輸出。傳統(tǒng)的集流體采用純金屬(成分 99.5%以上)制成箔片(正極: 鋁箔;負(fù)極:銅箔),以壓延鋁箔和電解銅箔工藝為主。從電池結(jié)構(gòu)來看,負(fù)極集流 體(銅箔)、正極集流體(鋁箔)分別占總成本/總質(zhì)量的 9%、4%/13%、5%。
集流體呈現(xiàn)薄型化態(tài)勢,當(dāng)前工藝端技術(shù)路徑受阻。為滿足鋰離子電池的理想要 求,即安全性、高導(dǎo)電性和輕量化,銅箔、鋁箔的厚度需維持減薄。近幾十年來,正 極鋁箔、負(fù)極銅箔集流體的厚度分別從 12μm→ 8μm、10μm→ 4.5μm。根據(jù) CCFA 數(shù) 據(jù)顯示,2017-2021 年 6μm 銅箔的產(chǎn)量占比從 14.1%提升至 58.2%,4.5μm 規(guī)格近年 來得到大力推廣,厚度僅有一根頭發(fā)絲的 1/15,2021 年產(chǎn)量占比 6%。 然而,盡管減少集流體厚度存在優(yōu)勢(提升電池能量密度、減少原材料用量), 但受制于材料的物理特性,集流體過薄會增加制造成本,還極易在極片涂覆、冷壓和 使用階段引發(fā)褶皺、斷帶等問題,因此傳統(tǒng)箔片薄型化有限。為克服此類問題,新型 復(fù)合集流體逐漸成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。
復(fù)合集流體采用“三明治”結(jié)構(gòu),在生產(chǎn)工藝和性能特點上均具備創(chuàng)新性。復(fù) 合集流體是一種采用“金屬-基膜-金屬”三明治結(jié)構(gòu)的新型集流體材料,基膜為 PET/PP/PI 等高分子材料,上下兩面堆積金屬鋁/銅,制成復(fù)合鋁箔、復(fù)合銅箔后用于 電池正、負(fù)極。典型結(jié)構(gòu)例如: 6.5μm 復(fù)合銅箔(MC):4.5μm PET 基膜 + 2×1μm 銅膜 = 6.5μm(對標(biāo) 6μm 鋰電銅箔); 8μm 復(fù)合鋁箔(MA):6μm PET 基膜 + 2×1μm 鋁膜 = 8μm(對標(biāo) 10μm 壓延 鋁箔)。
高端電池廠商積極推進(jìn),下游消費、動力、儲能率先導(dǎo)入。復(fù)合集流體的概念最 早由寧德時代于 2017 年提出,2019 年行業(yè)步入專利爆發(fā)期,國軒高科、比亞迪等多 家電芯廠商均陸續(xù)投入研究。當(dāng)前,復(fù)合集流體下游主要應(yīng)用于動力、儲能和消費電 池領(lǐng)域,動力、儲能將是未來主要的增量市場。分兩極看,鋁箔已率先落地、銅箔正 處于成長前夜。產(chǎn)業(yè)需求方面,主要由頭部電池廠商 ATL、比亞迪和寧德時代推動, 寧德時代與金美新材料合作率先實現(xiàn)量產(chǎn)。
1.2 兼具降本、安全、提效優(yōu)勢,有望替代傳統(tǒng)箔材
復(fù)合集流體產(chǎn)業(yè)的初衷是改善電池的安全性。在商業(yè)化落地的過程中,其優(yōu)勢被 逐漸放大,成為安全性及經(jīng)濟性兼具的優(yōu)選材料。從復(fù)合集流體的優(yōu)勢定位來看: 復(fù)合銅箔:有效提升安全性,且在總成本和高質(zhì)量密度方面相比復(fù)合鋁箔具備明 顯優(yōu)勢,理論單位成本有望低于 3 元/㎡,較傳統(tǒng)電解銅箔下降 22%以上。因此,我 們認(rèn)為復(fù)合銅箔在商業(yè)化價值上確定性更強。 復(fù)合鋁箔:主打電池安全提升,但降本空間有限,理論量產(chǎn)成本是傳統(tǒng)鋁箔的 4 倍以上,適用于偏高端的應(yīng)用場景。后續(xù)建議持續(xù)關(guān)注生產(chǎn)成本及產(chǎn)業(yè)化普及情況。
1.2.1 高能量密度:原材料用量減少,能量密度提升 2%-10%
輕量化高分子材料較純金屬集流體重量降低 30-60%。復(fù)合集流體中基膜材料密 度?。≒ET、 PI 密度約為銅的 1/7,PP 密度為銅的 1/10),質(zhì)量輕,可以代替部分純金屬銅、鋁,從而有效減輕電池重量,并提高集流體的能量密度。根據(jù)艾邦鋰電網(wǎng)數(shù) 據(jù)顯示,在相同厚度的箔材下,復(fù)合銅箔、復(fù)合鋁箔的減重幅度分別為 56-60%、 32%- 45%。
復(fù)合集流體助力提升能量密度,復(fù)合銅箔更具優(yōu)勢。根據(jù)比亞迪實驗數(shù)據(jù)我們發(fā) 現(xiàn),當(dāng)采用復(fù)合集流體作為正、負(fù)極時,其能量密度較傳統(tǒng)集流體(電池 0)提高了 6.10%,復(fù)合銅箔在質(zhì)量提升方面有明顯優(yōu)化。
1.2.2 低成本:量產(chǎn)+良率提升,復(fù)合銅箔潛在降本空間大
復(fù)合集流體的原材料成本較金屬箔材下降 55%-68%。從原材料的角度來看:復(fù)合 集流體采用高分子基膜替換部分金屬,按照 2023 年均價來看,PET、PP 低于銅和鋁。 我們估算,在單位體積內(nèi),PET 的成本僅為銅、鋁的 1.7%、20.1%。相比于 6µm 傳統(tǒng) 銅箔和10µm傳統(tǒng)鋁箔,6.5µm復(fù)合銅箔和8µm復(fù)合鋁箔的原材料成本僅為前者的35%、 32%。
此外,通過去金屬化的過程,復(fù)合集流體可有效緩解大宗商品價格上漲帶來的成 本影響。在美國降息周期漸近的背景下,有利于減輕下游電池廠商的通脹壓力。
從總成本的角度來看:復(fù)合銅箔潛在下降空間大,復(fù)合鋁箔成本較為剛性。 復(fù)合銅箔:在尚未規(guī)?;慨a(chǎn)的情況下,疊加損耗及良率因素影響,當(dāng)前復(fù)合銅 箔總成本較傳統(tǒng)電解銅箔高 3%以上。以 4.5µm 厚度為例,按照銅密度 8.96g/cm³折 算,傳統(tǒng)銅箔、復(fù)合銅箔生產(chǎn)成本分別為 2.98、4.01 元/㎡,每平方米溢價 1 元。
若規(guī)?;慨a(chǎn)及設(shè)備效率提升后,我們認(rèn)為復(fù)合銅箔生產(chǎn)成本有望低于電解銅箔, 以下為 6.5µm 復(fù)合銅箔量產(chǎn)后總成本的分類測算情況: 量產(chǎn)+良率打開降本空間,是滲透率提升的核心邏輯。在良率 80%/90%/100%的情 況下,總成本為 3.1/2.9/2.8 元,相較于 6µm 傳統(tǒng)銅箔的價格下降了 22%/27%/30%。 此外,若材料價格回歸至 2020 年水平,復(fù)合銅箔的成本有望進(jìn)一步降低至 2.6 元。 綜合來看,復(fù)合銅箔的長期成本具有明顯優(yōu)勢,我們對其商業(yè)化落地持樂觀態(tài)度。
良率和銅價是構(gòu)建銅箔成本的關(guān)鍵變量,當(dāng)良率>70%、銅價>68 元/kg,復(fù)合銅 箔更具優(yōu)勢。
復(fù)合鋁箔:設(shè)備費用占比高,制約降本空間;現(xiàn)有工藝下,生產(chǎn)成本仍高于傳統(tǒng) 鋁箔。根據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示,復(fù)合鋁箔的當(dāng)前價格為 5-8 元/㎡,是傳統(tǒng)鋁箔的 2.9-4.6 倍。即使復(fù)合鋁箔成本下降至每平方米 3.2 元,與傳統(tǒng)鋁箔間仍存在較大差距。假設(shè) 一輛車需要 900 ㎡的正極集流體,按照 3 元/㎡的溢價計算,使用復(fù)合鋁箔將比傳統(tǒng)鋁箔多出 2700 元的總成本。因此,考慮到其性能方面的明顯優(yōu)勢,我們認(rèn)為產(chǎn)業(yè)領(lǐng) 域可能更傾向于在高端場景(例:三元高鎳電池)中的使用。
1.2.3 高安全:從材料端有效遏制熱失控,復(fù)合鋁箔優(yōu)勢凸顯
電池?zé)崾Э厥录l繁發(fā)生,機、電、熱濫用為主要誘因。2021 年全球范圍內(nèi)發(fā) 生的 3000 余起新能源汽車火災(zāi)事故中,近 33%的起火是電池故障后發(fā)生熱失控導(dǎo)致 的。由于電池生熱速率遠(yuǎn)高于散熱速率,當(dāng)溫度積累至 150-200℃以上時,將引發(fā)高 溫、失火、爆炸等嚴(yán)重后果。常見的觸發(fā)條件包括:機械濫用(例:碰撞、擠壓、針 刺)、電濫用(例:過度充電、穿透隔膜)和熱濫用(逐步升溫直至熱失控觸發(fā))。
“輕薄導(dǎo)電層+絕緣基材”,復(fù)合集流體提升電池安全性優(yōu)勢明顯。從材料物化特 性來看,傳統(tǒng)集流體熱阻高、電流分布不均勻,容易發(fā)生起火。而復(fù)合集流體可有效 改善熱傳導(dǎo)性能和電流分布特征,從源頭減少熱失控風(fēng)險。其中,外層金屬相比傳統(tǒng)箔材金屬更薄,短路時會迅速熔化形成斷路;中間高分子基材則可以起到絕緣作用, 提供機械支撐,有效遏制短路發(fā)生。以鋁箔針刺實驗為例,傳統(tǒng)鋁箔在穿刺位置會產(chǎn) 生明顯的升溫現(xiàn)象,最高溫度接近 60℃。而復(fù)合集流體,可以通過高分子材料形變來 實現(xiàn)對電極材料的包裹保護(hù)。目前廠商測試表明,復(fù)合鋁箔基本可以達(dá)到 100%的實 驗通過率。
從電池結(jié)構(gòu)來看,通常情況下更換一端傳統(tǒng)箔材至復(fù)合集流體,即可大幅提升電 池安全性。根據(jù)《鋰離子電池內(nèi)短路機理與檢測研究進(jìn)展》顯示,鋰電池的內(nèi)短路情 況可分為四大類:(1)負(fù)極材料-鋁;(2)銅-鋁;(3)負(fù)極材料-正極材料;(4)銅正極材料。其中,(1)和(2)的危險程度最高,主要因為金屬導(dǎo)電性能較好,且鋁(660℃) 的熔點比銅(1083℃)低,容易觸發(fā)熱失控連鎖反應(yīng)??紤]到正極對安全性影響更大, 因此盡管復(fù)合鋁箔存在成本短板,但在安全性方面具有明顯護(hù)航優(yōu)勢。
2 技術(shù)路線持續(xù)優(yōu)化,PET+兩步法暫為當(dāng)下主流
現(xiàn)階段新能源汽車常用電池包括三元鋰電池及磷酸鐵鋰電池。其中,復(fù)合鋁箔主 要用于三元高鎳電池,旨在提升安全性;復(fù)合銅箔主要用于磷酸鐵鋰電池,目的是提 升能量密度和降低成本。 從產(chǎn)業(yè)趨勢來看,過去復(fù)合集流體的發(fā)展主要呈現(xiàn)三個階段: 第一階段(2017-2021 年):行業(yè)進(jìn)行技術(shù)研發(fā),摸索工藝。 第二階段(2021-2023 年):部分廠商購買新建設(shè)備進(jìn)行密集技術(shù)驗證。 第三階段(2023 年后):下游標(biāo)桿廠商技術(shù)驗證后,預(yù)計將開啟規(guī)?;慨a(chǎn)。 復(fù)合鋁箔成功“上車”,預(yù)計將迎來市場化拐點。2023 年,極氪 009、賽力斯問 界 M9 先后搭載寧德時代麒麟電池,并使用重慶金美復(fù)合鋁箔,推動動力電池商用車 電池端的實際應(yīng)用。
2.1 工藝:復(fù)合銅箔仍有路線之爭,復(fù)合鋁箔相對確定
傳統(tǒng)制備以電解銅箔、壓延鋁箔為主,設(shè)備依賴進(jìn)口程度較高。傳統(tǒng)銅箔的生產(chǎn) 主要采用電解法或壓延法,其中電解法因設(shè)備投資低、生產(chǎn)成本小,已成為當(dāng)前業(yè)內(nèi) 主流,核心工序包括溶銅-生箔-后處理-分切。具體流程來看:電解法主要是通過電 解原理將陰極銅溶解后,在陰極輥中進(jìn)行軋制和加熱處理,逐漸減小厚度,最后經(jīng)過 酸洗、平整、檢測和包裝制成銅箔。電解銅箔核心設(shè)備進(jìn)口依賴程度高,其中陰極輥 主要來自日本三船、日本新日鐵、韓國 PNT 等廠商,若海外設(shè)備供應(yīng)能力不足或?qū)⒂?響國內(nèi)廠商產(chǎn)線擴張速度。 傳統(tǒng)鋁箔制備則通常采用壓延法。期間,鋁錠經(jīng)過預(yù)熱后,通過軋機進(jìn)行多道次 軋制和退火處理,逐漸減小厚度,最終形成鋁箔。
區(qū)別于傳統(tǒng)箔材制造的底層邏輯,復(fù)合集流體采用鍍膜新技術(shù),工藝更為復(fù)雜。 傳統(tǒng)集流體主要依賴金屬加工工藝,而復(fù)合集流體則利用干法鍍膜/濕法鍍膜,在高 分子材料表面形成“打底+增厚”的金屬化過程。相比于傳統(tǒng)集流體的制備,復(fù)合集 流體的難點在于如何使高分子材料基膜形成均勻且致密的金屬薄膜,對此,廠商在工 藝和設(shè)備方面均需做出更難的改進(jìn),以確保制作過程中產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。
復(fù)合銅箔(MC):工藝路線尚未定型,兩步法暫為當(dāng)下主流。根據(jù)步驟數(shù)量的不 同,復(fù)合銅箔的制備方法可以分為一步法、兩步法和三步法,主要是通過各項技術(shù)(化 學(xué)沉積、磁控濺射、真空蒸鍍、水電鍍)的排列組合,將銅均勻地鍍在基材(PET、 PP、PI 等)表面。從產(chǎn)業(yè)端來看,復(fù)合銅箔的生產(chǎn)路線尚未完全定型,多重工藝各具 優(yōu)勢,目前,兩步法暫時憑借其高性能、高良率、低成本的優(yōu)勢,成為寶明科技、重 慶金美、雙星新材等膜材廠商的主流選擇。未來,我們認(rèn)為隨著各路線技術(shù)難點的不 斷突破,綜合成本占優(yōu)的工藝將更具優(yōu)勢。具體來看:
(1)一步法:良率高,但工藝難度大,技術(shù)尚未成熟。一步法分為全濕法和全干 法,特點在于制備過程中僅需使用一種設(shè)備即可進(jìn)行鍍膜,具有工序簡單、一體成型、基膜無特定要求等優(yōu)勢,通過減少工藝次數(shù),提升效率和均勻性。但由于一步法需要 同時滿足多個工藝步驟,因此對設(shè)備要求相對較高,需反復(fù)磁控,目前技術(shù)尚未成熟。 代表企業(yè)中,① 三孚新科采用全濕法,利用化學(xué)反應(yīng)沉積金屬,車速可以保持在 5- 10m/min,綜合制造成本約 3.8-4.5 元/㎡,當(dāng)前處于設(shè)備調(diào)試階段。此外,② 道森 股份的干式一步法也值得關(guān)注,根據(jù)投資者活動紀(jì)要顯示,公司首臺磁控濺射蒸發(fā)一 體機于 2023 年 12 月底完成產(chǎn)品組裝,設(shè)計運行速度為 12-15m/min,良率可達(dá) 90%以 上,后續(xù)需持續(xù)跟蹤產(chǎn)品落地情況。因此,整體來看我們認(rèn)為當(dāng)前一步法工藝仍存在 較大的不確定性,短期內(nèi)總成本難以低于兩步法。建議關(guān)注全濕法成本及全干法功耗、 成本及效率情況。
(2)兩步法:磁控+水電鍍?yōu)楫?dāng)前主流,性價比最高。兩步法工藝成熟,主要步 驟包括:① 對高分子膜進(jìn)行活化,濺射形成 30-70nm 金屬銅膜;② 水介質(zhì)電鍍加厚 金屬層實現(xiàn)導(dǎo)電功能。相比一步法而言,二步法工藝成本控制良好,且設(shè)備要求不高, 為現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)內(nèi)復(fù)合銅箔主流的制備方式,代表企業(yè)包括寶明科技、雙星新材等。
(3)三步法:犧牲良率提升效率,應(yīng)用端仍為少數(shù)。相較于兩步法,三步法在集 流體制備過程中需額外引入真空蒸鍍,對應(yīng)設(shè)備蒸鍍機,代表企業(yè)重慶金美,其他廠 家當(dāng)前應(yīng)用不多。由于磁控濺射環(huán)節(jié)中銅膜的厚度較兩步法更薄,因此線速會相應(yīng)提 高;但技術(shù)難度在于金屬蒸發(fā)溫度較高,溫差不當(dāng)可能會導(dǎo)致穿孔,從而影響良率, 因此在選擇基膜時需格外注意。優(yōu)勢來看,三步法具有:① 提高沉積速度,可達(dá)磁 控濺射的 3-4 倍;② 降低水電鍍加工難度;③ 增強基膜和金屬層結(jié)合力。
復(fù)合鋁箔(MA):工藝步驟相對簡單,主要采用一步蒸鍍法,龍頭企業(yè)已實現(xiàn)量 產(chǎn)。工藝來看,考慮到:1)鋁箔膜層較厚,若使用純磁控濺射技術(shù),效率過低;2) 鋁化學(xué)性質(zhì)活躍,在酸性、堿性電解液中,鋁離子獲得電子還原時,會分別生成鋁鹽 和氫氣、氧化鋁和氫氣,因此無法使用水電鍍。綜上,復(fù)合鋁箔制備技術(shù)確定為蒸鍍 法。 制備流程高效清潔,核心為真空蒸鍍(鍍膜+鍍鋁)。以重慶金美 8μm 復(fù)合鋁箔 為例,主要生產(chǎn)工序包括:(1)將 4μm PET 離子生成 6μm PET 膜;(2) 真空鍍膜: 使用化學(xué)氣相法(CVD),在 PET 膜表面沉積 5-10nm 的鋁氧化層;(3)真空鍍鋁:使 用物理氣相沉積法(PVD),在 PET 膜雙面形成厚度約為 800-1000nm 的金屬鋁薄膜。
區(qū)別于復(fù)合銅箔,復(fù)合鋁箔真正意義上已實現(xiàn)量產(chǎn)。2022 年 11 月,重慶金美最早嘗試量產(chǎn) 8μm 復(fù)合鋁箔。2023 年,璞泰來已實現(xiàn)小批量量產(chǎn),諾德股份預(yù)計年底 達(dá)成;江明納力、萬順新材開始產(chǎn)能布局。
2.2 設(shè)備:產(chǎn)業(yè)趨勢逐步明朗,關(guān)鍵環(huán)節(jié)有望優(yōu)先受益
(1)電池端:超聲波滾焊設(shè)備
復(fù)合集流體中高分子結(jié)構(gòu)層具有絕緣性,導(dǎo)致兩側(cè)金屬鍍層無法導(dǎo)通電流。為解 決以上問題,設(shè)備端需采用極耳轉(zhuǎn)印焊工藝,將兩層導(dǎo)電金屬箔材與復(fù)合集流體進(jìn)行 上下包邊焊接,以實現(xiàn)電流輸送。當(dāng)前,主流的極耳焊接均無法適用,主要原因有: ① 超聲焊接:無法解決箔材兩側(cè)金屬鍍層不通電問題,導(dǎo)電性能較差;② 激光焊接: 溫度過高,容易產(chǎn)生箔材收縮變形。
驕成超聲突破技術(shù)瓶頸首創(chuàng)設(shè)備,短期對手難以實現(xiàn)量產(chǎn)。超聲波滾焊設(shè)備是驕 成超聲基于超聲波高速滾焊系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)的全新設(shè)備,突破復(fù)合集流體焊接瓶頸, 具 有不可替代的技術(shù)優(yōu)勢。當(dāng)前,業(yè)內(nèi)暫未有其他廠商實現(xiàn)量產(chǎn)線應(yīng)用,市場格局明朗。 據(jù)我們預(yù)測,若按照 2025 年滾焊機、焊接站單 GWh 價值量 500 萬元進(jìn)行測算,對應(yīng) 設(shè)備市場空間分別為 6-22、13-44 億元。
(2)鍍膜端:磁控濺射設(shè)備、真空蒸鍍設(shè)備、水電鍍設(shè)備
薄膜沉積是指在基底上沉積特定材料形成薄膜,按工藝原理可分為物理氣相沉積 (PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)和原子層沉積(ALD)設(shè)備。其中,磁控濺射、真空蒸 鍍屬于物理氣相沉積,水電鍍屬于化學(xué)氣相沉積。
磁控濺射鍍膜設(shè)備:利用氬離子轟擊靶材,產(chǎn)生陰極濺射,將靶材原子濺射至基 膜表面,形成沉積層,屬于 PVD 真空鍍膜。主要用于復(fù)合銅箔二步法、三步法制備中 的第一步,可完成 10-30nm 厚度的銅沉積。性能方面,鍍膜重復(fù)性好、均勻度佳、膜 層致密、結(jié)合力良好;但不足在于鍍膜效率較低。 市場參與者以外資為主,國產(chǎn)設(shè)備加速替代,本土廠商騰勝科技領(lǐng)先。高端真空 市場主要被美國應(yīng)用材料(AMAT)、日本愛發(fā)科(ULVAC)、德國萊寶(Leybold)等海外廠商壟斷,技術(shù)領(lǐng)先,產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗豐富,但設(shè)備價格昂貴。本土企業(yè)中,代表廠商包 括騰勝科技,匯成真空、安徽東昇、海格瑞特(重慶金美控股),暫均未上市。其中, 騰勝科技是國內(nèi)首家推出量產(chǎn)型鋰電復(fù)合銅箔鍍膜裝備的企業(yè),2021 年上市 2 代設(shè) 備,實現(xiàn)對外出口,2022 年上市 2.5 代設(shè)備,車速可達(dá) 15-30m/min,性能、產(chǎn)能、 良率均有大幅上升,較 1 代設(shè)備生產(chǎn)效率提高至少 5 倍。 真空蒸發(fā)鍍膜設(shè)備:在高真空條件下,加熱金屬或非金屬材料,使其蒸發(fā)并凝結(jié) 于鍍件(金屬、半導(dǎo)體或絕緣體)表面,形成沉積層,屬于 PVD 真空鍍膜。主要用于 復(fù)合銅箔三步法制備中的第二步,可完成 70-140nm 的銅沉積;也是復(fù)合鋁箔的核心 設(shè)備。與磁控濺射鍍膜設(shè)備相比,真空蒸鍍成膜速度更快;但膜層易疏松,且制備過 程中發(fā)熱量較大,基膜可能會產(chǎn)生變形。競爭格局方面,國內(nèi)真空蒸鍍設(shè)備市場暫未 出現(xiàn)明顯龍頭企業(yè),匯成真空、道森股份(一體機)等均有所布局。
水電鍍膜設(shè)備:在含金屬鹽溶液的鍍液中加入化學(xué)還原劑,將鍍液中的金屬離子, 還原后沉積在加工零件表面,原材料需具備導(dǎo)電性。主要用于復(fù)合銅箔兩步法、三步 法中的最后一步,可完成 900nm 的銅沉積。水電鍍設(shè)備包括垂直電鍍和水平電鍍兩 類,復(fù)合銅箔制備主要采用水平電鍍,優(yōu)勢包括,1)性能:沉積速度快、生產(chǎn)效率 高,能夠?qū)崿F(xiàn)微米級鍍銅一次成型;2)成本:產(chǎn)業(yè)化最具經(jīng)濟性的鍍膜工藝,理論 成本可通過優(yōu)化降至 2 元/㎡,當(dāng)前實際生產(chǎn)成本為 3.2 元/㎡。國內(nèi)廠商中,東威科 技具備量產(chǎn)能力,競爭格局清晰。
2.3 基膜:PET 為當(dāng)前主流,PP 關(guān)注度提升,PI 尚未進(jìn)入導(dǎo)入階段
PET、PP 和 PI 為常用聚合物基材,性能間各有千秋。復(fù)合銅箔存在 PET、PP 技 術(shù)之爭,復(fù)合鋁箔采用 PET。相比之下,PI 由于成本高且技術(shù)成熟度低,目前應(yīng)用較 少。 熔點、延展性、化學(xué)性、價格是選材的主要考量指標(biāo)。其中:(1)耐高溫性: PI>PET=PP;(2)機械性能:PI>PET>PP;(3)穩(wěn)定性:PI>PP>PET;(4)技術(shù)成熟度: PET>PP>PI。具體來看:PET 膜抗拉強度、彎折性能、絕緣性能、耐熱性好,短期使用 溫度可達(dá) 150℃,生產(chǎn)端適應(yīng)蒸鍍設(shè)備,技術(shù)先進(jìn)且大規(guī)模生產(chǎn)下成本較低,是當(dāng)前 綜合優(yōu)選。PP 膜強酸、強堿性下具有很高的穩(wěn)定性,電池端性能表現(xiàn)更好,具備開發(fā) 潛力,為寶明科技等廠商研發(fā)的重點。PI 膜整體綜合性能突出,具有優(yōu)異的機械性 能、化學(xué)穩(wěn)定性和較寬的溫度范圍,但價格昂貴,暫不具備商業(yè)化使用能力。從電池 循環(huán)壽命測試結(jié)果來看,在常溫/高溫環(huán)境下,6μm 傳統(tǒng)銅箔、PET 銅箔、PP 銅箔的 循環(huán)壽命分別在 2500/1800、2000/1350、1850/1450 圈左右。
PET 膜和 PP 膜雖為主流基膜材料,但在循環(huán)測試后期階段會出現(xiàn)“跳水”現(xiàn)象, 主要歸因在于: (1)PET 膜制備難點:電解液下易產(chǎn)生基膜腐蝕。負(fù)極在電解液中通常會發(fā)生 還原反應(yīng),可能產(chǎn)生具有較強腐蝕性的溶液。由于 PET 耐化學(xué)性較弱,因此隨著不斷 的充放電測試,薄膜容易發(fā)生分解。當(dāng)前可以通過電解液改良相應(yīng)優(yōu)化,但很難從根 源解決材料腐蝕問題。據(jù)實驗數(shù)據(jù)顯示,PET 銅箔在強酸、強堿電解液環(huán)境下的循環(huán) 壽命僅有 800 圈左右,與 PP 銅箔 1300 圈的測試結(jié)果存在差距。 (2)PP 膜制備難點:循環(huán)后段附著力不足導(dǎo)致材料剝離。經(jīng)過多次循環(huán)后,PP 膜與銅結(jié)合力會下降,石墨層脫落,導(dǎo)致電池容量快速衰減。 產(chǎn)業(yè)端來看,由于 PET 材料的不耐腐蝕性可能導(dǎo)致責(zé)任界定問題,因此國內(nèi)電池 廠及整車廠在應(yīng)用 PET 材料時相對謹(jǐn)慎。目前,膜材廠商中寶明科技采用 PET/PP, 勝利精密采用 PET/PP ,英聯(lián)股份采用 PET/PP,重慶金美采用 PET 復(fù)合鋁箔、PP 復(fù) 合銅箔,柔震科技采用 PET,納力新材料采用 PP。
PP 銅箔或?qū)⒊蔀槲磥碇髁?,需關(guān)注電池廠反饋及上游供需彈性。膜材廠商中, 重慶金美、寶明科技已成功解決 PP 材料掉銅粉的制備難點,在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中具備更 大優(yōu)勢。從供需角度來看,國內(nèi)當(dāng)前低于 5µm 的 BOPP 薄膜產(chǎn)能供應(yīng)相對有限。主流 廠商包括銅峰電子、東材科技、泉州嘉德利三家,合計產(chǎn)能約 4 萬噸左右,但主要專 注于特高壓、新能源風(fēng)光電儲能領(lǐng)域,因此考慮到復(fù)合集流體 PP 銅箔的滲透情況, 可能會出現(xiàn)上游供給瓶頸,或?qū)⑼侠?PP 復(fù)合銅箔產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度。
2.4 市場規(guī)模:24 年為量產(chǎn)元年,預(yù)計 2025 年全球規(guī)模 186 億元
預(yù)計 2025 年全球復(fù)合集流體需求約 21-67 億㎡,設(shè)備端復(fù)合銅箔規(guī)模超百億元。 據(jù) 起 點 研 究 院 數(shù) 據(jù) 顯 示 , 2023-2025 年 全 球 新 增 電 池 裝 機 量 將 達(dá) 到 1298/1703/2176GWh,以新能源動力電池為主,為復(fù)合集流體市場創(chuàng)造了旺盛需求。 假設(shè)每 GWh 所需銅箔和鋁箔面積分別為 1100、1750 萬㎡,我們預(yù)測到 2025 年,若復(fù) 合銅箔滲透率達(dá)到 10%/15%/20%,對應(yīng)全球需求為 14/28/48 億㎡;若復(fù)合鋁箔滲透 率達(dá)到 3%/4%/5%,對應(yīng)全球需求為 7/12/19 億㎡;合計復(fù)合集流體理論市場空間為 98/186/311 億元。設(shè)備環(huán)節(jié),當(dāng)前復(fù)合銅箔工藝尚不確定,假設(shè)以 100%用量計算各 工藝下設(shè)備空間,一步法、兩步法、三步法中性假設(shè)下,分別為 140/153/217 億元。
3 產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)公司加速布局,關(guān)注已規(guī)劃產(chǎn)能落地情況
上游、中游協(xié)同發(fā)展,重點關(guān)注驗證進(jìn)度靠前的廠商和確定性強的設(shè)備環(huán)節(jié)。復(fù) 合集流體產(chǎn)業(yè)鏈包括,上游基膜廠商(PET、PP、PI)+鍍膜設(shè)備商(超聲滾焊設(shè)備、 磁控濺射設(shè)備、真空鍍膜設(shè)備、水電鍍設(shè)備、一步法設(shè)備);中游復(fù)合集流體制造商 以及下游終端電池廠商。
重慶金美率先實現(xiàn) MC 量產(chǎn),推動行業(yè)從 0 至 1。復(fù)合銅箔大規(guī)模應(yīng)用前需通過 四道測試環(huán)節(jié),大多復(fù)合銅箔廠商仍處于電池廠測試階段,其中,重慶金美、寶明科 技進(jìn)度最快,萬順新材、諾德股份亦向下游客戶送樣。2023 年 12 月 28 日,重慶金 美新材料 6 微米 MC 產(chǎn)品規(guī)?;慨a(chǎn)下線,預(yù)計滿產(chǎn)后單條產(chǎn)線產(chǎn)能將達(dá)到 300 萬㎡ /月,需持續(xù)關(guān)注訂單落地節(jié)奏。
產(chǎn)能擴建積極,β啟動信號明顯。據(jù)不完全統(tǒng)計,2023-2025 年進(jìn)行復(fù)合集流體 產(chǎn)能規(guī)劃及開工的項目額超過 427 億元,規(guī)劃產(chǎn)能超過 100 億㎡/年。其中,重慶金 美、寶明科技、江陰納力、勝利精密擴產(chǎn)規(guī)模較大,均超過 12 億㎡。
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