水镀工艺(有色金属行业深度报告:打破“不可能三角”,复合铜箔产业化在即)
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篇首语:少年恃险若平地,独倚长剑凌清秋。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了水镀工艺(有色金属行业深度报告:打破“不可能三角”,复合铜箔产业化在即)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
水镀工艺(有色金属行业深度报告:打破“不可能三角”,复合铜箔产业化在即)
(报告出品方/分析师:信达证券 娄永刚 黄礼恒)
电解铜箔行业简介
电解铜箔概述
电解铜箔是指以铜材为主要原料,采用电解法生产的金属铜箔。电解铜箔的制备过程是将铜材溶解后制成硫酸铜电解液,然后在专用电解设备中将硫酸铜电解液通过直流电电沉积而制成箔,再对其进行表面粗化、防氧化处理等一系列处理,最后经分切检测后制成成品。
电解铜箔作为电子制造行业的功能性基础原材料,被称为电子产品信号与电力传输、沟通的“神经网络”,主要用于锂离子电池和印制电路板的制作。电解铜箔是覆铜板、印制电路板和锂离子电池制造中重要的原材料之一。
根据应用领域的不同,可以分为锂电铜箔、标准铜箔;根据铜箔厚度不同,可以分为极薄铜箔、超薄铜箔、薄铜箔、常规铜箔和厚铜箔;根据表面状况不同可以分为双面光铜箔、双面毛铜箔、双面粗铜箔、单面毛铜箔和超低轮廓铜箔。
锂电铜箔概述
锂电铜箔,作为锂离子电池的负极集流体,是锂离子电池中电极结构的重要组成部分,在电池中既充当电极负极活性物质的载体,又起到汇集传输电流的作用,对锂离子电池的内阻及循环性能有很大的影响。
根据锂离子电池的工作原理和结构设计,负极材料需涂覆于集流体上,经干燥、辊压、分切等工序,制备得到锂电池负极片。
为得到更高性能的锂电池,导电集流体应与活性物质充分接触,且内阻应尽可能小。
锂电铜箔由于具有良好的导电性、质地较软、制造技术较成熟、成本优势突出等特点,因而成为锂离子电池负极集流体的首选。
锂电铜箔一般厚度较薄,受锂离子电池往高能量密度、高安全性方向发展的影响,锂电铜箔正向着更薄、微孔、高抗拉强度和高延伸率方向发展。
根据头豹研究院,锂电池铜箔的品质对锂电池的能量密度、安全性、寿命等方面产生关键影响,品质的评判在于其是否具备良好的物理和化学指标。
其中,厚度、厚度均匀性、面密度、表面粗糙度、抗拉强度、延伸率和孔隙率等是考察锂电池铜箔物理品质的主要指标。抗氧化性、耐腐蚀性、耐热性等耐受性是考察锂电池铜箔化学品质的主要指标。锂电池铜箔指标众多,锂电池铜箔下游客户一般需对指标进行综合考虑。
目前,行业重点关注的指标为厚度。然而,铜箔厚度越薄,其发生断裂的几率越高,影响动力电池安全性,因此低厚度铜箔需同时具备更高的抗拉强度。
锂电铜箔处于锂离子电池产业链的上游,与正极材料、铝箔、负极材料、隔膜、电解液以及其他材料(如导电剂、包装材料等)一起组成锂离子电池的电芯,再将电芯、BMS(电池管理系统)与配件经 Pack 封装后组成完整锂离子电池包,应用于新能源汽车、电动自行车、3C 数码产品、储能应用等下游领域。锂电铜箔的主要原材料为铜材,对应上游为铜矿开采与冶炼行业。
电解铜箔的生产工艺
电解铜箔的主要生产流程是将铜线溶解后制成硫酸铜溶液,然后在专用电解设备中将硫酸铜溶液通过直流电电沉积而制成箔,再对其进行表面处理,最后经分切、检测后制成成品并包装,包括溶铜造液、电解生箔、表面处理和分切检验四个生产工序,其中电解生箔是制造电解铜箔的核心步骤。
根据《电沉积铜箔的微观组织结构》介绍,制液是将空气不断鼓入热的硫酸溶液溶解金属铜形成硫酸和硫酸铜溶液的过程,再通过净化、调整和补充添加剂,得到电沉积铜镀液,主要反应方程式为:Cu + 1/2O2 + H2SO4=Cu 2+ + H2O +SO4 2-电解生箔一般采用辊式连续电解方法,以 Ti 合金制成的辊筒为阴极基底,电解过程中辊筒部分浸入镀液中并保持辊筒连续转动,铜不断还原沉积在辊筒表面形成致密的铜层,在辊筒转至与镀液脱离后铜层被从基底上剥离、收卷。
生箔再经过打磨、电镀 Zn、Cr、Sn 等金属或涂布树脂等后处理来修理表面轮廓、抗氧化和提高结合力,最后经过清洗烘干,分切和包装完成生产。
新基建+新能源带动铜箔需求,电解铜箔维持高增长
在碳中和背景下,国内铜箔需求保持高速增长 2021 年,受益于下游电子信息、新能源汽车等产业持续蓬勃发展,尤其是新能源汽车保持高速增长,强劲的市场需求带动电子铜箔行业快速发展。
根据 CCFA 数据,2021 年,我国电解铜箔的总产能达到 71.8 万吨,同比增长 18.7%;总产量 64.0 万吨,同比增长 30.9%;总销量 63.6 万吨,同比增长 31.1%;总销售收入达到 624.6 亿元人民币,同比增长 75.7%,销售收入及增长幅度均创下历史新高。
2021 年,两大类铜箔产量的比例为 62.8(电子电路铜箔):37.2(锂电池铜箔)。锂电池铜箔产量所占比重进一步提升,比上年增加了 6 个百分点。过去十年电解铜箔产能的年复合增长率为 10.52%,产量的年复合增长率为 13.28%。
电解铜箔市场集中度较高,锂电铜箔占比逐渐提升
根据 CCFA 数据,2021 年我国电子电路铜箔实现产能 42.5 万吨,同比增长 13.0%;产量 40.2 万吨,同比增长 20.0%;销量 39.6 万吨,同比增长 18.2%;销售收入 371.6 亿元,同比增长 58.5%;各项数据都实现了两位数的增长。
2021 年电子电路铜箔的产能利用率为 95%,比上年增加 6 个百分点。2021 年,国内电子电路铜箔销量在 1 万吨以上的企业有 14 家。销量在 2 万吨以上的企业有 5 家-建滔铜箔、南亚铜箔、铜冠铜箔、龙电华鑫、长春化工。这 5 家企业的电子电路铜箔销量占比达到 54.5%。
根据 CCFA 数据,2021 年,我国锂电池铜箔实现产能 29.3 万吨,同比增长 27.9%;产量23.8万吨,同比增长55.6%;销量24.0万吨,同比增长60.0%;销售收入253亿元,同比增长 109.1%。2021 年锂电池铜箔各项产销数据的增长幅度都超过了电子电路铜箔。
锂电箔在电解铜箔总产量中的比重也进一步提升,比上年增加 6 个百分点达到了 37%。2021 年,国内锂电池铜箔销量在五千吨以上的企业有 11 家。其中销量在 2 万吨以上的企业有 4 家-龙电华鑫、诺德股份、嘉元科技、德福科技。
这 4 家企业的锂电箔销量占比 达到 55.8%。
锂电铜箔薄型化成为趋势,6um 以下铜箔占比提升
根据 CCFA 数据,2021 年国内锂电池铜箔产量为 23.74 万吨,同比增长 54.8%。
2021 年 6μm 锂电箔的产量占比大幅增加到 58%,成为第一主力品种。4.5μm 锂电箔的产量 达到 13389 吨,占比提升到 6%。锂电池铜箔厚度薄型化的市场趋势继续演进。
具备 6μm 锂电箔生产能力已经是铜箔企业的标配,并且很多企业也掌握了 4.5μm 锂电箔的生产技术。
根据中国电子材料行业协会统计,2021 年 4.5μm 锂电箔产量百吨以上的企业有:嘉元科技、诺德股份、华威铜箔、铜冠铜箔、龙电华鑫。
根据智研咨询数据显示,在其他条件不变的情况下,采用 6μm铜箔可将锂电池能量密度提升至 241Wh/kg,提升幅度 5%;采用 4.5μm 铜箔可将锂电池能量密度提升至 251Wh/kg,提升幅度 9%。
由此可见,更加轻薄的锂电铜箔将能更好地提升能量密度,这是因为锂电铜箔的厚度更小,锂电的质量减轻,也意味着更小的电阻,相应的锂离子电池的能量密度等性能也将得到提升。
“薄化”是锂电铜箔行业的发展趋势,有助于提升电池能量密度。
对于新能源汽车而言,动力电池能量密度是影响汽车续航里程的关键因素。根据 CCFA 数据,在 2018-2021 年间,厚度在 6μm 及以下的锂电铜箔产量占比整体上处于上升趋势,其中 6μm 从 2018 年的 26%上升到 2021 年的 58%,4.5μm 从 2020 年的 3%上升到 2021 年的 6%。
铜箔加工费逐渐回落,电解铜成本成为影响铜箔价格走势的关键因素
目前,铜箔的成品价格主要由铜价+加工费组成,铜箔的企业采购铜丝的价格一般按照上海有色网(SMM)一号电解铜的均价+加工费的模式,而销售铜箔的价格主要按照上个月现货的月均价+加工费的模式。因此,电解铜的价格主导了锂电铜箔的价格走势。
锂电铜箔作为锂电池负极材料的载体和导电体,2016-2017 年受到全球新能源汽车的第一轮快速发展推动,加工费开始出现上涨。到 2017 年,8um 的锂电铜箔的平均加工费达到 5 万元/吨,但是随着 2019 年锂电池下游增速放缓以及锂电铜箔的产能扩张,8 μ m 锂电铜箔的加工费又再次下跌到 3 万元/吨的水平。2020 年下半年以来,下游需求的增长导致锂电铜箔供不应求,铜箔的加工费出现大幅度回升。2020-2021 年,我国锂电铜箔整体处于供不应求状态,平均加工费处于较高水平。
据 Mysteel,2022 年我国锂电铜箔整体呈现下降趋势,上半年维持在高位,以主流 6um铜箔为例,上半年加工费维持在 4.5 万元/吨左右。下半年随着新增产能的依次投产,锂电铜箔加工费开始出现下滑。
优异的性能契合锂电池发展方向,复合铜箔或成为趋势
“三明治”结构能够有效提升锂电池的综合性能根据头豹研究院,PET 铜箔采用 PET(聚对苯二甲酸乙二酯)等高分子材料替换部分金属,呈现出部分“去金属”化。
PET 铜箔的结构为三明治式,即中间是厚度为 4-6μm PET 绝缘层,两边由厚度为 1μm 的铜箔包裹,如 6.5μm 的 PET 铜箔由 4.5μm 的 PET 基膜两边各镀 1μm 的铜组成,6.5μm 的 PET 铜箔可对标 6μm 的传统锂电池铜箔,其中镀层厚度越厚,导电性越好。
PET 铜箔可显著提升电池安全性和能量密度,且减少铜箔厚度,用铜量较小,可有效降低原材料成本。
根据腾胜科技官网信息,复合铜箔是在基材厚度 3-8um 的 PET、PP、PI 等材质表面采用磁控溅射的方式,制作一层 30-70nm 的金属层,表面方阻约为 0.5-2 欧姆,实现基材表面金属化。然后通过水电镀增厚的方式,将金属层加厚到 1μm或以上,制作总厚度在 5-10μm 的复合铜箔,用以代替 4.5-9μm 的电解铜箔。
较于传统铜箔生产,复合铜箔工艺流程大大缩短(由 14 道左右下降至 7 道左右),采用真空镀膜工艺形成膜面,直接在离子置换设备中反应,同时真空工序无污染,采用新型药剂,规避氰化物等有毒物质,此外药剂可以循环使用,避免了金属污染物的排放,虽然当前受限技术发展,整体成本相较传统铜箔未具备明显优势,随着工艺持续更新和规模化降低成本,复合铜箔有望占据成本优势。
复合铜箔的核心壁垒是生产工艺和设备
根据华经情报网,传统铜箔制备采用电解+电镀工艺,设备简单、成本较低。复合铜箔采用真空镀膜+离子置换工艺,制备工艺更为复杂,蒸镀是核心工序,其次为水电镀。制作流程:首先在厚度 3.5~6μm PET 薄膜表面,采用磁控溅射或真空蒸镀的方式,在两面制作 20-80nm 的金属层,然后通过水电镀的方式,将金属层加厚到 1μm。
根据 GGII,复合集流体对生产工艺及设备要求极高,需要将有机高分子材料和金属材料之间做到完美复合。由于 PET等高分子材料的结晶度大、极性小、表面能低,会影响镀层与基材之间的黏合力,且高分子材料大多为不导电的绝缘体,因此无法直接进行电镀,需要先对高分子材料进行表面处理、活化等,使其表面沉积一层导电的金属膜。此环节的核心逻辑在于使高分子材料“金属化”。
复合铜箔工艺包括两步法和三步法。两步法是在基材上利用磁控溅射工艺制作一层约50nm 基础金属层,再用水电镀工艺将铜镀层提升至 1um 左右。三步法是在磁控溅射步骤后加上蒸镀工艺作为过渡,减少后半段电镀难度。
在镀膜方式上,磁控溅射+水介质电镀的两步法具备成本低、良率高的优势,随着工艺的成熟,其生产效率不断提高,未来或成为复合铜箔制备方法的主流选择。
磁控溅射的"金属化"原理,在其通过荷能粒子轰击固体靶材,使靶材原子溅射出来并沉积到基体表面形成薄膜。根据华经情报网,磁控溅射的难点之一是靶材利用率低和镀膜均匀性较低。
靶材的利用率较一般在 30%以下,消耗量大,且对整个工艺效果及周期等影响较大;镀膜机均匀性的好坏直接影响到了光学薄膜的品质高低,精密的均匀性能够提高镀膜良性,目前对镀膜机均匀性的精度要求 0.1%甚至更高,但目前市场上主流的镀膜机的均匀性只能达到 1%。
水电镀工序将金属化 PET 的铜层厚度增加到 1μm,使复合铜箔厚度在 6-8.5μm 之间, 要求复合铜箔镀铜均匀性需要至少达到 1μm±0.1μm,电镀设备速度至少需要达到 7m/min 以上,且距离规模化量产仍有提升空间。
复合铜箔基膜主要采用 PET 基膜,而 PP 膜电池端性能更好
根据 SMM,在基膜选择上,复合铜箔可采用的基膜有 PI(聚酰亚胺)、PP(聚丙烯)和 PET(聚对苯二甲酸乙二酯)等三种。PI 是性能较好的薄膜类绝缘材料;PP 具有很好的光学性能,透明度好,且在高温下不释放有毒物质,目前受限于工艺水平;PET 具有良好的耐高温、耐低温性能,且机械性能优异,韧性是所有热塑性材料中最好的。
综合成本和性能要求来看,目前复合铜箔基膜主要采用 PET 基膜,而 PP 基膜电池端性能 好,更受电池厂青睐,水电镀工艺引入后 PP 基膜渗透率将有所提高。整体而言,短期内 PET 材料进展快于 PP,长期看两者或将并行。
打破“不可能三角”,复合铜箔产业化在即
动力电池的安全性能是新能源汽车产业可持续发展的基石,在电池材料高镍化大趋势下,安全焦虑仍然是绕不过去的头号难关。
在引发电池热失控的各类诱因中,电池内短路是共性环节,且内短路的发生具有很高的隐蔽性。如何攻克电池内短路是世界性难题。
由于主流材料各项属性之间的关系很难平衡,安全性、能量密度、循环寿命在理论上形成了不可能三角。由此限制了电池内短路的防护路径选择空间,也提升了热管控的实现难度与成本。因此,任何有望打破不可能三角的材料/结构新技术路线都会成为学术界、业界和资本方关注的焦点。
高安全性是复合铜箔的主打优势
普通集流体材料穿刺时会产生大尺寸毛刺,造成内短路,引起热失控,而热失控则是新能源汽车电池爆炸起火的直接因素。传统技术仅对内短路起到延缓作用,而且以牺牲电池能量密度为代价。
复合集流体中间的高分子基材具有阻燃特性,其金属导电层较薄,短路时会如保险丝般熔断,在热失控前快速融化,电池损坏仅局限于刺穿位点形成“点断路”。
复合集流体产生的毛刺尺寸小,叠加高分子材料层受热发生的断路效应,短时间内可大大降低短路电流,也可有效防止锂枝晶穿透隔膜引发的热失控。
低成本是产业化加速的基石
根据中商情报网,在传统锂电铜箔中,直接材料成本占锂电铜箔总成本的比例较大,达 83%,因此传统锂电铜箔的总成本对阴极铜价格变动的敏感性较高。近年来,锂电铜箔趋于极薄化,即通过压缩体积的方式提升电池的能量密度,为轻薄的 PET铜箔带来了机遇。
PET 铜箔原材料成本占比约 31%,成本占比远低于传统铜箔。
目前 PET 铜箔处于产业化阶段,其生产工序中所需设备成本较高,在总成本中占据较大的比例。由于 PET 价格远低于阴极铜价格,随着设备良率提升,在 PET 铜箔实现量产后,将具备成本优势。
目前市场上主流选择 PET 复合铜箔,我们以 6.5um PET 复合铜箔为例进行成本测算和分析。
基于 wind 的报价数据,铜价和 PET 单价采用 2022-07-01 至 2023-02-17 日均价计算,铜价为 63,616 元/吨,PET 基膜价格为 8,004 元吨。由于 PET 基膜价格远低于铜价,而 PET 铜箔用 4.5um 的 PET 替代了 4um 厚度的铜箔,6um 电解铜箔原材料成本为 3.42 元/m2,而复合铜箔原材料成本为 1.19 元/m2,能够降低 65%的原材料成本。
根据中一科技招股说明书,其双面光 6um 铜箔单位成本为 6.62 万元/吨,其中直接人工和制造费用分别为 0.13 万元/吨和 0.89 万元/吨。
若铜箔密度按照 8.96g/cm3 计算,则 6um 铜箔的直接人工和制造费用分别为 0.07 元/m2 和 0.48 元/m2。根据前述测算,铜价 为 6.36 万元/吨的情况下,6um 铜箔的生产成本为 3.97 万元/m2。
复合铜箔的单位成本测算主要包括原材料、设备、人工成本和其他费用(水电费用等),相关假设和测算步骤如下:
(1)原材料:传统铜箔厚度为 6um,PET 铜箔中铜箔厚度为 2um,PET 基膜厚度为 4.5um。铜价为 6.36 万元/吨,PET 基膜价格为 0.80 万元/吨;
(2)设备成本:根据东威科技披露,1GW 一般需要 2 台磁控溅射设备和 3 台电镀镀膜设备。假设磁控溅射设备为 1500 万元/台,水电镀设备为 1000 万元/台,设备折旧年限为 10 年,不考虑残值。
(3)人工成本:假设 2 台磁控溅射设备和 3 台水电镀设备一共需要配置 10 人,人工工资为 10 万元/年/人;
(4)镀铜系统产量测算:假设产品幅宽为 1.5 米,年生产时间为 4800 小时,产业化初期良率为 75%,规模化后良率达到 95%;整体生产线镀铜速度为 10 米/分钟,规模化后达到 12 米/分钟;
(5)其他费用:根据重庆金美新材料环评报告书,年产 0.72 亿 m2的复合集流体所需水为 34712.7 吨,电费 3000 万度,水电费合计为 0.335 元/m2(假设工业用水为 4.1 元/吨,工业用电为 0.8 元/度)。
综上所述,根据相关假设测算得出,在产业化初期复合铜箔的生产成本为 3.69 元/m2,同比降低 7%;在规模化之后复合铜箔的生产成本为 2.95 元/m2,同比降低 26%。
在复合铜箔的成本构成中,设备成本占比达到 41%,在铜价和 PET 价格保持稳定的前提下,后期降低设备折旧成为降低复合铜箔成本的关键因素。未来随着良品率的提升以及规模 效应逐步凸显,复合铜箔整体成本仍有下降空间。
轻薄化打开广阔的应用空间
锂电铜箔是锂电池负极的关键基础材料,在锂离子电池中既是负极活性物质的载体,又是负极电子的收集体和传导体。由于具备良好的导电性、柔韧性、机械加工性能、成熟的加工技术、低廉的加工成本,铜箔是锂电池负极材料载体和集流体的首选,起到传导、汇集锂电池电流以产生最大输出电流的作用。
根据智研咨询数据显示,铜箔的占比达到了 13%,仅次于排名第三的电解液,由此可见,铜箔对锂离子电池的影响较大。
复合铜箔对于电池能量密度的提升有重大作用。
一方面,有机材料的密度较金属材料更低,能够降低集流体的整体质量;另一方面,铜箔的占比变少,厚度变薄,进一步减少了集流体的质量。重庆金美官网显示,MA/MC(复合型铝膜/铜模)的重量更轻,面密度较传统铜箔降低 77%,能量密度提高 5%以上。
腾胜科技官网显示,复合集流体中间层采用轻量化高分子材料,重量比纯金属集流体降低 50%-80%。同时复合集流体厚度相比业内同行纯金属集流体减少 25%-40%,从而将电池内更多空间让渡给活性物质。
传统纯金属集流体占电池比重达 15%甚至更高,随着复合集流体重量占比降低和电池内活性物质占比增加,电池能量密度实现提升 5%-10%。另外,复合铜箔除了在能量密度、成本、安全性有较大优势外,凭借复合材料自身优势,在柔韧性、抗压强度、均匀性等方面也同样占优。
基于复合集流体“金属-PET/PP 高分子材料-金属”的三明治结构,高分子材料围绕电池内活性物质层形成层状环形海绵结构,在充放电过程中,可吸收极片活性物质层锂离子嵌入脱出产生的膨胀-收缩应力,从而保持极片界面长期完整性,进而可以使循环寿命提升 5%。
此外,复合集流体兼容性较好,能够适应各种电池体系。
由传统集流体直接升级为复合集流体不会影响原有电池内部电化学反应,高分子材料不会与电池材料发生反应,耐腐蚀,因此复合集流体可运用于各种规格、不同体系的动力电池。从中长期维度来看,强兼容为复合集流体带来了广阔的应用前景。
PET 铜箔尚处于技术验证阶段,产业化元年来临
根据头豹研究院,PET 铜箔产业化进度可分为三个阶段:探索工艺生产流程阶段、技术验证阶段和大规模量产化阶段,现阶段尚处于密集的技术验证阶段,产业链中,技术壁垒较高的基膜制造厂商和设备制造厂商有望充分受到 PET 铜箔行业发展的辐射,一方面,中国本土专门从事光学级 PET 基膜的厂商相对较少,市场对日韩东丽、三菱、SKC 依赖度较高。另一方面,磁控溅射工序是 PET铜箔必需工艺,其对基膜质量要求高。
因此,PET 薄膜龙头企业在投产 PET 铜箔方面或具有先发优势。经过前期密集的技术验证,PET 铜箔行业有望在龙头企业的带领下启动大规模量产。
市场需求强烈驱动复合集流体产业化加速
近年来,一系列的新能源汽车起火安全事故表明,动力电池产品安全性能还有待提升,而导入复合铜箔替代传统锂电铜箔,被业内认为是当前解决动力电池安全问题的有效路径之一。
与此同时,随着动力电池市场需求持续增长和产能大规模扩充,动力电池企业在近一步降成本和提升产品竞争力方面的需求急迫,而复合集流体的性能优势正与电池企业的诉求完美契合。目前,锂电铜箔正在向高密度、轻薄化、高抗拉强度、高延伸率等方向发展。
复合铜箔拥有提升电池安全性、提高能量密度、降低制造成本以及兼容性强等性能优势,被认为是传统锂电铜箔的良好替代材料,获得了业内外的广泛关注。
基于此,头部动力电池企业已经率先对复合铜箔立项研究,甚至已经装车进行测试,展示对复合铜箔浓厚的兴趣。
复合铜箔赛道快速升温,吸引众多产业链企业争相布局。
2022 年以来行业内多家上市公司公告关于复合铜箔相关布局,复合铜箔材料制造的相关公司大致可以分为两类,第一类为膜类相关材料公司,如双星新材(光学膜、节能窗膜材料等)、宝明科技(触控屏 ITO 镀膜材料)、万顺新材(导电膜、节能膜、高阻隔膜)、阿石创(镀膜靶材);第二类为传统电解铜箔公司,如中一科技、诺德股份。
设备商方面,东威科技于 2022 年 8-9 月连续签署 3 份共计 17 亿元订单;广东腾胜科技目前主要提供真空镀膜设备,供货重庆金美,日本 TDK;汇成真空、振华科技、合肥东昇等均为国内真空镀膜设备领先企业。
PET 基材企业方面,双星新材在自制 4.5um 基材基础上完成了各项工艺,已对外销售。
随着复合铜箔整体技术需求发展,整体专利申请量和公开量表现为稳步增长态势,说明了我国复合铜箔相关技术的快速发展。
根据华经情报网数据显示,2021 年国内复合铜箔相关申请量和公开量分别为 22 个和 10 个。截至 2022 年,专利申请数达 12 个,公开数 28 个,从 2022 年专利内容来看,多集中在复合铜箔膜和生产领域。
复合集流体市场需求及空间测算
新能源汽车市场保持高速增长,锂电池铜箔行业持续受益
根据 EVTank 数据,2022 年全球新能源汽车销量达 1082.4 万辆,同比增长 61.6%。
2022 年,中国新能源汽车销量达到 688.4 万辆,在全球的比重增长至 63.6%。EVTank 表示,2023 年,随着美国 IRA 法案的落地实施,其将在需求侧拉动美国新能源汽车市场的销量,并在一定程度上影响全球新能源汽车产业链各环节的区域竞争格局。
展望未来,EVTank 预计全球新能源汽车的销量在 2025 年和 2030 年将分别达到 2542.2 万辆和 5212.0 万辆,新能源汽车的渗透率价格持续提升并在 2030 年超过 50%。
在“双碳”背景下,新能源汽车市场的渗透率有望进一步提升,进而带动新能源汽车产销量的发展。新能源汽车的高速增长有望推动动力电池装车量的快速增长,PET 铜箔作为核心零部件之一,将有望充分受到辐射,快速普及。
锂电池需求快速增长,复合铜箔市场空间广阔
根据 EVTank 数据显示,2022 年,全球锂离子电池总体出货量 957.7GWh,同比增长70.3%。
从出货结构来看,全球汽车动力电池(EV LIB)出货量为 684.2GWh,同比增 长 84.4%;储能电池(ESS LIB)出货量 159.3GWh,同比增长 140.3%;小型电池(SMALL LIB)出货量 114.2GWh,同比下滑 8.8%。
展望未来,EVTank 分析认为未来十年,锂离子电池仍然是新能源汽车和储能领域的主要电池技术路线。
根据 EVTank 发布的《中国新能源汽车行业发展白皮书(2023 年)》预测,2030 年,全球新能源汽车的销量将达到 5212.0 万辆;另一方面,随着双碳目标的推进,储能行业的发展也将极大的拉动对锂离子电池的需求。
EVTank 预计到 2025 年和 2030 年,全球锂离子电池的出货量将分别达到 2211.8GWh 和 6080.4GWh,其复合增长率将达到 22.8%。
根据 EVTank 数据显示,2022 年中国锂离子电池出货量达到 660.8GWh,同比增长 97.7%,在全球锂离子电池总体出货量的占比达到 69.0%。
2022 年中国企业得益于汽车动力电池(EV LIB)和储能电池(ESS LIB)出货量的大幅度增长,其总体锂离子电池出货量的全球占比进一步提升。
根据 GGII 数据显示,2022 年动力电池市场出货量 480GWh,同比增长超 1 倍;储能电池出货量 130GWh,同比增长 1.7 倍。
强兼容为复合铜箔需求打开另一片蓝海
复合铜箔兼容性较好,能够匹配锂离子电池、钠离子电池、固态电池等。采用复合铜箔不会影响电池内部的电化学反应,复合铜箔可以应用于不同规格、不同电化学体系的电池体系,具有较强的兼容性。
根据 EVTank 数据显示,预测到 2030 年钠离子电池的实际出货量将达到 347.0GWh,届时最大的应用领域将是储能。
EVTank 基于钠离子电池的特点在白皮书中指出其主要应用领域将集中在两轮电动车、三轮电动车、低速车、储能和新能源汽车等。
EVTank 分析认为,2025 年之前钠离子电池的主要出货领域将集中在以两轮车为代表的小动力,2025 年之后,随着其循环寿命等指标的提升,其在储能领域的应用将逐步提升,2026 年储能用钠离子电池将超过小动力用钠离子电池成为最大的应用场景。
高渗透率下,复合铜箔成长空间广阔
随着新能源汽车对续航里程要求越来越高,轻薄化成为趋势,通过降低铜箔厚度,可以释放更多空间以增加活性材料的用量,并提升电池的能量密度,同时锂电铜箔厚度变薄可以降低单位用铜量,利于提升电池性能与降低成本。
未来随着新能源汽车渗透率的提升,新能源汽车产量增长带动动力电池需求量的增长;随着疫情后全球经济复苏以及居民消费信心回归,消费类电子产品需求量将重新回暖;另外,在风电、光伏装机量持续增长以及 5G 基站建设加速推进的背景下,储能锂电池需求也将快速增长,我们预计全球锂电池出货量将保持涨势,预计到2025年全球锂电池出货量达到 2215.6GWh,到 2030 年全球锂电池出货量将达到 5928.9GWh。
在锂电池大规模扩产和产品性能提升的背景下,复合铜箔有望凭借其高安全、低成本、兼容性强等性能优势在新能源领域打开广阔的市场增长空间。
我们对复合铜箔分别进行保守、中性、乐观情况预测,对应2025年渗透率分别为 10%、15%、20%。
保守情况下估计 2025 年复合铜箔需求为 23.7 亿平米,市场空间约为 130.6 亿元;中性情况下预计 2025 年复合铜箔需求为 35.6 亿平米,市场空间约为 195.8 亿元;乐观情况下预计 2025 年复合铜箔需求为 47.5 亿平米,市场空间约为 261.1 亿元。
报告总结
复合铜箔产业化的核心驱动要素是安全性、低成本以及轻量化。
在锂电池大规模扩产和产品性能提升的背景下,复合铜箔有望凭借其高安全、低成本、兼容性强等性能优势在新能源领域打开广阔的市场增长空间。随着企业近几年不断的技术研发、设备改造、产线调试、试产试用验证等,我们预计2023年复合铜箔有望开始批量商业化应用。
在行业格局尚未成型之前,率先完成下游验证、突破设备良率难关的企业,可占据先发市场 优势。
复合铜箔的行业公司:宝明科技、万顺新材、中一科技、诺德股份、嘉元科技。
风险因素
PET 复合铜箔产业化进程低于预期;行业竞争加剧风险;新能源汽车产销量不及预期;原材料大幅上涨;复合铜箔关键设备产业化不及预期。
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报告选自【远瞻智库】文库-远瞻智库
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