復(fù)合集流體，蓄勢(shì)待發(fā)！

減薄趨勢(shì)下，鋰電池存在安全隱患，復(fù)合集流體材料有望打破瓶頸。越薄的鋰電集流體 其抗張能力和抗壓變形能力越低，箔面出現(xiàn)斷裂或裂縫的可能性較大，從而容易引發(fā)熱 失控。同時(shí)，傳統(tǒng)集流體在受外力碰撞時(shí)容易產(chǎn)生毛刺，進(jìn)而引發(fā)短路等安全隱患，因 此兼具安全性等優(yōu)勢(shì)的復(fù)合集流體有望成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

傳統(tǒng)集流體是由純度較高的單金屬或合金制成，目前在鋰離子電池集流體材料的選擇上， 使用較多的為鋁箔和銅箔，其作用是承載電池正負(fù)極活性物質(zhì)，并將活性物質(zhì)產(chǎn)生的電子匯集起來(lái)形成電流對(duì)外輸出；而復(fù)合集流體是一種以高分子基膜材料作為中間層，兩 邊分別以其他功能金屬作為鍍層的一種夾層狀導(dǎo)電薄膜材料，當(dāng)前使用較多的為復(fù)合銅 箔及復(fù)合鋁箔。

相較于傳統(tǒng)集流體，復(fù)合集流體在材料構(gòu)成、工藝原理以及性能特點(diǎn)等方面均有不同：

1）材料的構(gòu)成上，傳統(tǒng)集流體通常以高純度的單金屬或合金制成，比如傳統(tǒng)鋁箔由電 解鋁制成，電解鋁含鋁量在 99.5%-99.8%之間，而復(fù)合集流體原材料包括高分子材料 （PET/PP/PI)、金屬材料與粘結(jié)劑；

2）工藝原理上，傳統(tǒng)鋁箔使用輥壓方式，經(jīng)過(guò)粗軋、 中軋、精軋等流程最終軋制成片材；傳統(tǒng)銅箔主要包括延壓法和電解法，前者利用塑性 加工原理通過(guò)對(duì)高精度銅帶反復(fù)軋制-退火而成，后者通過(guò)硫酸銅溶液在直流電的作用 下，利用電解設(shè)備電沉積而成；而復(fù)合集流體以蒸鍍、水電鍍工藝為核心，利用蒸鍍、 水電鍍技術(shù)將金屬材料涂覆到基材表面。

復(fù)合銅箔是指以高分子材料為中間層，兩邊分別以金屬銅為鍍層的薄膜材料。目前復(fù)合銅箔中間層的主要路線包括 PET、PP、PI 三種，不同的高分子材料由于具有不同的各項(xiàng) 性能，因此其下游應(yīng)用場(chǎng)景也具有差異。

PET、PP、PI 用作復(fù)合銅箔的基膜材料時(shí)各有優(yōu)劣：PET 綜合性能最好，但不耐酸堿易 溶于電解液；PP 密度低，集流體減重上限更高，對(duì)電池能量密度提升明顯；PI 性能最 優(yōu)，但成本較高。

具體來(lái)說(shuō)，PET 材料具有較強(qiáng)的韌性和較好的熱性能及電絕緣性，常用于制作熱收縮膜、抗靜電膜、高光亮膜、反光膜、化學(xué)涂布膜等材料；PP 材料的突出 優(yōu)勢(shì)在于其化學(xué)性能穩(wěn)定，通常用于制作各種化工管道及其配件；PI 材料性能突出，具 有極強(qiáng)的耐熱性、電絕緣性和優(yōu)良的機(jī)械性能，但成本較高，主要應(yīng)用于航空、航海、 宇宙飛船、火箭導(dǎo)彈、原子能、電子電器工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。

復(fù)合銅箔在安全性能、原材料成本以及對(duì)電池能量密度提升方面優(yōu)勢(shì)明顯，契合鋰電池集流體發(fā)展方向。復(fù)合銅箔使用高分子材料置換傳統(tǒng)銅箔中的部分金屬銅，高分子材料 相對(duì)于銅材，能夠有效的增強(qiáng)集流體的韌性與絕緣性，減少金屬銅的使用量，進(jìn)而減小集流體的厚度與重量，為正負(fù)極活性材料提供更多空間。

電池系統(tǒng)熱安全事故主要表現(xiàn)為電池?zé)崾Э?，電濫用、機(jī)械濫用和熱濫用均能引發(fā)電池 熱失控。電濫用是指鋰電池過(guò)充電、過(guò)放電容易引起鋰枝晶生長(zhǎng)，枝晶穿刺隔膜將會(huì)導(dǎo) 致正負(fù)極相接，進(jìn)而引發(fā)電池短路；機(jī)械濫用是指電池在外力作用下發(fā)生形變，如碰撞、 擠壓、穿刺、振動(dòng)等，容易導(dǎo)致隔膜被破壞，電池正負(fù)極短路而誘發(fā)熱失控；熱濫用是 指鋰電池在高溫環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間工作，會(huì)使得隔膜在高溫下瓦解，進(jìn)而導(dǎo)致電池短路。

復(fù)合銅箔能有效抑制鋰枝晶生長(zhǎng)，穿刺時(shí)阻斷電流防止熱失控。復(fù)合銅箔使用高分子材 料作為中間層，在動(dòng)力電池處于電濫用或機(jī)械濫用環(huán)境中時(shí)，一方面，柔性高分子材料 的應(yīng)力松弛機(jī)制能夠使得鋰均勻沉積從而抑制鋰枝晶生長(zhǎng)，避免薄膜斷裂產(chǎn)生毛刺，另 一方面，即便電池發(fā)生短路，材料的電絕緣性能夠降低電池短路電流，改善電池的安全 性；此外，當(dāng)動(dòng)力電池處于高溫環(huán)境或發(fā)生熱失控時(shí)，由于高分子材料在熱源影響下， 會(huì)向遠(yuǎn)離熱源方向收縮，進(jìn)而牽引靠近熱源的銅膜遠(yuǎn)離熱源，自動(dòng)切斷失效電路。

復(fù)合銅箔能縮減金屬銅用量，進(jìn)而減少箔材單位面積成本。傳統(tǒng)銅箔在“銅價(jià)+加工費(fèi)” 模式定價(jià)下，原材料成本占比較大。根據(jù)中一科技 22H1 報(bào)告披露，原材料占標(biāo)準(zhǔn)銅箔 及鋰電銅箔各類產(chǎn)品單位成本比重基本處于 70%-85%區(qū)間。根據(jù)我們測(cè)算，以 6.5μm 的 復(fù)合銅箔為例，每平米原材料成本為 1.26 元，相比于 6μm 傳統(tǒng)銅箔原材料成本下降 65%，相比于 4.5μm 傳統(tǒng)銅箔成本下降 54%。

復(fù)合銅箔使用低密度的高分子材料置換部分金屬銅，能夠降低集流體重量和厚度，從而 提升電池能量密度。復(fù)合銅箔在保證導(dǎo)電層導(dǎo)電性能和集流性能前提下，一方面，可以 利用高分子材料的韌性等特點(diǎn)減薄集流體厚度，即不影響電池安全性能又能夠擴(kuò)大正負(fù) 極活性材料的體積；另一方面能夠降低集流體重量，從而提高電池能量密度。根據(jù)比亞 迪的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，負(fù)極采用 3μm 的基膜+上下各 1μm 銅箔層的復(fù)合集流體，電池能量密 度較 6μm 的傳統(tǒng)銅箔集流體可提升 3.3%；若正極也采用復(fù)合集流體，電池能量密度可 合計(jì)提升 6.1%。

上游銅價(jià)高位上行，推動(dòng)銅箔降本進(jìn)程加速。近年來(lái)上游銅價(jià)持續(xù)上漲，自2020年初至 今，銅價(jià)漲幅達(dá)到40%左右，原料端降本需求日益增強(qiáng)。價(jià)格方面，2022年長(zhǎng)江有色金屬 網(wǎng)銅均價(jià)為6.75萬(wàn)元/噸，同時(shí)PET材料平均價(jià)格為0.84萬(wàn)元/噸。相比之下，PET材料價(jià) 格僅為銅價(jià)的1/8左右，且復(fù)合銅箔用銅量小，對(duì)金屬銅依賴降低，理論上PET復(fù)合銅箔 單位材料的用銅量?jī)H為傳統(tǒng)銅箔的1/3左右。隨著PET復(fù)合銅箔工藝逐步成熟和良率持續(xù) 提升，后期形成規(guī)模效應(yīng)后其降本空間較為明確。

相比于傳統(tǒng)銅箔，PET復(fù)合銅箔的原材料成本可下降64%，單位面積重量可下降68%。由 于PET等基膜成本較低，經(jīng)測(cè)算，6.5微米（4.5微米PET+2微米銅）復(fù)合銅箔的原材料成 本為1.3元/m 2，較6微米傳統(tǒng)銅箔低64.23%；單位面積重量較傳統(tǒng)銅箔下降67.67%。其中， 測(cè)算的假設(shè)為：1）銅價(jià)采取2022年長(zhǎng)江有色金屬網(wǎng)銅均價(jià)，約為6.75萬(wàn)元/噸；PET基膜 價(jià)格為0.84萬(wàn)元/噸；2）假設(shè)銅靶材價(jià)格為銅價(jià)兩倍，銅靶材濺射的銅厚度為60納米， 靶材利用率為100%；3）銅和PET的密度分別為8.96g/cm3和1.38g/cm3。

傳統(tǒng)銅箔成本主要由原材料成本和加工費(fèi)組成，其中原材料成本占比最大。在傳統(tǒng)銅箔 企業(yè)“銅價(jià)+加工費(fèi)”的定價(jià)模式下，銅原材料成本占生產(chǎn)成本中的絕對(duì)多數(shù)。以傳統(tǒng)銅 箔制造企業(yè)銅冠銅箔、嘉元科技為例，2021年銅箔生產(chǎn)成本中原材料成本占比約為83.7%， 人工成本占比約為2.8%，制造費(fèi)用占比約為12.5%，運(yùn)雜費(fèi)占比約為0.9%。

傳統(tǒng)銅箔單位面積綜合成本約為 3.91 元/平。根據(jù)銅冠銅箔和嘉元科技 2021 年年報(bào)數(shù) 據(jù)，傳統(tǒng)銅箔平均生產(chǎn)成本為 7.3 萬(wàn)元/噸，以銅密度 8.96g/cm3計(jì)算，則傳統(tǒng)銅箔單位 面積綜合成本為 3.91 元/平。假設(shè)原材料成本、加工費(fèi)（人工成本+制造費(fèi)用+運(yùn)雜費(fèi)） 分別占比為 84%、16%，則單位面積原材料成本為 3.3 元/平，單位面積加工費(fèi)為 0.6 元 /平。

復(fù)合銅箔的成本主要由原材料成本、設(shè)備折舊成本和加工費(fèi)組成。在復(fù)合銅箔制造過(guò)程 中，原材料價(jià)格、設(shè)備的生產(chǎn)效率、產(chǎn)線的良率以及產(chǎn)能利用率等因素都會(huì)對(duì)復(fù)合銅箔 的生產(chǎn)成本產(chǎn)生較為明顯的影響。同時(shí)，工藝路線的選擇對(duì)復(fù)合銅箔生產(chǎn)成本的影響也 較大。其中，兩步法由磁控濺射和水電鍍工藝組成，其生產(chǎn)工藝相對(duì)一步法更為成熟， 成本更低，但設(shè)備效率和良率仍有較大提升空間；而一步法是純化學(xué)的工藝，其鍍膜的 均勻性和良率較高，但目前生產(chǎn)工藝尚未成熟，生產(chǎn)速率慢且成本較高。隨著后期設(shè)備 線速度、良率、產(chǎn)能利用率的提升，預(yù)期未來(lái)復(fù)合銅箔綜合成本有望降至3元/平以內(nèi)， 成本優(yōu)勢(shì)得以顯現(xiàn)。

兩步法關(guān)鍵假設(shè)：

1) 情景一：實(shí)現(xiàn)小規(guī)模生產(chǎn)（產(chǎn)能利用率為70%），良率達(dá)到80%的情況。1、工作時(shí)間：工作天數(shù)為300天/年，工作時(shí)間為16小時(shí)/天，年小時(shí)數(shù)為4800小時(shí)。2、磁控濺射設(shè)備：假設(shè)設(shè)備價(jià)格為1500萬(wàn)元/臺(tái)，寬幅為1.3米，線速為13米/分鐘。3、水電鍍?cè)O(shè)備：假設(shè)設(shè)備價(jià)格為1000萬(wàn)元/臺(tái)，寬幅為1.2米，線速為8米/分鐘。4、人工和其他費(fèi)用：以銅冠銅箔、嘉元科技2021年成本占比的均值為例，人工和其 他費(fèi)用比例約為16%?？紤]到復(fù)合銅箔技術(shù)為新型技術(shù)，其人工及制造費(fèi)用較高，因 此假設(shè)其他費(fèi)用比例為19%。

2) 情景二：實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)（產(chǎn)能利用率為80%），良率達(dá)到85%的情況。1、工作時(shí)間：工作天數(shù)為330天/年，工作時(shí)間為24小時(shí)/天，年小時(shí)數(shù)為7920小時(shí)。2、磁控濺射設(shè)備：假設(shè)設(shè)備價(jià)格為1200萬(wàn)元/臺(tái)，寬幅為1.3米，線速為15米/分鐘。3、水電鍍?cè)O(shè)備：假設(shè)設(shè)備價(jià)格為800萬(wàn)元/臺(tái)，寬幅為1.2米，線速為10米/分鐘。3) 情景三：實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)（產(chǎn)能利用率為90%），良率達(dá)到90%的情況。1、磁控濺射設(shè)備：假設(shè)設(shè)備價(jià)格為1000萬(wàn)元/臺(tái)，寬幅為1.3米，線速為20米/分鐘。3、水電鍍?cè)O(shè)備：假設(shè)設(shè)備價(jià)格為600萬(wàn)元/臺(tái)，寬幅為1.2米，線速為12米/分鐘。

經(jīng)測(cè)算，在情景一和情景二的情況下，兩步法復(fù)合銅箔綜合成本分別為3.7元/平、2.6元 /平。隨著復(fù)合銅箔設(shè)備和工藝的持續(xù)優(yōu)化迭代，在情景三的理想情況下，兩步法復(fù)合 銅箔綜合成本可以降到2.26元/平，相較于3.91元/平的傳統(tǒng)銅箔，整體成本可下降42% 左右。

一步法關(guān)鍵假設(shè)：

1) 情景一：實(shí)現(xiàn)小規(guī)模生產(chǎn)（產(chǎn)能利用率為50%），良率達(dá)到90%的情況。1、工作時(shí)間：工作天數(shù)為300天/年，工作時(shí)間為16小時(shí)/天，年小時(shí)數(shù)為4800小時(shí)。2、藥水：假設(shè)藥水成本為3元/平。3、設(shè)備：由于公司設(shè)備暫未定價(jià)，假設(shè)化學(xué)鍍銅設(shè)備價(jià)格與水電鍍?cè)O(shè)備價(jià)格一致， 為1000元/臺(tái)，寬幅為1.5米，線速為2米/分鐘。4、人工和其他費(fèi)用：以光華科技、三孚新科2021年成本占比的均值為例，人工和其 他費(fèi)用比例約為9%，因此假設(shè)其他費(fèi)用比例為12%。

2) 情景二：實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)（產(chǎn)能利用率為60%），良率達(dá)到95%的情況。1、工作時(shí)間：工作天數(shù)為330天/年，工作時(shí)間為24小時(shí)/天，年小時(shí)數(shù)為7920小時(shí)。2、藥水：假設(shè)藥水成本為2.5元/平。3、設(shè)備：假設(shè)設(shè)備價(jià)格為800萬(wàn)元/臺(tái)，寬幅為1.6米，線速為4米/分鐘。

3) 情景三：實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)（產(chǎn)能利用率為70%），良率達(dá)到95%的情況。1、藥水：假設(shè)藥水成本為2元/平。2、設(shè)備：假設(shè)設(shè)備價(jià)格為600萬(wàn)元/臺(tái)，寬幅為1.7米，線速為6米/分鐘。

經(jīng)測(cè)算，在情景一的情況下，一步法復(fù)合銅箔綜合成本為6.78元/平，較傳統(tǒng)銅箔成本高出40%左右，降本空間巨大。根據(jù)三孚新科調(diào)研紀(jì)要顯示，一步法可以通過(guò)降低藥水用量、提升設(shè)備生產(chǎn)速率、以及提升寬幅來(lái)實(shí)現(xiàn)降本。隨著設(shè)備生產(chǎn)效率持續(xù)提升和工藝 技術(shù)不斷迭代，在情景三的理想情況下，一步法復(fù)合銅箔綜合成本可以降到2.67元/平， 相較于3.91元/平的傳統(tǒng)銅箔，整體成本可下降32%左右，成本優(yōu)勢(shì)得以顯現(xiàn)。

良率和設(shè)備線速對(duì)PET復(fù)合銅箔成本的影響較大。我們基于良率和設(shè)備線速對(duì)PET復(fù)合銅 箔進(jìn)行敏感性分析，在設(shè)備線速為8米/分鐘，良率為80%的情況下，PET復(fù)合銅箔單位成 本為2.79元/平。隨著未來(lái)產(chǎn)品設(shè)備的優(yōu)化和工藝成熟，若設(shè)備線速能夠提升至12米/分 鐘，良率提升至90%，則PET復(fù)合銅箔成本能夠進(jìn)一步降低至2.45元/平。

1）根據(jù)EVTank數(shù)據(jù)，2022年全球 新能源車(chē)銷量為1082萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)到2025年銷量有望超過(guò)2507萬(wàn)輛，到2030年銷量將超過(guò) 5542萬(wàn)輛；

2）根據(jù)市場(chǎng)需求測(cè)算，2023-2030年全球鋰電池出貨量分別為1206、1610、2087、2560、3108、3760、4531、5443GWh；

3）假設(shè)復(fù)合銅箔滲透率將逐年提升，則2023- 2030年滲透率分別為2%、5%、10%、15%、18%、20%、22%、25%；

4）根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研，假設(shè) 1GWh電池所需陰極薄膜材料面積為1200萬(wàn)平米，同時(shí)假設(shè)2022年P(guān)ET復(fù)合銅箔價(jià)格為6.5 元/平，未來(lái)價(jià)格每年下降5%。

5）根據(jù)東威科技披露，1GWh電池需要配備2臺(tái)真空鍍?cè)O(shè)備 和3臺(tái)鍍膜設(shè)備，隨著設(shè)備生產(chǎn)效率和良率的提升，假設(shè)設(shè)備需求量逐年遞減5%；同時(shí)假 設(shè)磁控濺射設(shè)備和水電鍍?cè)O(shè)備2022年價(jià)格分別為1500萬(wàn)元/臺(tái)、1200萬(wàn)元/臺(tái)，價(jià)格每年 下降5%。

據(jù)測(cè)算，到2025年，PET復(fù)合銅箔滲透率將提升至10%，對(duì)應(yīng)25億平需求，市場(chǎng)空間有望 達(dá)到140億元，設(shè)備空間將超過(guò)101億元。遠(yuǎn)期來(lái)看，2030年P(guān)ET復(fù)合銅箔滲透率有望提 升至25%，需求達(dá)到163億平，市場(chǎng)空間有望達(dá)到704億元，設(shè)備空間將達(dá)到395億元。

復(fù)合銅箔滲透率提升，未來(lái)市場(chǎng)空間廣闊。我們基于2025年復(fù)合銅箔滲透率和全球鋰電池出貨量對(duì)PET復(fù)合銅箔市場(chǎng)空間進(jìn)行敏感性分析，假設(shè)2025年復(fù)合銅箔滲透率的區(qū)間跨度為5-25%，全球鋰電池出貨量區(qū)間跨度為1800-2200GWh。隨著未來(lái)設(shè)備技術(shù)逐步成 熟，滲透率有望加速提升，若2025年復(fù)合銅箔滲透率提升至20%，全球鋰電池出貨量達(dá)到 2000GWh，則2025年P(guān)ET復(fù)合銅箔市場(chǎng)空間有望達(dá)到268億元。

復(fù)合鋁箔是一種由鋁箔和聚合物薄膜復(fù)合而成的材料，通常用于電池正極集流體。在鋰 電池中，由于正極電位高，銅箔在高電位下容易被氧化，而鋁的氧化電位高，且鋁箔表 層有致密的氧化膜，對(duì)內(nèi)部的鋁也有較好的保護(hù)作用，因此鋁箔常用作正極集流體材料。復(fù)合鋁箔對(duì)鋰電池安全性的提升較大，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程快于復(fù)合銅箔。

電池內(nèi)短路是導(dǎo)致鋰電池?zé)崾Э氐闹苯釉?。根?jù)ScienceDirect的數(shù)據(jù)，正極鋁箔在短路下的熱失控問(wèn)題 較其他位置更為嚴(yán)重，因此使用單邊復(fù)合鋁箔對(duì)電池安全性提升較大。同時(shí)，復(fù)合鋁箔 產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程快于復(fù)合銅箔，主要是因?yàn)殇X和高分子膜的結(jié)合力比銅要強(qiáng)，無(wú)需進(jìn)行磁控 濺射，制作工藝更為簡(jiǎn)單，目前復(fù)合鋁箔主要采用真空蒸鍍一步法進(jìn)行生產(chǎn)。根據(jù)金美 新材公告，公司已于去年11月率先實(shí)現(xiàn)8微米復(fù)合鋁箔的量產(chǎn)。

復(fù)合鋁箔降本空間有限，目前定位為對(duì)安全性要求較高的高端產(chǎn)品。生產(chǎn)工藝來(lái)看，由 于鋁的化學(xué)性質(zhì)活躍，不適用于效率高的水電鍍。復(fù)合鋁箔目前僅由真空蒸鍍法鍍膜， 生產(chǎn)效率較低，加工成本大幅提升，目前價(jià)格遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)鋁箔7-10倍左右。原材料成本來(lái)看，鋁非貴金屬，其價(jià)格本身較低。

相較于傳統(tǒng)鋁箔，復(fù)合鋁箔的原材料成本僅降低 20%，而復(fù)合銅箔可降低64%，因此復(fù)合鋁箔相較于銅箔所帶來(lái)的降本幅度較小。能量密度來(lái)看，由于鋁本身密度較低，僅為高分子膜密度的2倍，而銅密度為高分子膜密度的6 倍，所以置換為高分子膜后復(fù)合鋁箔在提升能量密度幅度上小于復(fù)合銅箔。因此相比于 復(fù)合銅箔，復(fù)合鋁箔適合應(yīng)用于對(duì)成本不敏感，但對(duì)安全性要求較高的高端車(chē)和對(duì)減薄 要求較高的消費(fèi)電池領(lǐng)域。

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