復合集流體，蓄勢待發(fā)！

減薄趨勢下，鋰電池存在安全隱患，復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，傳統(tǒng)集流體在受外力碰撞時容易產(chǎn)生毛刺，進而引發(fā)短路等安全隱患，因 此兼具安全性等優(yōu)勢的復合集流體有望成為未來的發(fā)展趨勢。

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極活性物質(zhì)，并將活性物質(zhì)產(chǎn)生的電子匯集起來形成電流對外輸出；而復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電薄膜材料，當前使用較多的為復合銅 箔及復合鋁箔。

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

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 加工原理通過對高精度銅帶反復軋制-退火而成，后者通過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 性能，因此其下游應(yīng)用場景也具有差異。

PET、PP、PI 用作復合銅箔的基膜材料時各有優(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，對電池能量密度提升明顯；PI 性能最 優(yōu)，但成本較高。

具體來說，PET 材料具有較強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、化學涂布膜等材料；PP 材料的突出 優(yōu)勢在于其化學性能穩(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 有極強的耐熱性、電絕緣性和優(yōu)良的機械性能，但成本較高，主要應(yīng)用于航空、航海、 宇宙飛船、火箭導彈、原子能、電子電器工業(yè)等各個領(lǐng)域。

復合銅箔在安全性能、原材料成本以及對電池能量密度提升方面優(yōu)勢明顯，契合鋰電池集流體發(fā)展方向。復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 相對于銅材，能夠有效的增強集流體的韌性與絕緣性，減少金屬銅的使用量，進而減小集流體的厚度與重量，為正負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)為電池熱失控，電濫用、機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充電、過放電容易引起鋰枝晶生長，枝晶穿刺隔膜將會導 致正負極相接，進而引發(fā)電池短路；機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、振動等，容易導致隔膜被破壞，電池正負極短路而誘發(fā)熱失控；熱濫用是 指鋰電池在高溫環(huán)境下長時間工作，會使得隔膜在高溫下瓦解，進而導致電池短路。

復合銅箔能有效抑制鋰枝晶生長，穿刺時阻斷電流防止熱失控。復合銅箔使用高分子材 料作為中間層，在動力電池處于電濫用或機械濫用環(huán)境中時，一方面，柔性高分子材料 的應(yīng)力松弛機制能夠使得鋰均勻沉積從而抑制鋰枝晶生長，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，當動力電池處于高溫環(huán)境或發(fā)生熱失控時，由于高分子材料在熱源影響下， 會向遠離熱源方向收縮，進而牽引靠近熱源的銅膜遠離熱源，自動切斷失效電路。

復合銅箔能縮減金屬銅用量，進而減少箔材單位面積成本。傳統(tǒng)銅箔在“銅價+加工費” 模式定價下，原材料成本占比較大。根據(jù)中一科技 22H1 報告披露，原材料占標準銅箔 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)我們測算，以 6.5μm 的 復合銅箔為例，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。復合銅箔在保證導電層導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減薄集流體厚度，即不影響電池安全性能又能夠擴大正負 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 迪的實驗數(shù)據(jù)，負極采用 3μm 的基膜+上下各 1μm 銅箔層的復合集流體，電池能量密 度較 6μm 的傳統(tǒng)銅箔集流體可提升 3.3%；若正極也采用復合集流體，電池能量密度可 合計提升 6.1%。

上游銅價高位上行，推動銅箔降本進程加速。近年來上游銅價持續(xù)上漲，自2020年初至 今，銅價漲幅達到40%左右，原料端降本需求日益增強。價格方面，2022年長江有色金屬 網(wǎng)銅均價為6.75萬元/噸，同時PET材料平均價格為0.84萬元/噸。相比之下，PET材料價 格僅為銅價的1/8左右，且復合銅箔用銅量小，對金屬銅依賴降低，理論上PET復合銅箔 單位材料的用銅量僅為傳統(tǒng)銅箔的1/3左右。隨著PET復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)測算，6.5微米（4.5微米PET+2微米銅）復合銅箔的原材料成 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， 測算的假設(shè)為：1）銅價采取2022年長江有色金屬網(wǎng)銅均價，約為6.75萬元/噸；PET基膜 價格為0.84萬元/噸；2）假設(shè)銅靶材價格為銅價兩倍，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組成，其中原材料成本占比最大。在傳統(tǒng)銅箔 企業(yè)“銅價+加工費”的定價模式下，銅原材料成本占生產(chǎn)成本中的絕對多數(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%，制造費用占比約為12.5%，運雜費占比約為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 年年報數(shù) 據(jù)，傳統(tǒng)銅箔平均生產(chǎn)成本為 7.3 萬元/噸，以銅密度 8.96g/cm3計算，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（人工成本+制造費用+運雜費） 分別占比為 84%、16%，則單位面積原材料成本為 3.3 元/平，單位面積加工費為 0.6 元 /平。

復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組成。在復合銅箔制造過程 中，原材料價格、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對復合銅箔 的生產(chǎn)成本產(chǎn)生較為明顯的影響。同時，工藝路線的選擇對復合銅箔生產(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，預期未來復合銅箔綜合成本有望降至3元/平以內(nèi)， 成本優(yōu)勢得以顯現(xiàn)。

兩步法關(guān)鍵假設(shè)：

1) 情景一：實現(xiàn)小規(guī)模生產(chǎn)（產(chǎn)能利用率為70%），良率達到80%的情況。1、工作時間：工作天數(shù)為300天/年，工作時間為16小時/天，年小時數(shù)為4800小時。2、磁控濺射設(shè)備：假設(shè)設(shè)備價格為1500萬元/臺，寬幅為1.3米，線速為13米/分鐘。3、水電鍍設(shè)備：假設(shè)設(shè)備價格為1000萬元/臺，寬幅為1.2米，線速為8米/分鐘。4、人工和其他費用：以銅冠銅箔、嘉元科技2021年成本占比的均值為例，人工和其 他費用比例約為16%?？紤]到復合銅箔技術(shù)為新型技術(shù)，其人工及制造費用較高，因 此假設(shè)其他費用比例為19%。

2) 情景二：實現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)（產(chǎn)能利用率為80%），良率達到85%的情況。1、工作時間：工作天數(shù)為330天/年，工作時間為24小時/天，年小時數(shù)為7920小時。2、磁控濺射設(shè)備：假設(shè)設(shè)備價格為1200萬元/臺，寬幅為1.3米，線速為15米/分鐘。3、水電鍍設(shè)備：假設(shè)設(shè)備價格為800萬元/臺，寬幅為1.2米，線速為10米/分鐘。3) 情景三：實現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)（產(chǎn)能利用率為90%），良率達到90%的情況。1、磁控濺射設(shè)備：假設(shè)設(shè)備價格為1000萬元/臺，寬幅為1.3米，線速為20米/分鐘。3、水電鍍設(shè)備：假設(shè)設(shè)備價格為600萬元/臺，寬幅為1.2米，線速為12米/分鐘。

經(jīng)測算，在情景一和情景二的情況下，兩步法復合銅箔綜合成本分別為3.7元/平、2.6元 /平。隨著復合銅箔設(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：實現(xiàn)小規(guī)模生產(chǎn)（產(chǎn)能利用率為50%），良率達到90%的情況。1、工作時間：工作天數(shù)為300天/年，工作時間為16小時/天，年小時數(shù)為4800小時。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，假設(shè)化學鍍銅設(shè)備價格與水電鍍設(shè)備價格一致， 為1000元/臺，寬幅為1.5米，線速為2米/分鐘。4、人工和其他費用：以光華科技、三孚新科2021年成本占比的均值為例，人工和其 他費用比例約為9%，因此假設(shè)其他費用比例為12%。

2) 情景二：實現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)（產(chǎn)能利用率為60%），良率達到95%的情況。1、工作時間：工作天數(shù)為330天/年，工作時間為24小時/天，年小時數(shù)為7920小時。2、藥水：假設(shè)藥水成本為2.5元/平。3、設(shè)備：假設(shè)設(shè)備價格為800萬元/臺，寬幅為1.6米，線速為4米/分鐘。

3) 情景三：實現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)（產(chǎn)能利用率為70%），良率達到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)備價格為600萬元/臺，寬幅為1.7米，線速為6米/分鐘。

經(jīng)測算，在情景一的情況下，一步法復合銅箔綜合成本為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)研紀要顯示，一步法可以通過降低藥水用量、提升設(shè)備生產(chǎn)速率、以及提升寬幅來實現(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)勢得以顯現(xiàn)。

良率和設(shè)備線速對PET復合銅箔成本的影響較大。我們基于良率和設(shè)備線速對PET復合銅 箔進行敏感性分析，在設(shè)備線速為8米/分鐘，良率為80%的情況下，PET復合銅箔單位成 本為2.79元/平。隨著未來產(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復合銅箔成本能夠進一步降低至2.45元/平。

1）根據(jù)EVTank數(shù)據(jù)，2022年全球 新能源車銷量為1082萬輛，預計到2025年銷量有望超過2507萬輛，到2030年銷量將超過 5542萬輛；

2）根據(jù)市場需求測算，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1200萬平米，同時假設(shè)2022年P(guān)ET復合銅箔價格為6.5 元/平，未來價格每年下降5%。

5）根據(jù)東威科技披露，1GWh電池需要配備2臺真空鍍設(shè)備 和3臺鍍膜設(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%；同時假 設(shè)磁控濺射設(shè)備和水電鍍設(shè)備2022年價格分別為1500萬元/臺、1200萬元/臺，價格每年 下降5%。

據(jù)測算，到2025年，PET復合銅箔滲透率將提升至10%，對應(yīng)25億平需求，市場空間有望 達到140億元，設(shè)備空間將超過101億元。遠期來看，2030年P(guān)ET復合銅箔滲透率有望提 升至25%，需求達到163億平，市場空間有望達到704億元，設(shè)備空間將達到395億元。

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

復合鋁箔是一種由鋁箔和聚合物薄膜復合而成的材料，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，對內(nèi)部的鋁也有較好的保護作用，因此鋁箔常用作正極集流體材料。復合鋁箔對鋰電池安全性的提升較大，產(chǎn)業(yè)化進程快于復合銅箔。

電池內(nèi)短路是導致鋰電池熱失控的直接原因。根據(jù)ScienceDirect的數(shù)據(jù)，正極鋁箔在短路下的熱失控問題 較其他位置更為嚴重，因此使用單邊復合鋁箔對電池安全性提升較大。同時，復合鋁箔 產(chǎn)業(yè)化進程快于復合銅箔，主要是因為鋁和高分子膜的結(jié)合力比銅要強，無需進行磁控 濺射，制作工藝更為簡單，目前復合鋁箔主要采用真空蒸鍍一步法進行生產(chǎn)。根據(jù)金美 新材公告，公司已于去年11月率先實現(xiàn)8微米復合鋁箔的量產(chǎn)。

復合鋁箔降本空間有限，目前定位為對安全性要求較高的高端產(chǎn)品。生產(chǎn)工藝來看，由 于鋁的化學性質(zhì)活躍，不適用于效率高的水電鍍。復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，目前價格遠高于傳統(tǒng)鋁箔7-10倍左右。原材料成本來看，鋁非貴金屬，其價格本身較低。

相較于傳統(tǒng)鋁箔，復合鋁箔的原材料成本僅降低 20%，而復合銅箔可降低64%，因此復合鋁箔相較于銅箔所帶來的降本幅度較小。能量密度來看，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合鋁箔在提升能量密度幅度上小于復合銅箔。因此相比于 復合銅箔，復合鋁箔適合應(yīng)用于對成本不敏感，但對安全性要求較高的高端車和對減薄 要求較高的消費電池領(lǐng)域。

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