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

2023-06-30 19:07:55來源：韭研公社

雙碳背景下，新能源汽車、儲能等新興行業(yè)景氣高企，電池廠、整車廠對鋰


(資料圖)

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

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

復合集流體目前處于0-1的產(chǎn)業(yè)化初期。隨著焊接工藝、產(chǎn)品良率等難點逐漸解決，2023年復合銅箔有望開啟大規(guī)模量產(chǎn)，2024年復合銅箔動力電池有望在主流車型上實現(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、負極、電解液和隔膜四部分。
電池在充放電過程中，電解液中的鋰離子在正負極之間往返運動。
集流體是鋰電池電芯中正負極的關(guān)鍵材料，作為匯集電流的結(jié)構(gòu)或零件，其作用為將電化學反應所產(chǎn)生的電子匯集起來導至外電路，從而實現(xiàn)化學能轉(zhuǎn)化為電能的過程。
當前鋰電池正極和負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

什么是復合集流體？


復合集流體是相對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，通過真空鍍膜等工藝，在基膜上下兩面堆積出雙層銅/鋁導電層所形成的復合材料，通過不同材料之間的復合能最大程度地集合不同材料之間的優(yōu)勢。
復合集流體通過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。
復合集流體在電池高能量密度和安全性趨勢下，未來有望逐步替代傳統(tǒng)銅箔/鋁箔。
結(jié)構(gòu)方面來看，復合集流體表現(xiàn)為“金屬-PET/PP 高分子材料-金屬”的“三明治”結(jié)構(gòu)。
復合集流體的三明治結(jié)構(gòu)：

復合銅箔：新型鋰電池負極集流體材料


銅箔是鋰電池負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%。
復合銅箔是一種新型鋰電池負極集流體材料，具備高安全、高比能、長壽命、低成本、強兼容等優(yōu)勢，有望替代傳統(tǒng)銅箔成為主流技術(shù)路線。
復合銅箔的結(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

復合集流體產(chǎn)業(yè)鏈


目前復合銅箔已形成完整產(chǎn)業(yè)鏈，上游為原材料+設備廠商，中游為銅箔制造廠商，下游包括動力、消費、儲能電池廠。
復合集流體產(chǎn)業(yè)鏈中，設備和基膜均具有較大的國產(chǎn)替代潛力。

復合集流體產(chǎn)業(yè)鏈：

資料來源：雙星新材、嘉元科技、國信證券

上游：原材料+設備


基膜
復合集流體可采用的基膜有PI（聚酰亞胺）、PP（聚丙烯）和PET（聚對苯二甲酸乙二酯）。
PET和PP基膜均具有潛力，其中PP耐酸性更好，未來或有較大應用。
復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 3M 等，國內(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。
設備
復合銅箔核心生產(chǎn)設備包括磁控濺射設備+水電鍍設備+超聲波滾焊設備。
目前單 GWh 電池產(chǎn)能 對應 2 臺磁控濺射設備（1500 萬/臺）+3 臺鍍膜設備（1000 萬/臺）+6 臺滾 焊設備（200 萬/臺），設備合計價值量為 7200 萬/GWh。
磁控濺射設備外資企業(yè)占據(jù)主導地位，主要參與企業(yè)包括美國應材、日本發(fā)那科、 德國萊寶等。
國內(nèi)磁控濺射設備企業(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、合肥東昇等均為國內(nèi)真空鍍膜設備領先企業(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，將在銅箔設備技術(shù)研發(fā)、3微米等極薄銅箔產(chǎn)品和復合銅箔產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)、設備技術(shù)改造進行合作。
電鍍設備方面，東威科技是國內(nèi)電鍍設備龍頭，是目前國內(nèi)唯一一家能實現(xiàn) PET 鍍銅設 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17億元訂單。
超聲波滾焊設備方面，驕成超聲是國內(nèi)超聲波焊接設備龍頭，公司超聲波滾焊機，能夠?qū)崿F(xiàn)復合集流體和箔材之間的高速滾焊。根據(jù) 招股書，公司焊接機焊接速度可達 80m/min 以上，同行業(yè)未見其他能量產(chǎn)的競品，目前已 向?qū)幍聲r代供貨。
振華科技為大型真空設備制造商，主要提供連續(xù)式鍍膜生產(chǎn)線、磁控濺射鍍膜設備、陰極電弧離子鍍膜設備等，目前為3C電子產(chǎn)品、汽車、半導體、光伏、建材、精密光學、醫(yī)療、航空提供鍍膜解決方案。
復合集流體產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)廠商及產(chǎn)業(yè)化進程梳理：
資料來源：安信證券

中游：復合銅箔制造商


復合銅箔作為一種新型有機材料，能夠提升安全性及電芯能量密度，有望成為未來鋰電負極集流體的主流材料。
中游復合銅箔制造廠商跨界玩家眾多，賽道百舸爭流、競爭激烈。
復合銅箔制造主要廠商包括廈門海辰、重慶金美、萬順新材、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)布局復合銅箔制造。
重慶金美最早布局復合銅箔，2019年進入多功能復合集流體薄膜材料領域，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年產(chǎn)億平復合銅箔及億平復合鋁箔產(chǎn)線；寶明科技目前已投資60億元建設贛州復合銅箔基地，一期億，二期億，其中一期達產(chǎn)后預計年產(chǎn)億-億。雙星新材 2020 年著手 PET 復合銅箔 立項，計劃2025 年完成 5 億平米項目建設。
傳統(tǒng)電解銅箔材料廠商方面來看，諾德股份 PET 銅箔處于實驗驗證階段，在下游客戶中批量 試用；中一科技武漢子公司計劃注冊資本為 3 億元，計劃建設年產(chǎn) 500 萬平方米生產(chǎn)線，進 行工藝、技術(shù)、設備的驗證優(yōu)化和市場應用推廣。
在其他輔材方面，光華科技為國內(nèi)少數(shù)提供電鍍液的企業(yè)，目前正在加快推進PET鍍銅專用化學品的應用與整套化學品解決方案推廣。

下游：電池端


下游電池端在加速推進復合集流體研發(fā)認證，產(chǎn)業(yè)趨勢明朗。
寧德時代、比亞迪、國軒 高科以及海辰新能源等多家電池廠正積極布局復合集流體相關(guān)專利，其中，寧德時代通過參股金美布局 PET 復合銅箔，并已在復合集流體技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化方面取得較大進展。
目前由于在制備工藝、設備生產(chǎn)速度、良率等方面仍存 在一定難點，復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。未來隨著設備迭代、工藝技術(shù)不斷完善，復合銅箔降本空間大。
未來鋰電集流體向極薄、超純、高抗拉強度和高延伸率方向發(fā)展成為大勢所趨。集流體輕薄化將帶來降低電池的材料成本、以及通過減薄和減重從而提升電池能量密度。
隨著復合銅箔產(chǎn)業(yè)化趨勢明確，產(chǎn)業(yè)鏈國產(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發(fā)展機遇。

關(guān)鍵詞：

責任編輯：hnmd004

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