一、行業(yè)概念
集流體是鋰電池中匯集電流的結(jié)極或部件,通過將電池的活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流匯集起來以形成較大的電流輸出,從而實現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程。其功能主要有兩點(diǎn),一是承載活性物質(zhì),二是匯集電流,因此理想的集流體往往需要具備電導(dǎo)率高、穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度好、成本較低等多方面綜合性能。
復(fù)合集流體是相對于單一集流體而言的,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(dǎo)電層所形成的復(fù)合材料,通過不同材料之間的復(fù)合能最大程度地集合不同材料之間的優(yōu)勢。結(jié)構(gòu)方面,復(fù)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)。
二、復(fù)合集流體優(yōu)缺點(diǎn)
復(fù)合集流體性能優(yōu)勢:高安全性、高比能、長壽命、低成本。
復(fù)合集流體性能劣勢:生產(chǎn)效率低、影響電池輸出功率。
三、技術(shù)路線
復(fù)合銅箔與傳統(tǒng)銅箔主體功能相同,制作工藝不同。傳統(tǒng)單一金屬組成的銅箔是目前鋰電池負(fù)極集流體的主要材料。銅箔因其具有良好的導(dǎo)電性,是鋰電、電子領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)材料。集流體是鋰電池電極材料與外部電路的電子導(dǎo)體,起到集合電子、傳遞電子,進(jìn)而提高電子傳遞效率的作用。復(fù)合銅箔是在厚度3~8微米的PET或者PP等塑料薄膜表面先采用真空沉積銅的方式,制作一層約30-70納米的金屬層,將薄膜金屬化,然后采用水介質(zhì)電鍍的方式,將銅層加厚到1微米,復(fù)合銅箔整體的厚度在5~8微米之間,來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電解銅箔。
兩步法VS三步法:復(fù)合鍍銅膜工藝流程基本原理是在PET,PP,PI等膜材采用真空沉積的方式將薄膜金屬化,制作一層基礎(chǔ)金屬層。再采用水介質(zhì)電鍍的方式,將銅層加厚導(dǎo)電。目前業(yè)內(nèi)主要有兩種方式,第一種是兩步法,涉及的生產(chǎn)設(shè)備是磁控濺射設(shè)備+電鍍設(shè)備。第二種是三步法,涉及生產(chǎn)設(shè)備是磁控濺射設(shè)備+真空鍍膜設(shè)備+電鍍設(shè)備。兩種方法的基本原理相似,但目前制備工藝的良率和效率會因方法有所不同。
四、產(chǎn)業(yè)鏈
目前復(fù)合銅箔已形成完整產(chǎn)業(yè)鏈,上游為原材料+設(shè)備廠商,中游為銅箔制造廠商,下游包括動力、消費(fèi)、儲能電池廠。復(fù)合集流體產(chǎn)業(yè)鏈中,設(shè)備和基膜均具有較大的國產(chǎn)替代潛力。
(1)上游:原材料+設(shè)備
基膜
復(fù)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(yīng)用。復(fù)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(shè)備
復(fù)合銅箔核心生產(chǎn)設(shè)備包括磁控濺射設(shè)備+水電鍍設(shè)備+超聲波滾焊設(shè)備。目前單GWh電池產(chǎn)能對應(yīng)2臺磁控濺射設(shè)備(1500萬/臺)+3臺鍍膜設(shè)備(1000萬/臺)+6臺滾焊設(shè)備(200萬/臺),設(shè)備合計價值量為7200萬/GWh。
磁控濺射設(shè)備外資企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位,主要參與企業(yè)包括美國應(yīng)材、日本發(fā)那科、德國萊寶等。國內(nèi)磁控濺射設(shè)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。
超聲波滾焊設(shè)備方面,驕成超聲是國內(nèi)超聲波焊接設(shè)備龍頭,公司超聲波滾焊機(jī),能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)合集流體和箔材之間的高速滾焊。
振華科技為大型真空設(shè)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(shè)備、陰極電弧離子鍍膜設(shè)備等。
(2)中游:復(fù)合銅箔制造商
中游復(fù)合銅箔制造廠商跨界玩家眾多,賽道百舸爭流、競爭激烈。復(fù)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(fù)合銅箔制造。
(3)下游:電池端
下游電池端在加速推進(jìn)復(fù)合集流體研發(fā)認(rèn)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(fù)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(fù)合銅箔,并已在復(fù)合集流體技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化方面取得較大進(jìn)展。
五、市場規(guī)模
(1)復(fù)合銅箔市場規(guī)模
根據(jù)測算,2025年全球鋰電PET銅箔市場規(guī)模約227億元,完全替代傳統(tǒng)銅箔則可達(dá)千億級別。隨著全球鋰電(動力+儲能+消費(fèi))出貨量快速增長,帶動負(fù)極集流體需求同步上升,PET銅箔憑借其在安全、成本、性能三維度優(yōu)勢滲透率率有望持續(xù)提升,逐步實現(xiàn)從0-1,從1-10的市場規(guī)模增長。當(dāng)前負(fù)極集流體單位價值量約為1200萬平/GWh,單價約7元/平,未來降本后有望達(dá)到5元/平。我們假設(shè)至2025年P(guān)ET銅箔滲透率達(dá)到20%,則對應(yīng)全球市場規(guī)模約227億元。長期看,隨著PET銅箔設(shè)備工藝逐步成熟、規(guī)模化效應(yīng)體現(xiàn),未來若實現(xiàn)對傳統(tǒng)銅箔的替代,全球市場規(guī)模有望達(dá)到千億級別。
(2)生產(chǎn)設(shè)備市場規(guī)模
兩步法生產(chǎn)工藝是當(dāng)下復(fù)合銅箔生產(chǎn)的主流工藝,主要運(yùn)用磁控濺射設(shè)備和水電鍍設(shè)備。預(yù)計到2025年磁控濺射及電鍍設(shè)備投資額超180億元,2022-2024年新增設(shè)備投資額將達(dá)到120億元,年均新增設(shè)備投資額41億元。復(fù)合銅箔生產(chǎn)設(shè)備公司有望充分受益。
電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)新增滾焊工藝,有望打開滾焊設(shè)備空間。預(yù)計到2025年超聲波滾焊設(shè)備累計投資額有望達(dá)41.4億元,2022-2025年年均新增設(shè)備投資額10.3億元。超聲波滾焊設(shè)備將形成增量市場。