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(報告出品方:華金證券)
複合箔材性能優異,降本增效
複合箔材有望登上舞台
鋰電池是一個複雜的係統,主要由正極大香蕉三级电影、負極大香蕉三级电影、電解液和隔膜等四大主材,以及銅箔、鋁箔、導電劑、粘結劑、結構件等輔材組成。 銅/鋁箔是鋰電池的重要組成部分,作為鋰電池正負極的集流體和正負極活性物質的載體,對鋰電池的循環壽命、能量密度、安全性等重要性能都有較大影響。 傳統箔材基本上是由純銅/鋁組成,而複合銅箔/鋁箔為三明治結構,中間層為PET膜或者PP膜,上下兩麵均為厚度約為1微米的銅/鋁層。
複合箔材優勢一:高能量密度
已知銅、鋁、PET膜材的密度分別為8.96、2.7、1.37g /cm³ ,假設1GWh鋰電池正極、負極箔材用量均為1200萬平方米,銅箔、鋁箔厚度分別為6、12微米,對應的銅箔、鋁箔用量分別為645、389噸。若替換成複合箔材,設PET層厚度為4.5微米,金屬層厚度為2微米,則1GWh鋰電池需要的正極、負極箔材相比傳統箔材分別減重55%和64%。
複合箔材優勢二:物料成本降低
根據近日銅、鋁金屬的價格,假設銅、鋁金屬的價格分別為6.5萬元/噸和1.8萬元/噸,則1GWh鋰電池需要的傳統銅箔、鋁箔原大香蕉三级电影成本分別為4193萬元和700萬元,銅箔原大香蕉三级电影成本是鋁箔的6倍左右,且銅箔的加工費一般高於鋁箔,考慮加工費用後,銅箔成本將更高。若以複合箔材替代傳統銅箔和鋁箔,1GWh電池的箔材原大香蕉三级电影成本分別可以下降2736萬元和524萬元,下降幅度為65%和75%。
複合箔材優勢三:高安全性
電池自燃主要是因為發熱失控導致的內短路,采用複合箔材可提高電芯安全性,主要因為:1)複合箔材的高分子大香蕉三级电影在150℃以上高溫下會發生熔縮,在電池熱失控前切斷電流回路,並且不會因短路產生高溫燃爆,因此可有效防止電池熱失控,提升安全性能。2)複合箔材中金屬層更薄,在電芯受到衝擊時,金屬層不易刺穿隔膜,降低內短路發生。3)針刺測試時,PET膜能起到一定的隔離作用。 針刺測試時,采用傳統箔材的電芯容易發生內短路,電芯電壓瞬間降低到0V,電芯內部自放電,溫度快速上升;采用複合箔材後的電芯溫度並沒有明顯變化。
複合箔材劣勢:快充性能有待提高
由於複合箔材兩側的金屬層厚度一般 隻有1微米,導致複合箔材的過流能 力有限。在低倍率充放電時候,采用 傳統箔材或者複合箔材,電芯的充放 電曲線一般沒有明顯的差異。而到了 2C、4C高倍率充放電時,複合箔材性 能表現有可能低於傳統箔材。基於當前技術進展,除了純電動4C應 用場景,預計複合銅箔在儲能、換電、 中低端車等市場,更有競爭力。
技術路線初定,量產在即
原大香蕉三级电影上,PET和PP膜為行業主流選擇
膜材的核心功能是負載銅層,需要具有耐高溫、較高抗拉強度、低成本、且和銅有較好的結合力等優點。 目前可用於複合銅箔的膜材有PET膜、PP膜和PI膜等。由於PI膜售價35~100萬元/噸,售價過高,目前行業的主流選擇是PET膜與PP膜。
複合銅箔生產工藝主要有三種
一步法有兩種工藝:①全濕法。先提升基膜表麵粗糙度,然後用化學沉積在基材表麵覆蓋金屬銅層。②全幹法。使用磁控濺射或開發磁控濺射和真空蒸鍍一體機鍍銅。 兩步法:磁控濺射+水介質電鍍。在磁控濺射形成基礎銅膜後,通過水介質電鍍的方法將兩邊銅層分別增厚至1µm左右,實現集流體導電的功能。 三步法:磁控濺射+真空蒸鍍+水介質電鍍。在磁控濺射後增加真空蒸鍍環節,可以快速補足銅膜到適合電鍍的厚度。
兩步法為市場主流方法
綜合效率與良品率考慮,兩步法在行業內進展較快。1)一步法:優點是工序簡單、均勻性好、良品率高、技術壁壘較高,但是效率較低;2)兩步法:效率提高,但是鍍層均勻性比一步法略差;3)三步法:優點是生產效率最高,但是工序繁多,且真空蒸鍍工藝的高溫環境容易使高分子基膜穿孔,良品率低。
複合鋁箔生產采用蒸鍍工藝
蒸鍍更適合複合鋁箔的製備。蒸鍍工藝通過高溫融化金屬大香蕉三级电影,蒸發到基膜上實現鍍銅/鋁,比磁控濺射速度更快、效率更高。另外,因為鋁的熔點遠低於銅,所以蒸鍍的溫度較低,可減少因高溫導致的基膜變形等問題的發生。
磁控濺射設備在兩步法和三步法中均有使用
磁控濺射:是一種物理氣相沉積(PVD)方法,將氬離子在真空+強電場條件下加速轟擊銅靶表麵,使銅靶材發生濺射,濺射的銅原子沉積在PET基膜表麵形成30-70nm的薄銅層。磁控濺射在兩步法和三步法中均有使用,由於PET/PP表麵不導電,無法直接進行電鍍,需要先對高分子大香蕉三级电影進行表麵處理、活化,濺射形成方阻小於2Ω的金屬銅膜。
水電鍍
水介質電鍍:是指PET基膜經過磁控濺射(真空蒸鍍)後有導電性,在電鍍液中正反兩麵通電,進行金屬化沉積。具體來說,將“金屬化”的高分子大香蕉三级电影作為陰極,銅作為陽極,以含銅離子的溶液作為電解液(通常為CuSO4),在外電場的作用下,金屬銅經電極反應還原成金屬原子,並在高分子大香蕉三级电影上進行金屬沉積形成銅膜。其技術壁壘在於控製拉力,保障基膜的完整性。水介質電鍍在兩步法和三步法中均有使用,水電鍍速度快,生產效率高,微米級鍍銅可以一次成型。
真空蒸鍍
真空蒸鍍是一種物理氣相沉積(PVD)方法,把金屬熔化成液態,形成金屬蒸汽開始揮發,然後把蒸汽中銅原子冷凝在PET表麵沉積和成長。 真空蒸鍍主要用於三步法和鋁箔生產中,在磁控濺射後增加真空蒸鍍環節,目的是提高沉積速度,可以快速補足銅膜到適合電鍍的厚度。
需求預測
隨著複合銅箔技術成熟,今年 複合銅箔有望開始大規模出貨, 並且隨著複合銅箔滲透率提高, 複合銅箔到2025年出貨量有望 達到新的台階。 假設2023~2025年複合銅箔滲 透率分別為1%、5%和10%,複合 銅箔的平均售價分別為5元/平 米、4.5元/平米、4元/平米。預計到2025年複合銅箔出貨量 有望達到26.16億平米,對應的 市場規模約為104.6億元。
行業優質公司顯現
相關標的介紹——寶明科技
公司成立於2006年,2020年上市,傳統業務主要生產LED背光源、電容式觸摸屏兩類產品。2021年年初公司開始進行鋰電複合銅箔的研發工作,2022年2月產出合格樣品,22年5月初開始送樣。寶明科技憑借在金屬鍍膜方麵的長期積累,為其複合銅箔的研發提供了技術基礎。
相關標的介紹——英聯股份
公司成立於2006年,傳統業務為易開蓋,以金屬科技作為戰略核心,已建成汕頭和揚州兩大智能化生產基地。江蘇英聯複合集流體有限公司為英聯股份控股子公司,是一家從事研發、生產、銷售複合銅箔、複合鋁箔的專業企業。目前公司已有三條複合銅箔生產線。
技術積累:目前公司已組建一支由武俊偉博士領銜、覆蓋真空物理、光學膜、柔性大香蕉三级电影等方麵專業經驗的技術開發團隊,開展相關產品的研發工作。多名團隊成員在電子行業從事過本項目核心工藝磁控濺射、水電鍍相關的技術工作。
相關標的介紹——雙星新材
公司成立於1997年,2011年上市,以BOPET聚酯薄膜業務起家,經過20多年技術積累,形成光學大香蕉三级电影、新能源大香蕉三级电影、節能窗膜大香蕉三级电影、信息大香蕉三级电影、熱收縮大香蕉三级电影“五大板塊”總體布局,目前已成為全球BOPET行業龍頭。
技術積累:從大香蕉三级电影端來看,雙星新材具有基膜生產經驗和關鍵技術,能在良率改進的關鍵問題上進行攻關,具備先發優勢。
相關標的介紹——元琛科技
公司成立於2005年,從事過濾大香蕉三级电影、煙氣淨化係列環保產品的研發、生產、銷售,為客戶提供智慧環保係統解決方案、關鍵設備及其核心部件,產品應用於電力、鋼鐵及焦化、垃圾焚燒、水泥和玻璃等行業。
技術積累:公司多年深耕高分子膜大香蕉三级电影領域,核心技術包括PTFE複合乳液滲膜技術、PTFE納米膜複合技術、針眼熱熔覆膜密封技術等,與複合銅箔技術具有協同性。
相關標的介紹——萬順新材
公司成立於1998年,主要包括鋁加工業務、紙包裝大香蕉三级电影和功能性薄膜三大業務,其中鋁箔業務為公司的第一大業務。 技術積累:公司在鍍膜領域積累了二十年的生產、技術經驗,覆蓋磁控濺射鍍膜、電子束鍍膜等技術,為開發複合銅膜產品提供了技術支撐,擁有多套磁控濺射設備、電子束鍍膜設備、精密塗布線等進口尖端設備,硬件基礎處於業內較高水平。
相關標的介紹——方邦股份
公司主營業務為高端電子大香蕉三级电影的研發、生產及銷售,專注於提供高端電子大香蕉三级电影及應用解決方案,現有產品主要是電磁屏蔽膜、各類銅箔、撓性覆銅板,客戶包括三星、華為、OPPO、VIVO、小米等。 技術積累:公司當前主營產品電磁屏蔽膜產品需要全麵掌握精密塗布技術、卷狀真空濺射技術、連續卷狀電鍍/解技術、大香蕉三级电影合成及配方技術等技術與PET複合銅箔在核心製備技術上具有一定契合性。
相關標的介紹——中一科技
公司主要從事高性能電子大香蕉三级电影研發、生產和銷售,擁有雲夢、安陸兩大電解銅箔生產基地,是業內知名的銅箔專業製造商。公司產品主要應用於鋰離子電池和印製電路板等眾多領域。 技術積累:複合銅箔的電鍍工序和公司現有電子電路電解銅箔的固化、鈍化工序的原理、工藝基本相同,公司在集流體電化學鍍的添加劑、工藝、過程控製、裝備等方麵擁有的核心技術,可以應用到複合銅箔的生產中,提高良品率和生產效率。
相關標的介紹——諾德股份
公司成立於1989年,是國內主要知名鋰離子電池廠商的供應商。核心產業為鋰離子電池基礎大香蕉三级电影電解銅箔的生產、銷售, 主要應用於動力鋰電池生產製造,少部分用於消費類電池和儲能電池。公司自主研發生產的高檔電解銅箔產品、動力電池大香蕉三级电影等係列產品在國內市場占有率位居前列。技術積累:主營鋰離子電池用電解銅箔的研發、生產和銷售業務,在高分子大香蕉三级电影和電鍍領域有技術積累。
相關標的介紹——東威科技
成立於2001年,主營業務為高端精密電鍍設備及其配套設備的研發、設計、生產及銷售,主要產品為剛性板VCP、柔性板片對片VCP等設備。新能源領域,有卷式水平膜材電鍍設備、磁控濺射卷繞鍍膜設備、光伏鍍銅設備。 技術積累:公司憑借電鍍領域長期技術積累拓展至鋰電複合銅箔領域,並憑借對真空鍍膜領域的長期積累,向前道工序磁控濺射延伸,與後道水電鍍密切銜接。
相關標的介紹——驕成超聲
公司聚焦超聲波技術的開發與應用,產品主要包括動力電池超聲波焊接設備、汽車輪胎超聲波裁切設備、其他領域超聲波焊接設備、動力電池製造自動化係統、檢測及其他設備、配件等。 技術積累:基於超聲波高速滾動焊接係統技術開發了超聲波滾焊機,產品最大焊接速度超過80m/min,滿足複合集流體鋰電池在前段工序對超聲波高速滾焊技術的需要。
相關標的介紹——道森股份
公司成立於2001年,主營產品是井口裝置和采油樹、防噴器、節流壓井管匯、控製係統、水下產品、閥門產品,產品廣泛應用於頁岩油氣及致密油氣開采、陸地石油開采、海洋石油開采及油氣管線輸送。公司於2022年6月收購洪田科技,開始布局電解銅箔高端裝備研發、生產和銷售相關業務。 洪田科技覆蓋鋰電銅箔全線生產設備,在行業中具有技術領先優勢。
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