复合铜箔属于锂电池材料的一种,替代的是传统铜箔。
传统铜箔是电芯的负极集流体,6um铜箔约占电芯总质量的11%,按4月磷酸铁锂电芯0.72元/w,铜箔占总成本的11.2%。
复合铜箔凭借质量轻、成本低、性能更佳的优势,被认为可以替代传统的电解铜箔。大概率会先从储能、低端动力领域替代。
复合铜箔根据中间材料的不同分为PET、PP、PT复合铜箔。产业端是从2015年便开始有公司实验室研究,2017年金美推出产品,重点方向在PET和PP。
目前pet进度稍快,PET的主要问题在于基膜存在凸点和不耐强酸强碱,目前通过基膜优化、电解液配方改良已能不断改善;
PP基膜致密性更好且耐强酸强碱,但PP与铜的结合力较差,在设备端要求更高,目前量产困难。目前看PET复合铜箔的性能问题已基本解决,接下来是良率;PP需要再跟踪一下。
2022年年中PET铜箔开始大规模给电芯厂送样,6月21日双星新材拿到行业内第一个pet铜箔订单,预计24年开始交付。
PP方面,按券商说法,这个月部分厂家开始送样,预计半年左右出电池厂验证结果。
优势
成本低。主要是原材料成本低。目前的锂电池铜箔主要为6um铜箔,PET铜箔是4um左右的PET材料,加两面各1um的电镀铜。因此原材料成本价格低65%左右。
考虑到设备投资额高、良品率提升以及规模效应,华安证券预计2025 年PET/PP 铜箔总成本约为传统铜箔的70.8%与79.6%。
以嘉园科技为6um铜箔扩产为例,传统铜箔单平米投资额约为3.2 元;据宝明科技公告,PET 铜箔单平米投资额约为 7.7 元,设备成本约1.4倍。
质量能量密度高
PET、PI的密度为铜密度的1/7,PP密度为铜的1/10。对于6μm铜箔,使用PET、PP和 PI不同高分子材料可分别提升动力电池能量密度6.6%、7.1%和6.6%。
安全性高
电池自燃的原理是由于隔膜穿刺,进而引起内部短路,电流成倍放大,导致热失控起火。
PET 复合铜膜因为中间是高分子材料,不容易断裂,即便断裂,1微米镀铜的强度很难达到刺穿隔膜的标准,可以实现不刺穿,把内短路的风险规避掉。
另外高分子材料层会发生断路效应可控制短路电流不增大,以有效控制电池热失控。类似于熔断器功能,有效降低了电池热失控风险 。
劣势:
产热高
根据Q=i²Rt,铜箔厚度从6um降到3um,产热量会增加三倍,对电池提出了更好的散热要求。
充电效率低
在低倍率充放电时候,采用传统箔材或者复合箔材,电芯的充放电曲线一般没有明显的差异。而到了2C、4C高倍率充放电时, 复合箔材性能表现有可能低于传统箔材。
常温循环下,PET 铜箔循环寿命在 2000 圈左右;高温循环下,PET 铜箔循环寿命 1350 圈左右。相比常温 2500 圈、高温 1800 圈的常规循环寿命略低。
上下游产业链
从产业链分解角度来看,复合铜箔产业链上游主要为相关设备、基膜和其他辅材, 中游为复合铜箔生产厂商,下游为锂电池生产厂商。
上游设备制造,目前头部厂商卡位优势明显,技术领先约两年左右。材料端基膜和铜靶材目前开始国产替代;粒子貌似还是依赖进口。
制造环节,传统电解铜箔厂商和转型厂商均有参与,目前看转型厂商进度更快。下游目前看是电芯厂验证比较积极,宁德时代、海辰、国轩等企业目前也已经下场建厂,宁德是入股15.7%重庆金美。
设备在技术路线后面再讲。
基膜:被日、美企业掌握
2021 年,我国出口PET薄膜量略高于进口量,进口金额约两倍于出口金额,进口单价较出口单价高出约142%,高端PET薄膜进口依赖度较大,目前国产替代处于起步阶段。
基膜由于单平成本约0.047元,占PET铜箔总成本约3.5元较小,因此基膜的市场规模暂时忽略。
铜靶材:同样主要被日本企业掌握
传统铜箔采用电解铜箔工艺,对铜的纯度要求是99.5%;复合铜箔的铜箔制作需要磁控溅射,对铜的纯度要求在99.9%以上。
国内目前刚开始替代。若磁控溅射60nm厚度铜,靶材单平成本约0.07元,同样先暂时忽略。不过从当前国内做pet的企业来看,他们更倾向于用国产基膜和靶材。
技术路线
三种主流复合铜箔制备方法各有优劣,目前市场更认可两步法。
一步法:通过化学沉积或磁控溅射一体机一步成型。其主要优点是工序简单,均匀性好且良品率高,存在技术壁垒难以被模仿,但缺点是效率很低,电费成本高;
两步法:采用磁控溅射法打底30~70nm,再由高效的水电镀法完成绝大部分的镀铜工作。在使用磁控溅射保证打底铜层的附着性的基础上,提高1倍以上效率,但相比一步法,均匀性略差;
三步法:则是在两步法的中间加入了真空蒸镀工艺,由于真空蒸镀是磁控效率的3~4倍,这样效率最高。主要缺点高温环境容易使基膜穿孔,良品率低,且增加一道设备成本。
综合效率与良品率考虑,两步法在行业内应用最广。
以上三种方式,磁控溅射设备使用最多,其次是水电镀设备。具体原理如下:
磁控溅射法镀层附着力好、纯度高且效果可控,常用于基膜层的打底,不管何种方法都需要;
真空蒸镀法附着力弱但均匀性强,效率是磁控溅射的3 倍,故常作为磁控溅射法和水电镀方法的补充用于提高整体效率。
水电镀的镀铜效率最高,但附着性较差、对工艺要求高且具有一定污染性,常与磁控溅射法与真空蒸镀法搭配使用以兼顾铜层附着性与效率。
补充:超声焊接设备
与传统铜箔不同,复合铜箔两侧的铜导电层被绝缘的基膜层隔开无法导通,因此需增加极耳转印焊工序。
在焊接过程,将两个极耳金属箔材的一端分别焊接在复合集流体的两面,然后再将两个极耳金属箔材的另一端重合焊接在一起,以此使得复合集流体两侧的导电层汇集在一起。
目前极耳焊接的最佳工艺是超声波焊接,与激光焊接比温度低、焊接条件要求低。
全球主要布局复合铜箔超声波滚焊设备企业包括骄成超声、新栋力、苏州达牛、先导智能、必能信等。
骄成超声于 2018年起开始获得小批量订单,目前超声波高速滚焊设备已应用到宁德时代新型动力电池生产制造工序中。
产业进展
根据上述的产能布局进行不完全统计,23年底可形成的产能约11.95亿平,对应可满足约119gw电芯。我们根据这个数据做接下来的渗透率和市场规模测算。
行业空间
复合铜箔市场规模大小
上面统计的23年底形成11.95亿平,即对应24年可满足119gw电芯。对应24年全球锂电池1479gw产能占比约8%。考虑到电芯厂的验证进度和接受度,假设24年渗透率为4%。
考虑到复合铜箔优势明显,后续通过验证个人认为渗透率上行会很快,可参考Topcon电池,假设25年渗透率为15%,26年为30%。
这里,补充个很不好的现象,即2023的锂电铜箔市场规模约600亿,但市场格局十分分散,龙头企业诺德、嘉元的市场份额约12%,巅峰市值约500亿,当前为120亿。
从目前看,pet铜箔的布局企业很多,且不乏动力电池企业亲自下场,因此,这里面个人更看好设备,不仅仅是前期先出业绩,更是设备掌握核心技术且格局优异。
设备市场规模大小
由于两步法与三步法,均需要使用磁控溅射和水电镀,但是个人目前还没搞懂三步法的使用会降低单gw多少水电镀设备的使用量。
因此这个表格在预测两步法的磁控溅射和水电镀市场规模时,直接使用24年65%市场份额,留20%的空间作为三步法降低水电镀使用量的缓冲区。
从测算来看,水电镀设备25年市场空间54亿,26年86亿。以行业前期,且部分厂家拥有绝对技术把控权来看,可假设30%净利率。对应行业净利润16.2亿。
假设东威70%市占率,贡献利润11.3亿。加上pcb电镀设备行业50%市占率稳定贡献2亿利润,25年业绩保守给30倍pe,对应估值396亿,当前市值200亿。
竞争格局
设备
复合铜箔主流生产工艺未定,部分制造设备处于 0-1 的阶段,即刚交付下游。
不考虑国外企业的情况下,国内磁控溅射设备市场腾胜科技较为领先,金美、元琛、阿石创的电镀设备均有采购腾胜,部分企业也在尝试国产磁控溅射设备。总体来说,磁控溅射处于国产替代早期;
水电镀设备,东威科技是目前国内唯一可以提供的厂家,水电镀设备也是国内主导。公司2023 年水电镀设备的产能规划为100-300台左右,目前在手订单已接近300台,五月交流会说今年预计交付不低于130台。
东威科技在水电镀设备的基础上延伸布局磁控溅射设备,首台磁控溅射设备于去年12月交付,2023年磁控设备产能规划不低于50台,预计今年交货不低于30台;
真空蒸镀设备市场未出现明显龙头企业,汇成真空、道森股份(一体机)等均有所布局;
在一步法设备上,道森股份4月发布磁控-蒸镀一体机设备,三孚新科量产型一步式全湿法复合铜箔电镀设备今年5月首次出货,二者均兼容 PET、PP 基膜;
超声焊接设备,骄成超声超声波滚焊机已为宁德时代供货,超声焊接设备市场占有率约30%,目前看也是国内技术领先的龙头。(缺少单价和公司产品总类,没推出来市场规模)
复合铜箔:
双星新材是6月21号公布,国内第一个拿到订单的,其它的均在验证。宝明科技看上去是目前第一个喊话二季度量产的。更新:29号晚上万顺新材公布签订首张pet复合铜箔订单。
双星新材:PET基膜龙头,向下延伸做PET铜箔,已送样几十家电芯企业。第一个拿到订单的企业。
双星的基膜在去年8月的调研透露,当时通过与铜峰电子的改良,在平整度和致密性的技术参数已经超过了东丽。产能,预计23年底形成5000万平,25年5亿平。
当前成本约3.5元/平。公司主营业务就是光电、新能源薄膜,历史上业绩表现优异,基本盘稳固。
宝明科技:23年二季度已形成产能1.5亿平,预计25年底10亿平(最新说25年要建16亿平,投资额超60亿,不知道真假)。
公司2022 年 5 月初开始向客户送样,当前实际生产成本3.5元/平,PET、pp均有涉及。公司主业是从事3C领域LED 背光源以及电容式触摸屏业务,前两天受消费影响亏损。目前看,消费电子处于需求反转的路上。
东威科技:水电镀设备的绝对龙头,国内唯一量产,2017年曾给重庆金美发过货,貌似当前不供货了(不清楚重庆金美是买国外设备还是自我研发)。
公司主业是PCB电镀设备,主业基本盘稳固,公司毛利率40%以上。另外公司的HJT电镀铜设备预计今年8月10号送达客户。
骄成超声:超声波极耳焊接设备国龙头,市占率30%以上,剩下大多为国外企业。动力电池超声波焊接设备为最主要收入来源,毛利率55%,猜测主要客户是宁德。接下来新技术会带动超声波焊接设备继续放量。
英联股份:预计25年5亿平,当前PET铜箔已送样60家,pp准备送样,量产成本3.5元,目前铜箔良率可达到80%。
三孚新科:PET 镀铜专用化学品添加剂,且可提供一步法化学镀铜专用的添加剂。三孚新科从添加剂领域切入设备领域,成功研制复合铜箔一步法设备。
三孚新科的一步法设备是全球首台全湿法复合铜箔设备,2023 年 5 月该设备顺利出货。目前产能为为2-3条/月,计划通过1年时间将产能提升至10-20条/月。目前设备看点大于添加剂。
阿石创:复合铜箔靶材和hjt靶材。向下游拓展做复合铜箔,去年10月订的设备,预计今年上半年组装好产线。
万顺新材:老牌铝箔企业,昨晚公布拿到公司首张pet订单。诺德股份、嘉元科技:21年就开始送样。
行业进入壁垒
从目前来看,价值量最大的设备端,多是之前涉及类似设备生产,之后转型过来的。目前有多深的技术壁垒,其它企业能不能做,目前还不是特别清楚。
影响行业发展的关键因素
有利因素
从技术来看,目前技术仍在迭代,有利于快速提高良率降低生产成本;从企业积极性来看,各大企业在没有订单的情况下,以宣布扩产30亿平以上,代表该技术被认可的决定性;从产业进展来看,10天内接连两家拿到订单,量产进展越来越快。
不利因素
如果量产后降本不达预期,即良率上不去,或者充电速率问题解决不了,很有可能变成hjt,趋势是明确的但进度一直不达预期。
参考传统铜箔,如果竞争过于激烈,留给复合铜箔制造企业的盈利窗口期可能不会太久。毕竟我们现在还不能确定复合铜箔的盈利能力。
复合铜箔符合行业的发展趋势,但是在投资上,要有偏重的投资,首选设备,其次是主业稳定,跨界进入复合铜箔生产的企业,最后再是传统铜箔、铝箔企业布局复合铜箔的企业。现在看不到复合铜箔具体售价和成本,因此测不好利润。设备好测。
