鋰電池材料複合銅箔專題研究：量產在即，星辰大海

物體密度2.7是什麼金屬

（報告出品方：方正證券）

核心觀點：

銅箔是鋰電池的重要組成部分。銅箔作為鋰電池負極集流體和負極活性物質的載體，對鋰電池的迴圈壽命、能量密度、安全性等重要效能都有較大影響。隨著銅箔技術不斷迭代，複合銅箔有望登上舞臺。與銅箔相比，複合銅箔有三大優勢：（1）高能量密度。若複合箔材中PET層厚度為4。5微米，金屬層厚度為2微米，則1GWh鋰電池需要的複合銅箔、復合鋁箔相對傳統箔材降重55%和64%。一般將傳統銅箔替換為複合銅箔，大概可以提高電池系統能量密度5%～10%。

（2）低成本。若以複合銅箔和複合鋁箔分別替代傳統銅箔和鋁箔，在當前原材料價格情況下，1GWh電池的箔材原材料成本分別可以下降2314萬元和467萬元，下降幅度為65%和75%。用複合銅箔替代銅箔，電池整體的降成本效果更明顯。即使考慮固定資產投資，複合銅箔的綜合成本還是明顯佔優。（3）高安全。採用複合箔材後，能夠減少電芯內短路的發生，提高電芯的安全性。一方面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。另外一方面，在針刺測試時，PET膜能起到一定的隔離作用。複合銅箔也面臨一定的挑戰。由於複合箔材兩側的金屬層厚度一般只有1微米，導致複合箔材的過流能力有限。基於當前技術進展，複合銅箔有望在儲能、換電、中低端車等市場，更有競爭力。

1。複合銅箔三大優勢

鋰電銅箔的下一代產品：複合銅箔

鋰電池是一個複雜的系統，主要由正極材料、負極材料、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。銅箔是鋰電池的重要組成部分，作為鋰電池負極的集流體和負極活性物質的載體，對鋰電池的循環壽命、能量密度、安全性等重要效能都有較大影響。隨著銅箔技術不斷髮展，複合銅箔有望登上舞臺。傳統銅箔基本上是由純銅組成，而複合銅箔為三明治結構，中間層為PET膜或者PP膜，上下兩面均為厚度約為1微米的銅層。

複合銅箔優勢一：高能量密度

由於銅、鋁的密度分別為8。96和2。7g/cm3，均高於PET膜材的1。37g /cm3 ，因此將部分銅或者鋁換成PET材料，均能減少箔材的重量。假設1GWh鋰電池正級、負極箔材用量均為1200萬平米，銅箔厚度為6微米，鋁箔厚度為12微米，則需要的銅箔用量為645噸，鋁箔用量為389噸。若將銅箔、鋁箔換成複合箔材，其中PET層厚度為4。5微米，金屬層厚度為2微米，則1GWh鋰電池需要的複合銅箔、複合鋁箔分別為289噸、139噸，相對傳統箔材分別減重55%和64%。

複合銅箔優勢二：低成本（原材料成本低）

鋰電池中，銅箔成本比鋁箔高。假設銅、鋁金屬的價格分別為5。5萬元/噸和1。6萬元/噸，則1GWh 鋰電池需要的傳統銅箔、鋁箔原材料成本分別為3548萬元和622萬元，銅箔原材料成本是鋁箔原材料成本的5。7倍。並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。若以複合銅箔和複合鋁箔分別替代傳統銅箔和鋁箔，1GWh電池的箔材原材料成本分別可以下降 2314萬元和467萬元，下降幅度為65%和75%。從降成本角度來看，用複合銅箔替代銅箔，電池整體的降成本效果更明顯。

複合銅箔優勢三：高安全性（降低內短路）

採用複合箔材後，能夠減少電芯內短路的發生，提高電芯的安全性。一方面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。另外一方面，在針刺測試時，PET膜能起到一定的隔離作用，也能降低內短路的發生。採用傳統箔材方案，針刺測試時，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。而採用複合箔材後，電芯溫度並沒有明顯變化，大幅提升電芯安全性。

複合箔材挑戰：快充效能有待提升

由於複合箔材兩側的金屬層厚度一般只有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，採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，複合箔材效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，複合銅箔有望在儲能、換電、中低端車等市場，更有競爭力。

2。產業協同，複合銅箔加速落地

複合銅箔已有一定的產業化基礎

複合銅箔在鋰電行業屬於新的應用，但其本質是將非金屬材料金屬化，類似的產品/技術在其他行業已經有廣泛的應用，包括電磁遮蔽材料、ITO鍍膜、覆銅板等。兩層柔性覆銅板為兩層結構，一層為PI膜，另外一層為銅箔。先對PI 膜預處理，然後對其表面濺射金屬層，最後電鍍/解加厚，銅箔的厚度可達到9μm以下。與兩層柔性複合銅箔不同的是，鋰電覆合銅箔是雙面鍍銅，鍍層厚度一般為1微米，並且對電化學效能有非常高的要求。

複合銅箔生產工藝

複合銅箔的生產工藝主要包括一步法、二步法和三步法。一步法是在高分子膜材表面直接化學沉積或者磁控濺射形成銅金屬層；二步法是磁控濺射+水電鍍；三步法是磁控濺射+蒸鍍+水電鍍。結合成本與效率考慮，目前複合銅箔的主流工藝是二步法。先透過磁控濺射，在高分子膜材表面形成20～70nm的金屬銅層，然後水電鍍增厚至約1微米

上游原材料：PET膜/PP膜

膜材的核心功能是負載銅層，需要和銅有比較好的結合力，另外需要膜材能夠耐高溫，有較高的抗拉強度，並且成本相對較低等。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～50萬元/噸，售價過高，目前行業的主流選擇是PET膜與PP膜。與PP膜相比，PET膜與銅結合力更強。另外由於PET膜製備工藝為雙向同步拉伸、雙向非同步拉伸等，並且制膜工藝中不需要制孔，因此隨著未來複合銅箔放量，未來鋰電隔膜廠也有望切入到複合銅箔膜材領域。

上游裝置：真空鍍膜（蒸鍍）

常見的真空鍍膜技術包括蒸發鍍膜、磁控濺射和離子鍍膜。離子鍍膜是前兩者技術的有機結合。蒸發鍍膜工作原理是先加熱膜材，使表面組分以原子團或分子團形式被蒸發出來，並沉降在基材表面。蒸鍍主要優點是效率高，1分鐘可以形成0。1～75nm厚的鍍膜層，裝置工藝走速30～100m/min。但是蒸鍍的主要缺點是，鍍膜層與基層的結合力較弱，並且鍍膜層密度低。

上游裝置：真空鍍膜（磁控濺射）

磁控濺射是用高能等離子體轟擊靶材，並使表面組分以原子團或離子形式被濺射出來，並沉積在基片表面。與蒸鍍相比，磁控濺射形成的鍍膜層與基材結合力更強，並且鍍膜層更緻密、更均勻。不過磁控濺射鍍膜效率相對有所下降，一般裝置工藝的走速是0。5～30m/min。目前複合銅箔的製備工藝中，一般是先透過磁控濺射，或者先磁控濺射然後蒸鍍的方法，形成納米級厚度的銅層。真空鍍膜裝置公司有：東威科技、廣東騰勝科技、廣東匯成真空、廣東振華科技等。

上游裝置：水電鍍

經過磁控濺射處理過後的膜材，已經形成奈米級厚度的銅層，並具備一定的導電能力。在水平連續電鍍裝置中，在電場作用下，銅離子在膜材表面進一步沉積，形成約1微米厚的銅層。由於銅層主要部分是在水平鍍環節形成，因此水平鍍工藝對銅層效能有重要影響，包括銅層的厚度、厚度均勻性、表面密度、表面粗糙度、抗拉強度等。水電鍍裝置環節，東威科技處於行業龍頭地位。

中游：複合銅箔廠商

目前積極佈局複合銅箔領域的企業主要分為兩類，一類是傳統的銅箔廠，包括諾德股份、中一科技等，另一類則是銅箔新勢力。傳統銅箔廠中，中一科技計劃建設年產500萬平方米複合銅箔生產線。銅箔新勢力企業中，往往憑藉原材料優勢，或者磁控濺射等工藝技術積累，或者人才儲備等，進入複合銅箔製造領域。隨著新勢力入場，疊加傳統銅箔廠轉型，推動複合銅箔快速迭代。從進度上來看，寶明科技整體處於行業領先位置。

下游電池廠：工藝創新

由於複合銅箔中間層為高分子層，在垂直於複合箔材方向不能導電，若將複合銅箔直接堆疊焊接在一起，則電芯中的電流無法有效傳匯出來。結合寧德時代公佈的專利來看，一種比較可靠的解決方案是，將傳統箔材與複合銅箔焊接在一起，傳統箔材作為極耳，從而將電芯中的電流輸送出來。

全產業成本比較，複合銅箔佔優

假設1GWh電池需要新增6臺超聲波裝置，單臺裝置價值200萬元，則新增裝置價值1200萬元。假設5年折舊，則每年新增折舊費用240萬元。另外超聲波焊接會有耗材，假設一年耗材費用為200萬元，則 1GWh電池每年需要新增440萬元成本，對應採用複合銅箔需要新增0。37元/平米。由於複合銅箔在上游原材料環節降成本幅度較大，即使是制造環節和電芯環節都有成本增加，複合銅箔依然有明顯的成本優勢。

3。迎接複合銅箔市場高速增長

新能源車+儲能，推動鋰電池市場快速增長

鋰電池主要用於新能源車、儲能和消費等。隨著新能源車行業崛起，推動鋰電池快速降本。2021 年，寧德時代動力電池平均售價為0。78元/Wh，相對2014年下降幅度達到73%。儲能有望進一步開啟鋰電池市場空間。目前全球能源供應向新能源方向轉型，能源供需錯配，以及能源供應危機，都推動儲能需求上升。 2021年國內儲能電池出貨量50。1GWh，同比增長195%。

複合銅箔市場規模有望高速增長

隨著複合銅箔技術成熟，明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臺階。假設2023～2025年複合銅箔滲透率分別為1%、5%和15%，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39。59億平米，對應的市場規模約為158。4億元。

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