2022年複合集流體報告：製備工藝多元化發展，裝置企業成長迅速

報告出品/作者：長江證券、趙智勇、馬軍、鄔博華、倪蕤、司鴻歷、屈奇

以下為報告原文節選

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複合集流體：鋰電集流體新技術，安全優勢突出

複合集流體結構類似於“三明治”，主要由“金屬材料-高分子-金屬材料”複合而成。具體來看，是以高分子膜（如PET、PP、PI等）為基材，隨後在兩側鍍上金屬材料（銅或鋁）的新型複合材料，以實現安全、降本、降重等目標。

複合集流體使集流體在安全性等方面實現顯著提升，具備高安全效能、高能量密度、低製造成本、長電池壽命、高相容性等優勢。

✓高安全效能：提高電池機械濫用的安全性，改善電芯介面，從材料端解決純金屬集流體長期老化催化的可靠性問題。

✓高能量密度：複合集流體重量更輕，目前集流體佔電池重量的比重是15%，PET技術可以提升5%-10%的電芯能量密度，實現高比容。

✓低製造成本：相較於傳統箔材，理論上覆合集流體可實現降本50%以上（傳統箔材約佔電池成本的10%左右）。

✓長電池壽命：高分子材料PET、PP等表面更均勻。由於金屬結晶體更容易熱脹冷縮，但高分子材料的膨脹率更低，更容易空置，有利於保持表面完整性，可使電池壽命有效提升約5%。

✓高相容性：複合集流體能夠直接運用於各種規格、不同體系的動力電池如鋰電池、固態電池、鈉離子電池等。

當前階段，複合集流體的優勢主要體現在提升電池壽命和安全性。

電池燃燒一般因短路等因素導致內部溫度上升，引起電解液燃燒；PET等高分子材料理論上能夠在溫度上升時出現熔斷，及時阻止電流的繼續流通和溫度的上升；並且在極片斷裂時PET等高分子材料較少產生毛刺，不易刺穿隔膜。

同時複合集流體可有效防止鋰枝晶導致的一系列電池壽命及安全性問題。電池中電離遷移的鋰離子數量超過負極石墨可嵌入數量，鋰離子將在負極表面結晶，稱為鋰枝晶。鋰枝晶會不可逆地造成鋰電池的容量和使用壽命衰減。若鋰枝晶繼續增大，穿透隔膜使正負極短路，電池將出現熱失效等安全問題。複合集流體的受熱斷路效應可有效防止鋰枝晶導致的熱失效問題，提升了電池壽命和安全性。

當前，複合集流體行業還處於早期階段，製造企業還未真正實現量產。但有部分企業已經進入送樣階段，正積極準備擴產；部分企業處於工藝嘗試階段，處於產業化的更早期。裝置端工藝路線多樣，產業鏈分工逐步清晰。

行業從0到1，2023年或為複合銅箔量產元年

。當前複合集流體正處於產業化早期，國內已有數十家企業積極佈局，包括電池廠商、膜材廠商、銅箔廠商及其他企業等。

多種技術路線並存，包括一步法/兩步法/三步法

根據複合集流體結構特點，相關工藝製程較為簡潔，主要為在4。5μm或6μm等高分子材料兩面各鍍1μm金屬材料（銅或鋁）。從製備工藝來看，可分為幹法+溼法制程、幹法制程、溼法制程；從工藝路線來看，可分為一步法、兩步法、三步法，涉及的技術主要包括磁控濺射、真空蒸鍍、水電鍍、化學沉積（藥水工藝）等。

兩步法、三步法：當前階段技術較為成熟

目前，兩步法工藝較為成熟，核心裝置為磁控濺射和水電鍍裝置

。常規銅箔生產主要採用電解銅工藝，將銅離子從溶液中電離析出後形成原箔，主要包括“溶銅-生箔-後處理-分切”，核心在於銅箔的厚度、均勻度的控制；複合銅箔生產主要包括“真空磁控濺射-電鍍-清洗-烘乾-分切”，核心在於使得金屬銅層不會從非金屬高分子材料脫落。

✓採用磁控濺射工藝，製備基礎層，首先採用PVD（物理氣相沉積）方法以純銅為靶材，在PET基膜上進行真空奈米級塗層，透過濺射轟擊銅靶材，使其沉積在PET基膜上，形成厚度30-70nm的金屬銅膜；

✓在磁控濺射初步形成底層銅膜後，透過水介質電鍍增厚的方式將銅層增厚至1μm左右，實現集流體的導電需求。

三步法在兩步法的基礎上增加真空蒸鍍環節

。具體生產過程來看，在進行磁控濺射後，不直接進入水電鍍環節，而是先進行真空蒸鍍，再進行水電鍍。

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