复合铜箔行业报告

市场对新能源汽车性能、经济性及安全性的需求，催生行业持续进行技术升级，以推进新能源汽车的应用扩大和渗透率提升。 我们认为，复合铜箔将助于提升电池安全性和能量密度，同时规模化量产后有望带来成本的下降。 目前复合铜箔正处于技术应用的前夕，由0到1并即将突破1的发展阶段，在全产业链的推进下应用有望提速，带来行业的结构性机会。 本文将从五个复合铜箔领域的核心问题出发，讨论为何看好以及如何抓住复合铜箔产业的发展机遇。 为什么需要复合铜箔？ 复合铜箔的市场空间如何？ 复合铜箔的工艺流程和产业链情况？ 复合铜箔的产业化进程如何？ 证券研究报告发送给。版权归华西证券所有，请勿转发。 p2 应抓住哪些投资机遇？ 复合铜箔优势显著，具备可观市场空间 锂电铜箔作为负极集流体，用于汇集传输电流 电解铜箔为主要产业化方向，可分为标准铜箔和锂电铜箔。 根据加工工艺不同，铜箔可分为压延铜箔和电解铜箔。与电解铜箔采用电解原理相比，压延铜箔是将厚铜板多次重复压延，工艺难度较大、成本较高。因此，从产业化生产的角度而言，电解铜箔具备优势，是制作覆铜板、印制电路板和锂离子电池制造中重要的原材料。 根据应用领域不同，电解铜箔可以分为标准铜箔和锂电铜箔。 锂电铜箔在电池中被用作负极集流体，为锂电池重要组成部分。 锂电池负极集流体在电池中作为电极负极活性物质的载体，用于汇集传输电流，是锂离子电池中电极结构的重要组成部分。铜箔凭借其导电性较好、质地较软、成本具有优势等特点，成为负极集流体的首选。 假设单GWh锂电池的6μm铜箔用量约为650吨左右，结合2021年9.8万元/吨左右的单价，单GWh锂电池的6μm铜箔价值量接近6400万元。 从成本构成来看，6μm铜箔在锂电池成本中占比约为9%+，仅次于正负极和电解液，是构成锂离子电池的核心材料之一。 多因素叠加，催生新型集流体技术诉求 锂电铜箔要求严苛，轻薄化趋势显著。由于锂电池工作环境严苛，锂电铜箔的性能需满足相关要求。 新能源汽车续航里程焦虑下，提升动力电池能量密度逐渐成为主流趋势。而铜箔的厚薄/重量影响着电池的能量密度，因此，铜箔正朝着轻薄化的方向发展，以满足锂离子电池的高体积容量要求。 锂电池应用高安全性的诉求，使得铜箔还需具备一定的抗拉强度和抗氧化性，以免影响电池内阻及其容量。 能量密度叠加安全需要，催生新型集流体技术诉求。 随着传统锂电铜箔的厚度持续减薄，铜箔的抗拉强度和抗压变形能力降低，成品率随之降低。而铜箔更薄也会带来工艺和配方要求的提升，成本随之增大。随着传统锂电铜箔的加工厚度逐渐到达极限，锂电池能量密度的提升受到了制约。 目前作为动力电池材料的6-8μm铜箔在遭遇外力碰撞时，产生的毛刺较大，易产生内短路并引发热失控安全隐患，研制更加安全的新型集流体材料已成为未来发展的趋势。 结构+工艺创新，复合铜箔具备显著优势 复合铜箔拥有三明治结构，主流核心工艺包含磁控溅射、水电镀。复合铜箔与传统铜箔在构成和制造工艺流程上具有显著差异： 构成方面：传统铜箔基本由纯铜构成。复合铜箔则为“金属导电层-高分子支撑层-金属导电层”的三明治结构；具体而言，中间层可以采用3-8μm的PET/PP/PI等高分子材料作为基膜，上下两面沉积金属铜层，分别增厚至1μm（或以上）。 工艺方面：电解铜箔是通过电化学沉积原理在阴极辊上生成铜箔，而复合铜箔是通过磁控溅射或真空蒸镀的方式在基膜双面镀制铜层，进行薄膜表面金属化处理，然后电镀增厚铜层。根据工艺流程的不同，复合铜箔制备包含多种技术路径，包括：①“磁控溅射+水电镀”的“两步法”②“磁控溅射+蒸镀+水电镀”的“三步法”，其中，蒸镀是指在真空条件下，采用一定的加热蒸发方式使得镀膜材料气化，粒子在基材表面沉积凝聚为膜的工艺方式。③多种技术路径的“一步法”：“磁控溅射一体机”的“一步法”（道森股份），即利用磁控溅射一体机一次性完成双面镀1μm铜层的步骤。“蒸镀”的“一步法”，即采用真空蒸发镀膜技术实现一步法制备。“化学镀”的“一步法”（三孚新科），即利用化学反应沉积铜层。 注：MC即为复合铜箔，对应产品图若为铝堆积层，则为复合铝箔 安全性优势：改善热失控，提升电池安全性 充放电使得铜箔抗拉强度降低，内外部穿刺易引发热失控。 在电池充放电过程中，铜箔会伴随负极材料体积的变化而不断处于拉伸-恢复的过程，叠加电解液中残留HF会腐蚀铜箔，铜箔的抗拉强度会逐渐降低，导致电池的容量和性能下降并可能引发电阻增加、产热增加等隐患。 此外，若电池中电离迁移的锂离子数量超过负极能承载的嵌入量，负极表面会生成锂枝晶，而如果锂枝晶持续生长以至刺穿隔膜，电池内部将出现短路情形。除了内部穿刺外，外部撞击等导致的穿刺同样会造成内短路。而无论是内部还是外部的穿刺造成的内短路都有可能引发热失控，从而引发电池的爆炸起火。 复合铜箔具备“断路效应”，改善热失控安全隐患。 由于较薄的铜层可以在短路产生的大电流下瞬间熔断，中间的高分子材料也会受热熔融，从而整体形成断路效应，控制继续增大的电流。 即使铜层未能熔断，而是断裂产生了毛刺，单面1μm铜层产生的毛刺尺寸也相对较小，不容易刺穿隔膜，从而有效规避内短路的风险。 能量密度优势：集流体重量较轻，提升电池重量能量密度 传统铜箔质量占比较高，叠加安全性诉求制约能量密度提升。新能源汽车的续航里程与电池重量能量密度有着紧密的联系。目前负极所使用的传统6μm铜箔，在电池质量中占比约为13%，影响着电池重量能量密度的提升。此外，上文提到由于铜箔的能量密度诉求和安全性诉求相互制约，轻薄化趋势不能无限持续，由此也会使得能量密度提升空间受限。 基膜材料密度低，能够减轻集流体重量从而提升电池重量能量密度。由于复合铜箔采用PET等材料作为中间层，密度较金属铜轻。根据我们的假设和测算，若复合铜箔采用4.5μm的PET+2μm铜层的结构，传统铜箔由6μm铜构成，同为一平方米箔材的情形下，复合铜箔的总质量约为24克，较传统铜箔质量下降一半以上。而质量的减轻有望带来电池重量能量密度的提升。 复合铜箔原材料成本较传统铜箔具备明显优势。 以（4.5μmPET+2μm铜）结构的复合铜箔和6μm传统铜箔为例计算，我们假设： 磁控溅射使用较贵的铜靶材，厚度为单面20- 70nm （取成本更高的 70nm 计算以说明复合铜箔成本优势），双面即为0.14μm； 剩余电镀环节用铜采用一般铜价，双面厚度为2μm-0.14μm=1.86μm。 一般铜价采用2022年前11个月长江有色市场平均铜价的均价，约为6.7万元/吨； 参考宝明科技公告信息，按照铜靶材价格为铜价3倍计算，折算后约为20.1万元/吨；PET基膜价格约为2-3万元/吨，取范围内较高的3万元/吨。 通过假设上述取值，测算得出6μm传统铜箔原材料成本为3.59元/平方米，而复合铜箔原材料成本仅为1.55元/平方米，较传统6μm铜箔低一半以上。 渗透率提升下，复合铜箔具备高成长空间 复合铜箔未来的成长空间在于下游锂电池需求的增长和自身渗透率的不断提升。我们对复合铜箔渗透率分别进行保守、中性、乐观的预测，对应2025年渗透率分别为10%、15%、20%。在中性预测下，2025年复合铜箔市场空间有望达到161亿元；而在乐观情形下，2025年复合铜箔市场空间有望达到214亿元。 全产业链齐发力，新老玩家纷纷布局 复合铜箔产业链全景 复合铜箔的产业链可划分为： 上游，基膜、靶材、辅材以及相关设备厂商（磁控溅射设备、水电镀设备、焊接设备等）； 中游，新老企业入局复合铜箔制造，包括重庆金美、宝明科技、中一科技、诺德股份等； 下游，主要应用于锂电池，厂商主要包括动力电池、储能电池和消费电池厂商。 工艺核心：磁控溅射+水电镀，与传统铜箔差异明显 电解铜箔的核心工序为溶铜与生箔。 电解铜箔主要分为四道生产工序：溶铜造液工序、生箔工序、后处理工序和分切工序。 主要生产流程是将铜材溶解后制成硫酸铜电解液，然后将硫酸铜电解液通过直流电沉积制成原箔，再对其进行防氧化等处理，最后经分切、检测后制成成品并包装。 其中，锂电铜箔与标准铜箔的后处理工序存在一定差异，锂电铜箔的后处理工序包括防氧化处理、烘干、收卷等，标准铜箔的后处理工序包括酸洗、粗化、固化、水洗、防氧化处理、收卷等。 复合铜箔的核心工序为磁控溅射与水电镀（离子置换）。 复合铜箔的主要生产流程包括，首先利用氩离子轰击铜靶材，使靶材溅射出铜原子或铜离子在基膜上；然后采用无氧铜/磷铜球作为阳极，以膜面金属层为阴极，进行离子迁移置换。上述步骤间会穿插分切等工序，主要是切除镀铜不均匀的膜面。 上文提过的三步法会在磁控溅射和水电镀（离子置换）步骤间加入蒸镀的工序。无论两步法和三步法，均需进行磁控溅射和水电镀（离子置换）的工序，最后进行后处理和分切。 真空镀膜可分为磁控溅射镀、蒸镀、离子镀。 PVD（Physical Vapor Deposition）真空镀膜技术，或称为物理气相沉积技术，是指在真空环境下通过物理方式将材料沉积在被镀材料表面的薄膜制备过程。 技术包含三种镀膜方法，分别为真空磁控溅射镀膜、真空蒸发镀膜、真空离子镀膜。其中， 真空磁控溅射镀膜对应前文“两步法”和“三步法”中的第一步，原理是用高能等离子体轰击靶材，并使表面组分以原子团或离子形式溅射出并沉积在基膜表面； 真空蒸发镀膜对应前文“三步法”中的第二步，原理是加热膜材使表面组分以原子团或分子团形式被蒸发出并沉降在基膜表面； 真空离子镀目前尚未在复合铜箔制造中涉及，其原理是利用气体放电使工作气体或被蒸发物质部分离化，在工作气体离子或被蒸发物质的离子轰击下，把蒸发物或其反应物沉积在被镀基膜的表面。 设备端：国外厂商真空镀膜设备市场领先，国产设备加速替代 国外厂商具备先发优势，占据真空镀膜领先地位。 真空镀膜工艺起源于国外，国外厂商凭借技术积累与设备材料优势，在真空镀膜的设备和技术应用等方面占据领先地位，主要设备供应商包括美国应用材料、日本爱发科、日本光驰、德国莱宝等。 面对真空镀膜多元的应用市场，国内厂商也在持续追赶。目前，国内厂商在传统的五金、塑胶、钟表卫浴等领域具备低成本、服务便捷的优势，并已参与消费电子领域的市场份额竞争，在集成电路、高端光学等领域正在持续追赶。 我国的真空镀膜设备供应商主要有宏大真空、振华科技、汇成真空、腾胜科技等。 国内企业切入布局复合铜箔镀膜设备。 针对复合铜箔这块新领域，国内设备厂正积极研发开拓。其中，腾胜科技于2021年研发出第二代可镀4.5μm超薄膜的复合铜箔真空镀膜设备并出口，实现国内首台真空镀膜大型装备出口发达国家。除腾胜科技之外，汇成真空也是国内少数实现复合铜箔量产的设备企业之一，并且其针对当前行业难点对镀膜技术和设备进行研发，持续推动复合铜箔的产业化进程。 设备端：电镀技术应用广泛，东威科技量产进度领先 电镀下游应用广泛，安美特行业地位领先。 电镀工艺是指利用电流的电解作用，将金属沉积在电镀件的表面，最终形成金属涂层的流程。电镀设备可用于PCB电镀和通用五金电镀等多个领域，也可以用于锂电池等行业的柔性材料金属化处理。 电镀设备的主要参与厂商包括安美特、台湾竞铭、东莞宇宙、深圳宝龙、东威科技等，其中安美特为电镀行业全球规模较大的综合类供应商。 东威科技复合铜箔水电镀设备国内量产进度领先，产品已供货。 东威科技的复合铜膜电镀装备包括卷式水平膜材电镀设备（滚筒导电）、卷式水平膜材电镀设备（双边夹导电），主要用于锂电动力电池和储能电池行业制作阴极载流板，同时也可以应用镀铜膜材基材生产，也可用于各个行业柔性材料的金属化处理。东威科技是国内复合铜箔水电镀设备量产进度领先的厂商。目前，东威科技已和十多家公司签订了供货合同和部分公司的量产框架协议，部分设备已经发货，主要客户包括膜材、铜箔、电池以及转型企业等。 设备端：复合集流体新增焊接工序，超声波焊接具备优势 复合集流体中间为绝缘层，需增加