复合集流体行业首次覆盖报告：产业端频繁催化，24年有望迎来全面爆发

投资建议：近期行业催化频繁，预计下半年产业化确定性较强，0] 设备端率先受益。推荐标的：东威科技、骄成超声、道森股份；受益标的：非目前主流的“一步法”设备厂商璞泰来、三孚新科；材料端宝明科技、英联股份、铜峰电子、胜利精密、元琛科技等。 安全性+降本+能量密度，复合集流体产业化确定性较强，设备端优先受益。复合集流体具备安全性、低成本、高能量密度、潜在寿命长等优势，底层技术成熟，产业链整体形成闭环，上下游相互验证，共同导入。量产订单落地进一步验证商业化落地。 目前行业内工艺流程终局尚不明晰，产业链上下游积极推进产业化进程。远期看，我们预计复合铜箔的渗透率在70%-80%；生产技术工艺上，一步法、两步法、三步法多种技术路线并存，目前两步法（磁控溅射+水电镀）被普遍认可（大部分采用东威水电镀+汇成/腾胜磁控溅射设备），东威科技水电镀设备确定性较强；基膜端PET和PP材料各有优劣（PET可能与电解液发生反应，PP与铜的结合力略差于PET），短期看会以两种材料并存发展的格局为主，PP基膜有望凭借耐强酸优势占据主导地位。 催化剂：后续行业催化主要看终端客户招标进展及技术突破情况，我们预计2024年滚焊订单有望落地。1）重点关注终端电池厂宁德时代招标及技术进展，宁德时代为复合铜箔行业首创者，具备电池核心专利。其余电池厂研究进展仍存在差距。预计最先落地的宁德时代匈牙利工厂为复合铝箔方案。2）建议关注复合铜箔降本进展，我们预计24-25年复合铜箔成本有望降到传统铜箔极限成本3元以下，带来大批量新产线布局。3）复合集流体产业化具备内阻高导致发热等难题，建议关注相关技术突破进展。4）建议密切关注材料龙头企业PET及PP送样验证的反馈情况，关注样品验证进度及稳定量产能力。 风险提示：复合集流体产业化进展不及预期、竞争格局恶化风险 表1：复合铜箔与传统铜箔对比存在性能优势....................................7 表2：箔材厚度降低，可以有效提高电池能量密度...........................10 表4：（1+4+1）μm复合铜箔与电解铜箔成本比较降低20%以上......12 表5：复合铜箔制造费用约3.1￥ /m2 ...............................................12 表6：预计2025年复合铜箔设备市场规模有望达到143亿元...........16 表7：市场上复合铜箔存在几种制备方式.........................................17 表8：主流制备方式对应四个工艺环节............................................18 表9：三种基膜材料对比分析，PP基膜更具规模化潜力..................19 表10：复合集流体产业化仍存在瓶颈..............................................20 表11：目前上下游各厂商积极布局.................................................21 表12：可比公司PE估值.................................................................27 投资建议 市场认为复合集流体产业化进度不及预期，下游电池厂资本开支受限，产业化进程持续后延，我们认为近期行业催化频发，看好2023Q4-2024年产业落地进展。1）10月份璞泰来和宁德就复合铜箔集流体业务签署了战略合作协议。2）复合集流体将应用于本季度12月份即将上市的塞利斯问界M9车型，金美为其供货复合集流体，是继今年4月份宁德时代麒麟电池全球量产的首发车型极客009使用复合集流体之后，复合集流体在国内上车的又一案例。 市场认为复合集流体量产降本不及预期，成本仍高于传统铜箔，大批上车时间节点仍存在争议。我们认为安全性+减重为复合集流体核心竞争力，前期有望先行应用于高端车型或出口安全要求更高的欧洲国家，我们预计24H1之前复合集流体有望实现上车。 市场认为前道设备竞争格局恶化，后道设备价值量不高，相关设备公司业绩弹性有限，我们认为前道设备工艺路线尚不明晰，建议关注其中具备工艺流程环节超预期的企业；未来复合集流体正负极均上车，后道设备价值量有望实现翻倍。 复合集流体具备高安全性、低成本等优势， 市场空间广阔 2.1.复合集流体在性能、工艺等方面具备优势 集流体是锂电池中汇集电流的导体。集流体的作用是承载活性物质，在充放电过程中，将其产生的电流汇集输出或将电流输入给活性物质，作为介质实现化学能与电能的转换。理想的集流体需要满足高导电率、高稳定性、结合力强、成本低廉、柔韧轻薄等条件。电池集流体以金属箔材为主，由于压延铝箔和电解铜箔具有高导电率及循环稳定性等优势，锂电池中通常采用分别其作为正、负极材料。 锂电集流体面临提高电池能量密度、安全性及降本的升级需求。随着我国能源战略的推动，新能源汽车等产业需求扩大，催化锂电集流体进行性能升级，要求进一步提升电池的能量密度，同时保证其安全性并降成本。在传统集流体中，金属铜、铝的纯度达到了99.5%，其中铜箔占锂电池总重量比例约13%，是影响电池质量能量密度的关键材料；同时占锂电池总成本比例约9%，是影响电池成本的关键材料之一。减少金属箔材的占比，对箔材进行极薄化升级，复合集流体提供了解决方案——使用更轻的高分子材料取代传统的金属集流体，从而达到提高电池性能及降本的效果。 图1：集流体作为介质实现化学能与电能的转换 图2：铜箔占据锂电池质量的13% 复合集流体为“金属导电层-PET/PP高分子材料支撑层-金属导电层”三明治结构，以高分子绝缘树脂PET/PP等材料作为“夹心”层，上下两面沉积金属铝或金属铜。目前复合铝箔已实现批量化生产，复合铜箔产业化在即。从结构来看，主流产品中，复合铜箔的中间基膜为PET/PP，厚度为4.5μm和2.5μm，双面镀铜层厚度分别为1μm，总厚度为6.5μm或4.5μm。复合铝箔采用PET材料作为基膜，以金美复合MA为例，产品厚度8μm，其中基材PET约6μm。通过使用密度小、重量轻、成本低的高分子材料替代集流体中的部分金属材料，能够有效提升锂电池的能量密度、安全性并降低成本。 图3：复合集流体呈三明治结构 表1：复合铜箔与传统铜箔对比存在性能优势 传统锂电铜箔采用电解法制备，共包括溶铜造液工序、生箔工序、后处理工序和分切工序四道生产工序。主要流程为：首先溶解铜原料制备电解液，并过滤净化。然后将硫酸铜电解液在直流电作用下，通过阴极辊的连续转动、酸洗、水洗、风干、剥离后生成原箔，再对其进行有机防氧化等表面处理，最后经分切、检测后制成成品。 不同于传统电池箔的工艺，复合集流体的制备核心是将高分子基材的表面进行金属化。复合集流体“三明治”结构的基体为高分子材料，大多为不导电的绝缘体，需要通过工艺手段将金属原子沉积在高分子材料基体的表面，形成金属镀膜，使其获得金属的导电性能，再进行电镀。实现高分子表面金属化的技术主要分为干法镀膜和湿法镀膜。干法镀膜应用最多的是真空镀膜，包括磁控溅射和蒸镀，湿法最典型和成熟的是化学镀和电镀。 图4：传统锂电铜箔工艺（左）与复合铜箔工艺（右，两步法）对比更 相较于传统铜箔，复合铜箔的生产具有工艺流程缩短、环境污染减少的特点。复合铜箔工艺流程大大缩短，采用真空镀膜工艺形成膜面作为阴极，可直接在离子置换设备中反应；且真空工序无污染，铜箔的溶铜电解工艺同样有污染物排放。复合铜箔工艺路线多元，行业内以两步法为主，工艺过程为“磁控溅射+水电镀”。两步法前道工序为磁控溅射，作用主要为镀种子铜层，磁控溅射后增加蒸镀为三步法，可以加快打底速度和提高沉积均匀性，制备的核心工序为后道水电镀，其具有效率高、成本低的特点。一步法有干湿法之分，包括使用纯磁控溅射或磁控溅射+真空蒸镀一体机的全干法和使用化学沉积法的全湿法。 图5：传统锂电铜箔采用电解法制备 图6：复合铜箔工艺流程相对简单 2.2.复合集流体具备高安全性、低成本、高能量密度的优势 复合集流体可以解决传统锂电铜箔面临的痛点问题。1）金属材料价格成本高，其中铜箔占比锂离子电池总成本9%，铝箔占比锂离子电池总成本4%（正负极62%，电解液12%，隔膜6%，其他7%）。2）传统铜箔重点较高，其中铜箔重量占比13%，铝箔重点占比5%（正负极59%，电解液15%，隔膜2%，其他6%）。3）更加具备安全性，传统锂电集流体具备针刺短路爆燃隐患，锂枝晶生长刺穿隔箔。相较于传统集流体，复合集流体具有重量轻、安全性高、材料成本低等替代优势，可以提高锂电池的安全性、降低成本、提升能量密度、增加循环寿命。 2.2.1.高安全性使其可以有效抑制新能源汽车热失控 锂电池在受到加热、针刺、挤压、冲撞等滥用条件下会发生内短路，引发热失控事故。随着新能源汽车的快速普及，其电池热失控引发的火灾事故也频频发生，锂电池的安全问题亟待解决。电池热失控由内部短路引起，按触发机制上可分为三类：第一类是自引发内短路，包括正极材料掺杂，隔膜材质不佳，铜箔铝箔分切毛刺，以及电解液浸润不均等； 第二类是由于过充电/过放电引发的内短路，电池过充电/过放电时会在电极形成许多针状晶枝，这些针状晶枝会刺破电池隔膜，造成多个微小的短路回路，并持续放热；第三类则是由于机械破坏引发的内短路，一般为汽车碰撞时电池被挤压/穿刺而引发。另外，老化会造成金属枝晶的生长，随着循环次数的增加和生产过程中混入的杂质微粒的诱导，不良副反应形成的锂支晶等尖锐物体容易刺穿隔膜，导致微观内短路。 图7：锂离子动力电池在某些条件下发生内短路，进而触发热失控 复合集流体可以抑制锂枝晶的生长，在穿刺时产生的毛刺尺寸小，可以有效避免内短路。复合集流体中的高分子柔性基材具有好的柔软性与延展性，可以吸收部分应力，不容易断裂；同时可以在金属锂的沉积过程中将产生的压应力释放，从而有效控制枝晶产生，防止穿刺导致内短路。 即使受到穿刺，复合集流体材料的1μm镀铜层所产生的毛刺尺寸小，不足以刺穿隔膜，可以效避免内短路。 复合集流体的受热短路效应可以控制电池热失控。复合集流体具有传统技术如在电解液中添加阻燃剂，仅能对内短路起到延缓作用，而且以牺牲电池能量密度为代价。而复合集流体中间的高分子基材具有阻燃特性，其金属导电层较薄，短路时会如保险丝般熔断，在热失控前快速融化，电池损坏仅局限于刺穿位点形成“点断路”。 图8：柔性集流体减缓锂枝晶生长 图9：复合集流体受热短路效应防止热失控 2.2.2.轻量化有效提升锂电池的能量密度 复合集流体中间层采用轻量化高分子材料，达到轻薄化的目标，从而提升锂电池的能量密度。由于替代材料PET/PP的密度远低于铜箔，相同厚度下PET/PP铜箔较传统铜箔可以减重56%/60%；且集流体中铜箔的密度又远大于铝箔，因此降低铜箔的厚度可以有效实现电池的减重目标，有效提高其质量能量密度，从而增加电池内活性物质的填充量，进而提升电池的体积能量密度。经试验，通过应用不同辅材以降低铜箔的厚度，对电池的能量密度增益效果明显。 表2：箔材厚度降低，可以有效提高电池能量密度 复合集流体中间层采用轻量化高分子材料，达到轻薄化的目标，从而提升锂电池的能量密度。由于替代材料PET/PP的密度远低于铜箔，相同厚度下PET/PP铜箔较传统铜箔可以减重56%/60%；且集流体中铜箔的密度又远大于铝箔，因此降低铜箔的厚度可以有效实现电池的减重目标，有效提高其质量能量密度，从而增加电池内活性物质的填充量，进而提升电池的体积能量密度。经试验，通过应用不同辅材以降低铜箔的厚度，对电池的能量密度增益效果明显。 我们测算PET/PP铜箔较传统铜箔减重56%/60%，PET铝箔减重约41%。 根据铜密度8.96g/cm³，铝密度2.7 g/cm