2022鋰電池行業(yè)專題報告：復(fù)合銅箔量產(chǎn)在即星辰大海

證券研究報告電力設(shè)備與新能源行業(yè)/行業(yè)專題報告2022年11月16日復(fù)合銅箔：量產(chǎn)在即，星辰大?！?022鋰電池行業(yè)專題報告分析師：張文臣分析師：方杰分析師：劉晶敏分析師：周濤聯(lián)系人：申文雯?與銅箔相比，復(fù)合銅箔有三大優(yōu)勢： (1)高能量密度。若復(fù)合箔材中PET層厚度為4.5微米，金屬層厚度為2微米，則1GWh鋰電池需要的復(fù)合銅箔、復(fù) (2)低成本。若以復(fù)合銅箔和復(fù)合鋁箔分別替代傳統(tǒng)銅箔和鋁箔，在當前原材料價格情況下，1GWh電池的箔材優(yōu)。 內(nèi)短路的發(fā)生，提高電芯的安全性。一方面復(fù)合箔材中金屬層更薄，從全產(chǎn)業(yè)成本來看，復(fù)合銅箔依然有明顯的成本優(yōu)勢。為1%、5%和15%，復(fù)合銅箔的平均售價分?投資建議。復(fù)合銅箔量產(chǎn)，上游設(shè)備環(huán)節(jié)，建議關(guān)注東威科技、驕成超聲、道森股份。中游復(fù)合銅箔新勢力，建議關(guān)注寶明科技、元琛科技、萬順新材、方邦股份等，傳統(tǒng)銅箔公司建議關(guān)注中一科技、諾德股份。?風險提示：復(fù)合銅箔商業(yè)化應(yīng)用低于預(yù)期，新能源汽車銷量不及預(yù)期，上游資源價格繼續(xù)大幅上漲等。◆1.復(fù)合銅箔三大優(yōu)勢◆2.產(chǎn)業(yè)協(xié)同，復(fù)合銅箔加速落地◆3.迎接復(fù)合銅箔市場高速增長◆4.投資建議?鋰電池是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，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(jié)劑、結(jié)構(gòu)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(zhì)的載體，對鋰電池的循環(huán)壽命、能量密度、安全性等重要性能都有較大影響。?隨著銅箔技術(shù)不斷發(fā)展，復(fù)合銅箔有望登上舞臺。傳統(tǒng)銅箔基本上是由純銅組成，而復(fù)合銅箔為三明治結(jié)構(gòu)，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。微觀結(jié)構(gòu)鋁箔正極隔膜負極銅箔電劑電劑和粘結(jié)劑Joule，方正證券研究所合銅箔厚度~6微米箔結(jié)構(gòu)示意圖厚度~4微米復(fù)合銅復(fù)合銅箔優(yōu)勢一：高能量密度?由于銅、鋁的密度分別為8.96和2.7g/cm3，均高于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(shè)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，?若將銅箔、鋁箔換成復(fù)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、復(fù)合鋁箔分別為289噸、139噸，相對傳統(tǒng)箔材分別減重55%和64%。流體體銅箔箔鋁箔6層622度噸4.54.5度噸噸箔材減重幅度復(fù)合銅復(fù)合銅箔優(yōu)勢一：高能量密度?假設(shè)采用傳統(tǒng)解決方案，電芯能量密度為250wh/kg，電池系統(tǒng)能量密度為200wh/kg，若將傳統(tǒng)銅箔換成復(fù)合銅箔，可以將電芯能量密度提高9.8%，將電池系統(tǒng)能量密度提高7.7%。?若將銅箔和鋁箔同時換成復(fù)合銅箔和復(fù)合鋁箔，電芯能量密度可以提高17.9%，電池系統(tǒng)能量密度提高13.8%。?電池系統(tǒng)的能量密度與多個因素相關(guān)，包括正極材料種類、成組率等。預(yù)計一般將銅箔替換為復(fù)合銅箔，大概可以提高電池系統(tǒng)能量密度5%~10%。GWh量密度影響方案1方案2方案3方案4備注負極箔材銅箔復(fù)合銅箔銅箔復(fù)合銅箔正極箔材鋁箔鋁箔復(fù)合鋁箔復(fù)合鋁箔負極箔材重量645289645289噸正極箔材重量99噸其他電池材料重量2,9662,9662,9662,966噸電芯重量合計4,0003,6443,7503,394噸電芯能量密度250274.4266.7294.6wh/kg提高幅度9.8%6.7%7.9%相對方案1電池系統(tǒng)重量5,0004,6444,7504,394噸電池系統(tǒng)能量密度200215.3210.5227.6wh/kg提高幅度7.7%5.3%3.8%相對方案1復(fù)合銅箔優(yōu)勢二：低成本(原材料成本低復(fù)合銅箔優(yōu)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(shè)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(tǒng)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。并且銅箔的加工費一般高于鋁箔，考慮加工費用后，銅箔成本將更高。?若以復(fù)合銅箔和復(fù)合鋁箔分別替代傳統(tǒng)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，用復(fù)合銅箔替代銅箔，電池整體的降成本效果更明顯。GWh料成本銅箔箔鋁箔6層/噸料成本/噸料成本料成本合計3,5481,235箔材成本變化箔材成本變化料成本合計3.01.0/平米復(fù)復(fù)合銅箔優(yōu)勢二：低成本(投資高，但綜合成本低)?復(fù)合銅箔設(shè)備投資高，比傳統(tǒng)銅箔高約1倍多。根據(jù)嘉元科技和中一科技發(fā)布的公告來看，擴產(chǎn)1萬噸傳統(tǒng)銅箔的投資額約為6億元。假設(shè)銅箔厚度為6微米，則1萬噸銅箔面積為1.86億平米，傳統(tǒng)銅箔單平米投資額約為3.2元。而根據(jù)寶明科技的公告來看，復(fù)合銅箔單平米投資額約為7.7元。?銅箔與復(fù)合銅箔的成本結(jié)構(gòu)中，基本上主要成本項目為原材料費用和折舊費用，而包括人工費用等其他成本項目一般占比較低。?由于復(fù)合銅箔在原材料上面成本優(yōu)勢較大，即使復(fù)合銅箔的折舊成本再上升50%，原材料成本上升10%-20%，復(fù)合銅箔的綜合成本相對傳統(tǒng)銅箔還是明顯占優(yōu)。箔與復(fù)合銅箔投資比較公司項目產(chǎn)品產(chǎn)能億平米投資金額億元單位投資額備注中一科技新建2.4萬噸高性能電子銅箔生產(chǎn)基地項目銅箔2.45萬元/噸嘉元科技新增年產(chǎn)1.6萬噸高性能銅箔技術(shù)改造項目銅箔10.046.3萬元/噸年產(chǎn)1.5萬噸高性能銅箔項目銅箔13.729.1萬元/噸年產(chǎn)3萬噸高精度超薄電子銅箔項目二期銅箔8.885.9萬元/噸寶明科技鋰電池復(fù)合銅箔生產(chǎn)基地一期復(fù)合銅箔11.57.7元/平米傳統(tǒng)銅箔與復(fù)合銅箔成本比較銅箔復(fù)合銅箔備注原材料原材料成本元/平米制造投資金額6億元/萬噸，設(shè)備、廠房等元/平米，設(shè)備、廠房等投資金額元/平米，設(shè)備、廠房等折舊元/平米，假設(shè)十年折舊成本合計元/平米P8復(fù)合銅箔優(yōu)勢三：高安全性(降低內(nèi)短路)復(fù)合銅箔優(yōu)勢三：高安全性(降低內(nèi)短路)?采用復(fù)合箔材后，能夠減少電芯內(nèi)短路的發(fā)生，提高電芯的安全性。一方面復(fù)合箔材中金屬層更薄，在電芯受到?jīng)_擊時，金屬層不易刺穿隔膜，降低內(nèi)短路發(fā)生。另PET起到一定的隔離作用，也能降低內(nèi)短路的發(fā)生。?采用傳統(tǒng)箔材方案，針刺測試時，電芯容易發(fā)生內(nèi)短路，電芯電壓瞬間降低到0V，電芯內(nèi)部自放電，溫度快速上升。而采用復(fù)合箔材后，電芯溫度并沒有明顯變化，大幅提升電芯安全性。試時復(fù)合箔材的保護機理料來源：Energy&EnvironmentalScience，方正證券研究所不同箔材，針刺測試時電芯電壓和溫度變化采用不同箔材，針刺100秒后電芯溫度分布材方案材方案復(fù)復(fù)合銅箔優(yōu)勢三：高安全性(PET膜改性)?一般鋰電池電解液中會添加阻燃劑，但是一般添加量比較少，過量添加可能會導致鋰電池電化學降。?隨著電池內(nèi)部PET膜引入，可以對PET膜進一步改性，提升電池的安全性。比如在PET膜中加入阻燃劑TPP等。當電池熱失控時候，復(fù)合銅箔表面銅層破裂，PET膜中的阻燃劑能夠釋放出來，起到阻燃效果，進一步提高安全性。PET銅箔銅箔+阻燃劑TPP時候TPP進入電解液資料來源：NatureEnergy，方正證券研究所不同箔材，不同倍率下鋰電池充放電曲線不同箔材，不同倍率下鋰電池充放電曲線復(fù)合箔材挑戰(zhàn)：快充性能有待提升?由于復(fù)合箔材兩側(cè)的金屬層厚度一般只有1微米，導致復(fù)合箔材的過流能力有限。?在低倍率充放電時候，采用傳統(tǒng)箔材或者復(fù)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，復(fù)合箔材性能表現(xiàn)有可能低于傳?基于當前技術(shù)進展，除了純電動4C應(yīng)用場景，復(fù)合銅箔有望在儲能、換電、中低端車等市場，更料來源：Energy&EnvironmentalScience，方正證券研究所◆1.復(fù)合銅箔三大優(yōu)勢◆2.產(chǎn)業(yè)協(xié)同，復(fù)合銅箔加速落地◆3.迎接復(fù)合銅箔市場高速增長◆4.投資建議板結(jié)構(gòu)復(fù)合銅板結(jié)構(gòu)復(fù)合銅箔已有一定的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)?復(fù)合銅箔在鋰電行業(yè)屬于新的應(yīng)用，但其本質(zhì)是將非金屬材料金屬化，類似的產(chǎn)品/技術(shù)在其他行業(yè)已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用，包括電磁屏蔽材料、ITO鍍膜、覆銅板等。?兩層柔性覆銅板為兩層結(jié)構(gòu)，一層為PI膜，另外一層為銅箔。先對PI膜預(yù)處理，然后對其表面濺射金屬層，最后電鍍/解加厚，銅箔的厚度可達到9μm以下。?與兩層柔性復(fù)合銅箔不同的是，鋰電復(fù)合銅箔是雙面鍍銅，鍍層厚度一般為1微米，并且對電化學性能有非常板生產(chǎn)工藝資料來源：方邦股份招股說明書，方正證券研究所復(fù)復(fù)合銅箔生產(chǎn)工藝?復(fù)合銅箔的生產(chǎn)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(jié)合成本與效率考慮，目前復(fù)合銅箔的主流工藝是二步法。先通過磁控濺射，在高分子膜材表面形成20~70nm的金屬銅層，然后水電鍍增厚至約1微米。箔生產(chǎn)工藝資料來源：騰勝科技官網(wǎng)，高工鋰電，方正證券研究所箔產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖銅51.650.746.951.650.746.9?膜材的核心功能是負載銅層，需要和銅有比較好的結(jié)合力，另外需要膜材能夠耐高溫，有較高的抗拉強度，并且成本相對較低等。?目前可用于復(fù)合銅箔的膜材有PET膜、PP膜和PI膜等。由于PI膜售價~50萬元/噸，售價過高，目前行業(yè)的主流選擇是PET膜與PP膜。與PP膜相比，PET膜與銅結(jié)合力更強。?另外由于PET膜制備工藝為雙向同步拉伸、雙向異步拉伸等，并且制膜工藝中不需要制孔，因此隨著未來復(fù)合銅箔放量，未來鋰電隔膜廠也有望切入到復(fù)合銅箔膜材領(lǐng)域。電子PI薄膜平均售價(萬元/噸)0泰招股說明書，wind，方正證券研究所PET/PP原材料價格(萬元/噸)2018-01-022019-01-022020-01-022021-01-022022-01-02PET切片PP拉絲BOPP薄膜12U上上游設(shè)備：真空鍍膜(蒸鍍)?常見的真空鍍膜技術(shù)包括蒸發(fā)鍍膜、磁控濺射和離子鍍膜。離子鍍膜是前兩者技術(shù)的有機結(jié)合。?蒸發(fā)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(fā)出來，并沉降在基材?蒸鍍主要優(yōu)點是效率高，1分鐘可以形成0.1~75nm厚的鍍膜層，設(shè)備工藝走速30~100m/min。但是蒸鍍的主要缺點是，鍍膜層與基層的結(jié)合力較弱，并且鍍膜層密度低。術(shù)比較發(fā)鍍膜磁控濺射V0.1-1膜理論密度大小的附著力小中大膜速率-750.01-0.5-50發(fā)鍍膜工作原理復(fù)合銅箔雙面鍍銅(蒸鍍)資料來源：匯成真空招股說明書，高工鋰電，知乎，方正證券研究所上上游設(shè)備：真空鍍膜(磁控濺射)?磁控濺射是用高能等離子體轟擊靶材，并使表面組分以原子團或離子形式被濺射出來，并沉積在?與蒸鍍相比，磁控濺射形成的鍍膜層與基材結(jié)合力更強，并且鍍膜層更致密、更均勻。不過磁控濺射鍍膜效率相對有所下降，一般設(shè)備工藝的走速是0.5~30m/min。?目前復(fù)合銅箔的制備工藝中，一般是先通過磁控濺射，或者先磁控濺射然后蒸鍍的方法，形成納米級厚度的銅層。?真空鍍膜設(shè)備公司有：東威科技、廣東騰勝科技、廣東匯成真空、廣東振華科技等。射工作原理資料來源：匯成真空招股說明書，高工鋰電，方正證券研究所復(fù)合銅箔雙面鍍銅(磁控濺射)水電鍍水電鍍?經(jīng)過磁控濺射處理過后的膜材，已經(jīng)形成納米級厚度的銅層，并具備一定的導電能力。在水平連續(xù)電鍍設(shè)備中，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。?由于銅層主要部分是在水平鍍環(huán)節(jié)形成，因此水平鍍工藝對銅層性能有重要影響，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。?水電鍍設(shè)備環(huán)節(jié)，東威科技處于行業(yè)龍頭地位。雙邊夾卷式水平連續(xù)鍍膜設(shè)備水平鍍設(shè)備主要工藝資料來源：東威科技官網(wǎng)，合肥東昇，方正證券研究所公司公司相關(guān)技術(shù)或者產(chǎn)品復(fù)合銅箔進度備注復(fù)合銅箔新勢力寶明科技ITO鍍膜驗證一期計劃2023年二季度量產(chǎn)，全部達產(chǎn)后年產(chǎn)復(fù)合銅箔1.5億平米左右萬順新材電子屏蔽膜驗證配合下游客戶放大銅膜卷長進行驗證，公司現(xiàn)有產(chǎn)能可以滿足批量要求雙星新材PET基膜驗證根據(jù)送樣結(jié)果進行個別調(diào)整，將在新的可生產(chǎn)的產(chǎn)線上進行完善，量產(chǎn)的水鍍線已經(jīng)在安裝三孚新科電鍍化學品中試采用一步法工藝，沉積過程無需通電。目前正處于中試階段，尚未正式給客戶送樣，明年有可能規(guī)?；虡I(yè)元琛科技過濾膜設(shè)備安裝第一條線的設(shè)備安裝預(yù)計今年11月完成方邦股份電子屏蔽膜研發(fā)公司在PET復(fù)合銅箔領(lǐng)域進行了研發(fā)布局，同時與相關(guān)下游客戶進行技術(shù)對接，尚未進行產(chǎn)品送樣、認證阿石創(chuàng)靶材研發(fā)已經(jīng)與東威科技、騰勝科技簽署復(fù)合銅箔設(shè)備裝備協(xié)議勝利精密玻璃蓋板研發(fā)項目一期擬投資建設(shè)15條高性能復(fù)合銅箔生產(chǎn)線傳統(tǒng)銅箔廠中一科技鋰電銅箔研發(fā)設(shè)立全資子公司武漢中一，計劃建設(shè)年產(chǎn)500萬平方米復(fù)合銅箔生產(chǎn)線諾德股份鋰電銅箔研發(fā)與道森股份開展復(fù)合銅箔等產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)、設(shè)備技術(shù)改造等?目前積極布局復(fù)合銅箔領(lǐng)域的企業(yè)主要分為兩類，一類是傳統(tǒng)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(tǒng)銅箔廠中，中一科技計劃建設(shè)年產(chǎn)500萬平方米復(fù)合銅箔生產(chǎn)線。?銅箔新勢力企業(yè)中，往往憑借原材料優(yōu)勢，或者磁控濺射等工藝技術(shù)積累，或者人才儲備等，進入復(fù)合銅箔制造領(lǐng)域。?隨著新勢力入場，疊加傳統(tǒng)銅箔廠轉(zhuǎn)型，推動復(fù)合銅箔快速?從進度上來看，寶明科技整體處于行業(yè)領(lǐng)先位置。池廠：工藝創(chuàng)新?由于復(fù)合銅箔中間層為高分子層，在垂直于復(fù)合箔材方向不能導電，若將復(fù)合銅箔直接堆疊焊接在一起，則電芯中的電流無法有效傳導出來。?結(jié)合寧德時代公布的專利來看，一種比較可靠的解決方案是，將傳統(tǒng)箔材與復(fù)合銅箔焊接在一起，傳統(tǒng)箔材作為極耳，從而將電芯中的電流輸送出來。材極耳超聲波焊接資料來源：驕成超聲官網(wǎng)，國家知識產(chǎn)權(quán)局，方正證券研究所：二次電池集流體的加工方法及加工設(shè)備箔材放卷輥超聲波焊接第一壓輥第二壓輥卷輥卷輥糾偏裝置復(fù)合箔材放卷輥全產(chǎn)業(yè)全產(chǎn)業(yè)成本比較，復(fù)合銅箔占優(yōu)?假設(shè)1?假設(shè)1GWh電池需要新增6臺超聲波設(shè)備，單臺設(shè)備價值200萬假設(shè)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(shè)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(yīng)采用復(fù)合銅箔需要新增0.37元/平米。?由于復(fù)合銅箔在上游原材料環(huán)節(jié)降成本幅度較大，即使是制造環(huán)節(jié)和電芯環(huán)節(jié)都有成本增加，復(fù)合銅箔依然有明顯的成銅箔材料材料成本/平米額/平米，設(shè)備、廠房等/平米，假設(shè)十年折舊設(shè)備6/臺，假設(shè)5年折舊440本元/平米，1GWh對應(yīng)1200萬平計3.32.2元/平米wind發(fā)現(xiàn)報告，方正證券研究所測算◆1.復(fù)合銅箔三大優(yōu)勢◆2.產(chǎn)業(yè)協(xié)同，復(fù)合銅箔加速落地◆3.迎接復(fù)合銅箔市場高速增長◆4.投資建議新能源車+儲能，推動鋰電池市場快速增長?鋰電池主要用于新能源車、儲能和消費等。隨著新能源車行業(yè)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%。?儲能有望進一步打開鋰電池市場空間。目前全球能源供應(yīng)向新能源方向轉(zhuǎn)型，能源供需錯配，以及能源供應(yīng)危機，都推動儲能需求上升。?2021年國內(nèi)儲能電池出貨量50.1GWh，同比增長195%。寧德時代動力電池平均售價(元/Wh)國內(nèi)儲能鋰電池出貨量(GWh)2.280.960.890.78201420152016201720182019202020210020172018201920202021點研究，wind，方正證券研究所復(fù)合銅箔市場空間2復(fù)合銅箔市場空間20212022E2023E2024E2025E備注動力電池市場中國新能源車銷量352.1650.0910.01,183.01,537.9萬輛yoy158%85%40%30%30%歐洲新能源車銷量226.0248.6323.2420.1546.2萬輛yoy66%%30%30%30%美國新能源車銷量60.8100.0150.0225.0337.5萬輛yoy105%65%50%50%50%其他國家銷量20.025.030.035.040.0萬輛全球合計658.91,023.61,413.21,863.12,461.6萬輛yoy111%55%38%32%32%單車電量45.050.055.060.065.0h動力電池裝機量296.8511.8777.21117.91600.0GWh儲能市場出貨量66.3132.6198.9298.4447.5GWh消費市場出貨量125.1131.4137.9144.8152.1GWh鋰電池出貨量合計488.2775.81114.11561.02199.6GWh負極箔材用量58.693.1133.7187.3264.0億平米復(fù)合銅箔滲透率%復(fù)合銅箔出貨量49.3739.59億平米yoy601%323%復(fù)合銅箔單價54.54元/平米復(fù)合銅箔市場規(guī)模6.742.1158.4億元yoy531%276%復(fù)合銅箔市場規(guī)模有望高速增長?隨著復(fù)合銅箔技術(shù)成熟，明年復(fù)合銅箔有望開始大規(guī)模出貨，并且隨著復(fù)合銅箔滲透率提高，復(fù)合銅箔到2025年出貨量有望達到新的臺階。?假設(shè)2023~2025年復(fù)合銅箔復(fù)合銅箔的平均售價分別為5?預(yù)計到2025年復(fù)合銅箔出貨量有望達到39.59億平米，對應(yīng)的市場規(guī)模約為158.4億元。ACEA，AN