2022年锂电池行业复合集流体专题研究.docx

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1、2022年锂电池行业复合集流体专题研究核心观点：复合箔性能全面提升：复合集流体区别于传统金属集流体地增加其他成分的复合箔材，目前具备应用前景的是“金属-高 分子材料-金属”三明治结构的复合集流体，以PET/PP铜箔/铝箔为代表；复合箔是少有可同时提升安全性和能量密度的 技术路径，同时在工艺成熟和规模提升的趋势下成本端优化带来性价比提升，有望成为“全能下一代产品”。渗透率提升的驱动力：安全、能量密度和成本三方面优化复合集流体的结构和性能：三明治结构，兼具安全、成本和能量密度优势集流体是汇集正负极电流的结构部件，当前锂电池分别使用铜箔和铝箔作为负极和正极的集流体；复合集流体则采用“金属-PET/P

2、P高分子材料-金属”三明治结构，用高分子材料代替大部分厚度的金属层，仅采用两面约1微米的 金属层导电，电池针刺时无毛刺产生，同时高分子层起到“断路效应”防止电池热失控，也避免传统金属集流体老化脆断及产生毛 刺的风险，安全性能显著提升，此外高分子层的加入也带来了减重提升能量密度和降本的作用。复合集流体发展历史：消费和动力电池同时推进，已进入量产前夕018年10月，宁德时代公开报道其研发的多功能复合集流体技术首次应用于其高镍三元版海外车型并量产，随后在2021 年全球新能源汽车前沿及创新技术评选中获评为十大创新技术之一。2021年7月，OPPO发布夹心式安全电池，引入复合集流体技术，实现手机消费电

3、池的不起火、不冒烟。复合集流体逐渐在动力电池、消费电池等领域替代传统的电解铜箔、铝箔投入使用，已经进入产业高度关注阶段。复合集流体的功能定位：复合铝箔主打电池安全提升复合铝箔用于正极集流体，相对用于负极的复合铜箔更能提升电池安全性。负极形成的锂枝晶长大后易穿透隔膜与正极形成短路， 若将正极的传统铝箔集流体替换成复合铝箔，其中间高分子层的“断路效应”可有效阻断短路，抑制电池在针刺测试下的热失控。复合集流体的功能定位：复合铜箔主打减重提升能量密度和降本铜的质量密度高于铝，降本能力更显著，假设6m铜箔替换成1m铜箔+4.5mPET支撑层+1m铜箔三明治结构PET铜箔 （NCM523），其用量为0.3

4、5kg/kwh，较铜箔减重约50%；基于此，测算质量能量密度200 wh/kg的电池包能量密度将提升至215wh/kg，质量能量密度提升约7%，效果显著。渗透率及市场空间：复合铜箔是下一代产品，预计2025年渗透率超15%复合铝箔主要用于三元高端项目，因为制造工艺高价格较贵，相对传统铝箔成本劣势明显，渗透率提升总体偏缓，预计2025年复合 铝箔渗透率5%，需求8.3亿平；复合铜箔在提升能量密度、增强安全性和降低成本方面具备明显优势，综合看，是传统铜箔的下一代产品，预计2025年复合铜箔渗 透率15%，需求25.7亿平。工艺和设备：与传统集流体差别较大，技术迭代催生产业新龙头基膜选择决定复合箔后

5、续制备工艺路线和参数细节，目前复合铝箔多用PET做基膜，复合铜箔方面，部分头部厂家开始切换PP基膜；PET膜在温度性能和机械拉伸性能方面优于PP膜，但PP膜材质更薄，利于电池能量密度提升，同时PP高分子的非极性结构具有更高 的化学稳定性，PP复合箔产品在电池内的长期安全稳定性有望优于PET产品。工艺：复合铝箔采用蒸镀工艺，相对传统铝箔难度升级复合铝箔的生产工艺主要包括真空反应镀膜（CVD形成氧化铝基底）、真空镀膜（PVD）、分切、打包储存等步骤，且 所有反应在一个真空腔体中进行，相较于传统铝箔长达10步的工序，工艺流程缩短，但蒸镀工艺反应温度高，且与复合 铜箔工艺相比，去掉电镀增厚工艺完全采用

6、蒸镀工艺，蒸镀次数增多，高温下对基膜稳定性要求高。工艺：复合铜箔采用蒸镀+水电镀组合工艺传统的铜箔主要是由铜溶液在阴极辊设备上的电解工艺制备，而复合铜箔是在基材厚度3-8um的PET、PP、PI等材质表面采用磁控 溅射的方式，得到一层约60nm的金属层，实现基材表面金属化。然后通过水电镀增厚的方式，将金属层加厚到1m或以上，制作 总厚度在6左右的复合铜箔，用以代替6-8um的传统电解铜箔。核心设备已开启国产化复合集流体主要设备包括磁控溅射设备、水电镀设备、真空镀设备等；真空镀设备方面，腾胜科技研制出国内首台量产型复合铜箔的真空镀膜设备 ，在复合铜箔、复合铝箔材料工艺及装备上积累了深厚 的技术经

7、验，深耕于真空镀膜设备。设备已经供应国内外等头部企业；水电镀设备方面，根据公司披露，东威科技可量产复合铜箔工艺中电镀增厚设备（水电镀设备），同时重点研发磁控溅射设备。重点企业分析重庆金美：全面布局复合膜技术，扩产就绪等待需求放量公司专注于复合集流体薄膜材料的研发，主要产品包括多功能复合集流体铝箔(MA)和多功能复合集流体铜箔(MC)，拥有自主开发 的材料与工艺体系，目前拥有国内外专利200余项。公司由CATL旗下长江晨道入股，2015年项目初诞，2018年第一代10um复合铝箔搭载宁德时代欧洲某车型量产应用，20年下半年 第二代6微米复合铜箔开始小批量生产，22年随着公司新开发设备导入进入大批

8、量量产元年。东威科技：电镀设备领域储备深厚，复合铜箔带来新机遇公司主要产品包括PCB电镀专用设备、通用五金类电镀设备、新能源动力电池负极材料及光伏领域专用设备，在电镀设备领域具备 深厚的技术和经验积累。公司已布局卷式水平膜材电镀设备，并于2021年贡献营收966万元，22年8月公告与D客户5亿元金额“双边夹卷式水平镀膜设备” 框架协议；用于复合箔领域的磁控溅射卷绕镀膜设备将于2022H2开始推出量产。宝明科技：战略转型锂电复合铜箔，投资60亿元建设赣州生产基地公司此前专注于LED背光源以及液晶面板玻璃深加工业务，主要产品包括LED背光源和电容式触摸屏。由于手机背光源市场竞争加 剧，公司业绩逐年

9、下滑，公司进行发展战略规划调整，布局锂电复合铜箔业务。22年7月公告在江西赣州建设锂电池复合铜箔产能，总投资60亿元，其中一期11.5亿元，二期48.5亿元，一期建设周期12个月。双星新材：PET基材产品实现外销，PET铜镀膜已送客户认证公司布局光学材料、节能窗膜、信息材料、热收缩材料、新能源材料、新型包装材料六大板块，打造新型高端膜材企业。 公司PET铜箔已于20年底立项、21年研发，目前在4.5微米基材的基础上，已完成原料和复合箔产品开发，22年已送样多家下游电 池厂。万顺新材：铝箔技术储备深厚，积极拓展铜箔业务公司布局环保包装材料、高精度铝箔、功能性薄膜三大板块，其中铝箔业务2021年营收占比达52%，铝箔及镀铝膜技术成熟。公司当前积极拓展铜箔业务，使用磁控溅镀或电子束蒸镀的方式研发动力电池超薄铜膜。目前公司铜膜样品已送样，如果产品开发 成功可以利用现有设备进行生产。方邦股份：研发布局PET复合铜箔，尚处于早期阶段公司主营高端电子材料，主要产品包括电磁屏蔽膜、导电胶膜、极薄挠性覆铜板及超薄铜箔等； 目前公司在PET复合铜箔领域进行了研发布局，通过现有电磁屏蔽膜产品的工艺和设备与复合箔的关联进行产品开发，但尚处于早 期阶段，尚未进行产品正式送样。报告节选：