鋰電池復合集流體行業(yè)市場分析復合集流體是什么？對于鋰離子電池來說，通常使用的正極集流體是鋁箔，負極集流體是銅箔。復合集流體采用“金屬-高分子材料-金屬”三層復合結構，通過真空蒸鍍、磁控濺射等方式在高分子PET/PP膜表面形成納米級金屬，再通過水電鍍將金屬層沉積增厚到1μm以上。復合集流體替代傳統(tǒng)集流體為什么是產(chǎn)業(yè)趨勢？降本+高安全是核心，此外有高比能，強壽命，強兼容等優(yōu)點。降本：根據(jù)金美新材料官網(wǎng)，成本比傳統(tǒng)箔材降低50%以上（箔材占儲能電池成本約10%）。高安全：針刺實驗過程中，傳統(tǒng)銅/鋁箔會產(chǎn)生大尺寸毛刺，造成內短路，引起熱失控。而復合集流體產(chǎn)生的毛刺尺寸小，疊加高分子材料層受熱發(fā)生的斷路效應，短時間內可大大降低短路電流，也有效防止鋰枝晶穿透隔膜引發(fā)的熱失控。高比能：由于大幅降低了銅、鋁等金屬材料用量可實現(xiàn)大幅減重，從而提升能量密度。鋰電復合銅箔相比傳統(tǒng)鋰電電解銅箔面密度下降70%以上，能量密度提升5%以上。復合銅箔主降本，復合鋁箔主安全+輕薄化，我們預計25年合計市場空間有望接近300億元。復合銅箔：復合銅箔降本效應明顯（理論可降本50%），若未來量產(chǎn)問題解決，我們預計可大規(guī)模替代傳統(tǒng)銅箔。我們預計25年復合銅箔滲透率達20%，全球需求量達45億平，單價按4.6元/平，市場空間達206億元。復合鋁箔：復合鋁箔降本效應一般，但量產(chǎn)進展領先（金美22年11月已經(jīng)量產(chǎn)）+安全性+輕薄化（鋁箔厚度從12下降至2微米），我們預計可在消費、高端動力領域實現(xiàn)一定程度替代，預計25年滲透率達10%，全球需求量達21億平，單價按4.1元/平，市場空間達86億元。復合集流體賽道呈現(xiàn)出0-1（行業(yè)+公司）、技術路線眾多且尚處于優(yōu)化中、暫時僅有理論經(jīng)濟性尚未實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)經(jīng)濟性的特點。復合集流體生產(chǎn)顛覆傳統(tǒng)集流體生產(chǎn)工藝，是不可多得的0-1細分賽道。傳統(tǒng)銅箔采用電解工藝，傳統(tǒng)鋁箔采用壓延工藝，復合銅/鋁箔生產(chǎn)工藝主要為物理氣相沉積（PVD）+化學電鍍。實際生產(chǎn)過程中問題較多。磁控濺射過程中容易出現(xiàn)箔材穿孔、銅膜結合力差、產(chǎn)線效率低等問題，水電鍍階段幅寬、車速、鍍銅均勻性離規(guī)?；慨a(chǎn)尚有提升空間。復合銅箔按照目前設備效率，考慮一定良品率，理論計算已有經(jīng)濟性，復合鋁箔暫無。復合銅箔理論計算成本低于電解銅箔，但由于產(chǎn)業(yè)尚無大規(guī)模量產(chǎn)交付產(chǎn)線，實際運行效率、成本未知。1、從趨勢看，復合集流體兼具降本+高安全，有望替代傳統(tǒng)集流體，我們預計25年市場空間接近300億元什么是復合集流體？金屬導電層-高分子材料支撐層-金屬導電層”三明治結構的新型材料對于鋰離子電池來說，通常使用的正極集流體是鋁箔，負極集流體是銅箔。復合集流體采用“金屬-高分子材料-金屬”三層復合結構，通過真空蒸鍍、磁控濺射等方式在高分子PET/PP膜表面形成納米級金屬，再通過水電鍍將金屬層沉積增厚到1μm以上。復合銅箔：在塑料薄膜PET、PP、PI等材質表面上先采用真空濺射的方式，制作一層金屬導電層，然后采用離子置換或其它的方式，將銅層加厚到1微米或以上厚度，而制作而成的一種新型材料。復合鋁箔：是一種以聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等材質作為基礎材料，并在其正反兩面上采用先進的真空鍍膜工藝沉積金屬鋁層而制成的一種新型復合材料。復合集流體兼具高安全、高比能、低成本、長壽命、強兼容等優(yōu)點以復合銅箔為例，其優(yōu)點如下：減輕重量：鋰電復合銅箔的高分子材料比銅的密度低，同等厚度的鋰電復合銅箔比傳統(tǒng)鋰電電解銅箔重量更輕，6um厚度可以減重60%以上，4.5um厚度可以減重50%以上。能量密度高：鋰電復合銅箔相比傳統(tǒng)鋰電電解銅箔面密度下降70%以上，能量密度提升5%以上。壽命更長：在電池充放電過程中，鋰電復合銅箔可以吸收鋰離子嵌入和脫出產(chǎn)生的膨脹和收縮應力，保持極片界面長期完整性，電池的循環(huán)壽命可以提升5%。安全性高：鋰電復合銅箔的高分子材料在150℃以上高溫下會發(fā)生熔縮，在電池熱失控前切斷電流回路，不會因短路產(chǎn)生高溫燃爆，電池的安全性能得到大幅提升。高安全：高分子材料毛刺小+發(fā)生斷路效應，可有效控制電池熱失控電池的安全隱患：電池在使用過程中可能因為受到碰撞及擠壓、電器元件故障、溫度管理不當?shù)纫蛩兀瑢е码姵馗裟な?，電流增大并產(chǎn)生熱量，即發(fā)生內短路現(xiàn)象。針刺實驗過程中，傳統(tǒng)銅/鋁箔會產(chǎn)生大尺寸毛刺，造成內短路，引起熱失控。而復合集流體產(chǎn)生的毛刺尺寸小，疊加高分子材料層受熱發(fā)生的斷路效應，短時間內可大大降低短路電流，也有效防止鋰枝晶穿透隔膜引發(fā)的熱失控。高比能：相同條件下，能量密度有望提升5%以上復合集流體特別是復合銅箔可實現(xiàn)大幅減重。根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)銅箔占鋰電池總重量比例約13%，是影響電池質量能量密度的關鍵材料。復合銅箔中銅厚度相比6μm銅箔減少66.67%，復合鋁箔中鋁厚度相比10μm鋁箔減少80%。金屬用量的節(jié)省部分用PET等材料進行替代后，保障安全性的同時重量更輕，產(chǎn)品綜合性能更優(yōu)。根據(jù)金美新材料官網(wǎng)，其復合銅箔面密度較傳統(tǒng)銅箔降低77%，能量密度提高5%以上。在更輕的重量下，下游電池廠商有機會在電池單體中注入更多電解液或正負極活性物質以增加電池容量及延長電池壽命。低成本：根據(jù)高工鋰電，我們預計理論上復合銅箔較傳統(tǒng)銅箔降本40%+根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，復合銅箔單材料成本低于傳統(tǒng)銅箔65%。以6μm銅箔為例，其單位材料成本為3.73元/平方米；而6.5微米PET銅箔的銅箔厚度為2μm，單位材料成本為1.3元/平方米，低于銅箔的單位成本，材料成本優(yōu)勢明顯。我們預計復合銅箔理論成本低于傳統(tǒng)銅箔40%+。傳統(tǒng)銅箔材料成本為3.73元/平，按照材料成本占比83%推導出全生產(chǎn)成本在4.5元/平，而復合銅箔材料成本在1.3元/平，按照材料成本占比在50%推導出全生產(chǎn)成本在2.6元/平。復合銅箔主降本，復合鋁箔主安全，我們預計25年合計市場空間有望接近300億元復合銅箔降本效應明顯，若未來量產(chǎn)問題解決，我們預計可大規(guī)模替代傳統(tǒng)銅箔。我們預計25年復合銅箔滲透率達20%，全球需求量達45億平，單價按4.6元/平，市場空間達206億元。復合鋁箔降本效應一般，但量產(chǎn)進展領先（金美22年11月已經(jīng)量產(chǎn)）+可提升安全性+輕薄化（鋁箔厚度從12微米下降至2微米），我們預計可在消費、高端動力領域實現(xiàn)一定程度替代。我們預計25年復合鋁箔滲透率達10%，全球需求量達21億平，單價按4.1元/平，市場空間達86億元。2、從實際看，大規(guī)模量產(chǎn)尚有難度，技術路線眾多，呈現(xiàn)百花齊放狀態(tài)傳統(tǒng)銅箔采用電解工藝，傳統(tǒng)鋁箔采用壓延工藝傳統(tǒng)銅箔又叫電解銅箔，核心工序包括電解溶銅、電解、表面處理、分切。主要生產(chǎn)流程是將銅材溶解后制成硫酸銅電解液，然后在專用電解設備中將硫酸銅電解液通過直流電電沉積而制成箔，再對其進行表面粗化、防氧化等處理，最后經(jīng)分切、檢測后制成成品并包裝，共包括溶銅造液工序、生箔工序、后處理工序和分切工序四個生產(chǎn)工序。傳統(tǒng)鋁箔上游是電解鋁，核心工序包括熔煉、軋制、鑄軋、切邊、退火等。熔煉是指將鋁錠通過加熱的方式，使其達到熔化溫度并進行熔體的成分配比、凈化處理的過程；軋制是指軋輥與軋件相互作用時，軋件被軋輥拉進旋轉的軋輥之間，受到壓縮發(fā)生塑性變形的過程；鑄軋是指鋁熔體通過內部有循環(huán)水冷卻的旋轉著的兩輥之間的縫隙而得到凝固，并在通過輥縫時受到軋輥軋制的工藝。復合銅/鋁箔生產(chǎn)工藝完全顛覆傳統(tǒng)銅/鋁箔，核心在物理氣相沉積（PVD）+化學電鍍高分子薄膜基材為不導電的絕緣體無法直接進行電鍍。復合銅/鋁箔鍍膜大致可分為兩步：1）磁控濺射/蒸鍍形成具備特殊性能的金屬薄膜；2）化學電鍍加厚金屬膜層。磁控濺射（復合銅箔）：屬于物理氣相沉積的一種，電子在電場的作用下與氬氣碰撞后，高能量的氬原子電離后撞擊靶材表面，使得靶材發(fā)生濺射，濺射粒子在基片上沉積形成薄膜。它的優(yōu)點有鍍膜穩(wěn)定性好、重復性好、均勻度好，適合連續(xù)大面積鍍膜，但是這種技術也存在不足，效率比較低，鍍膜技術比較慢，另外設備投資比較高。蒸發(fā)鍍膜（復合鋁箔）：屬于物理氣相沉積的一種，為在真空條件下，采用一定的加熱蒸發(fā)方式使得鍍膜材料氣化，粒子在基材表面沉積凝聚為膜的工藝方式。優(yōu)勢是成膜速度快，適合高速的膜層的生長，但是不足點在于膜層比較疏松，結合力、結合強度偏弱，另外它靠熱量溶化材料，所以整體的溫升會比較高。基膜一般都不耐溫，容易產(chǎn)生變形?；瘜W電鍍（共同的工序，一般為水電鍍）：為傳統(tǒng)電鍍工藝，PET/PP等基材在經(jīng)過磁控濺射后，基材表面沉積一層薄金屬層，通過電化學方式實現(xiàn)在濺射金屬層-PET基材-濺射金屬層復合材料兩側進行金屬沉積，增加金屬層厚度，降低電阻。磁控濺射：量產(chǎn)痛點，具體表現(xiàn)為箔材穿孔、銅膜結合力差、產(chǎn)線效率低磁控濺射原理為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，并沉積在基片表面，經(jīng)歷成膜過程，最終形成薄膜。常規(guī)鍍膜技術存在三大難關，主要在磁控濺射工序造成：箔材穿孔：濺射銅種子層的過程中，高溫的金屬熔融物飛濺熔穿箔材，形成穿孔；其次因常規(guī)磁控濺射一般為原子沉積，銅種子層致密度差，也增加了后續(xù)電鍍加厚環(huán)節(jié)中的針孔出現(xiàn)率。銅膜結合力差：常規(guī)磁控濺射技術的粒子密度低，無法對PET/PP聚合物基體表面進行有效活化，導致銅膜與聚合物基體的結合力差，增加電池安全風險。產(chǎn)線效率低：受常規(guī)磁控濺射技術節(jié)拍限制，銅金屬沉積速度20～30nm/min，厚銅箔沉積時間長，難以實現(xiàn)卷對卷生產(chǎn)，阻礙高效率交付。水電鍍：幅寬、車速、鍍銅均勻性里規(guī)模化量產(chǎn)尚有提升空間電鍍過程為氧化還原過程，利用電流電解作用將金屬沉積于電鍍件表面，形成金屬涂層。具體來說，將待加工的鍍件接通陰極放入電解質溶液（例如硫酸銅）中，將金屬板接通陽極（例如銅球），在外界直流電的作用下，金屬銅以二價銅離子的形式進入鍍液，并不斷遷移到陰極表面發(fā)生還原反應，在陰極上得到電子還原成金屬銅，逐步在鍍件上形成金屬銅鍍層。目前大多是PCB電鍍設備企業(yè)進軍復合銅箔水電鍍領域，但由PCB電鍍遷移至復合銅箔電鍍，基材的厚度降低、幅寬增加，在更薄且更易變形的膜上鍍銅，需要更高難度的工藝改進。目前復合銅箔材料幅寬一般達到1200mm以上，幅寬越寬，材料張力控制越難。復合銅箔基膜需要在電鍍槽液體中持續(xù)穿行幾十米的距離，傳輸過程中若傳動輪速不均勻，張力控制不當，更薄更寬的材料很容易出現(xiàn)膜拉伸變形現(xiàn)象。此外，更薄的膜會更容易出現(xiàn)因發(fā)熱熔穿和電擊穿等穿孔現(xiàn)象。復合銅箔鍍銅均勻性需要至少達到1μm±0.1μm，當前復合銅箔電鍍設備速度至少需要達到7m/min以上，且距離規(guī)模化量產(chǎn)仍有提升空間。復合鋁箔制作工藝難度低于銅箔，已率先量產(chǎn)，但沒有經(jīng)濟性與復合銅箔材料的制程不同，復合鋁箔不需要使用水鍍增厚的工序，流程更簡單，生產(chǎn)過程無污染，沒有環(huán)保資質的要求。2022年11月11日，金美新材料宣布量產(chǎn)8微米復合鋁箔。公司第一代產(chǎn)品2018年已經(jīng)在歐洲某車型搭載使用，公司8微米復合鋁箔量產(chǎn)產(chǎn)線已經(jīng)完成安裝調試和試產(chǎn)驗證，于22年10月正式進入量產(chǎn)爬坡階段。復合鋁箔材料成本下降效應不明顯（鋁價明顯低于銅），考慮設備成本后，難以實現(xiàn)降本效應。材料成本：以12μm鋁箔為例，復合鋁箔鋁厚度降至1μm，我們按照鋁單價1.7萬元/噸（不含稅），厚度降低10μm可帶來降本0.45元/平，而目前傳統(tǒng)鋁箔價格在3-4萬元/噸（合1-1.3元/平）。設備成本：傳統(tǒng)鋁箔1萬噸設備投資額在1億元左右，轉化為單平投資在0.3元/平，而復合鋁箔設備成本我們預計大幅增加?；ぃ篜ET耐溫性、結合力好，產(chǎn)業(yè)進展領先，PP在電池端性能表現(xiàn)更好，更受電池廠青睞目前復合集流體對膜基材的選擇有PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）、PP（聚丙烯）、PI（聚酰亞胺），PET最為主流。目前PET、PP、PI都在用于制作復合集流體，正極集流體基本上用PET，負極集流體有用PET，也有用PP的，PI成本較高目前應用較少。PET和PP性能各有千秋，PP膜應用在電池端性能表現(xiàn)更好。PET比PP有更好的耐溫特性、更好的粘結強度，但是PP有更好的耐腐蝕性，在電池電解液里面耐腐性更有優(yōu)勢。無極性的PP基材耐酸堿性強，最終運用在電池端的性能表現(xiàn)會更好，勝利精密表示部分客戶希望得到PP基材的復合銅箔產(chǎn)品。3、復合集流體產(chǎn)業(yè)鏈分環(huán)節(jié)空間濺射靶材濺射靶材是磁控濺射的主要材料，或將成為影響技術進一步迭代升級的重要因素之一。濺射靶材是指通過磁控濺射等鍍膜系統(tǒng)在適當工藝條件下濺射沉積在基板上形成各種功能薄膜的濺射源，是磁控濺射的主要鍍膜材料,按形狀可分為平面靶和旋轉靶。濺射靶材的產(chǎn)品質量、性能指標直接決定了終端產(chǎn)品的品質和穩(wěn)定性。磁控濺射磁控濺射鍍膜具有結合力好等突出優(yōu)勢，但仍存在一定缺陷需要逐步迭代優(yōu)化。采用此方法鍍膜具有結合力好、穩(wěn)定性好、均勻度好、膜層致密等突出優(yōu)點，但仍存在褶皺變形、溫度控制、薄膜穿孔等問題需要通過技術迭代不斷解決。水電鍍水電鍍是磁控濺射的有效補充。PET/PP等基材在經(jīng)過磁控濺射后，表面沉積了一層薄金屬層，水電鍍（化學電鍍）在濺射金屬層-PE