2022锂电池行业复合铜箔

目录1.复合铜箔三大优势2.

产业协同，复合铜箔加速落地3.

迎接复合铜箔市场高速增长4.

投资建议锂电铜箔的下一代产品：复合铜箔锂电池是一个复杂的系统，主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜等四大主材，以及铜箔、铝箔、导电剂、粘结剂、结构件等辅材组成。铜箔是锂电池的重要组成部分，作为锂电池负极的集流体和负极活性物质的载体，对锂电池的循环寿命、能量密度、安全性等重要性能都有较大影响。随着铜箔技术不断发展，复合铜箔有望登上舞台。传统铜箔基本上是由纯铜组成，而复合铜箔为三明治结构，中间层为PET膜或者PP膜，上下两面均为厚度约为1微米的铜层。导电剂和粘结剂隔膜负极铜箔正极

电解液颗粒负极颗粒锂电池微观结构铝箔 正极铜箔

/

复合铜箔复合铜箔结构示意图厚度

～6

微米PET膜/PP膜厚度

～4

微米铜，厚度

～1

微米复合铜箔优势一：高能量密度由于铜、铝的密度分别为8.96和2.7g/cm3，均高于PET膜材的1.37g

/cm3

，因此将部分铜或者铝换成PET材料，均能减少箔材的重量。假设1GWh锂电池正级、负极箔材用量均为1200万平米，铜箔厚度为6微米，铝箔厚度为12微米，则需要的铜箔用量为645吨，铝箔用量为389吨。若将铜箔、铝箔换成复合箔材，其中PET层厚度为4.5微米，金属层厚度为2微米，则1GWh锂电池需要的复合铜箔、复合铝箔分别为289吨、139吨，相对传统箔材分别减重55%和64%。1GWh锂电池箔材用量负极集流体正极集流体备注铜箔复合铜箔铝箔复合铝箔型号61+4.5+1121+4.5+1微米1GWh用量1200120012001200万平米金属层厚度62122微米密度8.968.962.72.7g/cm3用量64521538965吨PET层厚度-4.5-4.5微米密度-1.37-1.37g/cm3用量-73.98-73.98吨1GWh用量645289389139吨相对传统箔材减重幅度-55%-64%复合铜箔优势一：高能量密度假设采用传统解决方案，电芯能量密度为250wh/kg，电池系统能量密度为200wh/kg，若将传统铜箔换成复合铜箔，可以将电芯能量密度提高9.8%，将电池系统能量密度提高7.7%。若将铜箔和铝箔同时换成复合铜箔和复合铝箔，电芯能量密度可以提高17.9%，电池系统能量密度提高13.8%。电池系统的能量密度与多个因素相关，包括正极材料种类、成组率等。预计一般将铜箔替换为复合铜箔，大概可以提高电池系统能量密度5%～10%。1GWh电池，不同箔材对电芯和电池系统能量密度影响方案1方案2方案3方案4备注负极箔材铜箔复合铜箔铜箔复合铜箔-正极箔材铝箔铝箔复合铝箔复合铝箔-负极箔材重量645289645289吨正极箔材重量389389139139吨其他电池材料重量2,9662,9662,9662,966吨电芯重量合计4,0003,6443,7503,394吨电芯能量密度250274.4266.7294.6wh/kg提高幅度-9.8%6.7%17.9%相对方案1电池系统重量5,0004,6444,7504,394吨电池系统能量密度200215.3210.5227.6wh/kg提高幅度-7.7%5.3%13.8%相对方案1复合铜箔优势二：低成本（原材料成本低）锂电池中，铜箔成本比铝箔高。假设铜、铝金属的价格分别为5.5万元/吨和1.6万元/吨，则1GWh锂电池需要的传统铜箔、铝箔原材料成本分别为3548万元和622万元，铜箔原材料成本是铝箔原材料成本的5.7倍。并且铜箔的加工费一般高于铝箔，考虑加工费用后，铜箔成本将更高。若以复合铜箔和复合铝箔分别替代传统铜箔和铝箔，1GWh电池的箔材原材料成本分别可以下降2314万元和467万元，下降幅度为65%和75%。从降成本角度来看，用复合铜箔替代铜箔，电池整体的降成本效果更明显。1GWh电池，锂电箔材的原材料成本铜箔复合铜箔铝箔复合铝箔备注型号61+4.5+1121+4.5+1微米金属层单价5.55.51.61.6万元/吨原材料成本3,5481,183622104万元PET层单价0.70.70.70.7万元/吨原材料成本-51.8-51.8万元原材料成本合计3,5481,235622155万元相对传统箔材成本变化-2,314-467万元相对传统箔材成本变化-65%-75%1GWh用量1200120012001200万平米原材料成本合计3.01.00.520.13元/平米复合铜箔优势二：低成本（投资高，但综合成本低）复合铜箔设备投资高，比传统铜箔高约1倍多。根据嘉元科技和中一科技发布的公告来看，扩产1万吨传统铜箔的投资额约为6亿元。假设铜箔厚度为6微米，则1万吨铜箔面积为1.86亿平米，传统铜箔单平米投资额约为3.2元。而根据宝明科技的公告来看，复合铜箔单平米投资额约为7.7元。铜箔与复合铜箔的成本结构中，基本上主要成本项目为原材料费用和折旧费用，而包括人工费用等其他成本项目一般占比较低。由于复合铜箔在原材料上面成本优势较大，即使复合铜箔的折旧成本再上升50%，原材料成本上升10%-20%，复合铜箔的综合成本相对传统铜箔还是明显占优。传统铜箔与复合铜箔投资比较传统铜箔与复合铜箔成本比较公司

项目产能

投资产品

万吨，

金额亿平米

亿元单位投资额中一科技

新建2.4万吨高性能电铜箔2.41子铜箔生产基地项目新增年产1.6

万吨高性能铜箔技术改造项目铜箔嘉元科技

年产1.5

万吨高性能铜箔项目年产3

万吨薄电宝明科铜箔复合铜箔备注原材料原材料成本3.01.0元/平米PET铜箔制造投资金额6-亿元/万吨，设备、厂房等-7.7元/平米，设备、厂房等投资金额3.27.7元/平米，设备、厂房等折旧0.30.8元/平米，假设十年折旧成本合计3.31.8元/平米复合铜箔优势三：高安全性（降低内短路）采用复合箔材后，能够减少电芯内短路的发生，提高电芯的安全性。一方面复合箔材中金属层更薄，在电芯受到冲击时，金属层不易刺穿隔膜，降低内短路发生。另外一方面，在针刺测试时，PET膜能起到一定的隔离作用，也能降低内短路的发生。采用传统箔材方案，针刺测试时，电芯容易发生内短路，电芯电压瞬间降低到0V，电芯内部自放电，温度快速上升。而采用复合箔材后，电芯温度并没有明显变化，大幅提升电芯安全性。针刺测试时复合箔材的保护机理采用不同箔材，针刺测试时电芯电压和温度变化采用不同箔材，针刺100秒后电芯温度分布传统箔材方案复合箔材方案复合铜箔优势三：高安全性（PET膜改性）一般锂电池电解液中会添加阻燃剂，但是一般添加量比较少，过量添加可能会导致锂电池电化学性能大幅下降。随着电池内部PET膜引入，可以对PET膜进一步改性，提升电池的安全性。比如在PET膜中加入阻燃剂TPP等。当电池热失控时候，复合铜箔表面铜层破裂，PET膜中的阻燃剂能够释放出来，起到阻燃效果，进一步提高安全性。PET膜中引入阻燃剂，进一步提高安全性传统铜箔复合铜箔+阻燃剂TPP热失控时候TPP进入电解液复合箔材挑战：快充性能有待提升由于复合箔材两侧的金属层厚度一般只有1微米，导致复合箔材的过流能力有限。在低倍率充放电时候，采用传统箔材或者复合箔材，电芯的充放电曲线一般没有明显的差异。而到了2C、4C高倍率充放电时，复合箔材性能表现有可能低于传统箔材。基于当前技术进展，除了纯电动4C应用场景，复合铜箔有望在储能、换电、中低端车等市场，更有竞争力。采用不同箔材，不同倍率下锂电池充放电曲线目录1.

复合铜箔三大优势2.

产业协同，复合铜箔加速落地3.

迎接复合铜箔市场高速增长4.

投资建议复合铜箔已有一定的产业化基础复合铜箔在锂电行业属于新的应用，但其本质是将非金属材料金属化，类似的产品/技术在其他行业已经有广泛的应用，包括电磁屏蔽材料、ITO镀膜、覆铜板等。两层柔性覆铜板为两层结构，一层为PI膜，另外一层为铜箔。先对PI

膜预处理，然后对其表面溅射金属层，最后电镀/解加厚，铜箔的厚度可达到9μm以下。与两层柔性复合铜箔不同的是，锂电复合铜箔是双面镀铜，镀层厚度一般为1微米，并且对电化学性能有非常高的要求。两层柔性覆铜板生产工艺两层柔性覆铜板结构复合铜箔生产工艺复合铜箔的生产工艺主要包括一步法、二步法和三步法。一步法是在高分子膜材表面直接化学沉积或者磁控溅射形成铜金属层；二步法是磁控溅射+水电镀；三步法是磁控溅射+蒸镀+水电镀。结合成本与效率考虑，目前复合铜箔的主流工艺是二步法。先通过磁控溅射，在高分子膜材表面形成20～70nm的金属铜层，然后水电镀增厚至约1微米。复合铜箔生产工艺复合铜箔产品结构示意图铜上游原材料：PET膜/PP膜膜材的核心功能是负载铜层，需要和铜有比较好的结合力，另外需要膜材能够耐高温，有较高的抗拉强度，并且成本相对较低等。目前可用于复合铜箔的膜材有PET膜、PP膜和PI膜等。由于PI膜售价～50万元/吨，售价过高，目前行业的主流选择是PET膜与PP膜。与PP膜相比，PET膜与铜结合力更强。另外由于PET膜制备工艺为双向同步拉伸、双向异步拉伸等，并且制膜工艺中不需要制孔，因此随着未来复合铜箔放量，未来锂电隔膜厂也有望切入到复合铜箔膜材领域。51.646.950.70204060201820192020电子PI薄膜平均售价（万元/吨）0.00.40.81.21.62.02018-01-022019-01-02 2020-01-02PET切片 PP拉丝2021-01-02 2022-01-02BOPP薄膜12UPET/PP原材料价格（万元/吨）上游设备：真空镀膜（蒸镀）常见的真空镀膜技术包括蒸发镀膜、磁控溅射和离子镀膜。离子镀膜是前两者技术的有机结合。蒸发镀膜工作原理是先加热膜材，使表面组分以原子团或分子团形式被蒸发出来，并沉降在基材表面。蒸镀主要优点是效率高，1分钟可以形成0.1～75nm厚的镀膜层，设备工艺走速30～100m/min。但是蒸镀的主要缺点是，镀膜层与基层的结合力较弱，并且镀膜层密度低。蒸发镀膜工作原理复合铜箔双面镀铜（蒸镀）真空镀膜技术比较蒸发镀膜磁控溅射离子镀膜粒子能量

eV0.1-11-10＞100镀膜理论密度95%98%98%晶粒大小大小非常小膜的附着力小中大镀膜速率nm/min0.1-750.01-0.50.1-50上游设备：真空镀膜（磁控溅射）磁控溅射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被溅射出来，并沉积在基片表面。与蒸镀相比，磁控溅射形成的镀膜层与基材结合力更强，并且镀膜层更致密、更均匀。不过磁控溅射镀膜效率相对有所下降，一般设备工艺的走速是0.5～30m/min。目前复合铜箔的制备工艺中，一般是先通过磁控溅射，或者先磁控溅射然后蒸镀的方法，形成纳米级厚度的铜层。真空镀膜设备公司有：东威科技、广东腾胜科技、广东汇成真空、广东振华科技等。磁控溅射工作原理复合铜箔双面镀铜（磁控溅射）上游设备：水电镀经过磁控溅射处理过后的膜材，已经形成纳米级厚度的铜层，并具备一定的导电能力。在水平连续电镀设备中，在电场作用下，铜离子在膜材表面进一步沉积，形成约1微米厚的铜层。由于铜层主要部分是在水平镀环节形成，因此水平镀工艺对铜层性能有重要影响，包括铜层的厚度、厚度均匀性、表面密度、表面粗糙度、抗拉强度等。水电镀设备环节，东威科技处于行业龙头地位。双边夹卷式水平连续镀膜设备水平镀设备主要工艺中游：复合铜箔厂商目前积极布局复合铜箔领域的企业主要分为两类，一类是传统的铜箔厂，包括诺德股份、中一科技等，另一类则是铜箔新势力。传统铜箔厂中，中一科技计划建设年产500万平方米复合铜箔生产线。铜箔新势力企业中，往往凭借原材料优势，或者磁控溅射等工艺技术积累，或者人才储备等，进入复合铜箔制造领域。随着新势力入场，叠加传统铜箔厂转型，推动复合铜箔快速迭代。从进度上来看，宝明科技整体处于行业领先位置。公司相关技术或者产品复合铜箔进度备注复合铜箔新势力宝明科技ITO镀膜验证一期计划2023年二季度量产，全部达产后年产复合铜箔

1.5亿平米左右万顺新材电子屏蔽膜验证配合下游客户放大铜膜卷长进行验证，公司现有产能可以满足批量要求双星新材PET基膜验证根据送样结果进行个别调整，将在新的可生产的产线上进行完善，量产的水镀线已经在安装三孚新科电镀化学品中试采用一步法工艺，沉积过程无需通电。目前正处于中试阶段，尚未正式给客户送样，明年有可能规模化商业元琛科技过滤膜设备安装第一条线的设备安装预计今年11月完成方邦股份电子屏蔽膜研发公司在

PET

复合铜箔领域进行了研发布局，同时与相关下游客户进行技术对接，尚未进行产品送样、认证阿石创靶材研发已经与东威科技、腾胜科技签署复合铜箔设备装备协议胜利精密玻璃盖板研发项目一期拟投资建设15条高性能复合铜箔生产线传统铜箔厂中一科技锂电铜箔研发设立全资子公司武汉中一，计划建设年产500万平方米复合铜箔生产线诺德股份锂电铜箔研发与道森股份开展复合铜箔等产品的技术研发、设备技术改造等下游电池厂：工艺创新由于复合铜箔中间层为高分子层，在垂直于复合箔材方向不能导电，若将复合铜箔直接堆叠焊接在一起，则电芯中的电流无法有效传导出来。结合宁德时代公布的专利来看，一种比较可靠的解决方案是，将传统箔材与复合铜箔焊接在一起，传统箔材作为极耳，从而将电芯中的电流输送出来。复合箔材放卷辊收卷辊纠偏装置第二压辊预压辊箔材放卷辊超声波焊接第一压辊传统箔材极耳超声波焊接宁德时代专利：二次电池集流体的加工方法及加工设备全产业成本比较，复合铜箔占优假设1GWh电池需要新增6台超声波设备，单台设备价值200万元，则新增设备价值1200万元。假设5年折旧，则每年新增折旧费用240万元。另外超声波焊接会有耗材，假设一年耗材费用为200万元，则1GWh电池每年需要新增440万元成本，对应采用复合铜箔需要新增0.37元/平米。由于复合铜箔在上游原材料环节降成本幅度较大，即使是制造环节和电芯环节都有成本增加，复合铜箔依然有明显的成本优势。铜箔与复合铜箔成本比较铜箔复合铜箔备注原材料原材料成本3.01.0元/平米PET铜箔制造投资金额3.27.7元/平米，设备、厂房等折旧0.30.8元/平米，假设十年折旧电芯环节超声波设备-6台，1GWh单价-200万元/台合计-1200万元折旧-240万元，假设5年折旧耗材-200万元合计-440万元单平米成本-0.37元/平米，1GWh对应1200万平成本合计3.32.2元/平米目录1.

复合铜箔三大优势2.

产业协同，复合铜箔加速落地3.

迎接复合铜箔市场高速增长4.

投资建议新能源车+储能，推动锂电池市场快速增长锂电池主要用于新能源车、储能和消费等。随着新能源车行业崛起，推动锂电池快速降本。2021年，宁德时代动力电池平均售价为0.78元/Wh，相对2014年下降幅度达到73%。储能有望进一步打开锂电池市场空间。目前全球能源供应向新能源方向转型，能源供需错配，以及能源供应危机，都推动储能需求上升。2021年国内储能电池出货量50.1GWh，同比增长195%。

2.89 2.282.061.411.150.960.890.780.00.51.01.52.02.53.03.52014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 20213.35.59.61750.1010203040506020172018201920202021宁德时代动力电池平均售价（元/Wh）国内储能锂电池出货量（GWh）复合铜箔市场规模有望高速增长随着复合铜箔技术成熟，明年复合铜箔有望开始大规模出货，并且随着复合铜箔渗透率提高，复合铜箔到2025年出货量有望达到新的台阶。假设2023～2025年复合铜箔渗透率分别为1%、5%和15%，复合铜箔的平均售价分别为5元/平米、4.5元/平米、4元/平米。预计到2025年复合铜箔出货量有望达到39.59亿平米，对应的市场规模约为158.4亿元。复合铜箔市场空间20212022E2023E2024E2025E备注动力电池