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文档简介
锂电铜箔行业研究及投资全景图:登峰造“极”1、锂电铜箔:锂电负极集流体,技术工艺要求高1.1
锂电铜箔是锂电池负极集流体的核心材料什么是电解铜箔?电解铜箔作为电子制造行业的功能性关键基础原材料,主要
应用于锂离子电池和印制线路板的制作,根据应用领域的不同可以进一步分为锂电
铜箔以及标准铜箔。在锂电池的广泛应用成为电解铜箔成长的主要亮点,本文也将
重点分析锂电铜箔的供需格局以及技术发展趋势等。在锂电池电芯材料中,锂电铜
箔的成本占比达到
5%-8%,是动力电池企业供应链布局中的重要一环;它既是负极
活性材料的载体,又是负极电子收集与传导体,主要作用是将电池活性物质产生的
电流汇集起来,以产生更大的输出电流。由于锂电铜箔具备导电和机械加工性能良
好、质地较软、制造技术较成熟、成本优势突出等特点,因而成为锂离子电池负极集
流体的首选,且被替代的可能性较低。根据应用领域的不同,电解铜箔可以分为锂电铜箔以及标准铜箔。锂电铜
箔主要是指应用在锂离子电池中作为集流体的铜箔,目前市场的主流产品
规格为
6μm和
8μm;标准铜箔主要指应用在印刷电路板(PCB)的铜箔,
一般比锂电池铜箔更厚,大多在
12-70μm。根据
CCFA的数据统计,2020
年国内电解铜箔产量中,标箔占比
69%,锂电铜箔占比
31%,其中锂电铜
箔由于受到下游新能源的高景气度影响,产量占比持续提升。根据铜箔厚度的不同,可以分为极薄铜箔(≤6μm)、超薄铜箔(6-12μ
m)、薄铜箔(12-18μm)、常规铜箔(18-70μm)和厚铜箔(>70μm)。
目前国内锂离子电池应用较多集中在极薄铜箔中的
6μm产品,在提升能
量密度以及降低度电成本的驱动下,“极薄化”带动了
4.5μm产品的研发
和应用。生产过程中,主要通过调整直流电的大小以及阴极辊的转速来控
制铜箔的厚度。根据表面状况不同可以分为双面光铜箔、双面毛铜箔、双面粗铜箔、单面
毛铜箔和超低轮廓铜箔(VLP铜箔)。铜箔的光面是阴极辊表面的镜面反应,
毛面是光面的相反面。其中,双面光电解铜箔具有双面结构对称、表面轮
廓度极低、较高的延伸率与抗拉强度等特性;与单面毛、双面毛锂电铜箔相
比,其与负极材料粘贴时,接触面积成倍增长,可以明显降低负极集流体与
负极材料之间的电阻,提高锂离子电池的体积容量与结构的对称性,同时
双面光锂电铜箔负极集流体具有较好的耐冷热膨胀性能,可以明显延长电
池的寿命。1.2
锂电铜箔技术指标复杂、要求高随着电子产品微型化、尖端化发展,以及新能源汽车对动力的续航能力、安全性
能提出更高要求,锂离子电池也朝着高容量化、高密度化以及高速化发展,对电池
材料的要求也随之提高。高性能锂电铜箔呼之欲出,且整体技术性能提升,包括但
不限于铜箔表观质量、物理性能、稳定性以及均匀性等,与电池性能息息相关。1)厚度:影响电池能量密度。厚度越薄,能量密度越高。根据我们的测算,
6
μm和
4.5μm的锂电铜箔的能量密度分别为
240.49Wh/kg、248.98Wh/kg,
相比较
8μm铜箔能分别提升能量密度
5.11%和
8.82%;2)抗拉强度及伸长率:影响负极制作的成品率、电池容量、内阻和循环寿命等。
在制作锂离子电池负极时,涂覆活性材料的电极在进行轧辊、压延等压平工
序过程中,若铜箔的抗拉强度较低,则容易导致电极尺寸稳定性和平整性变
差,且易产生铜箔断裂;若铜箔的伸长率低,则铜箔与活性材料间的接触性
能会变差,且铜箔自身将产生内应力,而出现裂痕。3)表面粗糙度(轮廓):影响电池内阻和循环寿命等。铜箔本身需要一定的粗
糙面能使得负极材料较好地附着在铜箔表面而不脱落。但是,粗糙度不是越
高越好,随着表面粗糙度的增加,会使得负极材料的接触性能变差,致使负
极活性材料在铜箔表面附着力下降,从而使涂覆活性材料更容易脱落,直接
影响到电池内阻和循环寿命等性能;4)厚度均匀性:影响电池一致性、稳定性以及容量大小。均匀度不一致将影响
负极电极实际活性物质的涂覆量,而负极涂覆活性物质的质量波动情况将对
电池容量和一致性产生直接影响;5)铜箔表面质量:若铜箔表面出现缺陷,如条纹、凹陷、褶皱、针孔、斑点和
机械损伤等,则将导致负极材料在铜箔上的附着力下降,涂布后出现露箔点,
两面活性材料涂覆将对容量、内阻、循环寿命等电池性能产生很大的影响,
甚至直接导致电极报废等严重问题。6)抗氧化性及耐蚀性:影响导电性等。①铜箔表面易与空气中的氧发生氧化反
应,形成氧化膜。该表面氧化膜是半导体,电子能导通,但是若这一层钝化
膜太厚,阻抗较大,则会增加电池内阻,从而使锂离子电池容量降低。相反,
若铜箔的氧化膜层比较疏松,则会使负极活性材料的附着能力有所减弱。因
此,锂电铜箔在制造过程必须采取措施增加其抗氧化能力,以保持其导电性
能良好。②锂离子电池使用的有机电解液有较强腐蚀性,为了保持铜箔的化
学性能与电化学性能的稳定,铜箔需要有较强的耐腐蚀性。7)孔隙率:影响负极活性物质在铜箔表面的附着力。1.3
电解铜箔制造工艺1.3.1
四大制造工序:溶铜、生箔、后处理及分切,生箔是核心电解铜箔的制造过程主要有四大工序,包括溶铜、生箔、后处理以及分切工序。①溶铜:主要涉及电解液制备,在特种造液槽罐内,用硫酸、去离子水将铜料制
成硫酸铜溶液,为生箔工序提供符合工艺标准的电解液。②生箔:核心设备是生箔机,生箔机的核心部件是阴极辊。在生箔机电解槽中,
硫酸铜电解液在直流电的作用下,铜离子获得电子,并于阴极辊表面电沉积制成原
箔,经过阴极辊的连续转动、酸洗、水洗、烘干、剥离等工序,铜箔被连续剥离、收
卷而形成卷状原箔。③后处理:对原箔进行酸洗、有机防氧化等表面处理工序后,使产品技术指标
符合客户要求。④分切:根据客户对于铜箔的品质、幅宽、重量等要求,对铜箔进行分切、检验
和包装。
标箔和锂电铜箔的制造工艺差别主要在后处理环节。标准铜箔与锂电铜箔的前
期生产设备、生产工艺(包括溶铜、生箔和分切工艺)相同,主要区别在于后期抗氧
化处理工艺,其中标准铜箔使用电镀工艺,并且需要经过粗化、固化、灰化、钝化以
及多次水洗等步骤,而锂电铜箔使用化学材料进行表面抗氧化处理。之所以存在这
种差别,主要是因为
PCB板和锂电池对于铜箔功能要求不同,锂电池中的铜箔仅仅
是为了汇集并传导电流,能够使电流越大越好,而
PCB板还要在铜箔上刻蚀印刷电
路,铜箔对导电的要求更高,电流需要按照规定的路线在覆铜板上传导,这对于标
箔的表面要求更高。1.3.2
添加剂配方+设备调制构筑产品
know-how需求驱动技术革新,工艺技术与铜箔产品质量的稳定性有较强的相关性,生产
工艺技术即体现在对生产设备以及电解液、添加剂的选型、工艺配方、操作方法等
多方面的要求。以嘉元科技为例,在电解液及添加剂控制技术方面,公司积累丰富的工艺
knowhow。电解液和添加剂中的指标,包括直流密度、电解液温度、电解液的
PH值、电
解液的洁净度和添加剂的选型、配方等,直接影响生产的铜箔是否满足高品质需求。
尤其是添加剂(主要作用有:细化晶粒的平整作用、降低电极与溶液间的表面张力、
改善电解液对电极的表面湿润性等),作为最主要的控制因素之一,决定了铜箔的产
品性能和用途。2、锂电铜箔的需求趋势如何?2.1
登峰造“极”,大势所趋铜箔行业的发展经历了生产工艺的演变,从传统的压延工艺改进到目前的电解
工艺,显著降低生产成本并提升铜箔产品品质;而未来,极薄化将继续成为锂电铜
箔的发展方向。纵观全行业,极薄化趋势极为显著:2016
年,国内的动力电池主要
应用
9-12μm铜箔产品;2017
年,8μm产品逐渐成为主流产品;2017
年下半年
开始,6μm产品开始进入市场,随后市占率不断提升;2020
年,4.5μm铜箔进入
量产期,国内部分龙头企业具备规模化供应的能力。而通过对嘉元科技产品结构升
级路径的梳理,我们同样发现极薄铜箔的产品研发生产进程也在不断加快。我们认为支撑极薄化锂电铜箔渗透率提升的逻辑有四:
1)电池能量密度提升需求驱动极薄化;
2)下游电池企业降本诉求驱动极薄化;
3)极薄化铜箔提升产品溢价;
4)宁德时代等下游电池厂商的设备技术突破。支撑逻辑一:电池能量密度提升需求驱动极薄化。电池能量密度关乎着电动汽车的续航,可以说续航时间和里程是制约电动车发
展的重要因素,因此提升电池能量密度也就成为了锂电池厂商的必然选择。锂电池
能量密度基本由电池正负极决定,而单纯的正负极活性材料不能保证电池能发电,
电池内必须要有电解液、隔离膜、粘结剂、导电剂、集流体、基体、壳体材料等非活
性物质,这样才能获得稳定的、持续的、安全的电能载体。我们可以这样形容,正负
极活性材料相当于“红花”,而非活性材料是“绿叶”,有了绿叶的衬托,红花才能更
好地完成任务,但如果能通过降低绿叶重量的同时,保证绿叶依旧能够稳定地衬托
红花,那么剩余的空间可以增加更多的红花,使得花儿更加鲜艳。在本文开篇的锂
电池质量占比中可以看到,正负极材料以外的部分质量占据电池的
60%,这其中就
蕴含着增加活性物质、提升电池能量密度的空间。定性看,通过降低铜箔厚度,可以实现电池在电芯体积不变的情况下,增加活性
材料用量,进而增加浆料涂覆厚度,从而使得电芯的能量密度提升,最终汽车续航
里程增加。定量看,6μm和
4.5μm的锂电铜箔相比较于
8μm的铜箔能提升
5.11%和
8.82%的质量能量密度。根据锂电池质量能量密度的计算公式:质量能量密度=电池
容量/电池质量。即,理论上可以通过保持电池容量不变的情况下,减小电池质量以
提升质量能量密度;或通过保持电池质量不变的情况下,提升电池容量。极薄化的
锂电铜箔能通过第一种方式实现能量密度的提升;同时,更薄的锂电铜箔也能降低
电池内阻,实现更好的电池性能。根据我们的测算,6μm和
4.5μm的锂电铜箔的
能量密度分别为
240.49Wh/kg、248.98Wh/kg,相比较
8μm铜箔能分别提升能量
密度
5.11%和
8.82%。我们根据以下假设进行测算:1)单位面积质量:根据灵宝华鑫官网数据,8μm、6μm和
4.5μm锂电铜箔
的单位面积质量分别为
72
g/㎡、54
g/㎡、40
g/㎡;2)锂电铜箔面积单耗:假设在不同的铜箔厚度情况下,单位能量使用的铜箔面
积相同,均为
11.81
㎡/kWh;3)锂电铜箔质量单耗:根据《中国有色金属报》的测算,8μm铜箔质量单耗
为
830-1000g/kWh,保守测算,按照
850g/kWh计算;6μm、4.5μm铜箔
的质量单耗分别为
638g/kWh、496g/kWh;4)单车带电量:根据中国汽车动力电池产业创新联盟的月度数据显示,2021
年
10
月纯电动乘用车的单车带电量为
47.6kWh;5)锂电铜箔质量能量密度:根据
CCFA数据统计,8μm锂电池的质量能量密
度为
228.80Wh/kg,据此测算出
8μm锂电池质量以及铜箔以外的锂电池
材料质量;6)假设电池质量中,除铜箔质量外,其他电池材料以及电池包装等质量相同;支撑逻辑二:下游电池企业降本诉求驱动极薄化。定性看,虽然
6μm和
4.5μm的铜箔加工费可能较
8μm更高,但是通过铜箔
厚度的减小使得“原材料减少”带来的降本空间大于“加工费的增加”,因此极薄铜
箔的单车铜箔成本更为划算。在降本的诉求驱动下,下游电池厂商具备较强的动机
进行研发并生产极薄铜箔。定量看,我们了解到使用
8μm/6μm/4.5μm铜箔的电动
乘用车单车的铜箔用量分别为
40.6kg/30.3kg/23.6kg;铜箔定价以“铜价+加工费”
为依据:铜价方面,根据上市公司公告披露的信息,多采用长江有色金属网月度铜
均价做基础来定价,根据近期的铜价走势,这里设定铜价为
7
万元/吨;加工费方面,
根据上海有色网等公开信息来源的数据,设定
8μm/6μm/4.5μm铜箔的加工费分
别为
3.6
万元/吨、4.6
万元/吨、7.5
万元/吨。根据以上设定进行测算,使用
8μm/6
μm/4.5μm铜箔的电动车单车铜箔成本分别为
4293
元、3515
元、3422
元,使用
6μm和
4.5μm铜箔分别较使用
8μm铜箔的电动车单车节约成本
18.1%和
20.3%。支撑逻辑三:极薄化铜箔提升产品溢价。定性看,铜箔产品的定价模式为“铜价+加工费”,其中铜价基本采用
m-1
价格
为基准,铜价波动可以较快地传递给下游客户,因此铜价波动对铜箔厂商毛利影响
不大。而在加工费方面,率先实现极薄化铜箔生产将使得企业享受更多的技术溢价,
毛利率更高、定价权更强,激励铜箔企业加速实现极薄铜箔产能扩张。定量看,通过不同厚度铜箔加工费的变化趋势不难发现,6μm铜箔加工费始终
与
8μm铜箔拉开差距,但差距在缩小。目前,8μm/6μm/4.5μm铜箔的加工费分
别为
3.6
万元/吨、4.6
万元/吨、7.5
万元/吨。根据诺德股份副总裁陈郁弼在高工锂
电峰会上的演讲,2021
年
H1
宁德时代
4.5μm铜箔用量约为
600-700
吨/月,H2
增长至
2000
吨/月左右,渗透率有望从
3%提升至
10%以上;中航锂电、国轩高科、
亿纬锂能、比亚迪、力神等在进一步提升其
6μm铜箔的渗透率;当前头部动力电池
企业的
6μm渗透率超过
90%,其他动力电池企业的
6μm铜箔渗透率也在快速提
升。迅速放量的轻薄化需求和高加工费都驱动着头部铜箔厂商加速生产更轻薄的铜
箔产品。轻薄铜箔毛利率更高,高利润也驱动着铜箔厂商生产极薄化铜箔。以中一科技
为例,2021
年
H1,双面光锂电铜箔中,8μm及以上、6μm、4.5μm产品的毛利
率分别为
21.47%、29.27%、39.70%,6μm、4.5μm铜箔毛利率分别较
8μm及
以上铜箔毛利率高
7.80pct、16.23pct。支撑逻辑四:宁德时代等下游电池厂商的设备技术突破。宁德时代利用先进的研发优势率先引入
6μm、4.5μm的极薄铜箔并向铜箔厂
商批量订货。涂布工序是锂电池厂商迟迟未从
8μm向
6μm转型的重要技术障碍,
涂布工序是将搅拌好的浆料涂在铜箔上,最重要的是涂浆厚度和重量的一致性,极
薄化的铜箔很容易在涂布过程中出现断带、打褶,涂布还要避免粉尘颗粒混入极片。
宁德时代率先研发设计出专门用于
6μm极薄铜箔的涂布机和全球首台
6μm极薄
铜箔高速卷绕机,2018
年解决
6μm极薄化铜箔应用难题,2019
年使用
6μm极薄
铜箔作为动力锂离子电池的主要负极集流体。宁德时代还从
2020
年开始引入
4.5μ
m铜箔进入电池生产。可以说,宁德时代等锂电池下游厂商的设备技术突破是极薄
化铜箔需求迅速放量的重要因素。2.2.1
锂电池行业天花板不断提升,增长动能切换简单回溯锂电发展史,大致可以分为三个阶段:1)粉墨登场(1991-2000):锂电池凭借能量密度、循环寿命以及性能提升,弥
补了二次电池在消费电子领域的痛点,自
1991
年索尼公司首次实现锂电商业化之
后的
10
年间,日本公司凭借技术专利垄断全球市场,2000
年日企市占率高达
93%。2)日韩争霸(2001-2010):这一时期,移动电话、随身听等消费电子产品的兴
起让锂电行业的市场快速成长,日企技术升级缓慢并且开始外溢,韩国三星和
LG抓
住机遇,开放的供应链体系和产能扩张优势帮助韩企迅速占据市场份额,2010
年,
日韩的市占率分别为
43%和
39%,锂电池行业形成了日韩争霸的格局。这期间,中
国凭借劳动力等成本优势承接锂电产业链加工产能,杉杉科技、贝特瑞、当升科技
等公司都是从这一时期开始积蓄力量,从无到有地学习生产和管理经验。3)大水养大鱼,增长动能切换(2011
至今):从消费电子切换为新能源汽车是
这一时期的主旋律,动力电池赛道已成为兵家必争之地。智能手机和平板出货量冲
高回落,消费电子对锂电池的需求增长后继乏力,2016
年,锂电池出货结构中,动
力电池占比超过数码电池。近几年各国开始大力发展新能源行业,新能源汽车也成
为了政策主推的产业,经济性逐渐成为新能源汽车需求增长的支撑,2020
年得益于新能源汽车、储能、电动自行车、电动工具等新兴产业及领域对锂电池市场需求的
增长,中国锂电池出货量为
142.9GWh。新能源汽车需求彻底引爆锂电需求,市场
天花板再度提升,大水养大鱼,来自电池厂的锂电铜箔需求不断攀升。2.2.2
新能源汽车市场扩容,铜箔行业极富成长性新能源汽车市场空间广阔,2021
年前
10
月国内销量
254
万辆,动力电池成为
锂电铜箔需求增量的最主要推动力。根据中汽协的数据,2021
年
1-10
月中国新能
源汽车销量达到
254.2
万辆,已接近
2020
年全年销量
136.7
万辆的
2
倍;同时,1-
10
月的新能源汽车渗透率突破
10%,新能源汽车产销量的增长以及不断加速的渗透
率都为未来的增长空间创造了良好的基础。新能源汽车已成为世界各国产业发展战略的重点领域:(1)中国:根据国务院印发的《新能源汽车产业发展规划(2021—2035
年)》,
到
2025
年,新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的
20%左右;中国汽车
工程学会编制的《节能与新能源汽车技术路线图
2.0》则明确,到
2025、2030、2035
年,新能源汽车销量占比分别达到
20%、40%、50%。而根据中汽协的数据,2021
年上半年的新能源汽车销量的渗透率仅为
10%,未来几年我国新能源汽车替代空间
很大。(2)欧洲:供给和补贴的增加推动新能源汽车销售放量。一方面,欧洲各国普
遍提高了新能源汽车的政府补贴额度,以德国为例,补贴逐渐从
2019
年的最高金额
2,000
欧元提高到
9,000
欧元。另一方面,欧洲主要国家相继宣布燃油车禁售时间
表,其中最早的为
2025
年,最晚的也将在
2040
年全面禁售。(3)美国:2021
年
8
月
5
日,拜登签署行政命令,声明将采取措施推动美国
在清洁汽车和卡车方面的领导地位,目标是新能源汽车在新车和小型卡车中的比例
到
2030
年提高到
50%。2021
年
11
月
19
日,美国众议院通过了
1.75
万亿元的支
出计划(BuildBackBetter),其中包括新能源汽车税收抵免法案,计划为电动汽车
提供最高达
12500
美元的税收抵免,抵免政策还需要参议院和总统拜登签署。2022
年开始,美国电动车有望呈现大爆发态势。2.3
国内铜箔市场空间测算2.3.1
相关假设1)磷酸铁锂电池的渗透率:之所以要对磷酸铁锂电池渗透率做设定,主要是因
为磷酸铁锂电池和三元电池的单
GWh铜箔消耗量有所不同。2019
年以前,国家对
新能源汽车行业进行精准补贴,能量密度是重要的考察标准,三元电池凭借高能量
密度、长续航优势,渗透率持续提升。而伴随着补贴退坡,降本成为车厂的重要诉求,磷酸铁锂电池使用铁而非镍、钴
等价格较高的元素,成本优势凸显,在电池厂的
CTP、刀片、JTM等技术的加持下,
磷酸铁锂电池的渗透率不断提升。国内新能源汽车月度销量排名前十中,宏光MINI、
特斯拉
Model3、比亚迪宋等爆款车型均使用磷酸铁锂电池,这也能侧面佐证磷酸铁
锂电池渗透率的提升。根据以上定性分析,我们假设国内动力电池磷酸铁锂电池渗透率在
2021
年至
2025
年由
50%逐渐提升至
55%。2)1GWh铜箔消耗量:考虑到磷酸铁锂电池需要消耗更多铜箔,因此假设
1GWh三元电池,对于
8μm铜箔消耗量为
900
吨,对于
6μm铜箔消耗量为
700
吨;假
设
1GWh磷酸铁锂电池对于
8μm铜箔消耗量为
950
吨,对于
6μm铜箔消耗量为
750
吨。3)不同规格铜箔的渗透率:由于目前
4.5μm铜箔仅有宁德时代小批量用货,
目前极薄化仍然以
8μm向
6μm渗透为主,假设国内
6μm铜箔渗透率在
2021
年
至
2025
年逐渐由
70%提升至
93%,海外
6μm铜箔渗透率在
2021
年至
2025
年逐
渐由
20%提升至
48%。4)消费电池及储能电池出于安全性考虑,假设均采用
8μm锂电铜箔。2.3.2
锂电铜箔需求测算根据我们的测算,预计
2021-2025
年,全球锂电铜箔需求量分别达到
33.03/44.45/53.70/64.89/78.92
万吨,未来
5
年
CAGR=30.05%。3、扩产受限叠加供需错配,紧平衡提升景气度3.1
龙头厂商积极扩产,但未来两年仍存在供需缺口产量方面,锂电铜箔全球出货量达
18.3
万吨,其中国内出货量为
9.9
万吨,占
比超
54%。根据高工锂电的数据统计,2020
年,锂电铜箔的全球以及国内产量分别
为
18.3
万吨、9.9
万吨,预计
2025
年分别达到
70.4
万吨、37.0
万吨,5
年
CAGR分别为
30.9%、30.2%。国内产品结构方面,
8μm仍保持稳定增长,6μm快速成为主流产品,4.5μ
m出现能够量产的厂商。根据
CCFA的数据统计,2020
年,8μm产品产量为
6.67
万吨,占比
44%;6μm产品产量
5.24
万吨,占比
34%;4.5μm产品产量
0.47
万
吨,占比
3%。2020
年产量增长主要在
8μm产品,6μm产品的产量和占比都稍有
下降,主流厂商开始实现量产
4.5μm产品,其中,诺德和嘉元的产量均突破千吨。落实到国内主流厂商的产量,2020
年国内锂电铜箔产量达
15.34
万吨,同比增
长
10.8%。根据
CCFA的数据统计,2020
年国内厂商锂电铜箔产量的前三名为龙电
华鑫、诺德股份、嘉元科技,产量分别达到
4.35
万吨、2.04
万吨、1.43
万吨,前三
名的市场集中度达到
50.96%。产能方面,根据我们的测算,2020
年全球锂电铜箔有效产能为
25.7
万吨,国
内有效产能为
19.5
万吨。市场上有众多机构给出了锂电铜箔产能的数据:以
2020
年数据为例,EVTank统计的全球产能为
35
万吨,按照
69%的占比测算,国内产能为
24.2
万吨;上海有色网统计的国内产能为
21.6
万吨;CCFA统计的国内产能为
22.90
万吨;中商产业研究院统计的国内产能为
30.0
万吨。之所以出现这
种差异,一方面是因为各家机构的统计方法不一致,有些机构是根据主要
企业的产能加总进行测算,有些机构是通过抽样统计等方法测算;另一方
面是因为统计口径有区别,有些测算是针对名义产能,有些则是针对有效
产能,对于名义产能中有效产能占比的估算也不尽相同;此外,一些企业并
未公布铜箔产能中锂电铜箔产能的占比,标箔和锂电铜箔的产能也存在动
态的转变,因此也会造成一些估算的差别。我们根据公开信息以及对锂电铜箔厂商产能的梳理,对锂电铜箔产能进行
了测算。测算基于以下假设:1)企业统计产能时采用原箔作为统计指标,而最终供应成品铜箔,期
间存在一定损耗,假定综合良品率为
75%,并逐渐小幅提升。2)铜箔厂商新建产能需要逐渐经过调试与生产才能有效利用产能,另
外部分由标箔转为锂电铜箔的产能需要经过技改才能利用,生产
6μm及以下的部分产能尚不能有效进行批量生产,假定产能利用率为
80%。根据我们的测算,预计
2021-2023
年,国内有效产能分别为
23.2/32.9/39.9
万吨,同比增速
18.9%/41.7%/21.2%;全球有效产能分别为
32.1/42.1/49.5
万吨,同比增速
25.0%/31.2%/17.4%。国内(大陆地区)产能占全球产能的
76%,其他地区产能以韩国、日本、中国
台湾为主。锂电铜箔产能集中于国内,并且产能前三名厂商诺德股
份、灵宝华鑫、九江德福均为国内厂商。海内外均有扩产计划,国内厂商扩产步伐更大,预计
2022-2023
年锂电铜箔迎
来扩产潮。2022
年国内和全球锂电铜箔产能分别扩张
9.7
吨、10.0吨;2023
年国内和全球锂电铜箔产能分别扩张
7.0
吨、8.4
吨。攻城掠阵靠扩产,国内主流厂商均有扩产计划。头部企业诺德股份、嘉元科技、
龙电华鑫、九江德福、铜冠铜箔、中一科技等均有较大规模的扩产计划。而花园铜
业、江铜耶兹、深根铜箔等国内厂商也均有扩建产能的规划。我们认为企业之所以进行如此大规模的扩产,有以下两点内在驱动力:
第一,以新能源车动力电池为代表的需求拉动;
第二,满足头部电池厂准入条件:产能规模不具备优势的铜箔厂商可能无法从
头部电池厂获得大量订单,市场份额向龙头铜箔厂集中,并且头部电池厂会要求供
应商产能与自身电池规划产能相匹配,以满足其材料供应的稳定性。
然而,扩产计划虽然很大,但近两年的锂电铜箔产能(尤其是极薄铜箔产能)
相当受限,我们认为主要有以下四点原因:1)阴极辊设备;2)工艺、认证、资金
等壁垒;3)产能周期长;4)产能利用率下降。3.2
工欲善其事必先利其器,阴极辊设备是扩产受限的关键阴极辊是电解铜箔制造的核心设备,其质量决定着铜箔的档次和品质。铜离子
电解液沉积在阴极辊表面并生成铜箔,同时辊筒连续旋转做圆周运动,使铜箔能够
连续不断生成和剥离,最终卷制箔材。在整个生箔过程中,阴极辊是最重要的设备。晶粒度、均匀一致性是影响阴极辊生箔质量的重要因素。阴极辊表面是铜箔沉
积成箔的基础,辊面质量与铜箔光面的表观质量有直接关系,钛层表面晶粒越细腻,
越容易形成晶粒细小、超薄韧性的光面;钛层几何形状和排列会对铜箔内部品粒的
致密性、均匀性和细化程度等内在品质以及粗糙面微观形态产生影响,因此要求阴
极辊表面晶粒细微,几何形状一致、细小均匀且排列一致。日韩阴极辊厂商技术先进但产能有限,国内阴极辊厂商受技术限制:
日韩企业在铜箔设备生产领域具有较为显著的技术与产品优势,全球
70%以上
的阴极辊来自三船、新日铁等日企,国外厂商生产的阴极辊均匀一致性较好,晶粒
度达到
12
级以上,能够较好地满足
6μm及以下厚度的极薄铜箔生产需求。但阴极
辊生产周期长,日本三船的生产能力仅为
6-8
台/年,日本阴极辊的年产量约为
230-
280
台,每台阴极辊对应
250-300
吨铜箔产能,粗略估算可满足
6-7
万吨铜箔新增
产能,无法满足每年新增约
10
万吨的铜箔产能。并且日企扩产意愿低,阴极辊厂商
交付订单已经排期至
2024
年,从铜箔厂下单到阴极辊交付的间隔时间较长,无法满
足国内厂商铜箔扩产需求。国内目前仅有少数企业可以生产阴极辊,主要厂商为洪田科技、西安泰金、航天
四院
7414
厂三家,其中,洪田科技核心技术来自日本爱机,目前在国产阴极辊中占
比超
50%,西安泰金与航天四院
7414
厂为自主研发,国产阴极辊目前已导入诺德、
嘉元等主流铜箔厂商,新进入铜箔行业的海亮、江铜等企业也主要使用国产阴极辊,
国产阴极辊相较于进口阴极辊价格更低,目前日本生产的阴极辊价格大约
240-250
万元/台,国产阴极辊价格大约为
160-180
万元。但国产阴极辊技术仍然相对落后,
均匀一致性相对不够好,晶粒度目前也只能做到
10
级,无法满足极薄化铜箔生产。
并且钛圈制备需要
0
级海绵钛,并且钛圈此前主要应用于军品,军品旺盛的需求也
会挤占阴极辊的产能。综合以上分析,日本阴极辊产能不足且排产周期长,国产阴极辊虽然能够提供
一定的增量,但目前只能充当“救火队员”的角色,主要应用于新增产能中的
8μm及以上厚度产品,铜箔极薄化趋势下,国产阴极辊设备是否能较好地服务于极薄铜
箔的生产还有待验证,极薄铜箔扩产受限。3.3
工艺、认证、资金壁垒构筑护城河铜箔行业中,生产工艺
know-how需要长期积累,锂电池下游大客户认证偏好
产能稳定并具有一定规模的厂商,重资产模式也大幅拉升了扩产的投资门槛。龙头
厂商凭借规模和先发优势尽享行业红利,中小厂商则很难在竞争中取胜。在生箔过程中,存在磨辊工艺、添加剂选型、设备调试与参数设置等明显
的技术壁垒。
1)磨辊工艺:为了使得阴极辊表面粗糙度降低到足以制作极薄铜箔,需要
采用先进的磨辊工艺技术,相应参数调试要满足各项严格条件,才有利于
极薄铜箔从阴极辊表面剥离出来。
2)添加剂选型:为了保证极薄铜箔的高性能和稳定性,需要对多种添加剂
组合进行组合调试,同时对添加剂的添加量、滴加频率等进行控制调试。
3)设备调试与参数设置:为防止断带、褶皱,需要优化生箔设备结构,校
对、调试对生产电流和电压输出效率等设备参数进行设置。客户认证壁垒高、周期长。铜箔下游的锂电池厂商供应链体系庞大而独立,
为了保证生产的稳定和连续性,锂电池厂商的供应链认证体系对供应商的
技术、产量规模等均有较高要求,中小厂商很难大规模进入其供应链,而为
了保证产品质量的稳定性,锂电池厂不会轻易改变供应商,客户粘性高。即
便能够通过认证,仍然需要
6
个月小批量供应阶段,随后才有机会承接大
批量订单。这也造成了许多中小厂商有较多名义产能处于闲置状态。重资产模式下资金门槛较高。在正极、负极、电解液、隔膜等锂电材料中,
铜箔的固定资产投资相对较高。为了说明这点,我们进行定量分析:
1)测算铜箔单吨及单
GWh固定投资额:根据嘉元科技、诺德股份、超华
科技等主流公司公告披露的部分扩产项目,锂电铜箔的单吨固定资产投资
约为
6-7
万元,1GWh固定资产投资约为
4500-5500
万元。2)锂电材料
1GWh固定投资额对比:通过统计锂电池材料的单位固定投
资额(吨或万平方米),以及预估各种材料的单耗,我们测算出锂电材料
1GWh的固定投资规模,计算公式为:单位质量或面积的固定资产投资*单
耗=单位
GWh固定资产投资。对于
1GWh,铜箔投资规模(4500-5250
万
元)低于正极(7200-10800
万元)和隔膜(6600-11000
万元),高于负极
(1700-2200
万元)和电解液(9120-240
万元),属于重资产模式。3.4
扩产周期长且产能利用率有待提升,供给进一步受限虽然各家铜箔厂商都纷纷提出自己的扩产计划,但扩产能否迅速而有效地兑现
仍然存在较多不确定因素。锂电铜箔扩产周期长,速度明显慢于下游电池厂扩产计划。锂电铜箔新建产能
一般需要大约
2
年的时间,中间经历项目规划、基建工程、装修工程、设备采购及
安装、人员招聘与培训、试运行等过程,而产能建成后还需要经历大约
1
年的产能
爬坡过程,整个过程持续大约
3
年,明显慢于下游电池厂扩产速度。以中一科技招股书中披露的募投项目的产能建设和达产时间表为例,产能建设
时间长达
21
个月,而产能爬坡还要从
30%逐渐向
80%、100%过度,最终实现达产
100%还需要
15
个月。国内产能利用率有待进一步提升。根据高工锂电的数据统计,2020
年国内产能
利用率为
42.1%,随着新建产能逐渐达产,产能利用率将逐渐提升。产能利用率处于低位与主客观因素均有关联:客观来看:1)锂电铜箔分切导致损耗。阴极辊设备的主流宽幅为
1380mm(国
内锂电铜箔产能超
95%的阴极辊均为此宽幅),宽度为
1380mm的
母卷由于卷边等原因,可用宽幅约为
1300mm,但下游锂电池厂商
并未形成统一标准,使用的铜箔宽度各有不同,总体上宽度一般在
700-800mm区间,这造成母卷利用效率大大降低,因此产量与产
能之间存在一定差距。2)从产品结构上来看,超薄铜箔对生产工艺的高要求降低了生产
效率,极薄化趋势使这种产能损失被进一步放大。①负荷率低。超薄铜箔对工艺稳定控制要求、设备精度要求、自控
精度控制要求较高,需要适度降低生箔电流负荷生产,方可实现无
瑕疵连续长时间生产,而铜箔产量与负荷正相关,负荷降低导致产
能效率降低。②成品率低。超薄铜箔的单位宽度抗张强度与箔面抗压变形能力均
较低,致使部分隐性质量缺陷形成显性质量缺陷(量变引起质变),
成品率自然而然降低,进而引发产能进一步下降。③开工率低。超薄铜箔对设备精度、控制精度等要求较高,设备计
划检修、非计划被迫检修频次提升,降低了设备有效开工时间,进
而导致产能进一步下降。主观来看:3)中小厂商大量扩产,中小厂商容易遇到无法通过客户认证等壁垒,
因此产能中相当一部分无法投入生产。4)主流厂商纷纷新建、改扩建产能,而锂电铜箔的产能完全得以释放
需要经过一定时间的爬坡阶段,这也是目前产能利用率降低的重要原
因。3.5
小结本章主要梳理了锂电铜箔厂商的产量与扩产规划,并详尽分析了限制产能迅速
扩张的主要瓶颈。1)产量方面,2020
年全球锂电铜箔产量为
18.3
万吨,与
21.2
万吨的需求相
比,出现了
2.91
万吨的缺口,并且根据我们的测算,供需缺口会逐年拉大。2)产能方面,根据我们的测算,2020
年全球锂电铜箔有效产能为
25.7
万吨,
国内有效产能为
19.5
万吨。海内外均有扩产计划,国内厂商扩产步伐更大,预计
2022-2023
年锂电铜箔迎来扩产潮。铜箔厂商扩产有以下两点内在驱动力:第一,
以新能源车动力电池为代表的需求拉动;第二,满足头部电池厂准入条件。3)限制产能扩张的瓶颈主要有以下几点:①阴极辊设备是扩产受限的关键,日韩阴极辊厂商技术先进但产能有限,国内
阴极辊厂商受技术限制;②工艺、认证、资金壁垒较高:在生箔过程中,存在磨辊工艺、添加剂选型、设
备调试与参数设置等技术壁垒;客户认证壁垒高、周期长;重资产模式下资金门槛
较高;③锂电铜箔扩产周期长,速度明显慢于下游电池厂扩产计划;4、锂电铜箔投资全景图锂电铜箔领域主要存在两家上市公司,分别是诺德股份和嘉元科技;目前处于
IPO阶段的铜冠铜箔、中一科技均已成功过会;另外,海亮股份、江西铜业等铜产业
链的龙头公司也有新建产能规划。首先对主流厂商进行简要介绍:行业内第一梯队的诺德和嘉元两家上市公司均有相当高的产量,也均是宁德时
代等大客户的重要供应商,技术上也较其他公司更加领先,6μm和
4.5μm产品均
已实现量产并得到客户订单。1)诺德股份:产能加速释放叠加大客户需求旺盛,量价齐升带来业绩触底反弹。
公司目前拥有青海和惠州两大生产基地合计
4.3
万吨的年产能,目前月出货量超
3000
吨,订单需求旺盛。公司
2020
年
12
月募资
14.2
亿元投向青海
1.5
万吨二期
项目,2021
年
6
月募资
22.88
亿元投向青海
1.5
万吨三期项目及惠州
1.2
万吨三期
项目,全部达产后诺德将形成
8.5
万吨的年产能。诺德
21Q1-Q3
实现营收
32.4
亿
元,同比+137%;归母净利润
3.2
亿元,同比+2070%。其中
Q3
归母净利润实现
1.2
亿元,同比+8663%,今年下游的旺盛需求带来量价齐升,驱动业绩增长。2)嘉元科技:良品率高叠加优秀的费用控制带来领先的单吨盈利能力,扩产规
划多点开花。公司良品率在
80%以上,而铜冠、中一的锂电铜箔良品率大约处在
65-
75%区间;优秀的成本控制使得嘉元的单吨盈利能力始终保持在
1
万元之上,21Q3
单吨净利达到
2.1
万元,高于诺德、铜冠、中一,再加上头部厂商的产销量优势,嘉
元
21Q1-Q3
实现营收
19.87
亿元,同比+151.91%;归母净利润
3.94
亿元,同比
+238.21%。其中,21Q3
公司实现营收
7.82
亿元,同比+103.90%,环比+15.85%;
归母净利润
1.50
亿元,同比+154.65%,环比+11.94%。扩产规划方面,嘉元除了现
有的
2.1
万吨梅县产能,21
年
11
月底白渡镇
1.5
万吨项目开始投产,再加上
20
年
11
月公告的宁德
1.5
万吨(22
年
H2
投产)和龙南
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