2022年复合铜箔技术及企业布局现状

2022年复合铜箔技术及企业布局现状一、复合铜箔产业概述1、分类对比较于传统铜箔生产，复合铜箔工艺流程大大缩短(由14道左右下降至7道左右)，采用真空镀膜工艺形成膜面，直接在离子置换设备中反应，同时真空工序无污染，采用新型药剂，规避氰化物等有毒物质，还具备药剂循环使用，避免了金属污染物的排放，虽然当前受限技术发展，整体成本相较传统铜箔未具备明显优势，随着工艺持续更新和规模化降低成本。复合铜箔有望占据成本优势。复合铜箔和传统铜箔对比情况2、薄膜材料路线复合集流体可采用的基膜有PI(聚酰亚胺)、PP(聚丙烯)和PET(聚对苯二甲酸乙二酯)的话。PI是性能较好的薄膜类绝缘材料；PP具有很好的光学性能，透明度好，且在高温下不释放有毒物质，目前受限于工艺水平；PET具有良好的耐高温、耐低温性能，且机械性能优异，韧性是所有热塑性材料中最好的。综合成本和性能要求，目前复合铜箔基膜主要采用PET基膜，水电镀工艺引入后PP基膜渗透率将有所提高。整体而言，短期内PET材料进展快于PP，长期看两者或将并行。PI、PP、PET薄膜性能和应用情况对比3、竞争优势复合铜箔对于电池能量密度的提升有重大作用。一方面，有机材料的密度较金属材料更低，能够降低集流体的整体质量；另一方面，铜箔的占比变少，厚度变薄，进一步减少了集流体的质量。重庆金美官网显示，MA/MC(复合型铝膜/铜模)的重量更轻，面密度较传统铜箔降低77%，能量密度提高5%以上。腾盛科技官网显示，复合铜箔质量减轻60%以上，从而带来电池重量的减轻，传统纯金属集流体占电池比重达15%，随着复合集流体重量占比降低，电池能量密度实现提升5%-10%。另外，复合铜箔除了在能量密度、成本、安全性有较大优势外，凭借复合材料自身优势，在柔韧性、抗压强度、均匀性等方面也同样占优。复合集流体对电池能量密度的提升二、复合铜箔技术现状1、生产工艺对比传统铜箔制备采用电解+电镀工艺，设备简单、成本较低。复合铜箔采用真空镀膜+离子置换工艺，制备工艺更为复杂，蒸镀是核心工序，其次为水电镀。制作流程：首先在厚度3.5~6μmPET薄膜表面，采用磁控溅射或真空蒸镀的方式，在两面制作20-80nm的金属层，然后通过水电镀的方式，将金属层加厚到1μm。复合铜箔和传统铜箔生产工艺对比2、主要工艺步骤磁控溅射的难点之一是靶材利用率低和镀膜均匀性较低。靶材的利用率较一般在30%以下，消耗量大，且对整个工艺效果及周期等影响较大；镀膜机均匀性的好坏直接影响到了光学薄膜的品质高低，精密的均匀性能够提高镀膜良性，目前对镀膜机均匀性的精度要求0.1%甚至更高，但目前市场上主流的镀膜机的均匀性只能达到1%。真空蒸镀是使用较早、用途较广泛的气相沉积技术，相较于真空溅镀技术，此方法得到的薄膜密度差(只能达到理论密度的95%)且附着力较小。以6μm复合铜箔总成本拆分水电镀工序将金属化PET的铜层厚度增加到1μm，使复合铜箔厚度在6-8.5μm之间，要求复合铜箔镀铜均匀性需要至少达到1μm±0.1μm，电镀设备速度至少需要达到7m/min以上，且距离规模化量产仍有提升空间。磁控溅射工艺和水电镀工艺示意图3、专利量随着复合铜箔整体技术需求发展，整体专利申请了和公开量表现为稳步增长态势，说明了我国复合铜箔相关技术的快速发展，数据显示，2021年国内复合铜箔相关申请量和公开量分别为22个和10个，从2022年专利内容来看，多集中在复合铜箔膜和生产领域。2015-2022年中国复合铜箔相关专利申请数量变动注：截止2022年10月18日三、复合铜箔产业成本分析根据测算，考虑到设备、人工成本、电费和水费等成本，复合铜箔成本约为2.56元/m2左右，但实际良率整体和损耗较高，远不及75%，整体成本略高于传统铜箔。未来，随着复合铜箔良率、效率提升，复合铜箔单位成本存在较大下探空间。资料来源：公开资料整理2022年复合铜箔和传统铜箔成本对比四、复合铜箔产业链入局企业1、产业链企业图谱复合铜箔上游主要为PET/PP等膜、相关设备(包括磁控溅射设备和水电镀设备)等，中游制造入局企业数量较多，包括重庆金美、宝明科技、双星新材、中医科技和诺德股份等，下游主要应用锂电池，厂商主要包括动力电池、储能电池和消费电池厂商。复合铜箔产业链企业图谱2023-2025年中国中性预测复合铜箔规模及渗透率2、主要入局企业22年以来行业内多家上市公司公告关于复合铜箔相关布局，复合铜箔材料制造的相关公司大致可以分为两类，第一类为膜类相关材料公司，如双星新材(光学膜、节能窗膜材料等)、宝明科技(触控屏ITO镀膜材料)、万顺新材(导电膜、节能膜、高阻隔膜)、阿石创(镀膜靶材)；第二类为传统电解铜箔公司，如中一科技、诺德股份。设备商方面，东威科技于2022年8-9月连续签署3份共计17亿元订单；广东腾胜科技目前主要提供真空镀膜设备，供货重庆金美，日本TDK；汇成真空、振华科技、合肥东昇等均为国内真空镀膜设备领先企业。PET基材企业方面，双星新材在自制4.5um基材基础上完成了各项工艺，已对外销售。五、复合铜箔市场预测1、产业化时间当前国内多家复合铜箔材料厂商已于上游设备厂商签下批量订单，观察动力电池的验证节点与订单意向来看，或构成第二轮行情的主要驱动因素之一。根据设备的交货节奏，复合铜箔的第一批规模化产能最早有望于2023年H1形成，预计伴随焊接、良率等工艺难点解决，或有望推动主流电池厂商于2023年H2进入小规模量产上车，预计主流搭载复合铜箔动力电池的车型发布会有望于2023年出现，2024年有望实现大规模装车。2、市场规模预测以2024年基本达成商业化为基础，假设6um复合铜箔单的GWh电池用量为234.4吨，中性预计2024年和2025年渗透率分别达5%和10%，我国复合铜箔市场规模有望分别达41.3亿元和100.8%。同时随着国内整体新能源汽车需求持续增长，复合铜箔整体市场规模引来快速发展。3、复合铜箔需求预测以中性预测渗透率来看，以全球锂电池出货量2024年和2025年达1502GWh和1938GWh为基础，同时分别预计2024复合铜箔良率75%，2025年上升至80%，测算等2024-2025年我国复合铜箔需求分别可达100.1GWh和242.3GWh，当前全球锂电出货量约521GWh，全球电动车高速发展背景下，未来复合铜箔技术成熟背景下需求量有望大幅度增长。2023-2025年中国中性预测复合铜箔需求量及良率4、待解决问题在产业化初期，复合铜箔本身性能和工艺方面也有一些亟待解决的问题。如由于PET表面光滑的特性，增强层与PET薄膜的结合力以及使得采用水电镀加厚的铜层具有均匀性平整性是其技术难点。此外，PET薄膜较薄，容易在真空沉积环节被穿透，工艺难度比较大。复合铜箔待解决问题HYPE