锂电池复合铜箔行业专题报告时人不识凌云木，直待凌云始道高

　　（报告出品方作者：东海证券，周啸宇、王珏人）1。负极集流体：电池负极活性物质的承载体
　　1。1。集流体简介：承载负极材料、汇集电流的结构件
　　集流体指汇集电流的结构件，在锂离子电池上主要指的是金属箔，如铜箔、铝箔。在电池充放电过程中，正极活性物质产生的电流需要通过集流体汇集，形成较大的电流，再通过外部传输到负极材料。因此，集流体应与活性物质充分接触，以便尽可能降低电池内阻，从而有效提升电池整体性能。
　　当前作为行业主流使用的锂电负极集流体为铜箔。电池负极的电势相对较低，金属铜的嵌入容量相对较小，锂离子不易与其产生合金化反应，因此负极集流体主要使用铜箔。但作为传统材料的铜箔存在一些长期难以解决的问题，包括：1）原材料影响，生产成本高、重量占比大等不可避免；2）安全隐患，当锂电池面临极端情况或受到穿刺后，容易造成电池内部短路，从而导致电池自燃。
　　因此，当前传统铜箔的核心发展路径十分明确向更薄发展。更薄的铜箔可以有效降低电池集流体使用成本、减少金属铜的使用则能够提升电池整体能量密度，目前规模化生产的最薄铜箔达到4。5m，较8m铜箔能够提升约6的电池能量密度。
　　1。2。铜箔市场整体规模：行业维持高增长，市场集中度较低
　　在碳中和大环境下，国内锂电及上游材料行业保持高增长态势。2021年我国锂电铜箔出货量达到28。05万吨，同比增长122。9，主要得益于新能源汽车需求带动动力电池需求高涨。21年全年国内动力电池出货量达到220GWh，未来几年随着全球新能源汽车、储能、3C数码等市场需求的持续增长，预计2022年锂电铜箔市场需求量约38。75万吨。
　　极薄化趋势带动6m以下铜箔占比提升。2018年以来，6m以下铜箔出货占比呈现出上升的趋势，2021年占比超过6成（其中6m占比为58，4。5m占比为6）。随着锂电铜箔极薄化趋势确定，各铜箔企业加快布局pet铜箔等轻薄铜箔，2021年各大铜箔企业6m铜箔出货量普遍占到企业铜箔产品出货的80以上。其中，诺德股份、嘉元科技等部分企业已实现4。5m铜箔产品的小批量供货，其他企业也在加快4。5m铜箔的研发量产进程。
　　锂电铜箔市场集中度较高。2021年国内Top5企业的市场占有率（按出货量计算）为45。7，Top10企业的市场占有率达69。5。随着多家铜箔企业新建产能陆续投放市场，市场竞争有一定的加剧。20202021年市场CR5下降7。4pct，CR10下降5。0pct。
　　我国是锂电铜箔主要生产国。从全球锂电铜箔产能分布来看，2021年中国锂电铜箔产能占比达75，为世界锂电铜箔主要产区。龙电华鑫、诺德股份、韩国ILJIN产能位列前三，占比分别为11、8、8。国内市场中，龙电华鑫、诺德股份、德福科技产能产比均在9以上，位列第一梯队；嘉元科技、铜冠铜箔、禹象铜箔、台湾长春和江铜耶兹铜箔为第二梯队。
　　下游需求旺盛，头部铜箔企业正在加速产能布局：1）诺德股份：现拥有青海西宁、广东惠州两大生产基地，合计产能8。5万吨年。2022年1月公司宣布在湖北黄石投建10万吨铜箔材料基地；5月宣布在江西贵溪投建10万吨超薄锂电铜箔生产基地，总投资25亿元，分两期建设，其中一期5万吨预计于2023年投产2万吨、2024年投产3万吨，二期5万吨预计于2025年开始建设。在建项目投产后，公司产能将得到大幅提升。2）德福科技：目前拥有江西九江和甘肃兰州两大生产基地，截止21年末总产能为4。9万吨年，预计2022年底产能可达6。5万吨年。同时公司计划在兰州新建15万吨锂电铜箔产能，到2025年兰州基地总产能将达20万吨年。2。复合铜箔：锂电负极集流体新星
　　2。1。原理：三明治结构有效提升电池综合性能
　　复合铜箔能够有效解决传统铜箔的成本及安全问题。复合型铜箔采用铜高分子材料铜的三明治结构，较传统铜箔有着明显的优势。以PET铜箔为例，复合铜箔较传统铜箔能够降低约23的金属铜使用，当产品大规模量产后，其生产成本有望大幅降低。同时，更少的使用铜能够有效降低电池本身重量，提升电池能量密度。复合铜箔的制作工艺是在基材为38m厚度的高分子材料（PET、PP、PI等）表面通过磁控溅射的方式，制作一层50nm左右的金属层，从而达到基材表面金属化，形成半成品。接着通过水电镀的方式将厚度1m及以上的铜通过离子置换的方式电镀至基材上，最终制成合计厚度约510m的复合铜箔。
　　2。2。复合铜箔的特点：优异的性能契合市场需求
　　复合铜箔更加贴近市场实际需求。传统铜箔为了保证材料的机械性能，存在理论的厚度上限，同时更轻薄的铜箔也带来了更高昂的加工费用。随着技术迭代，复合铜箔比传统铜箔有着更柔软的质地、更好的延展性、更优秀的抗压性能，能够帮助电池提升能量密度、控制生产成本，更加贴合市场需求。
　　2。2。1。更好的安全性：抑制锂枝晶产生，降低电池内部短路风险
　　1）复合铜箔柔软的质地和良好的延展性可以有效抑制锂枝晶产生。锂电池在充放电过程中，会有部分锂离子无法顺利进入负极石墨层之间，而是堆积在负极材料和集流体表面。传统铜箔因其柔韧性、延展性较差，导致表面应力分布不均匀，无法抑制锂枝晶生长。当锂枝晶达到一定长度，将有可能穿刺电池隔膜，造成电池内部短路。相反，复合铜箔因其材料柔软、延展性优越，可以有效分散集流体表面应力，帮助锂离子沉积均匀，抑制锂枝晶产生，从而提升锂电池安全性能。
　　2）复合铜箔能够降低电池内部的短路风险。锂电池在极端环境下遭遇穿刺时，金属箔易形成毛刺，且毛刺方向是任意的，很容易二次刺穿隔膜，造成不可逆转的严重后果。而复合铜箔基材作为高分子材料，本身不易断裂，其次1m厚度的金属铜很难刺穿隔膜。即便电芯遭到穿刺，复合铜箔也会发生断路效应，控制短路电流不增大，有效提升了电池的安全性能。根据相关研究，以PI为基材的复合铜箔，在基材中加入TPP（阻燃剂），当电池燃烧过程中，能够有效较低氧气含量，做到自我灭火，提升安全性能。
　　2。2。2。更低的生产成本：提高卷绕速度、设备国产化
　　1）复合铜箔优秀的抗压性和良好的延展性可以满足电芯高速卷绕要求，从而提高生产效率。当前锂电池的生产工艺主要以卷绕为主，卷绕工艺决定了集流体需要良好的延展性。正、负极集流体在生产过程中需要经历缩卷拉放，在这一过程中，集流体需要承受更大的拉力。复合铜箔优异的抗压性要远远超过纯铜材质，因此当材料的抗压性提升后，可以在生产过程中加大设备拉力，进而提升产品生产效率。
　　2）我国已经实现了复合铜箔生产设备的量产。复合铜箔的生产设备包括磁控溅射设备和水平连续镀膜设备，这两种设备国内均能生产，并已实现规模化交付使用，极大解决了膜类产品的生产设备进口难等问题。
　　3）单位成本拥有明显优势。复合铜箔单位成本测算主要包括原材料（铜、靶材、基膜）、设备折旧（磁控溅射设备、水电镀设备）和其他费用（水费、电费、人工及其他）。基于此我们做出如下假设：i。原材料：假设金属铜单价6。3万元吨、靶材单价10万元吨、基膜（PET）单价0。85万元吨，合计原材料单平成本约1。25元平米。ii。设备折旧：假设磁控溅射设备1500万元台、水电镀设备1100万元台。根据东威科技公告，设备平均折旧年限约10年，残值为0，设备幅宽1。65米，未量产前年均工作4800小时，得到设备折旧单平成本约0。79元平米。iii。其他费用：根据重庆金美新材环评报告书，假设单平水费0。004元、单平电费0。21元、人工及其他单平成本0。5元，合计其他费用单平成本约0。714元平米。综上，根据假设所得单位成本为：在良率为60时，单平成本为4。58元平米；在良率为70时，单平成本为3。93元平米；在良率为80时，单平成本为3。44元平米。
　　2。2。3。更高的能量密度：降低电芯质量，提升电池能量密度
　　采用复合铜箔可以有效提升电池能量密度。电池厂商为了提升电池能量密度，在研发过程中采取两种途径：一是采用更高能量密度的正极材料、二是在原有电池中通过更换部分材料以降低电池重量。当前负极集流体使用最为广泛的是铜箔，其在电芯中重量占比约为1215。若使用复合铜箔替代传统铜箔，可以有效降低电芯质量，达到提升电池质量能量密度的目的。对比6m传统铜箔和6m复合铜箔（基膜选用PET）：复合铜箔的结构一般为中间4m的PET材料，正反两面各1m的铜，总厚度6m。PET的密度约为1。38gcm3，远低于金属铜。根据测算，使用复合铜箔替代原有铜箔可降低负极集流体质量约56，电芯整体质量下降约6，电芯质量能量密度可提高约6。6。
　　根据比亚迪公开专利，对复合集流体的测试包括：使用11m的铜箔3mPP复合铜箔的电池2比使用传统6m铜箔的电池0能够提升约3。3的能量密度；而更进一步，电池1将正极传统10m铝箔替换为33m铝箔4mPP的复合铝箔，电池能量密度可较电池0提升6。1。
　　2。3。工艺流程：目前以两步法为主，部分采用三步法
　　当前复合铜箔的生产工艺主要为两步法和三步法。两步法包括：真空磁控溅射镀和水电镀；三步法是在两步法中间增加一步，包括：真空磁控溅射镀、真空蒸发镀（三步法独占）和水电镀。
　　真空磁控溅射镀膜是复合铜箔制造工艺的第一步，也是最关键的一步。真空磁控溅射镀膜是使用高能等离子体（复合铜箔工艺中主要使用氩离子Ar）轰击靶材，使靶材以原子团或离子形式被溅射出来，沉积在基膜表面，最终形成厚度约3050nm的薄膜。该步骤的化学反应式为：阴极Cu2ArCu2；阳极AreAr。
　　真空蒸发镀膜是三步法的核心步骤。真空蒸发镀膜是在真空条件下，通过加热金属铜使其以原子团或分子团形式被蒸发出来，并沉降在基膜表面形成薄膜。真空蒸发镀膜蒸发的金属铜沉积量约是磁控溅射的三倍，可以更加有效地帮助铜的沉积，使金属铜层分布更加均匀，弥补两步法铜层厚度不足的问题。
　　水电镀步骤的核心是加厚金属铜层，以达到所需厚度。水电镀本质上是一种置换反应，将置换的两极置于溶液中，溶液中的铜离子被还原为铜，沉积在基膜表面，形成目标厚度的铜层。目前水电镀工艺相对成熟，各公司的解决方案各有差异。根据重庆金美新材的环评报告，将水电镀工艺分为碱性电镀和酸性电镀两步，碱性电镀可以增加金属铜层表面的致密性，酸性电镀可以使金属铜层表面更加光滑匀称。
　　2。4。复合铜箔基膜材料：PET脱颖而出
　　PET凭借其优异的性能脱颖而出。复合铜箔的原材包括基膜（高分子材料）和金属铜。而基膜的选择主要包括PP（聚丙烯）、PI（聚酰亚胺）和PET（聚对苯二甲类脂）等，由于PI价格过高，违背了复合铜箔生产的初衷，因此一般不选用PI作为基膜。对比PP和PET，PP优势在于：耐酸碱性强，密度相对较低；PET优势在于：结合力优越，熔点更高，工作温度范围更广，拉伸强度更好。结合两种材料的性能，当前PET更加适用于复合铜箔的基膜。3。复合铜箔市场需求及空间测算
　　3。1。下游市场：动力电池高增长，储能紧随其后
　　欧盟对碳排放要求更加严苛，补贴持续加码。欧洲各国新能源汽车政策效果显著，购车优惠促进新能源汽车销量进一步提升。欧洲汽车排放政策趋严，到21年底政策要求所有汽车平均碳排放量不高于95gkm。政策及排放标准促进新能源汽车需求火爆，20142021年新能源汽车年销量由10万辆增至214万辆，CAGR达55，2021年同比增长70，其中纯电动车占比过半。美国政府加速汽车电动化，市场发展空间巨大。2021年美国新能源汽车销量65。2万辆，同比增长101，但目前美国新能源汽车渗透率依然较低，仅为4。3。美国政府去年宣布到2030年新能源车销售量将占汽车总销量的一半，同时环境保护署EPA重新设定燃油车排放标准，从40MPG提升至52MPG。此外2022年为美国电动皮卡发展元年，多家车企推出新型电动皮卡，年底美国电动车销量有望达到120万辆。
　　中国新能源汽车市场发展迅猛，渗透率持续上升。我国新能源汽车在当前政策下发展迅猛，2020年成为全球最大的新能源汽车市场。2021年全年销量352。1万辆，同比增长158，截至22年11月销量达到605。8万辆，同比增长103。6，22年11月单月渗透率创下历史新高，达37。9。此外我国造车新势力市场份额逐步增加，月度交付量屡创新高，自主品牌强势发展，比亚迪作为典型国产车企今年宣布停产燃油车，销量也成功创下新高。我们预计今年国内新能源汽车总销量将超680万辆。
　　整体装机量显著增加，磷酸铁锂占据更大市场。受益于中低端新能源汽车销量增加及电池技术的提升，2022年前11个月内磷酸铁锂电池的装机占比达到了67。7（去年同期仅为55。8），市场份额维持增长趋势。同期动力电池装机量达到34。1GWh，其中三元装机量11GWh，铁锂装机量23。1GWh。我们预计国内全年动力电池装机量可达300GWh。
　　随着新能源发电装机规模的迅速扩张，储能市场得到快速发展。电化学储能作为储能方式中不可或缺的一部分，近年来出货量快速增长。2021年我国储能电池出货量达到48GWh，同比增长200，其中锂离子电池占比约九成。在政策制度推动下，新能源发电项目需要配套储能，2022年我国储能电池出货量有望进一步增加，预计全年出货约90GWh，带动储能电池上游材料环节发展。
　　随着电子设备的迭代更新，消费类电池市场需求显著增长。当前5G、云计算、AI等高新技术的发展，以及可穿戴设备、电子烟、无人机等电子设备不断涌入市场，市场对消费类电池的需求持续增长。预计全球3C消费类锂电池出货量将从2018年的48。8GWh增加到2025年的115。2GWh，CAGR达到11。3。
　　3。2。产业布局及市场空间：多家企业布局，25年市场空间有望超百亿
　　复合铜箔产业链发展初期，生产设备先行。设备端：1）东威科技：公司可量产水平电镀设备，2022年与多家厂商签订大额设备订单；2）骄成超声：公司目前已经成功研发超声波滚焊设备，是复合集流体极耳焊接工艺的必要设备。目前产业进展十分顺利，多家企业产品良率表现优异。主要包括：1）重庆金美：最早研发复合铜箔的企业，采用三步法提升产品性能，绑定行业龙头企业，其中磁控溅射设备来源于子公司海格瑞特；2）宝明科技：公司自研磁控溅射设备，良率行业领先，目前已向多家龙头企业小量供货；3）双星新材：公司PET产品行业领先，基膜成本优势显著，目前已向多家龙头企业送样。
　　到2025年复合铜箔市场空间有望超100亿元。根据全球锂电池需求提升趋势，20232425年全球锂电池出货量约为104514712045GWh，通过测算表明，20232425年对应中性渗透率情况，复合铜箔需求约1。027。1719。95亿平，市场空间约7。6446。64119。73亿元，复合增长率约150。
　　3。3。行业公司梳理
　　3。3。1。宝明科技：转型复合铜箔领域，开拓新增长曲线
　　LED背光源和电容式触摸屏业务成熟稳定，转型锂电复合铜箔领域，开辟新增长点。宝明科技成立于2006年，2020年在深交所中小板挂牌上市，主营业务为LED背光源和电容式触摸屏，客户优质广泛，直接客户包括京东方集团、天马集团、TCL集团、信利集团、深超光电、东山精密等国内外知名企业；终端客户则包括VIVO、OPPO、小米和三星等。2021年公司基于背光板技术切入复合铜箔领域，目前规划有复合铜箔一期产能1。5亿平年，预计将于2023年二季度投产，开辟公司新的业务增长点。产品结构调整见效，业绩拐点将至。2020年来公司业绩出现亏损，主要是下游消费电子景气度降低所致。公司积极调整产品结构，提升车载、笔电、平板等背光源产品占比，降低手机背光源业务比重，亏损逐渐收窄，未来随着公司锂电铜箔实现规模量产，有望顺利迎来业绩拐点。2022Q13公司营收7。4亿元，同比下降10，归母净利润1。16亿元，同比增长22。7；2022H1LED背光源业务收入占比达72。6，为公司的主要收入来源。目前公司自研磁控溅射设备，良率行业领先，目前已向多家龙头企业小量供货。
　　3。3。2。双星新材：国产BOPET龙头，未来具备规模优势
　　国产BOPET龙头，产能快速扩张。双星新材成立于1997年，2011年在深交所挂牌上市，主营业务包括光学材料、新能源材料、节能窗膜材料、信息材料、热收缩材料五大板块。当前公司重点布局光学膜，产能快速扩张，规模优势不断扩大，2021年投产二亿平光学膜（一期）30万吨产能，预计公司市场份额将进一步提升。公司下游客户包括TV终端厂、光学组件厂、碳带打印厂等，光学膜产品成功导入三星、LG、TCL、海信、小米、华为等全球一线品牌，客户资源丰富。主营产品量价齐升，业绩快速增长。2022Q13年公司营收48。1亿元，同比增长13。4，归母净利润7。7亿元，同比下降21。1，2020年来公司完成生产线升级改造，毛利率大幅提升，2022Q13年毛利率为23。6。2022H1光学材料膜、聚酯功能膜、新能源材料膜、可变信息材料膜与热收缩膜收入占比分别为30。7、23。4、21。4、6。5和5。0，产品重心向光学材料膜等高端产品转移。当前公司PET产品行业领先，基膜成本优势显著，我们预计复合铜箔量产后，公司规模效应将凸显。
　　3。3。3。东威科技：国内电镀设备龙头，充分受益复合铜箔产业化
　　国内PCB电镀设备龙头，横向拓展锂电、光伏领域具备先发优势。东威科技成立于2005年，2021年在科创板成功上市，经过近二十年的发展，公司现已成长为国内PCB电镀设备龙头，并凭借深厚的技术积淀横向拓展至复合铜箔水电设备与真空磁控溅射设备领域，成功开拓了第二增长曲线。目前公司主营业务包括PCB电镀专用设备、五金表面处理专用设备等传统业务以及复合铜箔专用设备、光伏电镀设备等新业务。业绩稳定增长，垂直连续电镀设备为公司收入第一大来源。20172021年公司营收由3。76亿元增至8。05亿元，CAGR为20。9；归母净利润由0。45亿元增至1。61亿元，CAGR为37。2。2022Q13分别实现营收及归母净利润6。821。46亿元，分别同比21。031。6。公司毛利率较为稳定，近年来始终维持在40以上。垂直连续电镀设备为公司收入第一大来源，2021年营收占比81。4，达6。55亿元。未来随着复合铜箔、光伏电镀铜领域产业化进程不断推进，业绩有望进一步提升。目前公司可以量产水平电镀设备，已与多家厂商签订大额设备订单，预计23年出货量可以达到50台上下。
　　3。3。4。骄成超声：超声波设备龙头，横向拓展丰富业务布局
　　超声波设备龙头，业务版图逐步扩大。骄成超声成立于2007年，成立之初从事超声波裁切业务，主要服务于橡胶轮胎裁切领域；2016年，公司切入动力电池产业，为下游客户提供动力电池超声波焊接设备；2020年业务进一步拓展至无纺布、线束、半导体等新领域；2022年公司在上交所成功挂牌上市。下游客户包括宁德时代、比亚迪、中创新航、国轩高科、蜂巢能源、亿纬锂能等一线电池厂商。公司业绩稳步增长，动力电池超声波焊接成主要收入来源。2022Q13公司营收3。88亿元，同比增长43。6，归母净利润0。86亿元，同比增长80。3，毛利率为51。4。2021年公司动力电池超声波焊接设备收入占比约65。1，为公司收入第一大来源。公司已成功研发复合集流体极耳焊接工艺必要的超声波滚焊设备，同时已与宁德时代签订到2024年的设备独供协议。
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