電鍍銅鋁箔新能車前沿技術

1、目錄電鍍銅/鋁箔介紹電鍍銅/鋁箔與傳統(tǒng)箔材的比較電鍍銅/鋁箔的制造工藝電鍍銅/鋁箔的產(chǎn)業(yè)格局核心觀點電鍍銅/鋁箔是傳統(tǒng)銅鋁箔材的同類產(chǎn)品，存在替換關系。電鍍箔是一種新型的動力電池集流體材料，三明治結構，中間層為PET/PEN/PP材料 做芯的導電薄膜，導電薄膜在PET表面還有一些鍍層結構。導電薄膜的兩側為厚度1-2m的金屬，與傳統(tǒng)箔材存在強競爭關系。電鍍銅/鋁箔在安全性，能量密度和降本空間上有顯著優(yōu)勢。電鍍銅/鋁箔可以通過針刺安全和濫用測試；而且因為金屬用量只有傳統(tǒng)箔材的1/2- 1/3，重量下降能量密度能提高4%-8%； 同時因為金屬用料少，理論成本低于傳統(tǒng)銅箔，但目前由于制造工藝未成熟，規(guī)

2、模小，成本高于傳統(tǒng) 銅箔。銅價上漲和銅箔供需緊張，是電鍍銅箔持續(xù)滲透的機會。滬銅價格一直持續(xù)上漲，2021年上半年銅價漲幅達到21.6%，我們預計，新能源汽車有望在今年達到370Gwh裝機量，銅箔的需求將達到36萬噸，在2025年預計增長超過100萬噸。電鍍銅箔有著很大的試用機會與推廣空間。推薦標的：繼續(xù)推薦電池龍頭寧德時代，公司從2019開始使用電鍍箔，有完整的性能數(shù)據(jù)和市場端經(jīng)驗。公司和金美新材在產(chǎn)品和制造專利有 提前布局，其他廠商短期內難突破。通過電鍍箔的商業(yè)化應用， 公司可以繼續(xù)提升高鎳電池的市場份額，并在箔材降本的潛力上保持先發(fā)優(yōu)勢。 預計21-22年收入1020、2019億元，利潤

3、119、208億元，對應96x、60 x。風險提示：1）二代電鍍銅/鋁箔穿孔良率不及傳統(tǒng)箔材；2）電鍍銅/鋁箔提產(chǎn)進度不及預期；3）電鍍銅/鋁箔制造成本下降低于預期；4）新能源車銷量不及預期。資料來源：方正證券研究所整理電鍍銅/鋁箔是一種夾層式的電池集流體電鍍銅/ 鋁箔與傳統(tǒng)箔材的主體功能相同。電鍍銅/鋁箔是一種新型的動力電池集流體材料，主要由3部分組成，中間一層為絕緣樹脂 (PET/PEN/PP材質)做芯的導電薄膜，導電薄膜在PET表面還有一些鍍層結構。導電薄膜的兩側為厚度1-2m的金屬，主要是一種夾層式的 結構。與傳統(tǒng)箔材的制造工藝不同。傳統(tǒng)的鋁箔和銅箔主要是由輥壓或電解工藝生產(chǎn)得到；電鍍

4、銅/鋁箔是在厚度3.5-6m的塑料薄膜表面采用磁 控濺射和真空蒸鍍的方式，制作一層20-80nm的金屬層，然后通過水電鍍的方式，將金屬層加厚到1-2m，制作總厚度在5.5-8m之間的 復合金屬箔，用以代替6-9m的電解金屬箔。圖表：純金屬箔與電鍍銅/鋁箔示意圖鋁材/銅材鋁材/銅材導電薄膜電鍍及真空蒸鍍在過去的電池行業(yè)應用較少資料來源：光潤真空官網(wǎng)，方正證券研究所整理數(shù)據(jù)來源：禾聚精密官網(wǎng)，方正證券研究所整理電鍍廣泛應用于電子計算機、通信、消費類電子、工業(yè)儀器、國防航天等行業(yè)，基本原理為在含有預鍍金屬的溶液中，以被鍍基體金屬為陰極， 鍍層金屬或其他不溶性材料做陽極，通過電解作用，使鍍液中預鍍金屬

5、的陽離子在基體金屬表面沉積出來，形成鍍層。真空蒸鍍廣泛應用于OLED屏幕等行業(yè)，使用金屬、合金或化合物鍍膜，鍍鋁或絕緣物當作電容之電極?；驹頌樵谡婵諚l件下，使金屬、金屬合金等蒸發(fā)，然后沉積在基體表面上，蒸發(fā)的方法常用電阻加熱，電子束轟擊鍍料，使蒸發(fā)成氣相，然后沉積在基體表面。圖表：電鍍原理示意圖圖表：真空蒸鍍原理示意圖電鍍銅/鋁箔的安全性強安全性好是復合材料關鍵要素之一。隨著動力電池在市場滲透率越來越高，安全成為電池產(chǎn)品的最基本訴求。但由于電池能量密度越來越高，電池熱失控的風險也同步增加。復合金屬箔中間的導電薄膜的阻燃結構，可以大大提高電池的安全性，使用了電鍍銅/鋁箔的電池可以讓 高鎳電池

6、更安全，保證產(chǎn)品性能的競爭力。PET的引入對電池能量密度有貢獻。電鍍銅/鋁箔的厚度能達到傳統(tǒng)箔材的水平甚至更薄，在部分金屬替換成塑料情況下，減輕材料的重量，從而增加電池的能量密度，所以電鍍銅/鋁箔可以帶來電池安全性和能量密度提升的雙重作用。圖表：電池安全事故資料來源：中國儲能網(wǎng)，方正證券研究所整理資料來源：Himmpat，方正證券研究所整理納米級金屬層圖表：導電薄膜的結構塑料層阻燃劑6鋰電箔材的發(fā)展趨勢是尺寸減薄化。薄銅箔輕薄化的好處在于：1）提能量密度：相較8m鋰電銅箔，6m、4.5m鋰電銅箔分別可提升 鋰電池5%、9%的能量密度。2）降成本：今年以來單噸銅價上漲至7萬元以上（去年同期在4萬

7、元多），銅箔減薄化雖然在發(fā)展初期因高 額加工費成本效應較差，但長期來看是更經(jīng)濟的選擇。正極鋁箔方面，由早期的16m降低到再到12um，目前很多電池廠商已經(jīng)量產(chǎn)使用10um的鋁箔。國內的鼎勝新材、華北鋁業(yè)和云鋁股 份能夠生產(chǎn)9-20m的電池鋁箔。負極銅箔方面，由于本身銅箔柔韌性較好，其厚度由之前12um降低到8um甚至4.5m。目前嘉元科技 和諾德股份能夠量產(chǎn)4.5m銅箔。圖表：銅箔/鋁箔企業(yè)生產(chǎn)厚度變化資料來源：嘉元科技招股書，南山鋁業(yè)年報，電池中國網(wǎng)，方正研究所整理箔材的發(fā)展復盤項目箔材厚度銅箔（以嘉元科技為代表）10m9m7m6m4.5m銅箔量產(chǎn)的中 試，同期寧德時代 4.5m銅箔導入批量

8、生產(chǎn)4.5m銅 箔，與諾德股份一 同向寧德時代供應200520062008201820192020鋁箔（以南山鋁業(yè)為代表）研發(fā)20m高精度電池鋁箔20m高精度電池 鋁箔量產(chǎn)并供貨量產(chǎn)12m動力電池鋁 箔，向寧德時代供貨正在研發(fā)10-9m產(chǎn) 品正在研發(fā)10-9m產(chǎn) 品201620172018201920207箔材的發(fā)展復盤資料來源：方正證券研究所整理國內電池廠加速推進薄基材，海外電池廠進度慢于國內。1）海外電池廠：多采用8m銅箔，銅箔薄化進度慢于國內，一方面由于海外 電池廠材料迭代周期更長，另一方面國內早期補貼和能量密度掛鉤也催化技術快速發(fā)展。2）國內電池廠：寧德時代正從6切4.5中， 其他電池

9、廠從8切6中。以銅箔發(fā)展為例，6m銅箔：為國內電池廠主流，中航鋰電、國軒高科和億緯鋰能等電池企業(yè)6m銅箔的滲透率21年有望提升至60% 以上。GGII預計2020-2022年國內6m銅箔滲透率分別為60%/80%/90%。4.5m銅箔：2020年開始進入量產(chǎn)期，主要是寧德時代推 動導入。據(jù)GGII數(shù)據(jù)，寧德時代目前4.5m銅箔月需求量在600-700噸，下半年月需求量在2000噸左右，預計其滲透率有望從20年的 3%提升至21年的10%。電鍍銅/鋁箔：CATL已有較為充分的電池層級和市場端的使用數(shù)據(jù)，其19年的專利顯示已有電鍍銅/鋁箔生產(chǎn)專 利進行布局。圖表：電鍍銅/鋁箔發(fā)展復盤8電鍍銅/鋁箔

10、介紹電鍍銅/鋁箔與傳統(tǒng)箔材的比較電鍍銅/鋁箔的制造工藝電鍍銅/鋁箔的產(chǎn)業(yè)格局目錄9電鍍銅/鋁箔技術。電鍍銅/鋁箔相比于傳統(tǒng)箔材在產(chǎn)品性能、量產(chǎn)可制造性和成本空間上有明確的不同，在性能和成本空間上的優(yōu)勢 是電鍍銅/鋁箔打開市場的關鍵。在量產(chǎn)可制造性和現(xiàn)行成本上來看，電池制造的附加成本是電鍍銅/鋁箔在推廣中重要的問題，亟待 繼續(xù)突破通孔問題和持續(xù)降低產(chǎn)品成本。主要優(yōu)勢：1）能量密度高。由于PET材料較輕，復合金屬箔質量比純金屬箔輕1/3-1/5，電池層級的能量密度將增加。2）安全性高。 復合金屬箔中間的PET層和磁控濺射形成的阻燃結構，當發(fā)生熱失控時可以為電路系統(tǒng)提供無窮大的電阻，從而降低電池燃燒

11、起火爆 炸的可能性。在高鎳電池的測試實驗中，可以通過針刺實驗。3）材料的降本空間大。同等情況下，金屬的用量只有原來純金屬箔的 1/3-1/5。如果能夠控制制造成本，根據(jù)第一性原理，復合箔理論成本會低于金屬箔，能有效應對金屬價格上漲。圖表：傳統(tǒng)箔材和電鍍銅/鋁箔的對比電鍍銅/鋁箔技術優(yōu)勢資料來源：方正證券研究所整理10現(xiàn)階段短板：1）箔材穿孔。金屬在磁控和蒸鍍到PET材料過程中因為有高溫的金屬熔融物，可能飛濺熔穿箔材形成通孔。在電池的生產(chǎn) 過程中會引起箔材斷帶，影響電池生產(chǎn)效率，增加制造成本。第二代蒸鍍設備對該問題有改善，但無法完全杜絕。2）存在產(chǎn)能瓶頸。由 于磁控和蒸鍍的節(jié)拍限制，目前復合箔的

12、單位設備效率不及傳統(tǒng)箔材，這在產(chǎn)品放量的過程中會存在明顯瓶頸。3）電池內阻增大，電池 的輸出功率受影響。相比于金屬箔，復合箔的PET和金屬存在較大的接觸電阻，同時由于阻燃劑等介質的引入，電池的電阻會有所增加， 電池在高低溫的功率會小幅下降，可能會對整車的加速體驗有影響。4）電池制造需新增工序。因為PET材料的引入，常規(guī)的電池生產(chǎn)工 藝無法直接平移。在極片制作過程中，需要至少增加一個轉接焊工序，用來制造極片的極耳，電池的制造成本會增加。電鍍銅/鋁箔技術短板資料來源：方正證券研究所整理圖表：電鍍銅/鋁箔使電池制造工序增加圖表：在電連接構件和及流體邊緣需要轉接焊11資料來源：一種電極極片和電化學裝置

13、，方正證券研究所整理市場空間新能源行業(yè)景氣度高，帶動鋰電池產(chǎn)量快速增長。根據(jù)高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）的數(shù)據(jù)和前瞻研究院的預測，20162020年，中國動力鋰 電池出貨量逐年上升。2020年中國動力電池出貨量為80GWh，同比增長13%，2020年動力電池市場規(guī)模約為650億元，到2026年我國動力鋰電 池市場規(guī)模有望突破千億元。近幾年將是鋰電池需求旺盛的時期，整個電池產(chǎn)業(yè)鏈都將保持高速的增長。儲能、消費在內的新能源產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)，我們預計， 2021年全行業(yè)裝機 量達到370Gwh，同比增長44% ，22-25年仍然保持持續(xù)增長的狀態(tài)，到2025年將來到TWh時代，預計裝機量1390GWh，同

14、時增速會放緩至 32%。圖表：乘用車預測圖表：電池裝機量的空間預測資料來源：乘聯(lián)會，GGII，方正證券研究所整理資料來源：GGII，方正證券研究所整理122021年銅箔供應緊張，電鍍銅/鋁箔有望打開市場。在鋰電需求的帶動下，自去年下半年以來，鋰電銅箔行業(yè)快速回暖，市場供不應求，頭部企業(yè) 處于滿產(chǎn)滿銷狀態(tài)，加工費快速攀升。另一方面供應端產(chǎn)能有限，國內鋰電銅箔在近兩年的產(chǎn)能釋放速度跟不上客戶的擴張速度。作為金屬箔材的 同類產(chǎn)品，電鍍銅/鋁箔有著更大的試用機會與推廣空間。以擴產(chǎn)周期更長的銅箔為例，若假設每GWh電池裝機量對應銅箔790噸用量，2021年開始，電鍍銅/鋁箔的滲透率從0.25%開始逐漸增

15、加，逐步擠占傳統(tǒng)箔材市場。若假設到2025年時滲透率達到15%，對應電鍍銅箔的總計出貨量將達到15萬噸。圖表：銅箔需求量預測13電鍍銅/鋁箔需求預測資料來源：GGII，方正證券研究所整理從下游電池廠來看，對復合鋁箔的需求更加迫切。影響復合鋁箔和銅箔推進進度和終期市場配比取決于兩個關鍵維度：安全和成本。該材料的 引入可以很大程度解決安全問題，除了高端乘用車，隨著三元體系在二輪車市場的普及，入戶充電的安全問題成為產(chǎn)品焦點，電鍍銅/鋁箔對于 高鎳三元體系的推廣有關鍵性作用。同時由于其提高能量密度的屬性，對于下游整車廠來說是緩解里程焦慮的新方案。從上游材料競爭格局來看，電鍍銅/鋁箔的降本屬性更加受到關

16、注。國內銅價一直持續(xù)上漲，2021年上半年銅價漲幅達到21.6%；而電池銅箔 全年供應緊張，擴產(chǎn)周期長，市場需求存在缺口。雖然說現(xiàn)在復合銅箔的成本因為制造初期成本比較高，在價格上沒有傳統(tǒng)銅箔低，理論上單 位材料的銅用量僅有傳統(tǒng)箔的1/3左右，當后期形成規(guī)模效應后降本空間明確。圖表：市場推廣方案的維度圖表：銅現(xiàn)價（人民幣/噸）電鍍銅/鋁箔市場推廣方向資料來源：方正證券研究所整理資料來源：Wind，方正證券研究所整理14目錄15電鍍銅/鋁箔介紹電鍍銅/鋁箔與傳統(tǒng)箔材的比較電鍍銅/鋁箔的制造工藝電鍍銅/鋁箔的產(chǎn)業(yè)格局資料來源：嘉元股份招股說明書，方正證券研究所整理銅箔的生產(chǎn)有延壓和電解兩種方式，由于

17、成本更低、設備簡單，目前主流應用的是電解銅箔，其工藝主要包括四個工序：1）溶銅工序：主要目的是電解液制備。在特種造液槽罐內，用硫酸、去離子水將銅料制成硫酸銅溶液，為生箔工序電解液；2）生箔工序：在生箔機電解槽中，硫酸銅電解液在直流電的作用下，銅離子獲得電子于陰極輥表面電沉積而制成原箔，經(jīng)過陰極輥的連續(xù)轉動、酸洗、 水洗、烘干和剝離等，將銅箔連續(xù)剝離、收卷而形成卷狀原箔。 但由于核心設備陰極輥主要為日本生產(chǎn)，短期供應短缺，因此銅箔擴產(chǎn) 周期長，無法快速釋放產(chǎn)能；3）后處理工序：對原箔進行酸洗、耐熱處理、有機防氧化等表面處理工序；4）分切工序：根據(jù)客戶的要求，對銅箔進行分切、檢驗和包裝。圖表：電池

18、銅箔生產(chǎn)工藝流程銅箔：生產(chǎn)以電解工藝為主16資料來源：鼎勝新材招股說明書，電池中國網(wǎng)，方正證券研究所整理鋁箔：生產(chǎn)以輥壓工藝為主與銅箔不同，鋁箔主要是采取輥壓工藝。鋰電池用鋁箔使用上游供應商提供的電解鋁（鋁錠）進行軋制，將鋁箔胚料經(jīng)過多次軋制多次熱 處理軋制成需要的厚度。在這個過程中主要有粗軋和精軋兩道工序，精軋后會對鋁箔進行表面處理，在這個過程中也需要很好的控制鋁箔 的張力，最后將鋁箔分切成鋰電廠家需要的寬度和長度。在生產(chǎn)工藝的后期，對鋁箔的強度延伸率的需求都是通過控制軋制壓力和控制熱 處理工藝來實現(xiàn)的。圖表：電池鋁箔生產(chǎn)工藝流程17資料來源：一種導電薄膜、導電薄膜的制備方法及鋰離子電池，方

19、正證券研究所圖表：電鍍銅/鋁箔生產(chǎn)流程電鍍銅/鋁箔工藝介紹電鍍銅/鋁箔的制造工藝比傳統(tǒng)箔材復雜。根據(jù)重慶金美新材料科技有限公司發(fā)明專利一種導電薄膜、導電薄膜的制備方法及鋰離子電池，電鍍銅/鋁箔制備和核心工藝是導電薄膜的生產(chǎn)，經(jīng)過至少7個關鍵工序后薄膜完成，其制備的精度是nm級別要求；再在薄膜的基礎上進行水電鍍增厚1-2m，從而達到需求箔材的厚度。理論上來說水電鍍層的厚度，可以通過電鍍工藝進行控制，所以電鍍銅/鋁箔在尺寸上還有更多的可能。蒸鍍是生產(chǎn)的核心工序，其次是水電鍍。材料的核心結構是通過至少三道磁控濺射和蒸鍍來制造，箔材廠在蒸鍍工藝中已有專利布局雙 面連續(xù)鍍膜的真空蒸鍍裝置，確保技術的核心

20、競爭力。18金美新材料擁有多項真空蒸鍍核心設備專利金美新材料擁有多項真空蒸鍍等核心設備相關專利。公司成立于2017年，從事新型高端功能材料，高端電子專用材料、及其它新型高分子材 料的研發(fā)、制造和銷售的前沿技術企業(yè)。該公司2018年12月申請的雙面連續(xù)鍍膜的真空蒸鍍裝置，通過設置兩組蒸鍍機構，以及兩組蒸鍍機 構之間設置轉向輥機構，能夠實現(xiàn)單次工作同時完成在柔性基材的兩面蒸鍍鍍層，該設備的柔性基材膜面外觀良好，無褶皺和鍍空線，并且 提高生產(chǎn)效率。2020年5月申請的一種蒸發(fā)源自動加料裝置，可減少打開蒸鍍腔的次數(shù)，降低真空蒸鍍的成本，同時避免打開蒸鍍腔時氧化金 屬蒸鍍材料。圖表：雙面連續(xù)鍍膜的真空蒸

21、鍍裝置圖表：蒸發(fā)源自動加料裝置19數(shù)據(jù)來源：himmPat，方正證券研究所整理數(shù)據(jù)來源：himmPat，方正證券研究所整理主要產(chǎn)品產(chǎn)品示意圖產(chǎn)品介紹剛性板VCP主要用于剛性板 PCB 電鍍領域， 實現(xiàn)自 動化上下料連續(xù)電鍍生產(chǎn)。柔性板片對片VCP主要用于柔性板 PCB 電鍍領域， 實現(xiàn)片 式柔性板的自動上下料生 產(chǎn)。柔性板卷對卷VCP主要用于柔性板 PCB 電鍍領域， 實現(xiàn)卷 式柔性板整卷連續(xù)電鍍生 產(chǎn)。資料來源：東威科技招股說明書，方正證券研究所整理20東威科技為電鍍設備龍頭生產(chǎn)企業(yè)東威科技是國內電鍍設備生產(chǎn)龍頭企業(yè)。東威科技是一家電鍍設備研發(fā)商，主打產(chǎn)品VCP（垂直連續(xù)電鍍設備）系列顛覆了

22、傳統(tǒng)的龍門式電 鍍設備，為PCB制造商的電鍍制程降低了成本。憑借公司自主研發(fā)的垂直連續(xù)電鍍等技術，公司 VCP 設備在電鍍均勻性、 貫孔率(TP)等關鍵 指標上均達到了業(yè)內領先水平。其中柔性板片對片 VCP 在 板厚 36m-300m 時電鍍均勻性能夠達到 10m1m，柔性板卷對卷 VCP 在 板厚 24m-100m 時電鍍均勻性能夠達到 10m0.7m，優(yōu)于國際同類設備的技術水平。圖表：東威科技PCB 電鍍專用設備目錄21電鍍銅/鋁箔介紹電鍍銅/鋁箔與傳統(tǒng)箔材的比較電鍍銅/鋁箔的制造工藝電鍍銅/鋁箔的產(chǎn)業(yè)格局電鍍銅/鋁箔產(chǎn)業(yè)鏈電鍍銅/鋁箔產(chǎn)業(yè)鏈主要變化在設備。箔材的原材料都是成熟的大宗商品，

23、電池廠和設備廠的主要變化都來自設備端，箔材制造的蒸鍍設備和電鍍 設備，電池制造主要會新增轉接焊設備。鋁箔電 鍍 銅/鋁箔銅 箔陰極輥熱/冷軋設備蒸鍍/電鍍設備路線大宗商品箔材制造設備廠箔材廠鋁/銅/塑料銅鋁新增電池制造的設備廠無新增設備轉接焊設備22競爭格局-銅鋁箔材資料來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，方正證券研究所整理資料來源：寶鈦集團官網(wǎng)，方正證券研究所整理下游需求旺盛，傳統(tǒng)箔材受陰極輥限制擴產(chǎn)。需求快速擴張刺激銅箔企業(yè)新一輪擴產(chǎn)，但銅箔投產(chǎn)周期在2年左右，無法快速釋放產(chǎn)能，預計2021、2022年銅箔供應偏緊。銅箔長擴產(chǎn)周期主要是因為核心設備陰極輥供應短缺：6m以下銅箔的生產(chǎn)須利用采購自日本的陰極

24、輥，而日本產(chǎn)陰極輥交付訂單已排到3年之后。而電鍍銅/鋁箔的制造，僅用不銹鋼的常規(guī)輥材即可滿足，蒸鍍設備的交付周期大約6-8個月左右，可以有效縮短箔材的擴產(chǎn)周期，填充部分的箔材需求缺口。鋰電傳統(tǒng)產(chǎn)品壁壘不高，行業(yè)格局相對分散。傳統(tǒng)電池箔材作為目前唯一的集流體形態(tài)，產(chǎn)品類型高度統(tǒng)一，主要的區(qū)別在產(chǎn)品厚度，不 同供應商的同一厚度箔材可替換性較強。鋰電銅箔行業(yè)格局分散，呈現(xiàn)出頭部供應商份額差別不大，小份額供應商多的形態(tài)。全球CR3占 比不足30%，主要原因系資產(chǎn)偏重+產(chǎn)業(yè)鏈條短難以與競爭對手拉開巨大差距。圖表：陰極輥示意圖圖表：主要銅箔公司的產(chǎn)能布局圖表：主要鋁箔公司的市場份額23電鍍銅/鋁箔已有量產(chǎn)經(jīng)驗，新擴產(chǎn)年底開始釋放電鍍銅/鋁箔是金美新材料研發(fā)的新型材料，