新能源汽車前沿技術(shù)專題報(bào)告：電鍍銅鋁箔產(chǎn)業(yè)分析

1、新能源汽車前沿技術(shù)專題報(bào)告：電鍍銅鋁箔產(chǎn)業(yè)分析一、電鍍銅/鋁箔介紹電鍍銅/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(dòng)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(zhì))做芯的導(dǎo)電薄膜，導(dǎo)電薄膜在PET表面還有一些鍍層結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電薄膜的兩側(cè)為厚度1-2m的金屬，主要是一種夾層式的 結(jié)構(gòu)。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

2、總厚度在5.5-8m之間的 復(fù)合金屬箔，用以代替6-9m的電解金屬箔。電鍍及真空蒸鍍在過去的電池行業(yè)應(yīng)用較少電鍍廣泛應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi)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(yù)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(yù)鍍金屬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(yīng)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(dāng)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。電鍍銅/鋁箔的安全性

3、強(qiáng)安全性好是復(fù)合材料關(guān)鍵要素之一。隨著動(dòng)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?zé)崾Э氐娘L(fēng)險(xiǎn)也同步增加。復(fù)合金屬箔中間的導(dǎo)電薄膜的阻燃結(jié)構(gòu)，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 高鎳電池更安全，保證產(chǎn)品性能的競爭力。PET的引入對(duì)電池能量密度有貢獻(xiàn)。電鍍銅/鋁箔的厚度能達(dá)到傳統(tǒng)箔材的水平甚至更薄，在部分金屬二、電鍍銅/鋁箔與傳統(tǒng)箔材的比較電鍍銅/鋁箔技術(shù)優(yōu)勢電鍍銅/鋁箔技術(shù)。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(guān)鍵。在量產(chǎn)可制造性和現(xiàn)

4、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(fù)合金屬箔質(zhì)量比純金屬箔輕1/3-1/5，電池層級(jí)的能量密度將增加。2）安全性高。 復(fù)合金屬箔中間的PET層和磁控濺射形成的阻燃結(jié)構(gòu)，當(dāng)發(fā)生熱失控時(shí)可以為電路系統(tǒng)提供無窮大的電阻，從而降低電池燃燒起火爆 炸的可能性。在高鎳電池的測試實(shí)驗(yàn)中，可以通過針刺實(shí)驗(yàn)。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(fù)合箔理論成本會(huì)低于金屬箔，能有效應(yīng)對(duì)金屬價(jià)格上漲。電鍍銅/鋁箔技術(shù)短

5、板現(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?yàn)橛懈邷氐慕饘偃廴谖?，可能飛濺熔穿箔材形成通孔。在電池的生產(chǎn) 過程中會(huì)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(shè)備對(duì)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(fù)合箔的單位設(shè)備效率不及傳統(tǒng)箔材，這在產(chǎn)品放量的過程中會(huì)存在明顯瓶頸。3）電池內(nèi)阻增大，電池 的輸出功率受影響。相比于金屬箔，復(fù)合箔的PET和金屬存在較大的接觸電阻，同時(shí)由于阻燃劑等介質(zhì)的引入，電池的電阻會(huì)有所增加， 電池在高低溫的功率會(huì)小幅下降，可能會(huì)對(duì)整車的加速體驗(yàn)有影響。4）電池制造需新增工序。因?yàn)镻ET材料的引入，

6、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(gè)轉(zhuǎn)接焊工序，用來制造極片的極耳，電池的制造成本會(huì)增加。市場空間新能源行業(yè)景氣度高，帶動(dòng)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(yù)測，20162020年，中國動(dòng)力鋰 電池出貨量逐年上升。2020年中國動(dòng)力電池出貨量為80GWh，同比增長13%，2020年動(dòng)力電池市場規(guī)模約為650億元，到2026年我國動(dòng)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(shí)期，整個(gè)電池產(chǎn)業(yè)鏈都將保持高速的增長。儲(chǔ)能、消費(fèi)在內(nèi)的新能源產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)，我們預(yù)計(jì)， 2021年全行業(yè)裝機(jī) 量達(dá)到370Gwh，同比增長4

7、4%，22-25年仍然保持持續(xù)增長的狀態(tài)，到2025年將來到TWh時(shí)代，預(yù)計(jì)裝機(jī)量1390GWh，同時(shí)增速會(huì)放緩至 32%。電鍍銅/鋁箔需求預(yù)測2021年銅箔供應(yīng)緊張，電鍍銅/鋁箔有望打開市場。在鋰電需求的帶動(dòng)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(yīng)求，頭部企業(yè) 處于滿產(chǎn)滿銷狀態(tài)，加工費(fèi)快速攀升。另一方面供應(yīng)端產(chǎn)能有限，國內(nèi)鋰電銅箔在近兩年的產(chǎn)能釋放速度跟不上客戶的擴(kuò)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(jī)會(huì)與推廣空間。 以擴(kuò)產(chǎn)周期更長的銅箔為例，若假設(shè)每GWh電池裝機(jī)量對(duì)應(yīng)銅箔790噸用量，2021年開始，電鍍銅/鋁箔的滲透率從0.25%開始逐漸增加，逐步

8、擠 占傳統(tǒng)箔材市場。若假設(shè)到2025年時(shí)滲透率達(dá)到15%，對(duì)應(yīng)電鍍銅箔的總計(jì)出貨量將達(dá)到15萬噸。電鍍銅/鋁箔市場推廣方向從下游電池廠來看，對(duì)復(fù)合鋁箔的需求更加迫切。影響復(fù)合鋁箔和銅箔推進(jìn)進(jìn)度和終期市場配比取決于兩個(gè)關(guān)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(diǎn)，電鍍銅/鋁箔對(duì)于 高鎳三元體系的推廣有關(guān)鍵性作用。同時(shí)由于其提高能量密度的屬性，對(duì)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(guān)注。國內(nèi)銅價(jià)一直持續(xù)上漲，2021年上半年銅價(jià)漲幅達(dá)到21.6%

9、；而電池銅箔 全年供應(yīng)緊張，擴(kuò)產(chǎn)周期長，市場需求存在缺口。雖然說現(xiàn)在復(fù)合銅箔的成本因?yàn)橹圃斐跗诔杀颈容^高，在價(jià)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(dāng)后期形成規(guī)模效應(yīng)后降本空間明確。三、電鍍銅/鋁箔的制造工藝銅箔：生產(chǎn)以電解工藝為主銅箔的生產(chǎn)有延壓和電解兩種方式，由于成本更低、設(shè)備簡單，目前主流應(yīng)用的是電解銅箔，其工藝主要包括四個(gè)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(nèi)，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(jī)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

10、連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)、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(shè)備陰極輥主要為日本生產(chǎn)，短期供應(yīng)短缺，因此銅箔擴(kuò)產(chǎn) 周期長，無法快速釋放產(chǎn)能；3）后處理工序：對(duì)原箔進(jìn)行酸洗、耐熱處理、有機(jī)防氧化等表面處理工序；4）分切工序：根據(jù)客戶的要求 ，對(duì)銅箔進(jìn)行分切、檢驗(yàn)和包裝。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(yīng)商提供的電解鋁（鋁錠）進(jìn)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(gè)過程中主要有粗軋和精軋兩道工序，精軋后會(huì)對(duì)鋁箔進(jìn)行表面處理，在這個(gè)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

11、的寬度和長度。在生產(chǎn)工藝的后期，對(duì)鋁箔的強(qiáng)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(shí)現(xiàn)的。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(fù)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(dǎo)電薄膜、導(dǎo)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(dǎo)電薄膜的生產(chǎn)，經(jīng)過至少7個(gè)關(guān)鍵工序后薄膜完成，其制備的精度是nm級(jí)別要求；再在薄膜的基礎(chǔ)上 進(jìn)行水電鍍增厚1-2m，從而達(dá)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(jìn)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(jié)構(gòu)是通過至少三道磁控濺射和蒸鍍來制造，箔

12、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(shù)的核心競爭力。四、電鍍銅/鋁箔的產(chǎn)業(yè)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(shè)備。箔材的原材料都是成熟的大宗商品，電池廠和設(shè)備廠的主要變化都來自設(shè)備端，箔材制造的蒸鍍設(shè)備和電鍍 設(shè)備，電池制造主要會(huì)新增轉(zhuǎn)接焊設(shè)備。競爭格局-銅鋁箔材下游需求旺盛，傳統(tǒng)箔材受陰極輥限制擴(kuò)產(chǎn)。需求快速擴(kuò)張刺激銅箔企業(yè)新一輪擴(kuò)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(yù) 計(jì)2021、2022年銅箔供應(yīng)偏緊。銅箔長擴(kuò)產(chǎn)周期主要是因?yàn)楹诵脑O(shè)備陰極輥供應(yīng)短缺：6m以下銅箔的生產(chǎn)須利用采購自日本的陰極輥 ，而日本產(chǎn)陰極輥交付訂單已排到3年之后。而電

13、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(shè)備的交付周期大約6-8個(gè)月左 右，可以有效縮短箔材的擴(kuò)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(duì)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(yīng)商的同一厚度箔材可替換性較強(qiáng)。鋰電銅箔行業(yè)格局分散，呈現(xiàn)出頭部供應(yīng)商份額差別不大，小份額供應(yīng)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(duì)手拉開巨大差距。鍍銅/鋁箔已有量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，新擴(kuò)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，已有完整的專利技術(shù)布局，同時(shí)輻射電鍍銅/鋁箔相關(guān)的阻燃劑、鍍銅溶液等原材料的配套開 發(fā)，技術(shù)壁壘高。金美新材料是長江晨道（CATL間接參股）和中國寶安參股，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(shù)企業(yè)。已成為CATL 的指定新型復(fù)合金屬箔材供應(yīng)商，一代機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品在2019年量產(chǎn)交付 給CATL，通過電池層級(jí)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)對(duì)終端