機械設備行業(yè)復合集流體：從0到1的前夕有望迎來星辰大海

復合集流體采用“金屬-高分子材料-金屬”三層復合結構，通過真空蒸鍍、磁控濺射等方式在高分子PET/PP膜表面形成納米級金屬，再通過水電鍍將金屬層沉積增厚到1μm以上。復合集流體憑借兼顧能量密度、循環(huán)壽命、安全性和低成本的綜合優(yōu)勢，對傳統(tǒng)集流體替代優(yōu)勢明顯。1）安全性更勝一籌，是防止熱失控的重要一環(huán)；2）復合銅箔更加輕薄，電池能量密度大大提升；3）上游銅價持續(xù)高位，復合銅箔未來降本效益明顯，有望降至3元/㎡以下。復合集流體產業(yè)鏈上游主要以銅材、膜材、設備廠商為主，中游為箔材廠商，下游為電池廠商；其顛覆傳統(tǒng)集流體生產工藝，是不可多得的0-1細分賽道；但目前基膜選擇（PET、PP、PI）、工藝路徑選擇（一步法、兩步法、三步法）尚未確定并處于持續(xù)優(yōu)化中，仍存在箔材穿孔、銅膜結合力差、產線效率低等技術痛點，因此暫時僅有理論經濟性尚未實現大規(guī)模量產經濟性；但未來放量后新增空間可觀，產業(yè)鏈企業(yè)有望充分受益，我們以兩步法為例測算，在2025年復合銅箔滲透率達到20

的前提下，對應復合銅箔材料端/設備端市場空間分別有望達158/131億元。受益標的：1）設備端：東威科技、驕成超聲、道森股份、三孚新科等；2）材料端：寶明科技、英聯股份、雙星新材、東材科技等。風險提示：原材料成本費用波動；電鍍銅/鋁箔提產進度不及預期；生產節(jié)拍不及傳統(tǒng)銅箔的水平，擴產主要依靠對于瓶頸設備的投資，對產品投產初期有較大的資本壓力；下游新能源車銷量不及預期；測算存在主觀性等。摘要2請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明3資料來源：重慶金美官網，《鋰離子電池用先進集流體的應用研究》張玉坤等，天風證券研究所圖：復合集流體示意圖1.1

什么是復合集流體？集流體是鋰電池中的一種關鍵材料，作用是將電池活性物質產生的電流匯集起來，以產生更大的輸出電流。正極采用鋁箔，負極采用銅箔。為提升電池能量密度和安全性以及降低成本，鋰電池用集流體正在向高密度、輕薄化、高抗拉強度、高延伸率等方向發(fā)展。復合集流體采用“金屬-高分子材料-金屬”三層復合結構，通過真空蒸鍍、磁控濺射等方式在高分子PET/PP膜表面形成納米級金屬，再通過水電鍍將金屬層沉積增厚到1μm以上。圖：集流體制備工藝過程4資料來源：重慶金美官網，重慶金美環(huán)評報告，天風證券研究所1.2

為什么關注復合集流體？復合集流體憑借兼顧能量密度、循環(huán)壽命、安全性和低成本的綜合優(yōu)勢，對傳統(tǒng)集流體替代優(yōu)勢明顯，可有效支撐新能源電池行業(yè)在提高安全性、能量密度和降低成本方面的關鍵技術創(chuàng)新與產業(yè)結構優(yōu)化升級。表：MA工藝與傳統(tǒng)鋁箔工藝對比（以重慶金美為例）表：MC工藝與傳統(tǒng)銅箔工藝對比（以重慶金美為例）對比項目MA工藝傳統(tǒng)鋁箔工藝備注工藝原理真空鍍膜壓延工序長度4-58-9工藝優(yōu)點：1）工藝流程大大縮短；2）避免大、油污多等的問題；3）屬于高效、簡潔、清潔的生產工藝生產環(huán)境真空腔體構成了密閉環(huán)境敞開的車間環(huán)境，粉塵大

了原有壓延工藝塵埃污染物類型無廢水、無廢氣、廢

有廢水，且有含油等廢水渣是有價值的金屬渣、有廢氣；廢渣是有價值的有真空泵機械噪聲 金屬渣；有機械噪聲圖：

MA/MC對于集流體材料的跨越性提升對比項目MC工藝傳統(tǒng)銅箔工藝備注工藝原理真空鍍膜+離子置換（藥溶銅電解+水電鍍（鍍液液成份較為簡單、只涉

成份復雜，涉及多種重及銅一種重金屬） 金屬，傳統(tǒng)鍍液可能會涉及氰化物）基膜用PET/PP原料膜作為基使用銅料，溶銅后生成膜原箔生產基膜工序長度8-1013-15粗化工序不需要，項目基材是平

需要，為了銅箔與基材整、光亮的，并且使用

間有較好的結合力，同酸度添加劑。故不需要。時為了電流分布均勻。工藝優(yōu)點：1）工藝流程大大縮短，采用真空鍍膜工藝形成膜面作為陰極，可直接在離子置換物料傳送方式采用連續(xù)離子置換法（操作容易，效率好，與空氣接觸時間較短）采用多種金屬電鍍方式（更容易使鍍液滴漏到地面，且于空氣接觸時間較長）設備中反應，且真空工序無污染，銅箔的溶銅電解工藝同樣有污染物排放；2）采用新型的藥劑體系，規(guī)避了氰化物等劇毒物質，使生產過程的排污量更好，污染生產環(huán)境前工序真空腔體構成了密閉環(huán)境前工序在可密閉的電解設備中進行水洗工序只涉及堿/酸性離子置換后清洗因為傳統(tǒng)銅箔生產涉及鍍多種金屬，鍍后都需要清洗物也更容易處理；3）抗氧化采用有機抗氧化液，抗氧化直接進行烘干工藝，藥劑進行循環(huán)使用，前工序污染物有污水，含電解液和金無污水、無廢氣、廢渣

屬廢水；有揮發(fā)物廢氣；是有價值的金屬渣、有

廢渣是無價值的含金屬真空泵機械噪聲 泥，濾芯等；有機械噪聲避免了金屬污染物的排放。后工序污染物有污水，含藥劑液和金屬廢水；有廢氣；廢渣是無價值的含金屬泥，濾芯等；有機械噪聲有污水，含鍍液和金屬廢水；有揮發(fā)物廢氣；廢渣是無價值的含金屬泥，濾芯等；有機械噪聲5資料來源：重慶金美官網，Soteria

Battery

Innovation

Group，天風證券研究所圖：毛刺較小，高分子材料層熔點低快速切斷失效電路1.2.1

安全性更勝一籌，是防止熱失控的重要一環(huán)復合集流體導電層較薄，局部短路易熔斷，有效提高電池安全性。傳統(tǒng)金屬集流體，其金屬材料更厚、不易熔化，當短路現象發(fā)生時，集流體尚未熔化、無法阻擋電流傳遞，亦無法阻止熱失控現象的發(fā)生。由于復合集流體導電層較薄，短路時如保險絲般更易被熔斷，局部電流被切斷后短路電流大幅減小，溫度升高幅度小，電池損壞僅局限于刺穿位點形成“點斷路”，快速融化從而不進一步傳導電流，最終阻止電芯燃燒。表：Soteria測試：極短時間內切斷短路電流回路，產生電流微小鋁箔銅箔斷裂前時間5μs28μs生成電流4×10^(-6)J4

x10^(-5)J圖：針刺實驗中幾乎沒有電流在層間流動6資料來源：長江有色金屬網，INSIHT

AND

INFO，CBEA，嘉元科技年報，高工鋰電公眾號，金美新材料官網，天風證券研究所1.2.2

復合銅箔更加輕薄，電池能量密度大大提升超輕薄化、高密度、高抗拉強度、高延伸率是鋰電銅箔的重要發(fā)展趨勢，可提升電池能量密度、容量、延長循環(huán)壽命。銅箔“極薄化”技術迭代是順應鋰電池高能量密度與低成本趨勢的重要一環(huán)：指標顯示，在相同體積的鋰離子電池中，銅箔的厚度越薄，其承載負極活性物質的能力越好，電池的容量越大、對電池的能量密度提升作用越大。根據鋰電池能量密度計算公式：質量能量密度=電池容量/電池質量，即可通過電池容量恒定時減少電池質量，或保持電池質量不變而提升電池容量兩種方式來提升能量密度。相較8微米鋰電銅箔，采用6微米和4.5微米鋰電銅箔可提升鋰電池5%、9%的能量密度。有機材料密度低，可提升電池的能量密度：由于有機支撐層密度低，復合集流體重量減輕，有望提升能量密度。相比傳統(tǒng)的金屬集流體，由于導電層厚度減小，且有機支撐層密度較金屬密度要小，在保證導電層具有良好導電和集流性能的情況下，降低了鋰電池的重量，增加電池的能量密度。根據金美新材料官網，其復合銅箔面密度較傳統(tǒng)銅箔降低77%，能量密度提高5%以上。表：鋰電銅箔技術趨勢面密度（g/㎡）質量、容量以及能量密度 面密度越低，電池越輕，容量和能量密度越高抗拉強度(MPa)良率、容量、內阻和循環(huán)壽命越高越好表面濕潤性影響負極材料的附著性越高越好對鋰電池性能影響性能要求厚度（μm）在同等條件下，影響電池的能量密度在確保安全性的前提下，越薄越好厚度均勻性影響電池容量、穩(wěn)定性及一致性均勻性越高，電池容量和一致性越高0%20%80%60%40%100%20202021表：嘉元科技極薄銅箔產量明顯上升≤6μm銅箔＞6μm銅箔表：鋰電池各材料質量/成本占比正極材料負極材料銅箔鋁箔電解液隔膜其他質量占比39%29%13%5%15%2%6%成本占比47%15%9%4%12%6%7%7資料來源：Wind，重慶金美環(huán)評報告，諾德股份公告，宋曉峰《高精度卷繞真空鍍膜設備張力控制技術研究》等，天風證券研究所圖：銅價持續(xù)處于較高位1.2.3

上游銅價高位震蕩，復合銅箔未來降本效益明顯電解銅（元/KG）67.9067.9067.90原料單價PET切片（元/KG)7.357.357.35原材料成本(元/㎡）1.251.251.25設備價格（萬元/臺）100010001000良品率95%90%80%日產量（㎡/日）148431339211904磁控濺射工年產量（萬㎡）481434386藝段耗材（萬元/年）72.265.157.9水電費用/機器維修（萬元/年）333人工成本（萬元/年）202020圖：PET

銅箔的構成能降低對金屬銅原料的依賴單位制造成本（元/㎡）0.610.660.73設備價格（年/萬元）800800800良品率95%90%80%日產量（㎡/日）1484393748333水電鍍工藝年產量（萬㎡）481304270段耗材（萬元）72.265.157.9水電費用/機器維修（萬元/年）333人工成本（萬元/年）303030單位制造成本（元/㎡）0.721.111.23制造成本(元/㎡）1.331.771.966μmPET銅箔最終成本(元/㎡）2.583.023.21VS6μm傳統(tǒng)銅箔成本(元/㎡）5.215.215.21整體成本對比-50%-42%-38%上游銅價高位震蕩，驅動原料端嘗試降本：從上游材料競爭格局來看，復合銅箔的降本屬性更受關注（復合鋁箔更偏安全導向，降本效應一般）；近年來上游銅價上漲明顯，我們預計銅價短期內仍有望震蕩偏強運行。復合銅箔用料少，對金屬銅依賴降低：PET鍍膜理論上單位材料的銅用量僅有傳統(tǒng)箔的1/3左右，雖然目前復合銅箔的加工成本因處于制造初期成本比較高，疊加工藝不成熟導致良率相對不高，目前價格還沒有傳統(tǒng)銅箔低。但隨著技術不斷推進，后期形成規(guī)模效應后降本空間明確。表：在良率80%、90%、95%三種情景下對兩步法6μm

PET銅箔成本進行測算8資料來源：各公司官網，天風證券研究所2.

復合集流體產業(yè)鏈剖析上游中游下游銅材廠商膜材廠商設備廠商箔材廠商電池廠商9資料來源：高工鋰電公眾號，國家新材料產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略咨詢委員會，天風證券研究所表：PET，PP，PI對比2.1

基膜選擇：PET、PP并行推進，PI尚處研發(fā)階段基膜材料分為PP（聚丙烯）、PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）、PI（聚酰亞胺）三種，其中PET、PP復合技術率先落地，PI處于研發(fā)階段。圖：PET膜循環(huán)測試產生的降解示意圖耐高溫性能及物理強度化學穩(wěn)定性PI處于最高一檔，熔點溫度達360℃以上；但基于PI超薄膜目前良好的化學穩(wěn)定性，聚酰亞胺材料一般不溶PI及可預計的數年內成本仍然居于于有機溶劑，耐腐蝕、耐水解。高位，顯然目前無法作為復合集流體的量產直接選擇。屬于極性材料的特質也導致其更易與金屬物質產生化學鍵聯，即容易得到較強的鍍層結合力。PET居于第二檔，其熔點溫度達

PET雖然物理性能更強，更易作為鍍膜加工的260℃以上，對需要高溫及高電流

基材，但其容易在乙二醇、水、甲醇、氨中密集參與的工藝來說，雖有挑戰(zhàn) 發(fā)生降解，而且在鋰電池負極端存在催化PETPET 但仍然具有較大可行性，尤其PET

降解的醇基鋰（SEI膜的成分），可顯著促進PET的降解；另一方面，即便PET的降解不完全，哪怕接觸到銅膜的PET表面發(fā)生一點點降解，也會造成PET銅箔的根本性破壞。PP分子鏈中只存在碳碳鍵，除能被濃硫酸、PP薄膜的耐溫性與物理強度處于

濃硝酸侵蝕外，對其它各種化學試劑都比較最弱檔，熔點為160℃左右，加工

穩(wěn)定，而且也極難發(fā)生斷鏈降解，化學穩(wěn)定PP

難度高，且其非極性材料的特質

性極強。因而雖然PP薄膜作為鍍膜基材而言也導致在其表面形成高附著力鍍

加工難度高，工藝窗口小，但如果工藝實現層的技術難度非常之大。

了突破與固化后，作為鋰電池負極的集流體而言卻是一項可靠度極高的材料選擇。10資料來源：重慶金美環(huán)評報告，中一科技招股書，鼎勝新材招股書，天風證券研究所2.2

復合集流體顛覆傳統(tǒng)工藝，核心在于物理氣相沉積（PVD）+化學電鍍傳統(tǒng)銅箔采用電解工藝，核心工序包括電解溶銅、電解、表面處理、分切；傳統(tǒng)鋁箔采用壓延工藝，核心工序包括熔煉、軋制、鑄軋、切邊、退火等。而復合銅/鋁箔生產工藝完全顛覆傳統(tǒng)銅/鋁箔，由于高分子薄膜基材為不導電的絕緣體無法直接進行電鍍，故復合銅箔鍍膜大致可分為兩步：1）磁控濺射/蒸鍍形成具備特殊性能的金屬薄膜；2）化學電鍍（一般為水電鍍）加厚金屬膜層；復合鋁箔主要采用蒸鍍工藝，主要步驟為真空反應鍍膜（

CVD形成氧化鋁基底）和真空鍍鋁（PVD）。圖：傳統(tǒng)銅箔生產工藝圖：傳統(tǒng)鋁箔生產工藝圖：金美新材料復合銅箔工藝流程圖圖：金美新材料復合鋁箔工藝流程圖11資料來源：三孚新科公告，天風證券研究所2.2.1

工藝選擇：一步法一步法：1）全濕法：通過對基膜進行清洗、粗化，提升表面粗糙度，然后以化學沉積的方式（不通電）在薄膜基材表面覆蓋一層均勻的金屬銅層。2）全干法：使用純磁控濺射工藝或開發(fā)磁控濺射和真空蒸鍍一體機鍍銅，通過多靶材、多腔體提高效率。以三孚新科一步法為例，該工藝在一臺復合銅箔制造設備即可完成，生產流程更為簡潔，可以同時進行雙面鍍膜，所獲得的復合銅箔在生產良率、鍍膜厚度均勻性、工藝自動化程度等方面有較為突出的表現。目前傳統(tǒng)鋰電銅箔的成本結構是每平米3.5元的材料成本和1.5元的制造費用，總成本5元左右；兩步法復合銅箔現在公認的總成本在6元以上，其中材料成本每平米約1.2元，制造費用在4.8元以上。但根據三孚新科公告，初步測算最新工藝的綜合成本大約在3.8-4元/平方米，未來規(guī)模化后有望降至3元/平方米左右，將明顯低于傳統(tǒng)銅箔和兩步法。表：復合銅箔一步法（濕法）制備工藝優(yōu)勢顯著（以三孚新科為例）具體表現品質該工藝所獲得的復合銅箔鍍層致密、導電性優(yōu)異。良率該工藝采取無夾點設計方案，避免因設備原因產生的切邊損失及膜面刮傷；無需對薄膜過多施加外力，不存在薄膜單點受力或局部受力過大的情況，且生產過程中收放卷次數較少，有利于避免薄膜變形、斷帶等異常；所需操作溫度較低，不會對薄膜產生熱老化，亦可有效避免產生薄膜穿孔等異常。該工藝良率預計可以達到95%以上?；みm應性

該工藝可以適用于PP、PET、PI基膜材料復合銅箔的生產，并且在上述基膜表面均可取得良好的結合力表現。成本 該工藝采用超低濃度鈀催化技術，大幅度降低生產成本。產能 該工藝可以獲得均勻一致、導電性更優(yōu)的種子層，適合大電流加厚及大寬幅薄膜的生產，大幅提升生產效率。12資料來源：三孚新科官網，匯成真空招股書，鋰電產業(yè)通公眾號，天風證券研究所圖：“磁控濺射+水電鍍”復合銅箔生產工藝2.2.2

工藝選擇：兩步法&三步法兩步法：第一步：預鍍銅導電層，一般采用磁控濺射，將氬離子在真空+強電場條件下加速轟擊銅靶表面，使銅靶材發(fā)生濺射，濺射的銅原子沉積在PET基膜表面形成10-20nm的薄銅層。第二步：增厚銅層，通常采用水電鍍，即使用水介質電鍍加厚金屬層至實現導電功能。在磁控濺射形成基礎銅膜后，通過水介質電鍍的方法將兩邊銅層分別增厚至1μm左右，實現集流體導電的功能。三步法：相較兩步法的核心區(qū)別在于磁控濺射后再加入真空蒸鍍環(huán)節(jié)（提高沉積速率），此外在第一步中三步法要求的銅膜厚度更薄，因此線速度會相應提高；但技術難度在于金屬蒸發(fā)溫度很高，溫差不當就會燙穿形成多個孔洞進而影響良率；故目前大多數廠家還是采用兩步法的工藝。圖：復合銅箔三步法生產工藝示意圖13資料來源：《聚合物復合銅箔生產技術研究現狀及展望》于國軍等，高工鋰電公眾號，鋰電產業(yè)通公眾號，天風證券研究所2.2.3

工藝痛點仍存，距離規(guī)模化量產尚有提升空間環(huán)節(jié) 痛點磁控濺射箔材穿孔：濺射銅種子層的過程中，高溫的金屬熔融物飛濺熔穿箔材，形成穿孔；其次因常規(guī)磁控濺射一般為原子沉積，銅種子層致密度差，也增加了后續(xù)電鍍加厚環(huán)節(jié)中的針孔出現率。銅膜結合力差：常規(guī)磁控濺射技術的粒子密度低，無法對PET/PP聚合物基體表面進行有效活化，導致銅膜與聚合物基體的結合力差，增加電池安全風險。產線效率低：受常規(guī)磁控濺射技術節(jié)拍限制，銅金屬沉積速度20-30nm/min，厚銅箔沉積時間長，難以實現卷對卷生產，阻礙高效率交付。水電鍍目前大多是PCB電鍍設備企業(yè)進軍復合銅箔水電鍍領域，但由PCB電鍍遷移至復合銅箔電鍍，基材的厚度降低、幅寬增加，在更薄且更易變形的膜上鍍銅，需要更高難度的工藝改進。目前復合銅箔材料幅寬一般達到1200mm以上，幅寬越寬，材料張力控制越難。復合銅箔基膜需要在電鍍槽液體中持續(xù)穿行幾十米的距離，傳輸過程中若傳動輪速不均勻，張力控制不當，更薄更寬的材料很容易出現膜拉伸變形現象。此外，更薄的膜會更容易出現因發(fā)熱熔穿和電擊穿等穿孔現象。復合銅箔鍍銅均勻性需要至少達到1μm±0.1μm，當前復合銅箔電鍍設備速度至少需要達到7m/min以上，且距離規(guī)模化量產仍有提升空間。圖：種子層結合力差出現剝離圖：銅膜針孔不良圖：銅箔褶皺不良缺陷14資料來源：GGII，EVTank，智研咨詢，天風證券研究所2.3

空間測算：2025年材料端/設備端市場空間