兼具(ju)高安全(quan)、低成本、极薄化的(de)新型材料(liao)复合集流体，已(yi)经迎来产业化的(de)实(shi)质阶段(duan)，各大主流厂商陆(lu)续进场背后，百亿级设备市场蠢蠢欲动。
成本、安全(quan)性(xing)、能力密度(du)全(quan)面优化
集流体是锂电池中的(de)一种关键材料(liao)，作(zuo)用是将电池活性(xing)物质产生的(de)电流汇集起(qi)来，以产生更(geng)大的(de)输出电流。正极采用铝箔，负(fu)极采用铜箔。为提升电池能量密度(du)和安全(quan)性(xing)以及降低成本，锂电池用集流体正在向高密度(du)、轻薄化、高抗(kang)拉强度(du)、高延伸(shen)率等方向发展。不过受制于其材料(liao)的(de)物化属性(xing)，纯金属箔材薄型化有限，工艺端技术路径受阻。
复合集流体采用“金属-高分(fen)子材料(liao)-金属”三层复合结(jie)构，通过真空蒸镀(du)、磁控溅射等方式在高分(fen)子PET/PP膜表(biao)面形成纳(na)米级金属，再通过水(shui)电镀(du)将金属层沉积增(zeng)厚到1μm以上，代替传(chuan)统的(de)铝箔和铜箔作(zuo)为电池正负(fu)极材料(liao)，具(ju)备低成本、高安全(quan)、长寿命和高能量密度(du)等优势。
数据来源：金美新材料(liao)官网
近年来，由电池热失控引发的(de)电动汽车起(qi)火自燃事故是新能源汽车安全(quan)性(xing)的(de)核(he)心问(wen)题之一。复合集流体中间的(de)高分(fen)子基材具(ju)有阻燃特性(xing)，在热失控前可(ke)快速融化，电池损坏(huai)仅(jin)局限于刺穿位点形成“点断(duan)路”，并可(ke)缓(huan)解锂枝(zhi)晶生长带来的(de)压缩应力，从而延缓(huan)电池短路，因此其具(ju)备高安全(quan)性(xing)。
同时为提升电池能量密度(du)，延长续航能力，近年来锂电铜箔呈现轻薄化趋势。复合铜箔中铜厚度(du)相比6μm铜箔减少66.67%，复合铝箔中铝厚度(du)相比10μm铝箔减少80%。复合集流体中间层采用轻量化高分(fen)子材料(liao)，重量比纯金属集流体降低50%左右(you)，可(ke)有效提升电池能量密度(du)。
此外，传(chuan)统铜箔的(de)原材料(liao)成本占比约83%，而复合铜箔原材料(liao)成本占比约31%，且受产业化初期影响设备成本占比高达50%，复合铜箔生产通过规模效应降低成本的(de)空间更(geng)大。在技术完备条件下(xia)，复合铜箔大规模量产后有望实(shi)现4.5元每平米以下(xia)，相较传(chuan)统铜箔有望实(shi)现降低40%的(de)制造成本。
复合集流体示意图数据来源：高工锂电，头豹(bao)研(yan)究所
行业已(yi)至(zhi)0到1产业化前夜
复合集流体的(de)概念最早由宁德时代于2017年提出，2019年行业步入专利爆(bao)发期，国轩高科、比亚迪、蜂巢能源等多家电芯厂商均陆(lu)续投入研(yan)究。
在2021年7月，OPPO就发布了引入复合集流体技术的(de)五层夹心式安全(quan)电池，实(shi)现了复合集流体在消费电子领域的(de)应用。2022年11月，重庆金美率先实(shi)现8μm复合铝箔量产下(xia)线。
2023年3月，广汽埃安发布采用复合集流体材料(liao)的(de)弹匣电池2.0，并通过军标级枪(qiang)击(ji)测试，将首先搭载于埃安豪(hao)华(hua)超跑品牌hyper。天能电池发布了用于两轮车领域的(de)新一代锰铁锂电池TP-MAX，同样以复合集流体的(de)应用作(zuo)为安全(quan)升级的(de)亮点。2023年4月和6月，搭载宁德时代麒麟电池的(de)极氪009和极氪001均使用了复合集流体。年底上市的(de)塞力斯(si)问(wen)界M9也或(huo)将应用复合铝箔。
复合铜箔由于基材、工艺路线分(fen)歧等原因，产业化进展较复合铝箔相对缓(huan)慢。不过2023年以来产业链上不断(duan)迎来催化，趋势愈发明朗。
2023年6月，双星新材、万顺(shun)新材公告获得首张复合铜箔订单。道(dao)森(sen)股份子公司洪田科技研(yan)自2023年4月发布一步法(fa)真空磁控溅射一体机后，分(fen)别于7月和9月获得7000万元和1.84亿元订单。9月4日，嘉元科技公告，与三孚新科在复合铜箔产业链建立战略合作(zuo)关系，并签订“一步式全(quan)湿法(fa)复合铜箔电镀(du)设备”采购合同，确认合同金额(e)2.43亿元。
10月9日，璞泰(tai)来发布公告，与宁德时代签订《战略合作(zuo)协议(yi)》，双方同意就复合铜箔集流体业务建立长期合作(zuo)机制，共同开拓新能源海内(nei)外市场；公司溧阳基地预计将在2024年逐步实(shi)现产能投放。宁德时代作(zuo)为下(xia)游电池厂龙头，这一战略协议(yi)表(biao)明复合集流体产业化趋势的(de)进一步明确。
据起(qi)点研(yan)究院数据显(xian)示，按照未(wei)来三年下(xia)游电池全(quan)球的(de)装机量来看，动力、储能将是复合集流体的(de)主要增(zeng)量市场。
产业化推进 百亿级设备市场先行
随(sui)着复合铜箔技术成熟，2023年有望成为复合铜箔的(de)量产应用元年。随(sui)着复合铜箔渗透率提高，复合铜箔到2025年出货量有望达到新的(de)台阶，进入真正替代传(chuan)统铜箔时期，此背景下(xia)，设备端将率先受益。
中国银河证券研(yan)究院认为，根据主流电池厂商产能规划，假设2023-2025年，复合铜箔在新增(zeng)电池市场中渗透率为0.5%/5%/13%。按单GWh需2台磁控溅射设备和3台电镀(du)设备，单台价格分(fen)别为1400万元/1000万元，需超声波滚焊设备价值量1000万元，随(sui)着效率和良率的(de)提升，单GWh所需设备数量和单台设备价值量逐步减少。则到2025年，真空磁控溅射设备和电镀(du)设备市场规模将分(fen)别达到57.6亿元和58.0亿元，超声波滚镀(du)设备市场规模27.7亿元。
天风证券认为，在2025年复合铜箔渗透率达到20%的(de)前提下(xia)，对应复合铜箔市场规模为158亿元，磁控溅射设备新增(zeng)市场规模74亿元，电镀(du)设备新增(zeng)市场规模57亿元，新增(zeng)设备总市场空间为131亿元；未(wei)来放量后新增(zeng)空间可(ke)观，产业链企业有望充分(fen)受益。
资料(liao)来源：GGII，EVTank，智研(yan)咨询，天风证券研(yan)究所
国泰(tai)君安观点表(biao)示，假设2023～2025年复合铜箔全(quan)球锂电池领域渗透率分(fen)别为2%、5%和12%，复合铜箔的(de)平均售(shou)价分(fen)别为6.2元/平米、5.9元/平米、5.6元/平米。预计到2025年复合铜箔出货量有望达到30亿平米，对应的(de)市场规模约为168亿元。
设备方面，根据GGII预测，2023-2025年锂电池出货量分(fen)别为1119/1416/1805GWh。由于PET复合铜箔渗透率目前较低，但下(xia)游膜材厂商、电解铜箔供应商均积极布局复合铜箔产能或(huo)已(yi)处于产品送样阶段(duan)，因此后期渗透率将不断(duan)提升。
假设2023-2025年复合铜箔渗透率为2%、5%、12%；假设水(shui)电镀(du)设备价值量约1200万/台，磁控溅射设备单价1500万元/台；假设1GWh电池需要水(shui)电镀(du)设备3台，磁控溅射设备2台。若工艺全(quan)为两步法(fa)，经以上假设后测算，2025年复合铜箔设备市场规模有望达到143亿元。
数据来源：GGII，公司年报，国泰(tai)君安证券研(yan)究
相关企业有哪些？
复合集流体产业链包括，上游基膜厂商（PET、PP、PI）+镀(du)膜设备商（超声滚焊设备、磁控溅射设备、真空镀(du)膜设备、水(shui)电镀(du)设备、一步法(fa)设备）；中游复合集流体制造商以及下(xia)游终端电池厂商。
复合集流体产业链资料(liao)来源：中国银河证券研(yan)究院
复合铝箔制备的(de)技术路线已(yi)经十分(fen)明确，主要采用真空蒸发镀(du)膜干法(fa)工艺。即在厚度(du)4.5～6.0μm的(de)PET/PP基材表(biao)面采用真空蒸发的(de)方式，双面镀(du)制一层1μm的(de)铝膜。
目前复合铜箔的(de)制备工艺存在多种路线，包括一步法(fa)（化学沉积法(fa)/真空磁控溅射/真空蒸镀(du)法(fa)）、两步法(fa)（真空磁控溅射+水(shui)电镀(du)）和三步法(fa)（真空磁控溅射+真空蒸镀(du)+水(shui)电镀(du)）。核(he)心设备包括真空蒸镀(du)、真空磁控溅射在内(nei)的(de)真空镀(du)膜设备，以及水(shui)电镀(du)设备。此外，应用复合集流体后锂电池制备将多出一道(dao)采用超声波高速滚焊技术的(de)极耳转印焊工序，带来对超声波滚焊设备的(de)确定性(xing)需求。
其中国内(nei)超声波设备龙头骄成超声，可(ke)以说是极具(ju)确定性(xing)的(de)受益标的(de)。公司一方面在国内(nei)动力电池领域及轮胎裁切领域保持领先优势，另(ling)一方面积极拓展超声波技术在汽车线束焊接、功率半导体焊接、无纺布焊接、塑(su)料(liao)焊接等其他(ta)领域的(de)应用，逐步成为平台型超声波设备商。公司自主研(yan)发的(de)动力电池超声波滚动焊接设备，解决了锂电池复合集流体和箔材之间焊接难度(du)大、焊接效率低下(xia)的(de)痛点问(wen)题，已(yi)为宁德时代供货。
东威科技是目前唯(wei)一能实(shi)现水(shui)电镀(du)设备规模化量产的(de)企业，同时公司积极向前道(dao)工序延伸(shen)，推出真空磁控溅射设备，12靶设备已(yi)经推向市场，24靶设备仍在测试中。其水(shui)电镀(du)设备已(yi)签订订单及框架协议(yi)共计300余台，意向客(ke)户包括宝明、胜利精密、双星、元琛(chen)等。磁控溅射设备也将与水(shui)电镀(du)设备配套(tao)形成一体化出售(shou)，22年末出货一台。
以真空镀(du)膜技术及成膜工艺为核(he)心的(de)汇成真空，致力于溅射镀(du)膜技术、蒸发镀(du)膜技术、离子镀(du)膜技术、柔性(xing)卷绕镀(du)膜技术以及成膜工艺的(de)研(yan)究和应用。产品已(yi)应用于智能手(shou)机、屏幕显(xian)示、光学镜(jing)头等消费电子领域，以家居建材和生活用品为主的(de)其他(ta)消费品领域，航空、半导体、核(he)工业、工模具(ju)与耐磨件、柔性(xing)薄膜等工业品领域，以及高校、科研(yan)院所等领域。主要客(ke)户包括苹果(guo)公司、富士康、比亚迪、捷普、沃格光电、日久光电、宏旺等国内(nei)外知名(ming)企业和科研(yan)院所，目前处于IPO阶段(duan)。
腾胜科技拥有卷绕式真空镀(du)膜设备、连续式真空镀(du)膜生产线设备、光学真空镀(du)膜设备、磁控溅射真空镀(du)膜设备、电弧离子真空镀(du)膜设备等多个系列设备，被广泛应用于动力电池、储能电池、半导体、光伏、消费电子、航空航天、汽车零件、机械(xie)加工、模具(ju)制造、新材料(liao)等多行业领域，其中多款设备已(yi)实(shi)现同类(lei)进口(kou)产品的(de)国产化替代。目前公司已(yi)推出2.5代卷绕式复合铜箔真空镀(du)膜设备和2代卷绕式复合铝箔真空镀(du)膜设备，并已(yi)交付客(ke)户。
此外还有通过收购洪田科技切入锂电铜箔领域的(de)道(dao)森(sen)股份，凭借洪田科技在电解铜箔领域的(de)深厚积累(lei)，2023年4月公司成功推出全(quan)国首台“一步法(fa)”复合铜箔真空磁控溅射一体机，并于7月公告通过客(ke)户测试验证，获得7000万元订单。此外，公司还研(yan)发推出卷绕磁控溅射蒸镀(du)复合镀(du)膜机（可(ke)双面镀(du)铜镀(du)铝）、卷绕蒸发镀(du)膜机（可(ke)双面镀(du)铝），实(shi)现真空镀(du)膜领域的(de)平台化布局，并于9月公告获得诺德股份1.84亿元的(de)复合铜铝箔一体机设备订单。