一、PET铜箔:优势明显,大势所趋
1.1 锂电铜箔用于锂电池负极集流体
锂电池集流体:集流体是锂电池的重要组成部分,不仅能承载活性物质,而且可以将电极活性 物质产生的电流汇集输出;一般情况下,负极采用铜箔,正极采用铝箔。由于铜箔在较高电位时易被氧化,主要用于电 位较低的负极。铝箔在低电位时腐蚀问题较为严重,主要用于正极集流体;成本占比5-8%:根据中国有色金属加工工业协会,锂电铜箔约占锂电池成本的5%-8%;
集流体对锂电池性能和品质有重要影响。锂电池用集流体向高密度、轻薄化、高抗拉强度、 高延伸率等方向发展。轻薄化成为锂电铜箔发展方向。对于锂电池铜箔而言,厚度为其主要性能指标之一,厚度越 薄,单位面积铜箔质量越轻,电池能量密度越高;但随着锂电池铜箔产品厚度变薄,产品单位宽度抗张能力与箔面抗压变形能力降低,铜箔断 裂或出现裂缝的可能性相对较大,可能影响锂电池的安全性。在确保电池安全性的前提下,锂电池铜箔厚度越薄,质量减轻,单位质量电池所含有的活性 物质越多,电池容量越大,因此轻薄化成为锂电铜箔的发展方向。轻薄化铜箔的毛利率更高。以嘉元科技为例,2018年双光面6um铜箔的毛利率为39.14%、双 光面7-8um铜箔的毛利率为25.01%。
1.2 终端需求旺盛,锂电铜箔市场快速增长
受动力电池和储能推动,锂电池出货量快速增长,根据GGII数据,2021年全球锂电池出货量 达到562.4GWh,同比增长约91.0%。锂电池快速发展推动锂电池铜箔市场快速增长。2020年,全球锂电池铜箔出货量为22.5万吨,预计到2025年锂电池铜箔出货量达97万吨,5 年CAGR为33.9%;2020年,中国市场锂电池铜箔出货量为12.5万吨,预计2025年将增长至63万吨,CAGR为 38.2%。从细分应用领域来看,动力电池是中国锂电池铜箔市场保持高增长的主要驱动因素,根据 GGII数据,2020年动力电池用锂电池铜箔出货量为7.4万吨,在中国锂电池铜箔中的占比超过 50%,预计到2025年,中国动力电池用锂电池铜箔需求将突破51.2万吨,2020-2025年CAGR将 达47.2%。
1.3 传统锂电铜箔生产工艺与设备
分类:根据铜箔制备方法,主要有压延铜箔和电解铜箔两种。压延铜箔:电池发明的早期,由于铜箔制备工艺设备技术等的限制,主要使用成本较高的压延 铜箔,压延铜箔(Rolled Copper Foil) 是将铜板经过多次重复辊轧而制成的原箔(也叫毛箔), 根据要求进行粗化处理。电解铜箔:电解铜箔(Electrode Posited copper)是将铜先经溶解制成溶液,再在专用的电解 设备中将硫酸铜电解液在直流电的作用下,电沉积而制成原箔,然后根据要求对原箔进行表面 处理、耐热层处理及防氧化处理等一系列的表面处理。电解铜箔不同于压延铜箔,电解铜箔两 面表面结晶形态不同,紧贴阴极辊的一面比较光滑,称为光面;另一面呈现凹凸形状的结晶组 织结构,比较粗糙,称为毛面。
1.4 PET铜箔结构和分类
复合铜箔采用在PET/PP薄膜两面镀铜的“三明治结构”。复合铜箔主要由三部分组成,中间是PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)/PP(聚丙烯)基膜,外 面两层为电镀上去的铜箔。从材质分类:PP:耐强酸强碱,不耐低温,铜附着力差,抗拉强度弱(影响电芯生产中涂附等工序);PET:原料比PP贵,耐弱酸弱碱(电解液为弱酸性),铜附着力强。厚度:4.5um+2*1um铜=6.5um
与传统锂电铜箔相比,PET复合铜箔的优点:安全性高。复合铜箔在被刺穿时,PET受热断开,连带上方的铜层一起断开,形成开路,避 免因正负极短路造成热失控问题发生,PET铜箔在刺穿测试中可以做到只冒烟不起火的状态。能量密度高。由于PET材料相对于铜密度较低,相同面积的PET复合铜箔较6微米铜箔的质量 减轻,从而带来电池重量的减轻,随着复合集流体重量占比降低,电池能量密度实现提升。寿命长。高分子材料相比金属具有低碳型模量,在电池充放电过程中,吸收极片活性物质层 锂离子嵌入脱出产生的膨胀-收缩应力,保持极片界面长期完整性,电池的循环寿命提升。强兼容:可以适用不同规格、不同系统的电池。
二、生产工艺与设备:工艺逐步成熟,行业空间广阔
2. 1 PET复合铜箔生产工艺
生产工艺:PET复合铜箔制作过程为在PET表面先采用真空磁控溅射的方式制作一层金属层, 然后采用水介质电镀的方式,将铜层加厚从而形成PET复合铜箔。PET镀铜设备主要包括真空磁控溅射设备和电镀设备:前者的作用是制作铜种子层(20- 80nm),后者的作用是将铜层加厚(1um)。
PET复合铜箔工艺优点:1.工艺流程大大缩短,采用真空镀膜工艺形作为阴极,可直接在离子置换设备中反应,且真空工 序无污染;2.采用新型的药剂体系,规避了氰化物等剧毒物质,使生产过程的排污量更少,污染物也更 容易处理;3.抗氧化采用有机抗氧化液,抗氧化直接进行烘干工艺,药剂进行循环使用,避免了金属污 染物的排放。
2.2 PET复合铜箔设备
我们根据以下假设对PET复合铜箔电镀设备市场空间进行测算:(1)根据GGII数据,2021年 中国锂电池出货量为327GWh,预计2022年出货量有望超过600GWh,预计2025年中国锂电池市 场出货量将超过1450GWh;(2)PET复合铜箔在安全性、成本等方面具备较强优势,预计PET 复合铜箔渗透率将逐步提升;(3)根据产业调研,假设1GWh电池所需阴极材料面积为1千万 平米,水平镀膜设备每年镀膜面积为300万平方米,镀膜设备单价为1100万元。根据测算,2025年,PET电镀设备市场规模为132.93亿元。
三、产业化进程:多家企业布局,2022年或是产业化“元年”
3.1 行业前景良好,企业纷纷布局
PET铜箔验证的三个阶段:材料、电池、循环验证。目前宝明科技、双星新材、万顺新材、诺德股份等企业在PET铜箔均有布局。随着技术和工艺发展,行业逐步进入到循环充放电验证,同时下游进展较快的企业已公告扩 产规划,2022年或是PET铜箔产业化“元年”。
四、重点公司分析
东威科技
公司是VCP(垂直连续电镀)设备龙头。公司深耕PCB电镀设备的同时,凭借长期研发 在电镀领域建立Know how优势,同时拓展锂电和光伏电镀市场,成长空间广阔。
公司PET复合铜箔设备竞争力强,市场空间广阔。公司将PCB领域的垂直连续电镀技术, 拓展应用至新能源材料专用设备,2021年公司PET复合铜箔电镀设备已实现965.66万 元收入,PET电镀设备进展顺利。同时公司正在研发PET镀铜前道的磁控溅射设备,后 续有望提供PET铜箔的成套设备。
拓展HJT铜电镀设备,有望打开公司成长空间。HJT实现大规模量产的瓶颈之一是低温 银浆的单耗问题。铜电镀采用类似半导体的工艺来制作铜的金属化电极,包括制作种 子层、曝光显影、电镀、去膜/去种子层等工序,能实现以铜代银的降本效果,应用 前景良好。根据公司2022年3月22日披露的投资者调研纪要,公司光伏镀铜设备的试 验机已经交付,运行情况良好。光伏镀铜设备满足对速度、良率、碎片率等的要求, 公司具备生产量产机的条件。光伏铜电镀设备有望打开公司长期成长空间。
宝明科技
公司主业为背光源和触摸屏生产。LED背光源:下游直接客户为平板显示模组厂商;电容式触摸屏加工业务:利用镀膜和黄光蚀刻等工艺使不带触控功能的液晶玻璃或AMOLED 封装玻璃形成具有触控功能的显示触控一体化面板,再经显示模组厂商组装成模组后销售 给终端设备厂商,主要为下游显示面板厂商提供内嵌式触控产品。
拓展PET复合铜箔,打造第二成长曲线。2022年7月6日,宝明科技发布“关于在赣州投资建 设锂电池复合铜箔生产基地的公告”,项目计划总投资60亿元人民币,其中一期项目拟投 资11.5亿人民币,建设周期12个月。宝明科技大规模PET复合铜箔投资规划,印证PET复合 铜箔具备良好的产业化前景,同时亦有望形成示范效应,推动PET复合铜箔产业加速发展。
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