PET銅箔:蓄勢待發(fā),設(shè)備先行
發(fā)布時間:2022-08-16 15:49:43      來源:先進(jìn)制造觀察

8月16日訊:

摘要

投資觀點(diǎn)

銅箔影響電池性能、安全性和成本,復(fù)合集流體成為產(chǎn)業(yè)新趨勢。銅箔約占鋰電池質(zhì)量的9%、成本的8%,其厚度、均勻性、抗拉強(qiáng)度等是決定鋰電池能量密度、電池容量、循環(huán)壽命的重要指標(biāo)。銅箔變薄可使相同電芯體積容納更多活性材料,6μm和4.5μm銅箔相比8μm銅箔能量密度分別提升5%和9%;此外銅箔越薄,電池成本越低、受銅價影響越??;復(fù)合銅箔可有效解決電池?zé)崾Э貑栴},提升電池安全性。

安全性高、能量密度高、理論成本低,PET銅箔大規(guī)模應(yīng)用蓄勢待發(fā)。PET銅箔采用“三明治”結(jié)構(gòu),具有厚度較薄、用銅量較少、高安全性等特征,我們認(rèn)為PET復(fù)合銅箔滲透率提升的邏輯為:1)PET銅箔徹底解決了電池因內(nèi)短路易引發(fā)熱失控的行業(yè)難題,同時使得電池能量密度提升5%-10% 、循環(huán)壽命提升5%,并具備兼容性;2)設(shè)備是推動PET銅箔產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素,傳統(tǒng)銅箔的原材料成本占比約83%,原材料環(huán)節(jié)難以降本;而PET銅箔原材料成本占比約31%,受產(chǎn)業(yè)化初期影響設(shè)備成本占比高達(dá)50%,PET銅箔生產(chǎn)通過規(guī)模效應(yīng)降低成本的空間更大,主要降本路徑為通過提高生產(chǎn)效率與良率攤薄單位固定成本。

設(shè)備是PET銅箔產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的關(guān)鍵因素,預(yù)計25年合計市場空間約80億元。以寧德時代為代表的電池廠龍頭積極布局PET銅箔,終端應(yīng)用有望快速落地;重慶金美、諾德股份、萬順新材等多家膜材料廠商的復(fù)合銅箔已進(jìn)入下游驗(yàn)證或已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程有望加快推進(jìn)。PET銅箔主要工藝環(huán)節(jié)為為真空磁控濺射與PET鍍銅,設(shè)備的價格、良率和產(chǎn)能是決定PET銅箔降本、推進(jìn)滲透率提升的主要因素,同時競爭格局相對明晰,因此相關(guān)環(huán)節(jié)的龍頭設(shè)備公司有望率先受益。據(jù)我們測算,2025年P(guān)ET銅箔真空磁控濺射設(shè)備市場空間約33.4億元,鍍銅設(shè)備市場空間約46.5億元。

相關(guān)公司梳理:東威科技,萬順新材,非上市公司包括廣東騰勝、重慶金美新材料、海辰新能源。

風(fēng)險提示

新能源汽車銷量不及預(yù)期,復(fù)合銅箔滲透率提升低于預(yù)期,原材料和運(yùn)費(fèi)成本大幅波動。

正文

銅箔:鋰電池的負(fù)極材料載體與負(fù)極集流體

銅箔是鋰電池的負(fù)極材料載體與負(fù)極集流體。銅箔是鋰離子電池的重要基礎(chǔ)材料,既充當(dāng)負(fù)極活性材料的載體,又充當(dāng)負(fù)極電子收集與傳導(dǎo)體,其作用是將電池活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流匯集起來,以產(chǎn)生更大的輸出電流。銅箔由于導(dǎo)電性好、良好的機(jī)械加工性能、質(zhì)地較軟、制造技術(shù)較成熟、成本優(yōu)勢突出等特點(diǎn),成為鋰離子電池負(fù)極集流體的首選。

銅箔是影響鋰電池比能量和成本的關(guān)鍵材料。質(zhì)量方面,以日產(chǎn)Leaf EV動力電池為例,銅箔約占電池質(zhì)量的9%,是僅次于正極、負(fù)極、電解液的關(guān)鍵材料,影響電池的能量密度。成本方面,銅箔成本占磷酸鐵鋰電池成本的8%,是影響電池成本的重要材料之一。

pic

銅箔的特性與質(zhì)量影響電池的能量密度、循環(huán)壽命等

銅箔的特性與質(zhì)量影響電池性能。1)物理性能:厚度均勻度影響電池容量和一致性;抗拉強(qiáng)度及延伸率影響負(fù)極制作的成品率、電池容量、內(nèi)阻和循環(huán)壽命等;2)化學(xué)性能:銅箔表面的氧化膜太厚會增加電池內(nèi)阻導(dǎo)致電池容量衰減;氧化膜太疏松則會降低負(fù)極活性物質(zhì)的附著力;3)表面質(zhì)量:表面瑕疵將導(dǎo)致銅箔附著力下降,出現(xiàn)涂布露箔點(diǎn)、雙面涂敷量不均,嚴(yán)重影響電池的容量、內(nèi)阻、循環(huán)壽命等,甚至導(dǎo)致電極報廢。

pic

復(fù)合銅箔具有典型的三明治夾心結(jié)構(gòu)

鋰電銅箔根據(jù)組成材料的不同可分為傳統(tǒng)銅箔與復(fù)合銅箔。

傳統(tǒng)銅箔:由99.5%的純銅組成,根據(jù)厚度可分為極薄銅箔(≤6μm)、超薄銅箔(6-12μm) 、薄銅箔(12-18μm) 、常規(guī)銅箔(18-70μm) 、厚銅箔(≥70μm)等,其特點(diǎn)為單位面積重量較重、金屬銅材使用量高、導(dǎo)熱性能高。

復(fù)合銅箔(PET銅箔):具有典型的“金屬導(dǎo)電層-高分子支撐層-金屬導(dǎo)電層”三明治結(jié)構(gòu),以絕緣分子薄膜為支撐基材,兩側(cè)沉積金屬銅層而得到的復(fù)合集流體。PET銅箔是在4.5μm的PET(或PP)膜兩邊各鍍1μm銅形成6.5μm的PET鍍銅膜,通過低密度、低楊氏模量、高可壓縮性以及低造價的高分子基材材料PET替換金屬銅,其特點(diǎn)為厚度較薄、用銅量較小、有效提升電池的安全性與能量密度。

pic

銅箔超輕薄化是提升電池能量密度的重要途徑

高密度、低輪廓、超輕薄化、高抗拉強(qiáng)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、提高電池容量、延長循環(huán)壽命等。

動力電池高能量密度、高安全性發(fā)展方向趨勢明確,銅箔超輕薄化可有效提升電池能量密度。在相同體積的鋰離子電池中,銅箔的厚度越薄,其承載負(fù)極活性物質(zhì)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。以方形電池為例,銅箔厚度變薄,可以在電芯體積不變條件下,增大活性材料的用量,漿料涂敷厚度增厚,將直接使電芯能量密度提高。定量來看,相比8μm銅箔,6μm和4.5μm銅箔將使鋰電池能量密度提升5%和9%。此外銅箔厚度越薄,單位電池銅的用量減少,也有利于電池成本降低。2018-2021年,我國鋰電銅箔中6 μm及以下銅箔占比從20%提升至89%。

pic

從極薄化銅箔看PET銅箔:新技術(shù)享有更高溢價,滲透率有望提升

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和規(guī)模效應(yīng)是銅箔廠商提升盈利能力的關(guān)鍵,推動極薄化滲透率提升。銅箔采用“成本+加工費(fèi)”的方式定價,在正常生產(chǎn)周期內(nèi)銅價波動可傳導(dǎo)至下游客戶,因此銅價波動對銅箔企業(yè)盈利能力影響較小,決定銅箔廠商盈利能力的關(guān)鍵因素為銅箔廠商與其供應(yīng)商的加工費(fèi)差額,以銅冠銅箔為例,銅價變動對毛利率的敏感系數(shù)為0.06-0.13之間。

對電池廠來說,銅箔越薄,用銅量越少,成本越低;

對銅箔廠來說,率先實(shí)現(xiàn)極薄化與復(fù)合銅箔等高端產(chǎn)品生產(chǎn)的企業(yè)將享有更高的技術(shù)溢價,盈利能力更強(qiáng)。以嘉元科技為例,2020年6μm銅箔毛利率為29.93%,分別較7-8μm、8μm以上銅箔毛利率高10.25pct、6.18pct,銅箔廠商生產(chǎn)高毛利率產(chǎn)品意愿強(qiáng)烈,推動極薄化滲透率提升。

pic

復(fù)合銅箔具有高安全性、高能量密度、長壽命、強(qiáng)兼容等優(yōu)勢

高安全性:突破了傳統(tǒng)內(nèi)短路防護(hù)技術(shù)僅能延緩內(nèi)短路引發(fā)熱失控,并降低甚至極大犧牲電池比能、壽命及增加成本等為代價的技術(shù)瓶頸,徹底解決了電池因內(nèi)短路易引發(fā)熱失控的行業(yè)難題。

高能量密度:中間層采用輕量化高分子材料,重量比純金屬集流體降低50%-80%,電池能量密度實(shí)現(xiàn)提升5%-10%。

長壽命:高分子材料相比金屬具有低彈性模量,電池的循環(huán)壽命實(shí)現(xiàn)提升5%。

強(qiáng)兼容:將傳統(tǒng)集流體直接升級為復(fù)合集流體不影響電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng),能夠直接運(yùn)用于各種規(guī)格、不同體系的動力電池。

pic

PET銅箔規(guī)?;a(chǎn)后或?qū)⒕邆涑杀緝?yōu)勢

PET銅箔規(guī)?;a(chǎn)后或?qū)⒕邆涑杀緝?yōu)勢。生產(chǎn)端來看,傳統(tǒng)銅箔的原材料成本占比約83%;而PET銅箔原材料成本占比約31%,且受產(chǎn)業(yè)化初期影響設(shè)備成本占比高達(dá)50%,PET銅箔生產(chǎn)通過規(guī)模效應(yīng)降低成本的空間更大。使用端來看,1)據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研數(shù)據(jù),1GWh電池對8μm、6μm、4.5μm銅箔的需求量分別為850噸、580噸、400噸;2)銅箔定價包括銅價與加工費(fèi)兩部分,其中銅價為上海有色金屬網(wǎng)現(xiàn)貨銅的月度均價,根據(jù)近期走勢設(shè)定銅價為7.26萬元/噸,傳統(tǒng)鋰電銅箔加工費(fèi)根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研及上海有色金屬網(wǎng)數(shù)據(jù)獲得;3)動態(tài)分析銅價變化對傳統(tǒng)銅箔采購成本的影響,當(dāng)銅價變動20%時, 8μm、6μm、4.5μm銅箔的單GWh采購成本分別變動14%、12%、10%,即銅箔厚度越薄,銅價波動對成本的影響越小。

pic

PET銅箔主要降本路徑為通過提高生產(chǎn)效率與良率攤薄單位固定成本

設(shè)備是推動PET銅箔產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素,主要降本路徑為通過提高生產(chǎn)效率與良率攤薄單位固定成本。PET銅箔生產(chǎn)成本可拆解為固定成本與可變成本,固定成本主要為設(shè)備與廠房折舊,當(dāng)前占比50%,隨著規(guī)模效應(yīng)體現(xiàn),單位生產(chǎn)成本將大幅降低;可變成本中直接材料成本難以通過優(yōu)化生產(chǎn)降低,直接人工、其他制造費(fèi)用等可通過提高生產(chǎn)效率與良率實(shí)現(xiàn)降本,但降低幅度相對有限。

pic

鋰電銅箔產(chǎn)業(yè)鏈:應(yīng)用下游包括動力電池、消費(fèi)電子、儲能

鋰電銅箔產(chǎn)業(yè)鏈分解:1)上游原材料及設(shè)備廠商:設(shè)備廠商包括磁控濺射設(shè)備廠商和電鍍設(shè)備廠商;2)銅箔制造:根據(jù)鋰電銅箔工藝可分為電解銅箔以及PET銅箔,其中電解銅箔為市場主流工藝,PET銅箔為新工藝;3)下游鋰電池廠商:主要包括動力電池廠商、3C消費(fèi)電池廠商以及儲能電池廠商等。

pic

產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)度梳理:下游電池廠商積極布局,產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展加快

寧德時代積極研發(fā)并布局PET銅箔。公司通過參股重慶金美布局PET銅箔,其已在復(fù)合集流體技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化方面取得了較大進(jìn)展;具備PET銅箔生產(chǎn)技術(shù)專利,其中電池應(yīng)用端技術(shù)為公司獨(dú)享,計劃采購2.4億平PET銅箔用于動力電池生產(chǎn)。

廈門海辰正積極布局復(fù)合集流體材料的制作和應(yīng)用,加快產(chǎn)業(yè)化布局。

pic

產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)度梳理:中游材料供應(yīng)商加快研發(fā)測試,項(xiàng)目發(fā)展前景樂觀

重慶金美積極推進(jìn)PET復(fù)合集流體新材料放量。公司主打產(chǎn)品多功能復(fù)合集流體銅箔(MC) 為金美聯(lián)合新能源行業(yè)頭部企業(yè)相互配合研發(fā),目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化應(yīng)用,進(jìn)入量產(chǎn)階段。重慶金美項(xiàng)目一期總投資15億元,一期全部產(chǎn)線滿產(chǎn)后可達(dá)到年產(chǎn)能3.5億平米,年產(chǎn)值17.5億元。

萬順新材載體銅膜樣品已送下游電池企業(yè)驗(yàn)證。公司已開展“在有機(jī)載體薄膜上鍍雙面銅箔工藝項(xiàng)目”研發(fā)工作,該項(xiàng)目的研究方向系應(yīng)用于電池、電子元件等方向的產(chǎn)品;已開發(fā)出應(yīng)用于電池負(fù)極的載體銅膜樣品,可降低電池重量,提升能量密度及安全性,已送下游電池企業(yè)驗(yàn)證。

諾德股份致力于推動PET銅箔工藝的研發(fā)測試。公司PET銅箔產(chǎn)品目前在下游客戶小批量試用。

pic

傳統(tǒng)銅箔多采用電解法制備,PET銅箔工藝核心為真空鍍膜與離子置換

傳統(tǒng)銅箔目前多采用連續(xù)電解法制備。鋰電池發(fā)展初期多采用壓延銅箔,但壓延銅箔生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高,且全球產(chǎn)能極度集中于少數(shù)幾家公司;電解銅箔由于生產(chǎn)設(shè)備和工藝簡單、容易操作,且產(chǎn)品性能良好,逐漸成為目前最普遍的銅箔生產(chǎn)方式。電解銅箔是在直流電流作用下,銅離子在連續(xù)轉(zhuǎn)動的陰極輥表面還原沉積形成很薄的連續(xù)的銅層繼而連續(xù)剝離形成的,其主要生產(chǎn)流程包括溶銅、生箔沉積、后處理及分切。

PET銅箔制造工藝核心為真空磁控濺射、銅堆積層和清洗抗氧化保護(hù)。PET銅箔生產(chǎn)工藝以高真空設(shè)備磁控濺射在基膜上金屬化,再以離子置換機(jī)進(jìn)行金屬置換使金屬層增厚,具體工藝流程包括真空濺射鍍銅(非金屬材料金屬化)、液體電鍍(銅層增厚沉積)、成品材料配切。

pic

傳統(tǒng)銅箔與復(fù)合銅箔工藝對比

pic

復(fù)合銅箔產(chǎn)業(yè)化的核心壁壘為工藝與設(shè)備——真空磁控濺射

真空磁控濺射是制備薄膜的主要技術(shù)之一,下游應(yīng)用廣泛。磁控濺射鍍膜是通過電場和磁場的作用,工作氣體產(chǎn)生輝光放電,離子轟擊靶材濺射出材料粒子形成薄膜,目的是在塑料薄膜表面制作一層金屬層、使非金屬材料金屬化,具有鍍膜穩(wěn)定性好、重復(fù)性高、均勻度好、適合大面積鍍膜、膜層致密、結(jié)合力好、工藝靈活度高等優(yōu)點(diǎn),主要應(yīng)用下游包括消費(fèi)電子、汽車、光學(xué)和玻璃等行業(yè)。

真空鍍膜設(shè)備國產(chǎn)替代正當(dāng)時,廣東騰勝復(fù)合銅箔進(jìn)展較快。國際市場主要被應(yīng)用材料、愛發(fā)科、德國萊寶等跨國公司占據(jù),我國真空設(shè)備制造近年來發(fā)展迅速、國產(chǎn)替代趨勢明顯,主要企業(yè)包括宏大真空、匯成真空、振華科技、廣東騰勝等。復(fù)合銅箔方面,廣東騰勝率先研制出量產(chǎn)型真空鍍膜設(shè)備,并已應(yīng)用至重慶金美、日本TDK等下游客戶。

pic

復(fù)合銅箔產(chǎn)業(yè)化的核心壁壘為工藝與設(shè)備——水平鍍銅

水平鍍銅技術(shù)難度大于PCB鍍銅。塑料薄膜在經(jīng)過真空磁控濺射附著金屬層后,采用水介質(zhì)電鍍的方式,將銅層加厚到1μm,即可制成復(fù)合銅箔。PET鍍銅技術(shù)來源于PCB電鍍,但相比于PCB電鍍,PET鍍銅的基材更?。≒CB最薄板厚24 μm,PET膜厚20-80nm)、張力控制難度較大、均勻性要求更高,設(shè)備研發(fā)難點(diǎn)在于在膜很薄的情況下需要滿足膜材料廠商對PET復(fù)合膜材不變形、均勻度好、無穿孔的要求。

東威科技有望受益PET銅箔爆發(fā)。國內(nèi)鍍銅設(shè)備競爭較為充分,但目前僅東威科技能量產(chǎn)PET鍍銅設(shè)備。截至2021年底,東威科技卷式水平鍍銅線兩代產(chǎn)品均已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),雙邊夾具導(dǎo)電超薄卷式水平鍍銅線通過試驗(yàn)機(jī)完成預(yù)設(shè)計目標(biāo),先發(fā)優(yōu)勢突出。

pic

預(yù)計2025年P(guān)ET銅箔磁控與鍍銅設(shè)備市場空間總計約80億元

預(yù)計2025年P(guān)ET銅箔真空磁控濺射設(shè)備市場空間約33.4億元,鍍銅設(shè)備市場空間約46.5億元。相較于傳統(tǒng)鋰電銅箔,PET復(fù)合銅箔帶來真空磁控濺射設(shè)備和鍍銅設(shè)備需求,基于以下假設(shè)測算:

1)假設(shè)2025年中國/全球新能源汽車滲透率33%/21%,據(jù)SPIR預(yù)測,2022-2025年儲能電池需求分別為56GWh、79GWh、108GWh、168GWh;

2)假設(shè)PET銅箔滲透率2025年提升至21.7%;

3)假設(shè)2021年單GWh磁控濺射設(shè)備價值量為3000萬,單GWh鍍銅設(shè)備價值量為3750萬。隨著設(shè)備技術(shù)迭代及規(guī)模效應(yīng),2022至2025年單GWh磁控濺射設(shè)備價值量分別為2900萬、2800萬、2700萬以及2500萬,單GWh鍍銅設(shè)備價值量分別為3600萬、3500萬、3400萬及3300萬。

pic

東威科技:PCB電鍍設(shè)備龍頭,PET鍍銅設(shè)備打開第二成長曲線

PCB電鍍設(shè)備龍頭,業(yè)績穩(wěn)步增長。公司主營產(chǎn)品包括應(yīng)用于PCB電鍍領(lǐng)域的垂直連續(xù)電鍍設(shè)備、水平式表面處理設(shè)備,以及應(yīng)用于通用五金電鍍領(lǐng)域的龍門式電鍍設(shè)備、滾鍍式設(shè)備。2017-2021年公司實(shí)現(xiàn)營收從3.76億元增長至8.05億元,CAGR達(dá)20.9%;歸母凈利潤從0.46億元增長至1.61億元,CAGR達(dá)37.2%,業(yè)績增速穩(wěn)定。

PET鍍銅設(shè)備打開第二成長曲線,有望充分受益復(fù)合銅箔需求爆發(fā)。公司率先將電鍍設(shè)備切入新能源領(lǐng)域,IPO募投中1.17億元用于水平設(shè)備產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目,建成達(dá)產(chǎn)后將年產(chǎn)40臺水平化銅設(shè)備和30臺卷式水平鍍膜設(shè)備,項(xiàng)目進(jìn)展符合預(yù)期。截至2021年底,公司卷式水平鍍銅線兩代產(chǎn)品均已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),雙邊夾具導(dǎo)電超薄卷式水平鍍銅線通過試驗(yàn)機(jī)完成預(yù)設(shè)計目標(biāo),先發(fā)優(yōu)勢突出,有望充分受益PET銅箔需求爆發(fā)。

pic

萬順新材:功能性薄膜行業(yè)領(lǐng)先企業(yè),載體銅膜項(xiàng)目拓寬成長空間

三大業(yè)務(wù)并進(jìn),業(yè)績增長穩(wěn)定。公司主要從事紙包裝材料、鋁箔和功能性薄膜三大業(yè)務(wù),是國內(nèi)紙包裝材料、鋁箔和功能性薄膜行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)。2017-2021年公司實(shí)現(xiàn)營收從32.13億元增長至54.37億元,CAGR達(dá)14.1%。22Q1歸母凈利潤0.54億元,同比增長663.01%,盈利超預(yù)期。

積極研發(fā)布局載體銅膜項(xiàng)目,進(jìn)一步拓寬公司成長空間。公司已開展“在有機(jī)載體薄膜上鍍雙面銅箔工藝項(xiàng)目”研發(fā)工作,旨在應(yīng)用于電池、電子元件等方向;已開發(fā)出應(yīng)用于電池負(fù)極的載體銅膜樣品,可降低電池重量,提升能量密度及安全性,已送下游電池企業(yè)驗(yàn)證。

pic

非上市公司

廣東騰勝:公司擁有超過5年的復(fù)合銅箔真空鍍膜設(shè)備開發(fā)經(jīng)驗(yàn),復(fù)合銅箔真空鍍膜設(shè)備最先在國內(nèi)量產(chǎn),已應(yīng)用至動力電池及消費(fèi)電池產(chǎn)業(yè)且互獲得客戶認(rèn)可。

重慶金美新材料:公司主打產(chǎn)品多功能復(fù)合集流體銅箔(MC) 目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化應(yīng)用、進(jìn)入量產(chǎn)階段。據(jù)公司公告,重慶金美項(xiàng)目一期總投資15億元,一期全部產(chǎn)線滿產(chǎn)后可達(dá)到年產(chǎn)能0.48億平米復(fù)合鋁箔與2.95億平米復(fù)合銅箔,年產(chǎn)值17.5億元。

海辰新能源:公司正積極布局復(fù)合集流體材料的制作和應(yīng)用,產(chǎn)業(yè)化布局有望加速。

pic