复合铜箔理论上兼具安全性、高能量密度和低成本优势,可部分替代传统铜箔,2025年渗透率有望提升至10%。传统铜箔减薄存在理论上限,成本和性能难以兼顾。PET复合铜箔采用“三明治”结构,用低密度高分子膜置换金属铜,降低了热失控风险,相比于6μm传统铜箔,单位面积重量降低55%,能量密度提升5%-10%;理论上单位物料成本降低63%,我们测算,当前复合铜箔综合成本偏高,未来有望通过提升良率、设备线速继续降本,预计25年理论上有望降至3元以下(传统铜箔4元/平)。复合铜箔兼容性强,应用范围覆盖消费、动力和储能,相比之下,复合铝箔安全性优异,但成本过高,主要面向高端动力和消费领域。但复合铜箔阻抗较高,不适合快充电池,同时与硅基负极兼容性差,更适于高能量密度电池领域中应用,预计2025年渗透率达到10%,25年复合铜箔/设备的市场规模达到137/144亿元。

复合铜箔工艺路线更加复杂、多元,当前产业内以PET+两步法为主,量产难点在于设备和良率。1)材料端,PET抗拉强度更大、工艺简单成为主流选择;PP电池端性能好更受电池厂青睐,预计工艺成熟后上量。2)制作端,实践中分为一步法、两步法和三步法。一步法分为全湿法和全干法,产品性能优异、良率高,但尚处于实验室攻关阶段;两步法包括磁控溅射+水电镀环节,成熟度高;三步法增加真空蒸镀提升生产效率和均匀性,但损失良率。目前大多数厂商采用两步法。3)电池生产端,增加了滚焊,并将极耳焊接改为超声焊接。

目前复合铜箔处于工艺认证中后期,设备先行,加速突破0-1阶段,预计2023年下半年实现批量生产。从不同环节看复合铜箔产业链进展:1)电池环节,宁德领跑,已研发近5年,专利布局深厚,国轩高科、厦门海辰、比亚迪也在积极推进。2)设备环节,基本实现国产化,当下格局最好,未来或呈整线布局趋势。前道设备中腾胜科技占磁控溅射设备半壁江山,设备效率近1年大幅提升,2.5代溅射设备线速提升至50%至20米/min,年底开始交付,未来有望提升至30m/min,良率提升至90%;中道设备仅有东威科技水电镀设备实现量产,新一代设备线速将提升40%至10米,良率有望提升至90%,明年设备预示订单对应70-100gwh;后道设备中,骄成超声受宁德扶持,超声焊设备打开第二增长曲线。3)制造环节,验证进展上,重庆金美、宝明科技验证进展靠前,量产在即,双星、元琛、万顺等明年初设备调试,传统铜箔厂嘉元、诺德、中一等也已订购设备。我们预计23年下半年开始批量生产,产量有望达到2亿平,对应15-20gwh电池,24年有望达到8亿平,对应70gwh。

①产品特点∶

安全性复合集流体是有无懈可击的安全性。锂电池有个问题,即便检验合格,数据显示发现热失控的概率还有6%ppm。百万快电池里面有6块会发生热失控,特斯拉一部车就用7000块电池。海外有实验验证,复合集流体的电池去验证针刺实验,表现比锂电池优越很多。因此锂电池行业开始产业化验证。

减重∶6.5微米复合铜箔比6微米铜箔,减重55%,对应4微米铜箔,减重32%。

能量密度∶正负极同时用复合集流体,能量密度提升13%。




②双星新材∶

现已进入小批量试产阶段,完成5000万平米后,预计年产能力达5亿平方米;公司产品已供货海外销售。

四次改进后,相比进口产品,公司延展率高6个百分点;

双星目前总加工成本约3.5元/平,规模量产后成本会大幅下降。

③复合铝箔一步法∶

采用一步法的真空蒸镀工艺,全干法没有环保问题,但成本高。蒸镀要用金属铜作为靶材,铜靶材价格是铜价的2-4倍。

④宁德进展∶

宁德时代自己搞了一个团队在大力做锂电铜箔,金美不行。

⑤新栋力∶

公司是滚焊设备供货商,负责人带到现场的样本复合铜箔材料来自于宝明。

⑥传统铜箔供需∶

1GW电池对应600吨铜箔,2025年动力60万吨,加之储能、3C及其他合计需求75万吨。预计2025年名义产能140万吨,出货量75万吨,供需平衡。

一、东威科技董事长刘建波

董事长主要讲了公司的发展,和做复合铜箔的机缘(此前有纪要)。

公司将在今年研制出磁控溅射设备,性能达到世界水平,主要匹配水电镀设备

降本方面,将复合铜箔的废水给有色冶炼厂用来降本。

二、双星新材pet铜箔的发展

pet铜箔最新进展∶专用水镀生产线已安装完成,现已进入小批量试产阶段,在一期推进批量化生产,完成5000万平米后,预计年产能力达5亿平方米。

通用性高∶公司开发生产的PET复合铜箔膜是通用型产品,可适应当前市场上锂电池的现有负极集流体

迭代优势∶公司掌握原料配方,纳米母粒,磁控溅射,水镀增厚全流程技术,便于快速创新迭代,提升产品品质。

PET基膜性能指标∶四次改进后,相比进口产品,公司产品的结构更加均匀,延展率高6个百分点,附着力更佳。

高品质基膜∶基膜性能直接影响终端产品品质。公司4.5um基材工艺成熟,性能指标良好,目前已经外售给国内其他厂商。

全产业链成本优势∶双星目前总加工成本约3.5元/平,规模量产后成本会大幅下降。

Pet铜箔技术难点∶从生产环节来看,目前对原料配方,基材制备,磁控溅射设备和工艺等环节的要求较高。

工艺流程∶专用原料配方→口制备纳米母粒→口合成pet切片→口复合铜箔基材→口磁控溅射工艺→口水镀增厚工艺→Opet复合铜箔

三、亨通新材料产业集团首席技术官

1、传统铜箔的供需情况∶

2025年锂电铜箔市场预期∶名义产能140万吨,出货量75万吨。

1GW电池对应1000平米铜箔对应600吨铜箔,假设2025年1000GW对应60万吨的铜箔。

储能、3C及其他,250GW对应铜箔用量15万吨。

2、复合集流体应用的优势

①安全性∶

复合集流体是有无懈可击的安全性。锂电池有个问题,即便检验合格,数据显示发现热失控的概率还有6%ppm。百万快电池里面有6块会发生热失控,特斯拉一部车就用7000块电池。

海外有实验验证,复合集流体的电池去验证针刺实验,表现比锂电池优越很多。因此锂电池行业开始产业化验证。

②减重降本∶

安全、减重,6.5微米复合铜箔比6微米铜箔,减重55%,对应4微米铜箔,减重32%。

3、复合铜箔技术∶

两步法∶

磁控溅射+电镀,中间为了提高结合率和效率,会用三步法。

磁控溅射设备代表企业∶汇诚、腾盛、东晟等。

磁控溅射一步法的优势是结合力强,没有后续环保问题。

电镀设备特点∶水平电镀线∶存在改善空间;装备水平∶存在改进空间等。

4、复合铝箔技术∶

采用一步法的真空蒸镀工艺,高分子薄膜金属化,连续化生产,用作电流集流体,问题是要用金属铜作为靶材,铜靶材价格是铜价的2-4倍,成本高。

特点∶

安全∶穿刺时毛刺尺寸小,高分子材料层断路效应,抑制热失控。

减薄∶复合铝箔6.5-8微米,对标10-12微米铝箔,减薄20-30%;

5、其他∶

复合集流体渗透率预计目前1%,2025年渗透率20%。

宁德时代突破了专利,除了金美,自己搞了一个团队在大力做锂电铜箔。

储能是国家战略,如果用沙漠的1%来做光伏能源,储能就不是TW问题,可能后面再加3个0。

三、腾胜科技总裁朱刚毅(磁控溅射设备龙头)∶

1、复合铜箔特点∶

复合铜箔减重50%,复合铝箔减重60%,正负极同时用复合集流体,能量密度提升13%。

2、蒸镀和磁控设备的优势∶

蒸镀∶优点是成膜速度快,但能量低膜层的致密度和结合强度差,蒸镀是靠热量融化材料形成膜,蒸发源的产生容易使得薄膜形变。

磁控溅射∶作为打底层优势大,有机物和金属结合很难,磁控溅射能有机结合。

3、复合铝箔采用蒸镀一步法∶真正意义上的一步法,没有湿法的电镀,全真空制程。但要做到比较厚的膜层,蒸镀效果好。目前已经量产的是电阻蒸发,未来感应和ebeam蒸镀都在尝试。蒸镀没有湿法,不存在环评的要求,非常环保。、

4、复合铜箔面临的问题∶

①产品挑战∶竞争对手是传统铜箔,今年6微米铜箔在动力电池占比70%,4.5微米也在推,降本在推进。

复合铜箔的问题是内阻大,充放电会有忧虑,复合铜箔的装备投资强度高。

③技术挑战∶看好全干法的蒸镀,环保好,但需要降本。

④基膜材料的选择

主要说一下缺点PET(有酯键,在强酸,强碱和水蒸气作用下会发生分解),PP(因极性原因存在较低的粘结程度),PI(材料成本高)。

5、成本优势∶

以腾胜科技设备做pet铜箔为例,4.5umpet基膜(成本0.15元/平米)。二代

磁控溅射设备去做总成本约为3.73元/平米。2.5代磁控溅射设备为3.55元/

平米。(对比6um的电解铜箔市场价格为5.71元/平米)。

6、产业动态∶金美不行,宁德时代自己有招的新团队在研发复合铜箔,此外宁德时代有大量的专利在手;恩捷也在尝试做复合铜箔。

五、东晟科技part∶复合集流体不同设备路线

复合集流体理想生产方式一步法1)OPP/PET薄膜→口双面电子束镀膜2)OPP/PET薄膜→口双面蒸发舟镀膜

公司主要说了各个设备路线,听着非常推崇一步法的路线。公司后面要上市。

六、新栋力超声part∶

超声波滚焊技术在复合铜箔中的应用


超声波滚焊应用复合材料的企业∶美国必能信(速度20m/min,频率20khz);骄成(速度80m/min,频率40khz);新栋力(速度20-100m/min,频率20khz/35khz)

新栋力在会场现场diss骄成∶“骄成说他们设备速率可以做到80,反正我们都没有人见过”

阻值测试“纯铝箔+pet复合铝箔+纯铝箔"的结构要求测试内阻值小于6毫欧(越小越好)。新栋力的五组样本测试均值在1.778毫欧。

拉力测试"纯铜箔+pet复合铜箔+纯铜箔"的结构要求取样25mm做拉力测试要求大于10N。新栋力的10组测试平均为13.8N。

公司现场带了复合铜箔和复合铝箔的样品发给参会者,明天带到公司。(负责人说样品复合铜箔材料来自于宝明)