复合铜箔量产开启，降本仍在路上

来源：第一财经
时间：2023-06-27 17:53:44

用作锂电池负极集流体的传统铜箔受铜价波动影响较大，且逐渐出现安全性和能量密度瓶颈，复合铜箔成为行业关注的新方向。

(资料图)

目前，复合铜箔处于产业化初期，技术和工艺路线尚未定型。浙商基金智能权益投资部基金经理柴明对第一财经表示，复合铜箔在技术上仍需进一步优化，另外应用复合铜箔的主要目的是为了降低电池成本，现阶段因为工艺、规模效应等问题，经济性吸引力还不够大。

东吴证券预计，复合铜箔2023年产量有望达到2亿平方米，对应17GWh电池需求，2025年全球需求预计29亿平方米，市场空间为137亿元，渗透率提升到10%。

技术路线仍存争议，PET、PP、PI谁能胜出

集流体是锂离子电池中不可或缺的组成部件之一，它不仅能承载活性物质，而且还可以将电极活性物质产生的电流汇集并输出。业内通常使用铝箔作正极集流体，铜箔用作负极集流体。

复合铜箔是指以高分子材料为中间层（基膜层），两边分别以金属铜为镀层的薄膜材料，目前中间层的主要路线包括PET、PP、PI 三种。

PET、PP和PI的密度分别约为1.38g/cm³、0.90g/cm³、1.40g/cm³，低于铜的密度8.96g/cm³。因此，采用高分子材料基膜层替换部分铜材，可以有效降低铜箔总质量，进而提高动力电池的能量密度。

以6μm铜箔为例，华安证券测算得出，采用以PET、PP和PI为基膜的复合铜箔电池能量密度分别可以提升6.6%、7.1%和6.6%。

某电池厂研究院研发经理表示，目前，复合铜箔主要针对磷酸铁锂电池减重，因为磷酸铁锂本身能量密度比较低，使用复合铜箔的磷酸铁锂电池重量会比使用传统铜箔的减少70%。复合铜箔后续的使用还是看性价比，未来也可以用在三元体系。

从上述三类高分子材料的性能来看，PP复合铜箔材质与隔膜接近，与电解液兼容性好，但PP基膜与铜层的附着力较难控制，容易剥离；PET复合铜箔技术难度相对较小，但与电解液适配困难，做成电池存在高温循环跳水现象；PI复合铜箔的PI基膜主要依赖进口，成本太高，短期内较难大规模落地。

“当前最接近量产的技术路线为PP、PET复合铜箔。”柴明表示，PP产品部分公司已经在送样测试，产品的一致性以及制作成电池的循环性能仍需进一步改善，PET产品也需要进一步优化。“虽然几种技术都不太成熟，但头部企业更认可PP路线。”

中金公司认为，综合考虑基膜供应弹性、加工难度、材料熔点等因素，长期或将形成PET为主、PP为辅的复合铜箔材料格局。

现阶段，有此前做PET复合铜箔转做PP复合铜箔的企业，比如重庆金美之前做过PET复合铜箔，现在做PP复合铜箔；也有像宝明科技（002992.SZ）既有PET复合铜箔也有PP复合铜箔，具备两种产品规格书的企业。

三种工艺各有优劣，最终定型仍待突破

按照生产工序及原理不同，目前业界采用的生产方法可以分为：一步法（化学沉积法/真空磁控溅射/真空蒸镀法）、两步法（真空磁控溅射+水电镀）和三步法（真空磁控溅射+真空蒸镀+水电镀）。

具体来看，一步法包括磁控溅射、蒸镀的干法和化学镀沉积的湿法，优势是均匀度好、良品率高，但成本较高。

上市公司中，三孚新科（688359.SH）具备一步式全湿法复合铜箔化学镀铜工艺，即通过化学沉积的方式在薄膜基材表面覆盖一层致密可靠的金属铜层，并通过较简易的流程同时进行双面镀膜，从而实现“一步法”的复合铜箔制造。

两步法采用磁控溅射法打底，再由高效的水电镀法完成大部分工作。在使用磁控溅射保证打底铜层附着性的基础上，复合铜箔效率得到提升，但均匀性不如一步法。

宝明科技由镀膜技术相通性切入复合铜箔领域，选择两步法生产复合铜箔。此外，重庆金美、双星新材（002585.SZ）、方邦股份（688020.SH）、元琛科技（688659.SH）等企业也采用两步法工艺。

三步法是在两步法的基础上增加了真空蒸镀工艺，生产效率是三种工艺类型中最高的，缺点是工序繁多，且真空蒸镀工艺的高温环境容易使高分子基膜穿孔，良品率低。

对于三种工艺路线的选择，三孚新科董事长上官文龙曾表示，一步式全湿法复合铜箔电镀工艺是目前复合铜箔制造工艺中的最优工艺之一。

上述研发经理称，目前两步法相对比较难做，而且成本偏高，所以很多企业选择用三步法，但三步法真空镀膜所需温度高达1000多度，而高分子膜实际上的耐温性也就180多度，如果冷凝温度控制不当，也会对良率产生一定的影响。

柴明则认为，目前两步法应用最多，但最终的工艺路线仍无定论，要看相关企业是否可以率先突破。

理论成本优势明显，降本仍在路上

除技术、工艺成熟程度外，复合铜箔能否大规模推广使用还要看成本。

从原材料成本来看，同等厚度情况下，传统铜箔约为3.6元/平方米，PET约为1.25元/平方米，仅为传统铜箔的1/3。

上述研发经理称，目前复合铜箔还是没有传统铜箔便宜，主要因为后续的工艺、良率、直通率等还没有上来，设备投入也比较大；长期来看，随着工艺优化和一致性提高，复合铜箔成本比传统铜箔有优势。

柴明也认为，未来随着技术进步、规模扩大，复合铜箔成本有机会低于传统铜箔。

东吴证券测算，2022年复合铜箔综合成本约为5.25元/平，尚高于传统铜箔的约4.17元/平方米，预计随着设备生产线速度、良率、产能利用率的提升，2023-2024年有望降至4元/平方米以内，成本优势逐渐提升，2025年理论上有望降至2.60元/平方米。

当前，相关企业也在通过技术改良等手段进行降本。

如一步法化学沉积的钯催化剂成本高，三孚新科采用超低浓度钯催化技术，将钯浓度从30ppm左右降至2-4ppm左右，初步测算其一步湿法成本为约4元/平方米，未来可控制在3元/平方米左右。此外，该公司研发的无钯催化技术预计2023年可以投入量产应用，可以有效减少贵金属催化剂成本。

多家企业加速布局，复合铜箔未来可期？

从各公司产能规划来看，双星新材复合铜箔设计年产能高达5亿平方米，首条量产线产品已完成开发，性能得到下游客户认可，PET复合铜箔产品已有部分意向订单。

宝明科技在2022年7月宣布计划投资60亿元建设2期复合铜箔产线，其中一期投资11.5亿元，预计2023年二季度量产，达产后可实现年产1.5亿-1.8亿平方米复合铜箔，配套电池约12-15GWh。目前，该公司送样客户涵盖90%的龙头电池厂，已在部分龙头车企通过认证实现小批量供货，处于准量产状态。

英联股份（002846.SZ）设计100条复合铜箔生产线，年产能为5亿平方米。2023年5月，该公司在互动平台表示， 2023年计划投入10条复合铜箔和1条复合铝箔生产线，建成达产后复合铜箔产能为5000万平方米、复合铝箔产能为1000万平方米。

“国内复合铜箔基本上进入了量产阶段，万顺新材（300057.SZ）、诺德股份（600110.SH）等企业都在进行工艺优化。”上述研发经理表示，但相较于传统铜箔做方形电池良率基本可以做到97%左右，复合铜箔好一点的良率基本上也就在93%、94%左右，厂商还需要在生产速度、性能、性价比方面做一些提升，后续才能真正大规模使用。

从下游电池厂接受程度来看，2023年3月，广汽埃安发布弹匣电池2.0电池安全技术，首次解决了多电芯瞬时短路、爆裂性破坏等极端环境下的电池安全难题，并成功通过枪击试验。其中，超稳电极界面就搭载了复合集流体材料（包括复合铜箔和复合铝箔）。

此外，宁德时代（300750.SZ）、国轩高科（002074.SZ）、珠海冠宇等都曾对复合集流体的安全性、能量密度进行评估。

“电池厂对复合铜箔有浓厚的兴趣，也在积极进行测试。”柴明表示，如果相关的技术问题可以解决，并在成本上形成优势，复合铜箔渗透率应该可以快速提升。

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