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            復合集流體:各大電池廠商紛紛入局 百億級設備市場率先發酵丨黃金眼
            來源:全景財經作者:全小景2024-01-22 21:27

            兼具高安全、低成本、極薄化的新型材料復合集流體,已經迎來產業化的實質階段,各大主流廠商陸續進場背后,百億級設備市場蠢蠢欲動。

            01、成本、安全性、能力密度全面優化

            集流體是鋰電池中的一種關鍵材料,作用是將電池活性物質產生的電流匯集起來,以產生更大的輸出電流。正極采用鋁箔,負極采用銅箔。為提升電池能量密度和安全性以及降低成本,鋰電池用集流體正在向高密度、輕薄化、高抗拉強度、高延伸率等方向發展。不過受制于其材料的物化屬性,純金屬箔材薄型化有限,工藝端技術路徑受阻。

            復合集流體采用“金屬-高分子材料-金屬”三層復合結構,通過真空蒸鍍、磁控濺射等方式在高分子PET/PP膜表面形成納米級金屬,再通過水電鍍將金屬層沉積增厚到1μm以上,代替傳統的鋁箔和銅箔作為電池正負極材料,具備低成本、高安全、長壽命和高能量密度等優勢。

            數據來源:金美新材料官網

            近年來,由電池熱失控引發的電動汽車起火自燃事故是新能源汽車安全性的核心問題之一。復合集流體中間的高分子基材具有阻燃特性,在熱失控前可快速融化,電池損壞僅局限于刺穿位點形成“點斷路”,并可緩解鋰枝晶生長帶來的壓縮應力,從而延緩電池短路,因此其具備高安全性。

            同時為提升電池能量密度,延長續航能力,近年來鋰電銅箔呈現輕薄化趨勢。復合銅箔中銅厚度相比6μm銅箔減少66.67%,復合鋁箔中鋁厚度相比10μm鋁箔減少80%。復合集流體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%左右,可有效提升電池能量密度。

            此外,傳統銅箔的原材料成本占比約83%,而復合銅箔原材料成本占比約31%,且受產業化初期影響設備成本占比高達50%,復合銅箔生產通過規模效應降低成本的空間更大。在技術完備條件下,復合銅箔大規模量產后有望實現4.5元每平米以下,相較傳統銅箔有望實現降低40%的制造成本。

            復合集流體示意圖數據來源:高工鋰電,頭豹研究所

            02、行業已至0到1產業化前夜

            復合集流體的概念最早由寧德時代于2017年提出,2019年行業步入專利爆發期,國軒高科、比亞迪、蜂巢能源等多家電芯廠商均陸續投入研究。

            在2021年7月,OPPO就發布了引入復合集流體技術的五層夾心式安全電池,實現了復合集流體在消費電子領域的應用。2022年11月,重慶金美率先實現8μm復合鋁箔量產下線。

            2023年3月,廣汽埃安發布采用復合集流體材料的彈匣電池2.0,并通過軍標級槍擊測試,將首先搭載于埃安豪華超跑品牌hyper。天能電池發布了用于兩輪車領域的新一代錳鐵鋰電池TP-MAX,同樣以復合集流體的應用作為安全升級的亮點。2023年4月和6月,搭載寧德時代麒麟電池的極氪009和極氪001均使用了復合集流體。年底上市的塞力斯問界M9也或將應用復合鋁箔。

            復合銅箔由于基材、工藝路線分歧等原因,產業化進展較復合鋁箔相對緩慢。不過2023年以來產業鏈上不斷迎來催化,趨勢愈發明朗。

            2023年6月,雙星新材、萬順新材公告獲得首張復合銅箔訂單。道森股份子公司洪田科技研自2023年4月發布一步法真空磁控濺射一體機后,分別于7月和9月獲得7000萬元和1.84億元訂單。9月4日,嘉元科技公告,與三孚新科在復合銅箔產業鏈建立戰略合作關系,并簽訂“一步式全濕法復合銅箔電鍍設備”采購合同,確認合同金額2.43億元。

            10月9日,璞泰來發布公告,與寧德時代簽訂《戰略合作協議》,雙方同意就復合銅箔集流體業務建立長期合作機制,共同開拓新能源海內外市場;公司溧陽基地預計將在2024年逐步實現產能投放。寧德時代作為下游電池廠龍頭,這一戰略協議表明復合集流體產業化趨勢的進一步明確。

            據起點研究院數據顯示,按照未來三年下游電池全球的裝機量來看,動力、儲能將是復合集流體的主要增量市場。

            03、產業化推進 百億級設備市場先行

            隨著復合銅箔技術成熟,2023年有望成為復合銅箔的量產應用元年。隨著復合銅箔滲透率提高,復合銅箔到2025年出貨量有望達到新的臺階,進入真正替代傳統銅箔時期,此背景下,設備端將率先受益。

            中國銀河證券研究院認為,根據主流電池廠商產能規劃,假設2023-2025年,復合銅箔在新增電池市場中滲透率為0.5%/5%/13%。按單GWh需2臺磁控濺射設備和3臺電鍍設備,單臺價格分別為1400萬元/1000萬元,需超聲波滾焊設備價值量1000萬元,隨著效率和良率的提升,單GWh所需設備數量和單臺設備價值量逐步減少。則到2025年,真空磁控濺射設備和電鍍設備市場規模將分別達到57.6億元和58.0億元,超聲波滾鍍設備市場規模27.7億元。

            天風證券認為,在2025年復合銅箔滲透率達到20%的前提下,對應復合銅箔市場規模為158億元,磁控濺射設備新增市場規模74億元,電鍍設備新增市場規模57億元,新增設備總市場空間為131億元;未來放量后新增空間可觀,產業鏈企業有望充分受益。

            資料來源:GGII,EVTank,智研咨詢,天風證券研究所

            國泰君安觀點表示,假設2023~2025年復合銅箔全球鋰電池領域滲透率分別為2%、5%和12%,復合銅箔的平均售價分別為6.2元/平米、5.9元/平米、5.6元/平米。預計到2025年復合銅箔出貨量有望達到30億平米,對應的市場規模約為168億元。

            設備方面,根據GGII預測,2023-2025年鋰電池出貨量分別為1119/1416/1805GWh。由于PET復合銅箔滲透率目前較低,但下游膜材廠商、電解銅箔供應商均積極布局復合銅箔產能或已處于產品送樣階段,因此后期滲透率將不斷提升。

            假設2023-2025年復合銅箔滲透率為2%、5%、12%;假設水電鍍設備價值量約1200萬/臺,磁控濺射設備單價1500萬元/臺;假設1GWh電池需要水電鍍設備3臺,磁控濺射設備2臺。若工藝全為兩步法,經以上假設后測算,2025年復合銅箔設備市場規模有望達到143億元。

            數據來源:GGII,公司年報,國泰君安證券研究

            04、相關企業有哪些?

            復合集流體產業鏈包括,上游基膜廠商(PET、PP、PI)+鍍膜設備商(超聲滾焊設備、磁控濺射設備、真空鍍膜設備、水電鍍設備、一步法設備);中游復合集流體制造商以及下游終端電池廠商。

            復合集流體產業鏈資料來源:中國銀河證券研究院

            復合鋁箔制備的技術路線已經十分明確,主要采用真空蒸發鍍膜干法工藝。即在厚度4.5~6.0μm的PET/PP基材表面采用真空蒸發的方式,雙面鍍制一層1μm的鋁膜。

            目前復合銅箔的制備工藝存在多種路線,包括一步法(化學沉積法/真空磁控濺射/真空蒸鍍法)、兩步法(真空磁控濺射+水電鍍)和三步法(真空磁控濺射+真空蒸鍍+水電鍍)。核心設備包括真空蒸鍍、真空磁控濺射在內的真空鍍膜設備,以及水電鍍設備。此外,應用復合集流體后鋰電池制備將多出一道采用超聲波高速滾焊技術的極耳轉印焊工序,帶來對超聲波滾焊設備的確定性需求。

            其中國內超聲波設備龍頭驕成超聲,可以說是極具確定性的受益標的。公司一方面在國內動力電池領域及輪胎裁切領域保持領先優勢,另一方面積極拓展超聲波技術在汽車線束焊接、功率半導體焊接、無紡布焊接、塑料焊接等其他領域的應用,逐步成為平臺型超聲波設備商。公司自主研發的動力電池超聲波滾動焊接設備,解決了鋰電池復合集流體和箔材之間焊接難度大、焊接效率低下的痛點問題,已為寧德時代供貨。

            東威科技是目前唯一能實現水電鍍設備規?;慨a的企業,同時公司積極向前道工序延伸,推出真空磁控濺射設備,12靶設備已經推向市場,24靶設備仍在測試中。其水電鍍設備已簽訂訂單及框架協議共計300余臺,意向客戶包括寶明、勝利精密、雙星、元琛等。磁控濺射設備也將與水電鍍設備配套形成一體化出售,22年末出貨一臺。

            以真空鍍膜技術及成膜工藝為核心的匯成真空,致力于濺射鍍膜技術、蒸發鍍膜技術、離子鍍膜技術、柔性卷繞鍍膜技術以及成膜工藝的研究和應用。產品已應用于智能手機、屏幕顯示、光學鏡頭等消費電子領域,以家居建材和生活用品為主的其他消費品領域,航空、半導體、核工業、工模具與耐磨件、柔性薄膜等工業品領域,以及高校、科研院所等領域。主要客戶包括蘋果公司、富士康、比亞迪、捷普、沃格光電、日久光電、宏旺等國內外知名企業和科研院所,目前處于IPO階段。

            騰勝科技擁有卷繞式真空鍍膜設備、連續式真空鍍膜生產線設備、光學真空鍍膜設備、磁控濺射真空鍍膜設備、電弧離子真空鍍膜設備等多個系列設備,被廣泛應用于動力電池、儲能電池、半導體、光伏、消費電子、航空航天、汽車零件、機械加工、模具制造、新材料等多行業領域,其中多款設備已實現同類進口產品的國產化替代。目前公司已推出2.5代卷繞式復合銅箔真空鍍膜設備和2代卷繞式復合鋁箔真空鍍膜設備,并已交付客戶。

            此外還有通過收購洪田科技切入鋰電銅箔領域的道森股份,憑借洪田科技在電解銅箔領域的深厚積累,2023年4月公司成功推出全國首臺“一步法”復合銅箔真空磁控濺射一體機,并于7月公告通過客戶測試驗證,獲得7000萬元訂單。此外,公司還研發推出卷繞磁控濺射蒸鍍復合鍍膜機(可雙面鍍銅鍍鋁)、卷繞蒸發鍍膜機(可雙面鍍鋁),實現真空鍍膜領域的平臺化布局,并于9月公告獲得諾德股份1.84億元的復合銅鋁箔一體機設備訂單。

            責任編輯: 高蕊琦
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