PET复合铜箔技术凭借安全性与长寿命两大优势,有效提升了电池的安全性及续航能力,解决锂电池热失控痛点问题;价格低至50%,成本优势显著。
(相关资料图)
2023年PET复合铜箔市场空间与前景
双星新材公告,公司于2022年12月完成首条PET复合铜箔设备安装,随之产品送样下游客户,经客户反复测试验证,并于近日获得客户的首张产品订单。
展望2023年复合铜箔前景,2022年-2025年复合铜箔设备市场空间测算超百亿,多家公司战略布局PET复合铜箔,技术成熟可待,上下游产业链共同推进复合铜箔产业化进程。
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。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。
根据中研普华研究院《2023-2028年中国复合铜箔行业竞争态势与深度研究预测报告》显示:
锂电池搭载终端越来越丰富的背景之下,复合集流体将在提升锂电池使用效能方面发挥重要作用。日前,头部厂商PET铜箔(复合铜箔)进入第二轮测试关键期,高温循环测试已突破1500次,这标志着制约复合集流体发展的技术难题被陆续突破,业界认为随着量产能力的提升和订单的逐步落地,复合集流体行业将迎来“稳定增长期”。
传统集流体是锂电池中汇集电流的结极或部件,通过将电池的活性物质产生的电流汇集起来以形成较大的电流输出,从而实现化学能转化为电能的过程。复合集流体是相对传统集流体而言的,以PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)/PP(聚丙烯)等高分子材料作为基膜,通过真空镀膜等工艺,在其双面堆积出的铜/铝寻电层而形成的复合材料,形成“金属-PET/PP高分子材料-金属”的“三明治”结构。
复合集流体可改善安全性、降低成本,且具有高安全性、高比能量、低成本、长寿命、强兼容五大优势,将逐步替代传统集流体。而复合铝箔强调安全性与减薄,可以防止电池热失控,做到只冒烟不起火;复合铜箔兼则顾安全性同时可降低成本、提高能量密度,将逐步替代传统铜箔。
上海钢联铜事业部铜板带箔分析师俞灿对表示:“复合铜箔目前仍处于产业化的早期阶段,生产设备已经分批次大规模进厂,复合铜箔生产企业将产品批量送样下游客户,下游电池企业进入实验环节,除少数行业龙头外,其他电池厂商都处于观望状态。上下游市场基本回归理性,市场整体预期低于此前乐观预期,但产业趋势不变,预测三季度末四季度开始量产。”
当前复合集流体技术瓶颈陆续突破,复合铜箔产业化加快。此外,随着技术逐渐成熟、基膜由PET向PP迭代。电池企业对复合集流体态度较为积极,其在三元铁锂、动力储能均可使用,产业化方向确定。中金公司进一步提出,复合集流体有望在下半年迎大规模扩产。4月份以来多家材料厂启动规模扩产,同时PP材料取得一定突破,供给端不断释放积极信号。预计2023年第二季度至2024年第一季度复合集流体产业有望迎来密集催化,设备和材料均蕴含较大的投资机会。
复合集流体2019年之前处于“技术萌芽期”,2021年行业开始进入“期望膨胀期”,尤其是2022年新进入者众多,市场预期达到了高峰,2023年一季度处于“泡沫破灭低谷期”,技术进展和行业发展有所放缓。2023年下半年至2024年上半年,随着量产能力的提升和订单的逐步落地,行业将迎来“稳定增长期”阶段,该阶段有望成为行业的最佳配置期。
“需要说明的是,复合铜箔是一种优势明显的产品,但它的优势并不是压倒式的、革命式的,且并非没有缺陷和难点。首先制造厂送样测试良品率偏低,相比于传统铜箔八九成的良品率,复合铜箔良品率还处于较低位置;其次基膜选择,供给端以PET铜箔为主,而需求端PP铜箔更受电池厂青睐,但PP基膜熔点低、抗拉强度差,且目前缺乏针对性开发;然后技术路径仍存在分歧,二步法是主流,但工艺路线仍有不确定性,部分企业仍在使用一步法与三步法;还有设备电耗高,国产设备宕机率高,产品良品率低,因此成本较高。”俞灿补充说道。
随着复合集流体技术陆续突破,近期多家设备及材料企业公布PET铜箔研发、制造进度,复合铜箔量产进程有望提速。头部企业经过前期的技术认证,逐步启动了大规模量产,且原先处于观望状态的企业也积极推进研发和生产,从而加快复合铜箔产业化进程。
公开资料显示,复合集流体上游产业链有东威科技、骄成超声等公司,主要业务涉及磁控溅射、超声焊等设备制造领域;中游产业领域主要涉及复合铜箔和复合铝箔的生产制造环节,其中双星新材、宝明科技、英联股份、万顺新材等公司均重点布局在中游领域;下游产业链为宁德时代、比亚迪、国轩高科等动力电池生产商。
双星新材表示,公司的复合铜箔基材自主研究开发生产,同时公司在PVD技术应用上已开展多年,复合铜箔量产首条线产品完成开发,各性能主要指标得到下游客户认可,目前公司的复合铜箔项目按计划有序安装推进中。
《2023-2028年中国复合铜箔行业竞争态势与深度研究预测报告》由中研普华研究院撰写,本报告对该行业的供需状况、发展现状、行业发展变化等进行了分析,重点分析了行业的发展现状、如何面对行业的发展挑战、行业的发展建议、行业竞争力,以及行业的投资分析和趋势预测等等。报告还综合了行业的整体发展动态,对行业在产品方面提供了参考建议和具体解决办法。
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