复合铜箔未来可期,公司布局抢占先机。
复合铜箔相较于传统铜箔可提升电池能量密度。由于铜密度分别为 8.96 g/cm³, 而 PET 膜材的 1.38g /cm³,因此将部分铜换成 PET 材料,能有效减少箔材的重量。 以 1 平方米的箔材为例,厚度 6μm 传统铜箔质量为 53.76g,若以 6μm 的复合铜箔 来替代,其中PET层厚度为4μm,金属层厚度为1μm*2的复合铜箔,其质量为23.44g, 仅为传统铜箔质量的 43.6%。按照铜箔占动力电池 11%测算,以复合铜箔替换传统 铜箔可提升动力电池能量密度 6.61%。
复合铜箔相较于传统铜箔在原材料成本方面具有优势。铜箔成本对电池成本影 响很大。6μm 的传统铜箔主要由铜组成,6μm 复合铜箔主要由 4μm PET 材料和 1μm*2 的铜层组成。截止 2023 年 2 月 10 日数据,市场上电解铜价为 68275 元/吨, PET 材料参考价为 7550 元/吨,两者价格相差巨大。复合铜箔相较于传统铜箔大幅 减少铜的使用量,原材料成本降低效果明显,以 2023 年 3 月 20 日市场价测算,复 合铜箔每平方米原材料成本约为传统铜箔的 34.47%。

复合铜箔相较于传统铜箔具有更高的安全性。传统集流体材料受到穿刺时会产 生大尺寸毛刺,刺穿隔膜导致内短路引起热失控,其仅能以牺牲电池能量密度为代 价延缓内短路。而复合铜箔材料在收受穿刺时产生毛刺尺寸小,且高分子基材熔点 低,具有阻燃特性,其金属导电层较薄,短路时会如保险丝般熔断,在热失控前快 速融化,电池损坏仅局限于刺穿位点形成“点断路”,控制短路电流不增大,可有效 控制电池热失控。此外,复合集流体能够有效防止锂枝晶导致的电池安全性问题: 电池中电离迁移的锂离子数量超过负极石墨可嵌入的数量,锂离子将在负极表面结 晶称为锂枝晶。若锂枝晶继续增大,出现穿透隔膜使正负极短路,电池将出现热失 效等安全问题。复合集流体毛刺小且其受热断路效应可有效防止锂枝晶导致的热失 效问题,可大幅提升电池寿命和安全性。
复合铜箔与传统铜箔在工艺及结构方面有着显著差异。在结构上,传统铜箔由 99.5%的纯铜组成;而复合铜箔是一种新型的动力电池集流体材料,主要由 3 部分 组成,中间一层为 PET、PP、PI 等材质的基层薄膜,薄膜两侧为厚度 1μm 左右的 铜,是一种夹层式的结构。在工艺上,传统铜箔主要由溶铜电解+电镀制备;而复合 铜箔的制备工艺主要有三种。分别是:一步法、两步法和三步法。一步法采用化学 沉积或是磁控溅射一步成型;两步法采用磁控溅射打底,再用水电镀完成剩余部分; 三步法采用磁控溅射打底,真空蒸镀为补充,最后用水电镀完成剩余部分。
三种主流复合铜箔制备方法各有优劣。 一步法通过化学沉积或是磁控溅射一体机一步成型,其主要优点是:工序简单, 均匀性好且良品率高,存在技术壁垒难以被模仿,缺点是效率较低,需要额外设备 投资,是否能在效率与良品率的权衡下优于目前主流的两步法尚不明朗;两步法采用磁控溅射法打底,再由高效的水电镀法完成绝大部分工作,其主要 优点是:在使用磁控溅射保证打底铜层的附着性的基础上,大大提高效率。其主要 缺点是:相比一步法,均匀性略差; 而三步法则是在两步法的基础上增加了真空蒸镀工艺,其主要优点是:是三种 方法中效率最高的。主要缺点是:工序繁多,且真空蒸镀工艺的高温环境容易使 PET 基底穿孔,良品率低。 综合效率与良品率考虑,两步法在行业内进展较快。

复合铜箔设备:随着复合铜箔技术进步及应用场景增加,复合铜箔的渗透率及 良品率将不断提升,带来相关设备增量空间。假设:1)复合铜箔市场渗透率不断提 高,预期 2025 年达到 10%;2)由于一步法良率较高,成膜均匀性较强。可有效迎 合电池厂提高性能参数的需求;且成箔工序较为简单,在设备调试和产线应用上具 备优势,我们假设一步法的渗透率逐步提升;3)伴随着产能扩展与工艺优化,良品 率不断提高与设备成本逐年下降。根据我们的中性情景测算,预期 2025 市场新增设 备空间达到 82 亿元。
乐观情形下,2025 年复合铜箔新增设备空间有望突破 160 亿。以一体机设备为 例,影响一体机设备空间的两个核心变量为复合铜箔渗透率和一步法工艺的渗透率: 中性情形为按照上述表格中的假设测算所得的一体机设备新增空间,即 2025 年新增 38.8 亿元;乐观情形则为复合铜箔渗透率在中性假设的基础上增加 2%,同时一步法 设备的渗透率增加 5%,悲观情形则反之。可得 2025 年乐观情况下,复合铜箔一体 机设备和两步法设备新增空间分别为 80 亿和 85 亿元。
设立高端装备研究院,加大新技术研发力度。2022 年 12 月,公司公告设立全 资子公司—苏州洪田高端装备研究院有限公司,进行内部技术人才和研发资源整合, 加快推进公司在电解铜箔设备、真空磁控溅射设备、复合铜箔设备、新材料、涂布 设备等新能源高端装备关键技术及关键生产工艺上的研发。成立高端装备研究院后, 公司将加速构建复合铜箔领域的业务布局,企业核心竞争力得到进一步提升。同时, 公司亦联手铜箔行业下游龙头诺德股份进行铜箔产品研发,共同研发 3 微米等极薄 铜箔产品及复合铜箔产品,储备下一代铜箔技术。
采用磁控溅射一体机方案,一次性完成基膜双面镀 1um 铜箔。目前市场上复合 铜箔主流制造方法为二步法,而公司采用的产品方案是做磁控溅射一体机,通过模 块化设计完成对 PET 铜箔生产过程中的精密控制,可以一次性完成基膜双面镀 1um 铜箔,无需水电镀环节;其次,公司的真空磁控溅射一体机完全在真空环境下运行, 不仅可以提升磁控溅射的效率,而且由于在真空下无需改变作业环境也不需要收卷, 产品运作能够保持更好的一致性,可以实现一次性出箔并达到满意的设计运行速度; 此外,公司的一体机设备设计不挑基膜,PET 或 PP 膜均适用,从品质、良率等指 标上更加具有优势。除了真空磁控溅射设备,公司的真空蒸镀设备也在加快研发。 目前洪田科技复合铜箔设备研发项目进展较为顺利,预计今年一季度完成设备组装 调试。
公司复合铜箔设备供应体系成熟,产能规划充足。在电解铜箔供应商体系之外, 公司已经在国内外搭建起成熟的复合铜箔设备供应商体系。当前公司设计的真空磁 控溅射一体机在实验测试中各项指标表现优良,设计生产速度为 10 米/min,在产品 品质、良品率、生产速度等多方面有着显著的优势,降本空间巨大。目前,23 年公 司规划的复合铜箔一体机设备产能充足,未来公司将加快把产品推向市场,不断跟 踪市场行情,确保产能与订单匹配。