相较传统铜箔,复合铜箔可降本增效提升安全性。
相较传统铜箔,复合铜箔结构特殊有诸多优点。 复合铜箔的特殊结构可以有效控制电池热失控问题,提升电池寿命和安全性; 以6μm铜箔为例:按照铜箔占动力电池11%测算:则PET、PP和PI铜箔替换传统铜箔分别可提升动力电池能量密度6.61%、 7.1%和6.6%; 以6μm铜箔为例:据测算,PET/PP铜箔每平米原材料成本约为传统铜箔的34%左右;考虑到工良品率提升及规模效应,预计 2025年PET/PP铜箔成品总成本约为传统铜箔70.8%、79.6%。 同时复合铜箔也有改进空间:如产热高导热差、电池循环寿命略低等。
复合铜箔相较于传统铜箔产热高,导热性差: 根据电阻R的计算公式(R=ρL/S,ρ是电阻率,由材料性质决定;L是长度;S是横截面积),当铜厚度由电解铜箔的6 μm分别 降到PET复合铜箔的2 μm时,相应的铜箔阻值变为原始电解铜箔的3倍。 由焦耳定律Q=I²Rt,其中i为电流,t为电流持续时间,可得在电流不变的情况下,产生的热量Q与阻值R成正比。因此,若6μm 复合铜箔的阻值为6μm电解铜箔的3倍,则电池运行过程中复合铜箔产生的热量也会是电解铜箔产生热量的三倍。 对于锂电池来说,散热性能不佳可能导致电池爆炸。相对于锂电池内部其他材料,铜材料属于热的良导体。因此铜箔在锂电池 内部还要发挥重要的导热作用。当铜箔厚度降低,特别是低于1 OZ后,铜箔导热性能将显著变差。复合铜箔中仅有2 μm厚的铜 ,且PET属于热的不良导体。上述因素叠加,将导致锂电池内部热量传递受阻,加剧锂离子电池内部材料的分解,增加风险。

铜箔质量约占三元动力电池总质量的11%,采用质量较轻的复合铜箔替换传统铜箔利于提升电池能量密度。复合铜箔主要使用 PET、PP 和 PI 三种高分子材料替换部分铜材,其中PET、PI 密度为铜的1/7,PP密度为铜的1/10,可有效降低铜箔总质量。 物理性能方面:1)PET抗拉强度高、弯折性能好且具有绝缘性,改性后可耐受130-140℃高温;2)PP材料的密度最低,但 韧性较差、与铜的结合性有待提升,且可耐受温度在三种材料中最低;3)而PI材料具极好力学性能,可耐受290 ℃高温;化学性能方面:PET材料不耐强酸强碱,而PP、PI材料可在强酸强碱环境下良好运作; 目前,PP材料与铜的结合性问题仍有待突破,PI材料虽性能优异但成本过高难以推广。而通过调节电解液配方,可以一定程 度上缓解PET材料不耐强酸强碱环境的问题,故PET材料目前应用相对广泛和成熟。
相比传统锂电铜箔,复合铜箔的工艺有所简化分为: 一步法、两步法和三步法: 根据重庆金美环评报告,传统铜箔工艺需要经过溶铜 、净化、电解、制箔及后续处理等多达12道以上的工 序;复合铜箔的制备方法主要分为三种,根据物理相 沉积(PVD)、化学沉积和水电镀的使用情况,分别 是:一步法、两步法和三步法。 1)一步法采用化学沉积或是磁控溅射一步成型; 2)两步法采用磁控溅射打底,再用水电镀完成剩余部 分; 3)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。相比传统锂电铜箔,复合铜 箔的工艺流程更为简单。
复合铜箔于原材料成本与工艺成本具有显著优势,PET铜箔 综合成本有望低于2.9元/m²,前景广阔: 综合材料成本与工艺成本考虑,复合铜箔具有显著成本优势 ,其中PET铜箔综合成本有望低于2.9元/m²,市场前景广阔 。根据我们的测算: 至2025年电解铜箔总生产成本将达到4.07元/m²; PET铜箔总生产成本将逐步降低至2.88元/m²,约为电解铜 箔生产成本的70.80%; PP铜箔总生产成本将逐步下降至3.24元/m²,约为电解铜 箔生产成本的79.63%; 复合铜箔成本优势显著,未来市场渗透率有望逐步走高,逐 步替代传统电解铜箔。

随着复合铜箔技术进步及应用场景的增加,复合铜箔的市场渗透率将不断提升,带来市场需求增量。 假设:1)复合铜箔市场渗透率不断提高,预计2025年达到12%;2)每GWh锂电池所需复合铜箔面积为1000万平方米;3)同 一年度,乐观情形下,复合铜箔市场渗透率相比中性情形会高出5%,而悲观情形下则反之。根据我们的中性情景测算,预计 2025年复合铜箔市场空间将达到179.05亿元。乐观情形下,2025年预计复合铜箔市场需求有望突破291亿元。