安全性与经济性兼备的锂电新技术。
复合集流体是一种新型的集流体材料，包括多金属复合箔、金属与碳材料复合箔、高 分子聚合物与导电材料复合箔、植物纤维复合箔、聚合物与金属材料复合箔等。其中高分 子聚合物金属复合箔，在提升电池安全性、提升电池比能量密度方面优势明显。内层为聚 合物高分子层（如 PET、PP 或 PI），两侧为金属导电层（如 Al 或 Cu）。复合集流体呈现三 明治结构，内层为聚合物高分子层（如 PP、PET、PI），在高分子材料上下各加上金属（如 铜、铝）。目前典型结构是上下 1μm 金属材料“包夹”2.5μm 或 4.5μm 高分子材料基膜。
复合集流体具有高安全性、高比容、高循环寿命、低成本等优势。 高安全性：动力电池受到挤压时产生机械变形导致热失控发生的原因在于电池内部隔 膜被挤破导致正负极接触，极板之间发生内短路。复合集流体解决热失控的原理在于：（1） 切断正负极接触：中间绝缘树脂层不导电、电阻较大，可提高电池在异常情况下发生短路 时的短路电阻，使短路电流大幅度减小，因此可极大降低短路产热量，从而改善电池安全 性能；（2）点断路：导电层较薄，在穿钉等异常情况下，局部的导电网络被切断，防止电 化学装置大面积发生内短路。相当于将穿钉等造成的电化学装置损坏局限于刺穿位点，仅 形成“点断路”，不影响电化学装置正常工作。 高比容：复合集流体重量更轻，可有效提升电芯能量密度。集流体作为正极材料和负 极材料电子传输的载体，在电池的充放电过程中未能提供容量。再加上，铝箔和铜箔的密 度均较大，这种存在于电池内的“死质量”无法提升能量密度。集流体在锂电池中的重量 占比仅次于正负极，其中铜箔集流体占比 8.1%，铝箔集流体占比 6.9%，合计超 15%。对比 传统铜箔，复合铜箔节省材料成本近 40%，质量轻 60%，能量密度提升 5-10%。由于铝密度 低于铜，复合铝箔减重效果略低于复合铜箔。
高循环寿命：由于铜箔表面比较光滑平整，接触面积不够大，且铜箔为金属材料，而 电池一般为非金属材料，使得两种物质接触相容性差，界面接触电阻较大，导致电池充放 电性能有所降低。复合集流体的高分子层进一步减少铜箔集流体与锂的反应，形成致密的 保护层，从而弱化锂枝晶的形成，可显著改善由平面锂金属镀层导致的锂电化学沉积，提 高锂金属阳极的循环稳定性。根据东威科技 2021 年年报，复合集流体循环寿命可提高 5%。 低成本：铜材料成本高企，高分子材料替代将打开降本通道。锂电池中，锂电铜箔成 本占比达到 8%-10%；传统锂电铜箔中，铜金属成本占比约 83%。对比复合铜箔，铜金属在 复合铜箔成本占比仅约 44%，中间层的高分子材料成本远低于铜金属。展望未来，复合铜 箔规模生产后其综合成本有望得到进一步下降。根据金美新材官网数据，复合集流体的成 本将比传统集流体降低 50%以上。
复合铜箔工艺主要分为一步法、二步法、三步法。各方法各具优劣势。复合铝箔主要 采用蒸镀工艺，包括真空镀膜和真空蒸镀，核心是真空蒸镀。 一步法：分为全湿法和全干法。（1）全湿法：通过对基膜进行清洗、粗化，提升表面 粗糙度，然后以化学沉积的方式（不通电）在薄膜基材表面覆盖一层均匀的金属铜层；（2） 全干法：使用纯磁控溅射工艺或开发磁控溅射和真空蒸镀一体机镀铜，通过多靶材、多腔 体提高效率。
两步法：磁控溅射+水介质电镀。（1）磁控溅射：对高分子膜进行活化。由于高分子材 料（PET/PP/PI）表面不导电，无法直接进行电镀，需要先对高分子材料进行表面处理、活 化，溅射形成方阻小于 2Ω（厚度约为 30nm-70nm）的金属铜膜；（2）水介质电镀：加厚金 属层至实现导电功能。在磁控溅射形成基础铜膜后，通过水介质电镀的方法将两边铜层分 别增厚至 1µm 左右，实现集流体导电的功能，与传统铜箔工艺上具有相通性。 三步法：磁控溅射+真空蒸镀+水介质电镀。三步法即是在二步法的基础上增加真空蒸 镀环节，具体来说是在磁控溅射后增加真空蒸镀环节，目的是提高沉积速度，真空蒸镀的 沉积速度是磁控溅射的 3-4 倍，可以快速补足铜膜到适合电镀的厚度。
复合铜箔生产工艺核心设备为真空镀膜设备和水介质电镀设备。 1）真空镀膜技术：在高度真空的环境下，通过物理或化学手段，将金属、非金属、化 合物等变成气态或离子态，并沉积于固体材质表面形成薄膜。和电镀、化学镀相比，真空 镀膜使用的镀膜材料种类更丰富、膜层厚度更易控制、附着力更强、适用范围更广，操作 过程更节能、安全、环保。主要分为真空蒸发镀膜（真空蒸镀）、真空磁控溅射镀膜、真空 离子镀膜三种技术。 其中，真空蒸发镀膜设备是复合铜箔三步法制备工艺中第二步所使用的设备；复合铝 箔制备的核心设备。真空磁控溅射镀膜设备：复合铜箔二步法、三步法制备工艺中第一步 所使用的设备。目前主要参与者包括：美国 AppliedMaterial、日本爱发科、日本光驰、 汇成真空、北方华创、湘潭宏大、广东振华、道森股份、腾盛科技、东威科技等。设备重 点指标包括：设备工作的溅射气压、电压、线速（米/分钟）、反复蒸镀次数、设备成本等。
2）水介质电镀工艺：将需电镀产品放入化学电镀液中进行电镀，在不需电镀的部位用 特种胶纸贴住保护起来，达到绝缘效果。主要流程包括脱脂（除油）→粗化（提高零件亲 水性并形成适当粗糙度）→中和、还原或浸泡（防止污染下一道工序）→活化（在零件表 面形成一层有催化活性的贵金属层使化学镀能自发进行）→解胶→化学镀（镀镍）→电镀 铜→电镀镍（防止铜层生锈）→电镀铬（增加在空气中稳定性）。 水电镀设备：复合铜箔二步法、三步法中的最后一步，主要作用是增厚铜层，实现导 电需求。目前主要参与者为东威科技。设备重点指标为速度、良率、宽幅、产能、设备成 本。
复合集流体获产业青睐，各厂商纷纷加紧产业链布局，齐力推动量产。根据各公司环 评报告、公司公告以及公开资料整理，复合集流体膜材厂商已披露规划产能超 27 亿平方米 /年，其中复合铜箔 7.18 亿平方米/年+1.6 万吨/年，复合铝箔 1.05 亿平方米/年，复合集 流体（公告未明确铜箔或铝箔）19 亿平方米/年。
我们预计 2025 年全球复合集流体设备市场规模 151 亿元，2023-2025 年 CAGR 为 702%。 我们假设（1）2023-2025 年全球动力电池新增装机量 CAGR=39%；（2）2023-2025 年复合集 流体渗透率为 0.5%、5%、25%；（3）单 GWh 设备用量：1GWh 需 2 台磁控溅射设备和 3 台镀 膜设备；（4）设备价值量：1 台水电镀设备、磁控溅射设备分别为 913、1044 万元；1GWh 超声波焊接设备 150 万元，年降 5%。
