2023年复合铜箔行业研究:百舸争流千帆竞,乘风破浪正远航

一、把握复合铜箔确定性发展趋势的本质逻辑

把握复合铜箔确定性发展趋势的本质逻辑:①主机厂成本导向下降本意愿强烈

行业层面,新能源汽车整体售价依旧高于燃油车,主流价格带下沉是大趋势。 目前国内新能源乘用车主流价格带在12-16万,根据乘联会数据,2023年1-5月该价格带的新能源乘用车销量占比27%,对比之下燃 油车主流价格带在8-12万,占比26%。 时间维度来看,国内新能源车市场已开始8万以下车型(A00级车为主)的消费升级,但12-16万价格带占比由去年初16%提升至当前 27%,尚未下沉到8-12万。

复合铜箔较传统锂电箔单平成本下降26%,对应单车电池成本下降近千元

不考虑良率情况下,6μm传统铜箔单平成本3.94元,PET铜箔(两步法,假设车速15m/min)单平成本2.93元,下降空间26%; 考虑良率情况下,以传统铜箔良率90%、PET铜箔良率80%测算,对应单平成本分别为4.37、3.66元,下降空间16%; 以1GWh动力电池单耗传统铜箔600吨/复合铜箔1000万平、单车带电量60kwh,良率90%测算,对应单车电池成本下降979元。

把握复合铜箔确定性发展趋势的本质逻辑:②减轻铜行业对海外的依赖度

锂电池需求大幅提升对铜需求,但国内铜资源储量相对不高。 全球铜资源分布集中在南美和非洲,国内储量占比相对其他矿物不高。以2022年全球铜矿产量来看,全球铜产量2192万吨,其中智 利、秘鲁、刚果(金)合计占比46%,中国以194万吨占比9%位列第四。 2025、30年以及远期以全球电动车渗透率28%、46%测算,预计单动力电池领域对铜需求量将达78、143万吨,其中国45、64万吨 。叠加储能、消费等其他领域,预计2025、30年国内锂电对铜需求达108、203万吨,超过2022年中国产铜规模。

把握复合铜箔确定性发展趋势的本质逻辑:③提升电池能量密度

一方面,PET和PP的密度远小于铜金属,以高分子材料层替代中间铜层,能够大幅降低负极集流体的质量,进而提升电池质量能量密 度,我们测算PET铜箔和PP铜箔能够分别较6μm传统铜箔减重55%、62%。产业实际测试结果也能够论证上述观点,根据重庆金美 环评报告,以 “1+4+1”结构的PET铜箔替换8μm传统锂电铜箔时,能够将负极集流体的质量降低67.13%,从而提高电池体系的能 量密度;根据比亚迪专利,以“1+3+1”结构的PP铜箔替代6μm传统锂电铜箔时,电池质量能量密度能够提升3.3%。另一方面,若使用更薄的PP铜箔,则集流体厚度将相对6μm传统铜箔减少1-1.5μm,则电极中活性材料物质含量将增加,对应体积能 量密度提升5%左右。

把握复合铜箔确定性发展趋势的本质逻辑:④提升电池安全性

动力电池热失控的原因通常是由机械滥用和电滥用引发热滥用,进而导致电池燃烧爆炸。机械滥用指挤压、针刺、碰撞等外力引发隔 膜断裂,电滥用指过充过放生成锂枝晶刺穿隔膜。二者都将引发内短路,并触发电池内部链式产热副反应,导致热失控。热失控将进一步引发电池燃烧、爆炸。热失控后负极SEI膜在高温下分解,嵌锂负极与电解液发生反应,逐步发生隔膜熔融、正极分 解、电解质分解、粘接剂分解,内部产生大量热量积累引发电解质燃烧,生成大量气体电芯壳体膨胀破裂,最终导致电池燃烧爆炸。

空间测算:预计2023、25、30年全球复合铜箔需求0.8、42、206亿平

预计2023、25、30年全球复合铜箔需求0.8、42、206亿平,复合增速121%,对应市场空间6、190、721亿元,2023-2030年复 合铜箔市场空间复合增速达100%。

空间测算:预计2030年全球复合铜箔设备空间639-937亿元,复合增速110%

由于复合铜箔设备当前技术路线尚不确定,未来各路线份额难以预估,我们以磁控溅射+蒸镀一体机(一步法)、磁控溅射+水电镀 (两步法)、磁控溅射+蒸镀+水电镀(三步法)各自100%份额假设场景下,分别测算全量市场空间,预计2030年一步法、两步法 、三步法设备的全量空间分别为820、574、967亿元,2023-2030年间复合增速均在110%左右,其中磁控溅射、水电镀的空间为 246、328亿元(两步法和三步法相同),一体机、真空蒸镀在一步法、三步法中的空间为820、393亿元。

二、跟踪复合铜箔板块向上的边际催化

基膜选择:PET/PP路线共存,但PP化学稳定性更优,更有可能成为主流

复合铜箔通常以高分子材料作为基膜,目前产业中对于基膜的选择通常考虑耐溶剂性能、成本、厚度、拉伸轻度等指标。 成本方面,PET价格较低,但PP厚度薄、用量少,因此成本影响有限,我们测算PET和PP的单平基膜成本没有差距;PI膜售价过高, 较PET和PP基膜成本单平贵1.4元以上,影响较大,目前除沃格光电有望通过原有技术储备改性降本以外,较少有企业考虑。 耐温性能和拉伸强度方面,PET均好于PP,因此制备难度和进入门槛相对较低。

化学稳定性/安全性方面,PET存在明显劣势。 根据海外学者研究,电解液中常见的DMC溶剂会通过高温水解和还原反应生成甲醇和甲氧基锂,这两种物质会和PET发生反应,使其 内部的酯键断裂,导致PET被分解。尽管VC添加剂会助力SEI膜形成,阻碍还原反应发生,但在动力、储能电池高倍率、高循环的环 境下,随着添加剂的消耗、SEI膜的退化脱落再生,该反应仍有较大概率发生。电池厂测试结果也可印证,PET铜箔在高温循环测试中 容易出现跳水现象,拆解后发现集流体发生腐蚀穿孔。目前解决该问题较可行的方法是改良电解液配方,但需要电池厂进行额外的实 验测试,且对应着材料成本的增加。而PP和PI均不具有可被甲醇或甲醇基锂裂解的酯键,因此不会被DMC影响。

工艺选择:镀膜工艺各有千秋,当前以组合使用为主

目前行业内的物理镀膜设备通常包括磁控溅射、蒸镀、水电镀3种。镀膜附着力方面,磁控溅射>蒸镀>水电镀,镀膜效率则相反。化 学沉积作为业内较为创新的制备方法,除三孚新科外尚无其他企业应用,效果待验证。

工艺选择:当前主流使用两步法,一体机未来前景可期

通过将镀膜设备组合,形成当前物理沉积的3种路线:一步法到三步法。 两步法/三步法:在磁控溅射环节先在两侧形成30-70nm左右的金属层,将基材表面金属化;随后通过水电镀或蒸镀+水电镀的方式 对金属层进行增厚,使其最终达到1μm或以上。该路线能够降低磁控溅射环节的工艺难度,搭配高效率的水电镀,提高整套设备镀膜 效率,同时中间增加蒸镀设备可以进一步提升镀膜质量。 一步法:使用纯磁控溅射一体机设备,或磁控溅射+蒸镀一体机设备,通过多靶材、多墙体直接在基膜两侧形成厚度各1μm的铜层, 无需切换设备。该路线工艺难度和设备成本较高,但成膜质量较好(纯度高)、良率较高,且无切边损耗,但速度比两步法慢。

考虑良率和车速的情况下,单平设备成本: 两步法:目前产业内存在水电镀环节需要反复镀、实际车速低、边缘效 应使得切边率高等问题,导致整体收率、良率较低,影响产量。两步法 远期有较大降本空间,极限成本最低,但目前因车速和良率而无法达到 理想情况。 磁控溅射+蒸镀一步法:受益于一步成型,无切边和良率困扰,且蒸镀 环节增加镀膜均匀度,理论单平成本低于当前低良率状态下的两步法, 但仍需产业内规模应用验证,且目前技术下车速天花板低于两步法。

三、复合铜箔产业链重点公司分析

设备-东威科技:唯一量产水电镀的设备厂,磁控和水电镀设备多点布局

深耕电镀领域,首创新能源镀膜设备构建先发优势。公司是国内PCB电镀领先设备商,其中VCP设备市占率保持在50%以上,依托深 厚的电镀技术储备,公司拓展新能源业务,国际首创新能源镀膜设备,构建先发优势。 唯一实现量产水电镀设备厂商,多点布局战略下继续攻克前道磁控溅射。公司目前是国内唯一量产水电镀设备的企业,2022年公司水 电镀设备的框架协议高达300台。同时公司继续布局前道磁控溅射环节,首台真空磁控溅射双面镀铜设备已正式出货,并且在量产12 靶磁控设备的同时,将在23年推出24靶磁控设备。2022年公司实现营收10.1亿元,同比+26%,其中水电镀设备贡献1.5亿元,同比 +1413%,磁控溅射设备0.1亿元。

设备-道森股份:收购洪田科技切入铜箔设备领域,实现国产替代

收购洪田科技切入铜箔设备,持续剥离不良资产加速转型。道森股份为国内老牌油气设备厂商,2022年完成洪田科技51%股权的收购 ,今年下半年有望完成剩余股权收购。洪田深耕电解铜箔设备多年,产品完整覆盖电解铜箔四大生产工序,其中阴极辊打破国外垄断, 实现国产替代。同时公司剥离成都道森、美国道森、道森阀门等5家海内外亏损资产,并将持续优化公司资产结构、降低管理成本。 设备订单饱满,盈利大幅改善。传统业务受益于全球油气行业复苏,业绩大幅改善;2022Q2洪田科技并表,新增电解铜箔设备业务, 当年贡献营收5.9亿元,且盈利能力强,净利率20%左右,带动公司实现归母净利润1.1亿元,扭亏为盈,并在2023年上半年保持同比 高增态势。

设备-骄成超声:超声波焊接设备龙头,复合集流体业务助推量利齐升

超声波焊接设备龙头,毛利率维持高位。公司专注于超声波设备研发,目前产品已大规模应用于动力电池、橡胶轮胎领域,并继续拓展 汽车线束、半导体、无纺布新领域。公司超声波焊接产品成功突破国外垄断,实现国产替代,已供货宁德时代等客户。2022年公司营 收5.2亿元,同比+41%,归母净利润1.1亿元,同比+60%;毛利率52%,净利率21%,核心技术领先使盈利能力保持高位。复合集流体助推量利齐升,超声波滚焊技术领先。复合集流体新增采用超声波高速滚焊技术的极耳转印焊工序,一方面需求量更大,单 条产线对滚焊设备的需求量是极耳超声焊接设备的3倍左右;另一方面,技术溢价带来更高的单位价值量。公司自主研发的超声波滚焊 自动线已实现小批量生产,解决了复合集流体和箔材之间焊接难度大、效率低的痛点,实现高速滚焊,速度80m/min以上,目前已经 少量供货宁德时代。目前国外仅日本Utex、法国Mecasonic等少量公司涉及滚焊技术,且公司产品核心参数领先。

设备-腾胜科技:先发优势凸显,核心技术领先,产品持续更新迭代

专注真空应用设备领域,先发优势凸显。专注研发真空应用设备,公司2017年自主研发国内首台量产型复合集流体真空镀膜设备, 凭借优异的性能,2021年公司2代机成功出口日本,是国内首台出口的量产型复合铜箔真空镀膜设备。首创双面溅射低温沉积镀膜技 术,并获得知识产权构建专利壁垒,可以实现基材一次性完成双面镀膜,有效提高效率和良率。 产品持续更新迭代,效率大幅改善。公司前后分别推出磁控溅射真空镀膜设备1代机、2代机和2.5代机,性能大幅提升,其中2.5代机 适用于3.0-4.5μm厚度的PET/PP基材,采用低温磁控溅射沉积技术,速度达20m/min,较2代机效率提升一倍,较1代机提升5倍。

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