复合集流体作为一种新型电池材料,凭借其独特的“金属-高分子基材-金属”三明治结构,正在新能源领域掀起变革浪潮。这种以PET、PP等高分子材料作为中间层基膜,通过真空镀膜等工艺在基膜两面堆积金属导电层的复合材料,集合了多种材料的优势。相较于传统集流体,复合集流体在安全性、成本、能量密度等方面展现出显著优势,成为动力电池、储能电池和消费电子电池升级的关键材料之一。
复合集流体是相对于单一集流体而言的创新材料,它巧妙地将不同材料的优势结合在一起。从结构上看,复合集流体采用“金属-PET/PP高分子材料-金属”的三明治设计,这种设计不仅减轻了重量,还提高了整体性能。
目前复合集流体已经形成完整产业链,上游为原材料和设备厂商,中游为铜箔制造厂商,下游则包括动力、消费和储能电池厂。
安全性提升是复合集流体最显著的特点。普通集流体材料在受到穿刺时会产生大尺寸毛刺,造成内短路,引起电池热失控。而复合集流体材料在受到穿刺时产生的毛刺尺寸小,并且因为高分子材料层在电池短路或受刺时熔断,形成“点断路”效应,可控制短路电流不增大,从而有效控制电池热失控。
成本降低是另一大优势。以6.5μm的复合铜箔为例,每平方米原材料成本约为1.25元,相比于6μm的传统铜箔原材料成本下降幅度超60%。传统铜箔向复合铜箔迭代预计将成为未来2-3年内电池材料端的最大降本环节。
复合集流体行业正经历爆发式增长。2023年全球复合集流体市场规模达到18亿元,预计到2025年,全球复合集流体的市场规模有望接近300亿元,实现数量级的飞跃。
细分市场来看,复合铜箔市场规模预计为206亿元,复合铝箔市场规模预计为86亿元。这种快速增长主要得益于新能源汽车渗透率突破44%、储能需求爆发式增长的多重驱动。
贝哲斯咨询预测,到2025年,PET复合铜箔的渗透率将提升至10%,对应25亿平方米需求,市场规模有望达到140亿元,设备规模将超过100亿元。到2030年,PET复合铜箔的渗透率有望提升至25%,需求有望超过160亿平方米,市场规模有望超过700亿元。
全球动力电池需求预计在2025年突破2TWh,复合集流体渗透率有望从不足5%跃升至30%以上,催生千亿级市场空间。区域分布方面,中国市场表现尤为突出,2024年中国锂离子电池产量达到294.57亿只,同比上涨20.1%,为复合集流体提供了广阔的应用空间。
复合集流体中可选用的高分子材料主要包括PET、PP、PI等,其中PI具有优异的机械性能、化学稳定性和较宽的温度范围,但由于其生产技术难度高且成本昂贵,很难批量生产,还未进入导入阶段。
产业端主流选择为PET和PP。相比于PP,PET在耐温性、附着力、抗拉伸性等方面更具优势,因此各材料厂早期多选用PET作为中间层,应用已相对成熟。
制备工艺方面,复合集流体与传统铝箔/铜箔大相径庭。传统铝箔/铜箔是以高纯度的金属或者合金制成,纯度通常在99.5%~99.8%之间。而复合集流体由高分子层和金属导电层组成,复合铝箔采用蒸镀法制备,复合铜箔采用多步法制备,即以磁控溅射、蒸镀、水电镀等技术将铜层涂覆到基材表面。
在制造工艺方面,“磁控溅射+水电镀”两步法是目前复合铜箔制备成熟度最高,成本可以控制在最低的主流技术路线。磁控溅射设备和水电镀设备是对应的核心生产设备,其中磁控溅射设备高端市场已实现国产突破。水电镀设备市场主要由国内企业主导。
在产业化方面,国内多家企业开始涉足复合集流体领域,设备、基膜材料、制造环节均有良好发展势头。金美科技专注于多功能复合集流体的研发、生产及销售,成为我国较早具备8μm复合铝箔批量生产能力的企业之一。
英联股份近年切入复合集流体领域,持续推进“快消品金属包装+新能源材料复合集流体”双驱动发展战略。其控股子公司江苏英联于2023年成立,为英联股份开展复合集流体产品研发、生产和销售的主体。就江苏英联最新的产能建设情况,英联股份方面介绍,2023年9月,江苏英联与设备供应商日本爱发科建立战略合作关系并采购10条铝复合集流体生产线,目前已具备5条日本爱发科铝复合集流体生产线;此外还具备5条铜复合集流体生产线。
从产业化进度看,目前金美新材料处于相对领先地位。公司复合集流体产品自2018年以来多次实装应用,累计装车超过3万辆,复合集流体出货金额超过1亿元。目前,公司已有几十家客户通过PTO测试,进入批量合作阶段,部分客户项目已实现规模化,公司在手订单达数亿元并持续交付中。
从应用端看,宁德时代、比亚迪、广汽、吉利等大量电池企业和车企正测试复合集流体,其中宁德时代已实现复合集流体装车应用。动力电池“新标准”对安全性的高要求以及固态电池革命,更为复合集流体带来发展新契机。
薄型化发展是复合集流体技术的一个重要趋势。对于锂电池铜箔而言,由于其为100%纯铜制成,所以厚度为主要性能指标之一,厚度越薄,单位面积铜箔质量越轻,电池能量密度也就越高。同时,更薄的锂电铜箔也能降低电池内阻,实现更好的电池性能。
固态电池适配性将成为复合集流体发展的重要推动力。随着主流车企和电池厂商相继公布固态电池装车/量产时间表,固态电池产业化进程加速。复合集流体正在加速导入固态电池应用中,因其能够减少锂枝晶、控制负极膨胀、巩固固固界面接触以及提供抗腐蚀性,这些特性尤其对于全固态电池的产业化推进至关重要。
复合集流体在固态电池中凸显优势,应用前景广阔。随着主流车企和电池厂商相继公布固态电池装车/量产时间表,固态电池产业化进程加速。固态电池相关材料体系将迎来迭代升级需求。复合集流体作为一种新型集流体材料,正在加速导入固态电池应用中。
技术创新不断推进,随着科研实力的提升,复合集流体技术将不断得到优化和完善。新材料、新工艺的应用,将进一步提高产品的性能和安全性。同时,智能化、自动化生产也将成为重要趋势,有助于提高生产效率、降低成本并保证产品质量。
复合集流体产业已经驶入快车道,从2023年的18亿元到2025年的近300亿元市场规模预测,表明这条赛道正迎来黄金发展期。随着技术进步和成本下降,以及在固态电池等新兴领域陆续获得验证,复合集流体凭借高安全和低成本等优势,未来有望成为锂电池集流体的主流选择。
以上就是关于复合集流体产业的分析。随着技术不断成熟、应用场景持续拓展,这项创新材料有望在新能源革命中扮演越来越重要的角色,为全球可持续发展提供关键材料支撑。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)