双碳背景下,新能源汽车、储能等新兴行业景气高企,电池厂、整车厂对锂电池材料的高能量密度、高安全性及提质增效等提出更严苛的要求。
未来,复合集流体替代传统铜箔已逐渐成为行业的一致性预期。
【资料图】
简单来总结,复合集流体或已处于大规模量产的前夜。
1、为什么复合集流体会替代传统铜箔?
复合集流体兼顾能量密度、循环导命、安全性及电池成本等多种优势,成为电池能量密度提高的最佳解决方案之一。
(图1)
(图2)其中,低成本是产业化加速的基石,在成本方面将对传统铜箔形成较强替代效应,是出现复合铜箔替代传统铜箔的核心逻辑之一。
2025 年电解铜箔总生产成本将达到元/m3;而PET 铜箔总生产成本将逐步降低至 元/m3,约为电解铜箔生产成本的%;PP 铜箔总生产成本将逐步下降至 元/m3,约为电解铜箔生产成本的%。
有网上流出的路演纪要资料提及,东材科技预估其理论上的PP 铜箔生产成本降至 元/m3左右,若成行则大 大领先于其他竞争者。
2、行业空间有多大?如何测算?
答:负极所采用的传统铜箔占电池质量比例约9%,占成本比例约8%-10%。按照成本比例计算,万亿空间的电池产业,如果负极的传统铜箔全部被复合铜箔替代,将收获过千亿的市场空间。
每GWH锂电池约需用复合铜箔1000-1200万平方米,每平方米复合铜箔初期提供给电池厂商价格约为7-8元,大规模生产后约5元每平方米或以下。
按照计算,2025年约2000GWH的锂电池,市场规模未来或预计超1000亿。
按照时间轴推算,假设2025年按渗透率(替代率)25%计算,倒推复合铜箔的市场空间约为250亿;假设2030年按渗透率(替代率)50%计算,倒推复合铜箔的市场空间约为500亿;假设2035年按渗透率(替代率)75%或以上计算,倒推复合铜箔的市场空间约为750亿以上。
依然按照2000GWH电池装载量推断,单GWH需要50吨基膜(考虑一定量的基膜应用时的损耗),对应的渗透率(替代率)计算:2025年,PP基膜的年需求量或达25000吨(500GWH,25%);2030年,PP基膜的年需求量达50000吨(1000GWH,50%);2035年,PP基膜的年需求量将达75000吨(1500GWH,75%)。
3、复合集流体这一产业处于什么发展阶段?
答:复合集流体目前处于0-1的产业化初期。
随着焊接工艺、产品良率等难点逐渐解决,行业可能在复合集流体应用快速突破情形下首先面临PP基膜供不应求的问题,供需缺口或会在未来2-3年存在,成为核心矛盾。
原因为相关产能扩产周期通常在3年左右,2年设备交付,加上年必要的调试时间,目前设备仍以海外供应为主。
2023年复合铜箔有望开启大规模量产,2024年复合铜箔动力电池有望在主流车型上实现搭载装车,先发入局者有望率先受益。
4、复合集流体基膜的技术路线之争,PET与PP谁优谁劣?
PET复合铜箔、PP复合铜箔、传统铜箔对比:
(图3)
5、复合集流体的产业链是怎样形成的?上中下游分别形成的格局几何?
上游制造厂商完成技术储备,下游电池厂商替代需求迫切,复合铜箔的产业化由此开启。
复合铜箔由于其具有低成本、轻量化、安全性等优势,头部电池厂商积极寻求传统铜箔的替代方案,早在 2017 年即开始积极推进产业化进程,2020 年一季度末以来,铜价从底部区间最大涨幅近翻倍,叠加供需紧张助推传统锂电铜箔加工费在 2021 年上半年连环上涨,在原料端及加工端成本上涨双击下,电池厂商利润空间压缩,进一步催化了其对低成本复合铜箔的需求,所以才会出现后面对铜箔厚度持续降低的要求。
产业链格局上,上游包括基膜、靶材、辅材以及相关设备厂商(磁控溅射设备、水电镀设备、焊接设备等)。
在PP基膜方面,据了解,国内能生产PP基膜的主要是嘉德利、东材科技、铜峰电子三家,嘉德利目前产能约1万吨,东材科技产能万吨(其中,6000吨有望于今年年底扩产落地),铜峰电子的产能约为万吨。
就目前来看,东材在PP基材的产能是具备领先优势的。
据最新资料,东材科技PP铜箔已实现向头部电池厂批量送样,且关键参数取得突破:附着力(胶带测试大于4牛,后续研发去持续贴近PET的6牛)、方阻(小于14毫欧)等。笔者还挖掘到,东材早在新能源车薄膜层面就和B公司有深度合作,两者的配合度更好,相关进度的推进或后续落地都会存在超预期的机会。
中游是复合铜箔制造商,包括重庆金美、宝明科技、中一科技、诺德股份等。
下游主要应用于锂电池,厂商主要包括动力电池、储能电池和消费电池厂商。
(图4)
6、不同产业链位置在未来要突破的关隘在哪里?
产业链上游:
(1)设备端:目前各类复合铜箔生产工艺尚不成熟,部分制造设备处于0-1的阶段,各细分市场格局迥异,虽然国产替代进口成为大趋势,但有些技术路径,比如PP基材生产的关键设备,依然要依赖进口。
笔者能够看到一些国产化的积极信号,比如在磁控溅射设备方面,腾胜科技代已验收成功并交付使用真空蒸镀设备方面,相关厂商各有所长,难分伯仲;水电镀设备方面,目前东威科技为国内唯一复合铜箔水电镀设备量产厂商;一体机设备方面,4月28日道森股份发布磁控-蒸镀一体机设备,已收到下游厂商订单,5月11日三孚新科自研一步法设备成功出货,为全球首台一步法湿法设备。
(2)基膜端:技术路径不够清晰,方向有待验证。目前市场上关于复合铜箔基膜材料的研究路线主要有 PET、PP、PI 三种。业内人士普遍认为,PET、PP复合技术率先落地,PI因为高成本及技术要求难度大,研发阶段相对滞后。
在验证过程中,PET路线基本被下游否定,由于锂电池的负极端的醇基锂(SEI膜的成分),可能促进PET的降解,导致电池多次充放电后可能破坏整个集流体。之前PET测试后产生的意向订单全部作废,整体进度延后。
电池厂商在选择和布局上更倾向于PP(聚丙烯),其极难发生断链降解,化学稳定性极强,目前是唯一选择。
(3)辅材端:目前铜靶材市场的集中度高,被国际巨头所垄断,虽然国内厂商成长迅速,但仍处于国产替代的初期,需要静待一家龙头企业诞生。
产业链中游:
目前只有部分厂商进入验证阶段,推动复合集流体的研发与送样,并带动产业来到量产前夜。与此同时,中游铜箔厂商必须要扩建足够的产能,以保证未来产品的稳定供应。宁德时代入股的重庆金美,其PP复合铜箔研发在行业中进展较快,业内也有预计今年Q4有相关产品落地。
产业链下游:
厂商在复合铜箔制造与应用仍有翘曲、褶皱、穿孔等问题亟待解决,大规模应用前需通过三道测试环节,多数厂商仍处于电池厂测试阶段。只有通过了加工性能评测与循环性能评测,至下游主机厂进行路试评测收到合格反馈后,方具备大规模应用量产条件。据传,目前,主流新能源整车厂对复合集流体的关注程度和意愿已经比电池厂商还要强,因此有望在下游的推动下,加快该技术路径的产业化过程。
关键词:
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