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0510-88276101復(fù)合集流體：長坡厚雪新賽道！
發(fā)布時間：2023-02-08瀏覽次數(shù)：載入中...
從趨勢看，復(fù)合集流體兼具降本+高安全，有望替代傳統(tǒng)集流體，我們預(yù)計25年市場空間達(dá)300億元
1.為什么關(guān)注復(fù)合集流體？降本增效，復(fù)合集流體在消費、動力、儲能電池中嶄露頭角
2021年后，復(fù)合集流體以同時兼顧能量密度、循環(huán)壽命、安全性及電池成本的優(yōu)勢，在消費、動力、儲能領(lǐng)域嶄露頭角。
消費：21年7月，OPPO發(fā)布五層夾心式安全電池，引入復(fù)合集流體技術(shù)，實現(xiàn)復(fù)合集流體在消費電子領(lǐng)域的應(yīng)用。
動力：寧德時代研發(fā)的多功能復(fù)合集流體技術(shù)在2021 年全球新能源汽車前沿及創(chuàng)新技術(shù)評選中獲評為創(chuàng)新技術(shù)之一。
儲能：海辰新能源22年1月申請了復(fù)合集流體及其制備方法和應(yīng)用。
2022年11月11日，金美新材料宣布量產(chǎn)8 微米復(fù)合鋁箔，成為國內(nèi)宣布量產(chǎn)復(fù)合集流體的企業(yè)。
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2. 什么是復(fù)合集流體？金屬導(dǎo)電層-高分子材料支撐層-金屬導(dǎo)電層”三明治結(jié)構(gòu)的新型材料
集流體是鋰電池中的一種關(guān)鍵材料，作用是將電池活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流匯集起來，以產(chǎn)生更大的輸出電流。正極采用鋁箔，負(fù)極采用銅箔。為提升電池能量密度和安全性以及降低成本，鋰電池用集流體正在向高密度、輕薄化、高抗拉強度、 高延伸率等方向發(fā)展。
復(fù)合集流體是一種以高分子絕緣樹脂PET/PP等材料作為“夾心”層，上下兩面沉積金屬鋁或金屬銅，制成“金屬導(dǎo)電層-PET/PP高分子材料支撐層-金屬導(dǎo)電層”三明治結(jié)構(gòu)的新型鋰電材料。
復(fù)合銅箔：在厚度3.0-4.5μm的PET/PP等基材表面采用PVD磁控濺射的方式，雙面鍍制一層20-70nm的銅膜，方阻約為0.5-2Ω，實現(xiàn)薄膜表面金屬化，然后通過化學(xué)電鍍增厚的方式，將銅膜加厚到1μm。
復(fù)合鋁箔：在厚度4.5～6.0μm的PET/PP等基材表面采用PVD蒸發(fā)的方式，雙面鍍制一層1μm的鋁膜，實現(xiàn)薄膜表面金屬化，代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋁箔。
3. 復(fù)合集流體兼具高安全、高比能、低成本、長壽命、強兼容等優(yōu)點
高安全：傳統(tǒng)技術(shù)能對內(nèi)短路起到延緩作用，而且以消耗電池能量密度為代價。而復(fù)合集流體中間的高分子基材具有阻燃特性，其金屬導(dǎo)電層較薄，短路時會如保險絲般熔斷，在熱失控前快速融化，電池?fù)p壞局限于刺穿位點形成“點斷路”。
高性能：復(fù)合集流體中間層采用輕量化高分子材料，重量比純金屬集流體降低50%-80%。隨著重量占比降低、電池內(nèi)活性物質(zhì)占比增加，能量密度可提升5%-10%。
低成本：與傳統(tǒng)箔材相比，復(fù)合集流體金屬材料使用量減少，因此原材料成本得以下降。
長壽命：高分子材料圍繞電池內(nèi)活性物質(zhì)層形成層狀環(huán)形海綿結(jié)構(gòu)，在充放電過程中，可吸收極片活性物質(zhì)層鋰離子嵌入脫出產(chǎn)生的膨脹-收縮應(yīng)力，從而保持極片界面長期完整性，使循環(huán)壽命提升5%。
強兼容：傳統(tǒng)集流體直接升級為復(fù)合集流體不會影響原有電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)，因此復(fù)合集流體可運用于各種規(guī)格、不同體系的動力電池（但由于PET材料的引入，電池制造需新增工序）。
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資料來源：重慶金美官網(wǎng)
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資料來源：重慶金美官網(wǎng)
高安全：高分子材料毛刺小+發(fā)生斷路效應(yīng)，可有效控制電池?zé)崾Э?/span>
電池的安全隱患：電池在使用過程中可能因為受到碰撞及擠壓、電器元件故障、溫度管理不當(dāng)?shù)纫蛩?，?dǎo)致電池隔膜失效，電流增大并產(chǎn)生熱量，即發(fā)生內(nèi)短路現(xiàn)象。
針刺實驗過程中，傳統(tǒng)銅/鋁箔會產(chǎn)生大尺寸毛刺，造成內(nèi)短路，引起熱失控。而復(fù)合集流體產(chǎn)生的毛刺尺寸小，疊加高分子材料層受熱發(fā)生的斷路效應(yīng)，短時間內(nèi)可較大降低短路電流，也有效防止鋰枝晶穿透隔膜引發(fā)的熱失控。
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資料來源：重慶金美官網(wǎng)
高比能：相同條件下，能量密度有望提升5%以上
復(fù)合集流體特別是復(fù)合銅箔可實現(xiàn)大幅減重。根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)銅箔占鋰電池總重量比例約13%，是影響電池質(zhì)量能量密度的關(guān)鍵材料。復(fù)合銅箔中銅厚度相比6μm銅箔減少66.67%，復(fù)合鋁箔中鋁厚度相比10μm鋁箔減少80%。金屬用量的節(jié)省部分用PET等材料進(jìn)行替代后，保障安全性的同時重量更輕，產(chǎn)品綜合性能更優(yōu)。
根據(jù)重慶金美官網(wǎng)，其復(fù)合銅箔面密度較傳統(tǒng)銅箔降低77%，能量密度提高5%以上。
在更輕的重量下，下游電池廠商有機會在電池單體中注入更多電解液或正負(fù)極活性物質(zhì)以增加電池容量及延長電池壽命。
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資料來源：金美新材料官網(wǎng)，金美環(huán)評
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資料來源：金美新材料官網(wǎng)，金美環(huán)評
低成本：根據(jù)高工鋰電，我們預(yù)計理論上復(fù)合銅箔較傳統(tǒng)銅箔降本40%+
根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，復(fù)合銅箔單材料成本低于傳統(tǒng)銅箔65%。以6μm銅箔為例，其單位材料成本為3.73元/平方米；而6.5微米PET銅箔的銅箔厚度為2μm，單位材料成本為1.3元/平方米，低于銅箔的單位成本，材料成本優(yōu)勢明顯。
我們預(yù)計復(fù)合銅箔理論成本低于傳統(tǒng)銅箔40%+。傳統(tǒng)銅箔材料成本為3.73元/平，按照材料成本占比83%推導(dǎo)出全生產(chǎn)成本在4.5元/平，而復(fù)合銅箔材料成本在1.3元/平，按照材料成本占比在50%推導(dǎo)出全生產(chǎn)成本在2.6元/平。
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資料來源：天風(fēng)證券研究所
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資料來源：天風(fēng)證券研究所
4. 復(fù)合銅箔主降本，復(fù)合鋁箔主安全，我們預(yù)計25年合計市場空間有望接近300億元
復(fù)合銅箔降本效應(yīng)明顯，若未來量產(chǎn)問題解決，我們預(yù)計可大規(guī)模替代傳統(tǒng)銅箔。我們預(yù)計25年復(fù)合銅箔滲透率達(dá)20%，全球需求量達(dá)45億平，單價按4.6元/平，市場空間達(dá)206億元。
1.為什么關(guān)注復(fù)合集流體？降本增效，復(fù)合集流體在消費、動力、儲能電池中嶄露頭角
2021年后，復(fù)合集流體以同時兼顧能量密度、循環(huán)壽命、安全性及電池成本的優(yōu)勢，在消費、動力、儲能領(lǐng)域嶄露頭角。
消費：21年7月，OPPO發(fā)布五層夾心式安全電池，引入復(fù)合集流體技術(shù)，實現(xiàn)復(fù)合集流體在消費電子領(lǐng)域的應(yīng)用。
動力：寧德時代研發(fā)的多功能復(fù)合集流體技術(shù)在2021 年全球新能源汽車前沿及創(chuàng)新技術(shù)評選中獲評為創(chuàng)新技術(shù)之一。
儲能：海辰新能源22年1月申請了復(fù)合集流體及其制備方法和應(yīng)用。
2022年11月11日，金美新材料宣布量產(chǎn)8 微米復(fù)合鋁箔，成為國內(nèi)宣布量產(chǎn)復(fù)合集流體的企業(yè)。
2. 什么是復(fù)合集流體？金屬導(dǎo)電層-高分子材料支撐層-金屬導(dǎo)電層”三明治結(jié)構(gòu)的新型材料
集流體是鋰電池中的一種關(guān)鍵材料，作用是將電池活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流匯集起來，以產(chǎn)生更大的輸出電流。正極采用鋁箔，負(fù)極采用銅箔。為提升電池能量密度和安全性以及降低成本，鋰電池用集流體正在向高密度、輕薄化、高抗拉強度、 高延伸率等方向發(fā)展。
復(fù)合集流體是一種以高分子絕緣樹脂PET/PP等材料作為“夾心”層，上下兩面沉積金屬鋁或金屬銅，制成“金屬導(dǎo)電層-PET/PP高分子材料支撐層-金屬導(dǎo)電層”三明治結(jié)構(gòu)的新型鋰電材料。
復(fù)合銅箔：在厚度3.0-4.5μm的PET/PP等基材表面采用PVD磁控濺射的方式，雙面鍍制一層20-70nm的銅膜，方阻約為0.5-2Ω，實現(xiàn)薄膜表面金屬化，然后通過化學(xué)電鍍增厚的方式，將銅膜加厚到1μm。
復(fù)合鋁箔：在厚度4.5～6.0μm的PET/PP等基材表面采用PVD蒸發(fā)的方式，雙面鍍制一層1μm的鋁膜，實現(xiàn)薄膜表面金屬化，代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋁箔。
3. 復(fù)合集流體兼具高安全、高比能、低成本、長壽命、強兼容等優(yōu)點
高安全：傳統(tǒng)技術(shù)能對內(nèi)短路起到延緩作用，而且以消耗電池能量密度為代價。而復(fù)合集流體中間的高分子基材具有阻燃特性，其金屬導(dǎo)電層較薄，短路時會如保險絲般熔斷，在熱失控前快速融化，電池?fù)p壞局限于刺穿位點形成“點斷路”。
高性能：復(fù)合集流體中間層采用輕量化高分子材料，重量比純金屬集流體降低50%-80%。隨著重量占比降低、電池內(nèi)活性物質(zhì)占比增加，能量密度可提升5%-10%。
低成本：與傳統(tǒng)箔材相比，復(fù)合集流體金屬材料使用量減少，因此原材料成本得以下降。
長壽命：高分子材料圍繞電池內(nèi)活性物質(zhì)層形成層狀環(huán)形海綿結(jié)構(gòu)，在充放電過程中，可吸收極片活性物質(zhì)層鋰離子嵌入脫出產(chǎn)生的膨脹-收縮應(yīng)力，從而保持極片界面長期完整性，使循環(huán)壽命提升5%。
強兼容：傳統(tǒng)集流體直接升級為復(fù)合集流體不會影響原有電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)，因此復(fù)合集流體可運用于各種規(guī)格、不同體系的動力電池（但由于PET材料的引入，電池制造需新增工序）。
資料來源：重慶金美官網(wǎng)
資料來源：重慶金美官網(wǎng)
高安全：高分子材料毛刺小+發(fā)生斷路效應(yīng)，可有效控制電池?zé)崾Э?/span>
電池的安全隱患：電池在使用過程中可能因為受到碰撞及擠壓、電器元件故障、溫度管理不當(dāng)?shù)纫蛩?，?dǎo)致電池隔膜失效，電流增大并產(chǎn)生熱量，即發(fā)生內(nèi)短路現(xiàn)象。
針刺實驗過程中，傳統(tǒng)銅/鋁箔會產(chǎn)生大尺寸毛刺，造成內(nèi)短路，引起熱失控。而復(fù)合集流體產(chǎn)生的毛刺尺寸小，疊加高分子材料層受熱發(fā)生的斷路效應(yīng)，短時間內(nèi)可較大降低短路電流，也有效防止鋰枝晶穿透隔膜引發(fā)的熱失控。
資料來源：重慶金美官網(wǎng)
高比能：相同條件下，能量密度有望提升5%以上
復(fù)合集流體特別是復(fù)合銅箔可實現(xiàn)大幅減重。根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)銅箔占鋰電池總重量比例約13%，是影響電池質(zhì)量能量密度的關(guān)鍵材料。復(fù)合銅箔中銅厚度相比6μm銅箔減少66.67%，復(fù)合鋁箔中鋁厚度相比10μm鋁箔減少80%。金屬用量的節(jié)省部分用PET等材料進(jìn)行替代后，保障安全性的同時重量更輕，產(chǎn)品綜合性能更優(yōu)。
根據(jù)重慶金美官網(wǎng)，其復(fù)合銅箔面密度較傳統(tǒng)銅箔降低77%，能量密度提高5%以上。
在更輕的重量下，下游電池廠商有機會在電池單體中注入更多電解液或正負(fù)極活性物質(zhì)以增加電池容量及延長電池壽命。
資料來源：金美新材料官網(wǎng)，金美環(huán)評
資料來源：金美新材料官網(wǎng)，金美環(huán)評
低成本：根據(jù)高工鋰電，我們預(yù)計理論上復(fù)合銅箔較傳統(tǒng)銅箔降本40%+
根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，復(fù)合銅箔單材料成本低于傳統(tǒng)銅箔65%。以6μm銅箔為例，其單位材料成本為3.73元/平方米；而6.5微米PET銅箔的銅箔厚度為2μm，單位材料成本為1.3元/平方米，低于銅箔的單位成本，材料成本優(yōu)勢明顯。
我們預(yù)計復(fù)合銅箔理論成本低于傳統(tǒng)銅箔40%+。傳統(tǒng)銅箔材料成本為3.73元/平，按照材料成本占比83%推導(dǎo)出全生產(chǎn)成本在4.5元/平，而復(fù)合銅箔材料成本在1.3元/平，按照材料成本占比在50%推導(dǎo)出全生產(chǎn)成本在2.6元/平。
資料來源：天風(fēng)證券研究所
資料來源：天風(fēng)證券研究所
4. 復(fù)合銅箔主降本，復(fù)合鋁箔主安全，我們預(yù)計25年合計市場空間有望接近300億元
復(fù)合銅箔降本效應(yīng)明顯，若未來量產(chǎn)問題解決，我們預(yù)計可大規(guī)模替代傳統(tǒng)銅箔。我們預(yù)計25年復(fù)合銅箔滲透率達(dá)20%，全球需求量達(dá)45億平，單價按4.6元/平，市場空間達(dá)206億元。
復(fù)合鋁箔降本效應(yīng)一般，但量產(chǎn)進(jìn)展（金美22年11月已經(jīng)量產(chǎn)）+可提升安全性+輕薄化（鋁箔厚度從12微米下降至2微米），我們預(yù)計可在消費、動力領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)一定程度替代。我們預(yù)計25年復(fù)合鋁箔滲透率達(dá)10%，全球需求量達(dá)21億平，單價按4.1元/平，市場空間達(dá)86億元。
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