锂电池行业复合集流体专题研究:降本增效大趋势,产业化迎来曙光

复合集流体工艺难度较高,且与传统集流体有显著区别。

当前锂电池正极和负极分别使用金属铝箔和铜箔作为集流体,用于汇集电流的结构或零件;其中负极所采用的传统铜箔厚度通常为6um-12um,占电池质量比例约9%,占成本比例约8%-10%。考虑到铜材本身密度较大,并且价格相对较高,因此铜箔的轻薄化可有效降低电池质量和成本,为当前集流体创新研发的主流方向。铜箔需要保持一定机械强度,不可能无限减薄,因此复合铜箔成为轻薄化的新思路——可具备存在高安全性,高能量密度以及低成本优势。

目前复合铜箔的结构主要为三层,上层和下层分别为厚度2um的铜层,中间层为4um的高分子层。复合铜箔的优势在于:1)高安全性,复合铜箔因铜层薄产生毛刺较少,同时高分子层添加阻燃剂有助于防止热失控;2)高循环寿命,复合铜箔有效缓解锂枝晶问题,同时库伦效率较高,循环寿命得到提升;3)高能量密度,6um复合铜箔较较传统铜箔减重57%,相应减少电芯质量约5.4%,电芯质量能量密度提升约5.6%;4)低成本,按当前60%良率测算,目前复合铜箔单位成本为4.11元/平米,随着良率提升,未来复合铜箔成本将进一步低于传统铜箔。

复合集流体工艺难度较高,且与传统集流体有显著区别。复合铜箔的基材可分PI/PET/PP等高分子材料,综合性能以及成本看,目前行业内主要选用PET(耐高温聚酯薄膜)为主。生产工艺方面,传统铜箔生产流程主要为溶铜电解—水电镀,而复合铜箔生产过程可分为两步法(磁控溅射—水电镀)和三步法(磁控溅射—蒸镀—水电镀),其中磁控溅射环节对设备要求较高,是影响产品良率和性能的关键。

创新技术带动产业链变化。目前相关企业正在积极推进产业化。1.设备端:东威科技、骄成超声为代表的设备企业均开始供应下游客户。2.产品端:重庆金美、厦门海辰、万顺新材、宝明科技以及传统铜箔企业中一科技、嘉元科技、诺德股份等均在积极布局复合铜箔的研发及生产。我们预计2025年悲观/中性/乐观情况下6um复合铜箔需求量为9.7/19.38/38.76亿平,对应6um复合铜箔市场空间为50.4/100.8/201.6亿元;设备投资方面,预计至2025年磁控溅射与水电镀设备累计投资额达到294.9亿元,23-25年行业新增设备投资额为56.7/100.3/131.6亿元。

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