新能源电池新技术之二：复合铜箔量产在即，提升电池安全性能

行业深度 新能源电池 证券研究报告 2022年12月06日 评级领先大市 评级变动：维持 行业涨跌幅比较 新能源电池沪深300 11% 1% -9% -19% -29% -39% 2021-12 2022-03 2022-06 2022-09 2022-12 % 1M 3M 12M 新能源电池 -8.75 -12.13 -30.76 沪深300 5.34 -1.18 -19.03 周策分析师 执业证书编号:S0530519020001 zhouce67@hnchasing.com 杨鑫研究助理 yangxin13@hnchasing.com 相关报告 1新能源电池行业11月份月报：复合集流体规模化应用带来新的增量2022-11-16 2新能车销量增速放缓，动力电池产量继续环比增长2022-11-11 3新能源电池行业10月份月报：三季度业绩预 告再次证明头部电池企业高盈利能力2022-10-17 复合铜箔量产在即，提升电池安全性能 新能源电池新技术之二 重点股票 2021A2022E2023E 评级 EPS（元）PE（倍）EPS（元）PE（倍）EPS（元）PE（倍） 宁德时代 6.88 57.05 10.06 39.01 16.21 24.20 买入 万顺新材 -0.07 -164.71 0.32 33.93 0.49 22.45 买入 骄成超声 1.21 123.55 1.50 99.60 2.50 59.82 买入 宝明科技 -1.98 -30.09 -0.23 -259.04 0.61 97.67 增持 东威科技 1.25 116.87 1.62 90.11 2.60 56.13 增持 资料来源：iFinD，财信证券 投资要点： 复合铜箔具有高安全性、低成本、高能量密度的优势。复合铜箔是指在塑料薄膜PET等材质表面上采用磁控溅射等方式，将铜均匀地镀在基材表面从而制作而成的新型材料。当电池发生内短路时，复合集流 体中间的高分子材料层会融化并发生断路效应，可以抑制短路电流从而控制电池热失控，从根本上解决了电芯爆炸起火的问题。复合铜箔的成本仅为传统铜箔的65%，具有低成本的优势。复合集流体重量比纯金属集流体降低50%-80%，从而电池能量密度能够提升5%-10%。 复合铜箔市场年复合增速达360%。我们预计2025年渗透率将超10%，2022-2025年PET复合铜箔市场需求量有望从1.98亿元增长至169.19 亿元，年复合增长率高达360%。 2025年复合铜箔上下游设备市场规模达191亿元。复合铜箔产业链主要包括三部分，分别为提供铜箔生产设备和原材料的上游厂商、负责 复合铜箔生产制造的下游生产商、给电池厂商提供辊焊设备的设备商以及下游电池厂商。据测算，2025年磁控溅射设备市场空间为79.5亿元，水电镀设备市场空间为96.1亿元，辊焊设备市场空间为15.7亿元。 复合铜箔有望在2023年实现批量出货。电池龙头公司积极验证并且推动复合集流体的导入，同时设备厂商和复合铜箔制造厂商均在积极 布局复合铜箔产业，复合铜箔有望2023年实现批量出货。 投资建议：推荐关注四条主线：1）通过导入复合铜箔提升电池各方面性能的电池厂商，推荐【宁德时代】、【比亚迪】；2）布局领先复合集 流体的制造厂商，推荐【宝明科技】、【万顺新材】；3）竞争格局较好的辊焊设备厂商，推荐【骄成超声】；4）在手订单较多的磁控溅射设备和水电镀设备厂商，推荐【东威科技】。 风险提示：新技术验证和测试进展不及预期；新能源汽车销量不及预期；原材料大幅上涨；行业相关公司产能建设不及预期；行业竞争加剧。 此报告考请务必阅读正文之后的免责条款部分 内容目录 1铜/铝箔是当前主流的锂电池集流体，复合集流体是未来发展方向4 1.1传统锂电铜箔供需两旺，原料成本主导价格走势5 1.2市场需求决定发展方向，PET复合铜箔或成主流7 1.3复合铜箔技术壁垒高，设备是关键因素8 2复合集流体的优势：高安全性、低成本、高能量密度10 2.1复合集流体：铜或铝夹着高分子材料的三明治结构10 2.2复合集流体：高安全性11 2.3复合铜箔：低成本12 2.3.1原材料成本低：复合铜箔原材料成本仅传统铜箔的34%12 2.3.2复合铜箔理论单位成本为传统铜箔的65%13 2.3.3高铜价将导致复合铜箔成本优势进一步扩大14 2.3.4复合铜箔通过提升良率和生产节拍可以逐渐取得较大成本优势15 2.4复合铜箔：高能量密度16 3复合铜箔市场空间广阔17 3.1新能源电池增长带动集流体市场增长17 3.2替代市场空间广阔，2025年复合铜箔市场规模有望达169亿元。17 3.3产业链市场规模：2025年上下游设备市场规模达191亿元18 3.4上下游共同推进复合铜箔商业化20 4投资建议21 5风险提示22 图表目录 图1：锂离子电池工作原理4 图2：集流体在锂电池中的位置4 图3：电解铜箔生产工艺5 图4：压延铜箔生产工艺5 图5：我国传统锂电铜箔供应情况6 图6：2021年我国传统锂电铜箔竞争格局6 图7：我国传统锂电铜箔分规格产量占比统计6 图8：我国传统锂电铜箔需求量及增速（单位：万吨）7 图9：我国传统锂电铜箔供需差及预测（单位：万吨）7 图10：传统锂电铜箔平均加工费（单位：万元/吨）7 图11：传统锂电铜箔与电解铜价差（单位：元/吨）7 图12：锂电铜箔的发展历程8 图13：PET复合铜箔和传统铜箔生产工艺流程8 图14：磁控溅射原理示意图10 图15：电镀铜原理示意图10 图16：复合集流体示意图10 图17：锂电池安全事故的成因11 图18：复合集流体控制热失控的原理11 图19：铜价6.5万元/吨，PET切片0.67万元/吨（11月22日）13 图20：传统铜箔成本构成15 图21：复合铜箔成本构成15 图22：复合铜箔和传统铜箔单价与铜价的关系15 图23：我国新能源汽车销量及同比增速17 图24：我国锂电池装机量及同比增速（单位：GWh）17 图25：我国锂电池装机量预测（单位：GWh）17 图26：我国传统锂电铜箔需求量预测（单位：吨）17 图27：复合铜箔产业链概览19 表1：锂电铜箔性能对锂电池的影响及未来发展趋势7 表2：PET复合铜箔和传统铜箔生产工艺比较9 表3：应用不同集流体的锂电池在穿钉实验后的温度及电压12 表4：复合集流体和传统集流体原材料成本对比12 表5：复合铜箔综合单位成本测算14 表6：不同良率和产速情况下PET复合铜箔单位成本（元/㎡）16 表7：复合正极集流体和传统集流体重量对比16 表8：复合负极集流体和传统集流体重量对比16 表9：复合铜箔需求和市场规模预测18 表10：复合铜箔上下游设备市场规模测算19 表11：上游设备企业技术进展20 表12：中游PET复合铜箔生产企业技术进展20 表13：下游电池厂商相关专利申请情况20 1铜/铝箔是当前主流的锂电池集流体，复合集流体是未来发展方向 锂离子电池是一种“摇椅”电池，其工作原理为：锂离子充放电过程中，锂离子在正负极之间嵌入和脱出，同时伴随着电子在外电路中进行移动而形成外部电路的电流。充电时，电池正极生成锂离子，经过电解液移动到负极并嵌入到负极碳层的微孔中。放电时，嵌在负极的锂离子经过电解液移动回到正极。 在锂离子电池中，集流体起到承载之负极材料的作用，更重要的作用是其将上述电化学反应产生的电子汇集起来导至外部电路中从而形成电流。综合考虑到成本、导电性 等因素，锂离子电池正极采用氧化电位高的铝箔作为集流体，而负极采用不易与Li形成合金的铜箔作为集流体。 图1：锂离子电池工作原理 资料来源：钜大锂电，财信证券 图2：集流体在锂电池中的位置 资料来源：CNKI，财信证券 铜箔根据生产工艺不同可分为电解铜箔和压延铜箔，锂电铜箔是一种电解铜箔。电解 铜箔是由电解液中的铜离子在光滑旋转不锈钢板/钛板圆形阴极滚筒上沉积而成，目前国内多采用辊式阴极、不溶性阳极以连续法生产进行生产。压延铜箔是利用塑性加工原理通过对高精度铜带反复轧制—退火而成的。在成本方面，压延铜箔固定资产成本高，电解铜箔在成本上有优势。在生产工艺方面，压延铜箔技术要求高，工艺复杂，流程长，同时，生产技术大多掌握在日美企业手中，生产往往受到专利的限制；而电解铜箔主要设备均已实现国产化，电解铜箔在自主生产方面具有明显优势。尽管压延铜箔的弯曲性能良好，延展性、抗弯曲性和导电性等都优于电解铜箔，铜纯度也高于电解铜箔，但由于电解铜箔具备生产成本和生产工艺方面的优势，因此电解法是铜箔生产工艺的主流，锂电铜箔就是一种电解铜箔。 图3：电解铜箔生产工艺图4：压延铜箔生产工艺 资料来源：CNKI，财信证券资料来源：CNKI，财信证券 1.1传统锂电铜箔供需两旺，原料成本主导价格走势 我国传统锂电铜箔产能扩张迅速，行业集中度不断提升。2017-2021年，我国传统锂 电铜箔产能从11.31万吨增长至31.6万吨，年复合增长率29%。产能扩张的同时，传统锂电铜箔产能利用率从55%提升至90%，主要原因是下游需求高速增长。我国传统锂电铜箔行业集中度较高，2020年，龙电华芯、诺德股份、嘉元科技、中一科技、铜冠铜箔出货量分别占行业总出货量的18%、15%、12%、7%、6%，CR5达58%。2022年，随着甘肃德福、嘉元科技、诺德股份等企业新建项目陆续投产，国内传统锂电铜箔产能将增加28.15 万吨至59.75万吨，行业集中度也将进一步提升。 图5：我国传统锂电铜箔供应情况图6：2021年我国传统锂电铜箔竞争格局 70 60 50 40 30 20 10 0 201720182019202020212022E 100% 80% 60% 40% 20% 0% 龙电华芯诺德股份嘉元科技中一科技铜冠铜箔九江德福其他 18% 36% 15% 12% 6%7% 产能（万吨） 产量（万吨）开工率（%） 资料来源：CEMIA，GGII，鑫椤投资，财信证券资料来源：中商产业研究院，财信证券 能量密度要求不断提高，传统锂电铜箔极薄化趋势显著。6μm及4.5μm锂电铜箔较 8μm铜箔分别提升锂电池5%、9%能量密度，随着新能源汽车等下游应用领域对能量密度的要求不断提高，对极薄铜箔的需求不断增长，6μm及以下规格锂电铜箔渗透率也不断提升。2021年6μm及以下规格锂电铜箔渗透率超过60%，目前新建铜箔厂多布局6μm及以下铜箔，极薄化锂电铜箔成为市场主流。 图7：我国传统锂电铜箔分规格产量占比统计 7% 38% 54% 44% 41% 26% 34% 3% 3% 3% 6% 18% 17% 18% 100% 28% 56% 80% 60% 40% 20% 0% 2018 2019 4.5μm6μm8μm 2020 10μm 2021 资料来源：GGII，财信证券 传统锂电铜箔供需基本平衡，加工费逐步回落，电解铜成本主导锂电铜箔价格走势。 锂电铜箔下游应用领域主要为储能、动力和3C消费电子，2021年以来，新能源汽车产销两旺带动锂电铜箔需求持续增长。2021年，锂电铜箔需求量为30.64万吨，同比大幅增长135.95%；2022年，预计锂电铜箔需求量达53.7万吨，同比增长75.25%，其中动力电池对锂电铜箔的需求量38.88万吨，占比72.4%。 2020-2021年，我国锂电铜箔供不应求，平均加工费处于较高水平。2022年以来，随着各大铜箔生产企业新建项目建成投产，锂电铜箔供应量迅速扩张，供需基本保持平衡，加工费逐步回落至2020年初的水平。在供需格局基本稳定的前提下，成本端成为影响锂 电铜箔价格走势的主要因素，由于电解铜占锂电铜箔总成本的80%左右，因此电解铜的价格主导了锂电铜箔的行情走势。 图8：我国传统锂电铜箔需求量及增速（单位：万吨）图9：我国传统锂电铜箔供需差及预测（单位：万吨） 60 50 40 30 20 10