2022年中国PET铜箔行业概览-锂电池新技术-东威科技、双星新材、重庆金美占据优势（摘要版）

研究报告2022/08 www.leadleo.com 2022年 中国PET铜箔行业概览：锂电池新技术，东威科技、双星新材、重庆金美占据优势 2022ChinaPETcopperfoilIndustryOverview2022年の中国PET銅箔産業の概要 （摘要版） 报告标签：新能源车、储能、锂离子电池、铜箔主笔人：鲍金玲 报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系头豹研究院独有的高度机密性文件（在报告中另行标明�处者除外）。未经头豹研究院事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、�版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，头豹研究院保留采取法律措施、追究相关人员责任的权利。头豹研究院开展的所有商业活动均使用“头豹研究院”或“头豹”的商号、商标，头豹研究院无任何前述名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动。 PET铜箔采用PET（聚对苯二甲酸乙二酯）等高分子材料替换部分金属，呈现�部分“去金属”化。PET铜箔的结构为三明治式，即中间是厚度为4-6μmPET绝缘层，两边由厚度为1μm的铜箔包裹，如6.5μm的PET铜箔由4.5μm的PET基膜两边各镀1μm的铜组成，6.5μm的PET铜箔可对标6μm的传统锂电池铜箔，其中镀层厚度越厚，导电性越好。PET铜箔可显著提升电池安全性和能量密度，且减少铜箔厚度，用铜量较小，可有效降低原材料成本，但现阶段由于磁控和蒸镀的工艺复杂，PET铜箔的生产效率不及传统铜箔，且需要增加转接焊等新工序，也增加了电池的制造成本，且PET和金属存在较大的接触电阻，电池的电阻增加，功率下降，此外，PET铜箔也存在箔材穿孔的问题，在生产过程中影响电池生产效率。PET铜箔是传统铜箔的良好替代材料。根据东威科技半年报描述，PET铜箔在锂电行业的大批量应用是必然趋势，甚至会全部取代传统铜箔。本文聚焦于中国PET铜箔工艺发展，将解答以下几个问题：(1)PET铜箔的优势是什么？（2）PET铜箔的核心壁垒是什么？（3）PET铜箔产业链哪些环节会率先受益？ 报告要点速览 • • 观点提炼 6-8μm传统铜箔在遭遇外力碰撞时极易造成燃烧、爆炸等安全隐患，研制更加安全的材料已成为未来发展趋势，而PET铜箔具有高安全性、高比容、长寿命、强兼容以及成本更低等优势。 •PET铜箔的核心壁垒为其生产工艺和设备。磁控溅射方法是工艺环节中难度较高的环节，主 要难点在如何在极薄的基膜上将铜镀得更加均匀且贴合紧密，PET镀铜的技术来源于PCB电镀，但PET镀铜的基材更薄，因此对张力控制和均匀性的要求更高。设备方面，由于PET铜箔为新兴产品，磁控溅射设备和水电镀设备均需要进行新的研发和改造，这对于中国本土厂商提�了更高的要求。 PET铜箔产业化进度可分为三个阶段，现阶段尚处于密集的技术验证阶段，全产业链中，技术壁垒较高的基膜制造厂商和设备制造厂商有望充分受到PET铜箔行业发展的辐射，具备先发优势。 锂电池铜箔可分为传统铜箔和PET铜箔，传统铜箔由99.5%的纯铜组成，PET铜箔的结构为三明治式，是传统铜箔的良好替代材料，有望全部替代传统铜箔 什么是PET铜箔 按组成材料分类 按材料厚度分类 极薄铜箔 厚度≤6μm 由99.5%的纯铜组成 超薄铜箔 6μm＜厚度≤12μm 传统铜箔 薄铜箔 12μm＜厚度≤18μm 锂电池铜箔 常规铜箔 18μm＜厚度＜70μm 以聚对苯二甲酸乙二酯（PET）作为导电薄膜，两边分别以铜箔为镀层 厚铜箔  厚度≥70μm 6.5μm 4.5μmPET基膜+2*1μm铜 复合铜箔（PET铜箔） 4.5μm 2.5μmPET基膜+2*1μm铜 锂电池铜箔分类 PET铜箔结构图 铜或铝堆积层 PET基膜 铜或铝堆积层 根据组成的材质分类，锂电池铜箔可分为传统铜箔和复合铜箔（PET铜箔）。 传统铜箔由99.5%的纯铜组成，根据材料的厚度可分为极薄铜箔（≤6μm）、超薄铜箔（6μm＜厚度 ≤12μm）、薄铜箔（12μm＜厚度≤18μm）、常规铜箔（18μm＜厚度＜70μm）、厚铜箔（≥70μm） 等，传统铜箔的特点为单位面积重量较重，金属铜材使用量较高，导热性能强，但成本较高，用于电池材料安全性较差。 PET铜箔采用PET（聚对苯二甲酸乙二酯）等高分子材料替换部分金属，呈现�部分“去金属”化。PET铜箔的结构为三明治式，即中间是厚度为4-6μmPET绝缘层，两边由厚度为1μm的铜箔包裹，如6.5μm的PET铜箔由4.5μm的PET基膜两边各镀1μm的铜组成，6.5μm的PET铜箔可对标6μm的传统锂电池铜箔，其中镀层厚度越厚，导电性越好。PET铜箔可显著提升电池安全性和能量密度，且减少铜箔厚度，用铜量较小，可有效降低原材料成本，但现阶段由于磁控和蒸镀的工艺复杂，PET铜箔的生产效率不及传统铜箔，且需要增加转接焊等新工序，也增加了电池的制造成本，且PET和金属存在较大的接触电阻，电池的电阻增加，功率下降，此外，PET铜箔也存在箔材穿孔的问题，在生产过程中影响电池生产效率。 PET铜箔是传统铜箔的良好替代材料。根据东威科技半年报描述，PET铜箔在锂电行业的大批量应用是必然趋势，甚至会全部取代传统铜箔。 6-8μm传统铜箔在遭遇外力碰撞时极易造成燃烧、爆炸等安全隐患，研制更加安全的材料已成为未来发展趋势，而PET铜箔具有高安全性、高比容、长寿命、强兼容以及成本更低等优势 PET铜箔具备哪些先进性 新能源车起火原因，2021年  电池故障 高安全性 交通事故或底盘碰撞 用户改装 电子电器故障 20% 33% 厂家采用外部货源 11% 15% 其他 12% 消防救援局相关负责人表示，2021年全国范围内 共发生约3,000起新能源汽车火灾事故，相对于中国2021年新能源汽车保有量的784万辆，火灾风险明显偏高。新能源汽车起火的主要原因在于电池故障，占总事故的33%。而锂电池自燃主要由于发热失控导致的内短路。PET铜箔采用不容易断裂的高分子，且即便断裂，1微米的镀铜强度无法达到刺穿隔膜的标准，因此PET铜箔规避了锂电池的内短路风险，具备高安全性。 可提升5%-10%电芯能量密度  高比容 相较于传统的锂电池铜箔，PET铜箔重量更轻， 同等规格下PET铜箔的重量只有传统铜箔1/4，面密度较传统铜箔降低77%，现阶段集流体占电池重量的比重为15%，而PET铜箔技术可提升5%-10%的电芯能量密度，实现高比容。 PET铜箔的先进性剖析 长寿命 电池的循环寿命可提高5% 强兼 锂电池 燃料电池 容铅酸电池 83%44% 成本更低 高分子材料相比金属具有低碳型模量，在电池充放电过程中，吸收极片活性物质层锂离子嵌入脱 �产生膨状海绵体，吸收膨胀时应力，根据东威 科技2021年年度报告数据，采用复合铜箔，电池的循环寿命可提高5%。 采用PET铜箔并不会影响电池内部的电化学反应，因此PET铜箔可以应用于不同规格、体系的动力电池，具有较强的兼容性。 传统铜箔中，铜原材料成本占比约为83%，原材料环节难以降本。而PET铜箔铜原材料成本占比约为44%，受产业初期影响，其设备成本占比较高，约为50%，但PET铜箔生产通过规模效应降低成本的空间更大，即可通过提高生产效率与良率摊薄单位来降低成本。与此同时，PET价格远低于阴极铜价格，PET铜箔实现量产后，原材料成本优势将更加明显。根据重庆金美官网数据， 传统铜箔中铜原材料占比PET铜箔中铜原材料占比 PET铜箔成本比传统箔材降低50%以上。 PET铜箔生产工艺的三步法加入了真空蒸镀的环节，能将不平整的膜体变得更加均匀，但PET不耐高温，因此两步法依然是市场主流，PET铜箔的核心壁垒为其生产工艺和设备 PET铜箔工艺分析：三步法 PET铜箔生产三步法历程图 第一步：仍然是采用磁控溅射的方式，以铜作为靶材，在PET基膜上进行纳米涂层，使PET基膜表面沉积铜层。三步法要求的铜膜厚度薄于两步法的30-70nm。 第二步：与两步法相比，三步法在磁控溅射后加入真空蒸镀环节，需要使用蒸镀机，蒸镀机器分为卷取室和蒸镀室，在高真空下加热金属，使其均匀地蒸发镀在薄膜表面，将蒸发的金属冷凝在PET膜上，能够均匀生产，效率较高。 第三步：同样是采用水电镀工艺，通过水介质电镀增厚的方式将铜层增厚至1μm左右，实现集流体的导电需求。 真空沉积 真空蒸镀 水电镀增厚 原膜 半成品 半成品 PET铜箔 两步法是市场的主流方式。在两步法中，靶材溅射虽然使铜和PET结合较好，但沉积速率较低，基片会受到等离子体的辐射等作用而产生温升，而三步法能将在磁控溅射后形成的不平整的膜体变得更加均匀，避免在下一步水电镀环节中继续放大瑕疵，产生次品，但需要注意的是，高温蒸镀在PET铜箔上使用本身很冒险，因为PET不耐高温，如果磁控溅射后的纳米级铜膜本身没有100%包裹PET或者温度过高，很可能直接烧穿膜体，形成多个孔洞，影响良率。因此，三步法理论上是不得已的折中方案。两步法依然是现阶段大多数厂商选择的工艺。 PET铜箔的核心壁垒为其生产工艺和设备。磁控溅射方法是工艺环节中难度较高的环节，主要难点在如何在极薄的基膜上将铜镀得更加均匀且贴合紧密，PET镀铜的技术来源于PCB电镀，但PET镀铜的基材更薄，因此对张力控制和均匀性的要求更高。设备方面，由于PET铜箔为新兴产品，磁控溅射设备和水电镀设备均需要进行新的研发和改造，这对于中国本土厂商提�了更高的要求。 来源：东丽KR薄膜公司官网、头豹研究院 近几年，新能源汽车火灾事故频发，动力电池故障是主要问题，传统铜箔金属材料更厚、不易熔化，无法阻止电池热失控现象，而PET铜箔导电层薄、基膜不导电，可有效防止热失控现象 PET铜箔发展背景：新能源车起火事故频繁 新能源车火灾事故频发 中国“汽车自燃”投诉量对比，2019-2022H1中国纯电动汽车质量问题投诉故障数占比，2021年 单位：宗 1 同比R：10倍 11 同比R：9.1% 12 9 单位：% 16.2% 9.1% 54.2% 8.5% 6.9% 动力电池故障充电故障 影音系统故障续航里程不准空调问题 其他故障问题 2019202020212022H1 中国“动力电池故障”投诉量对比，2019-2022H1 单位：宗 引起电池故障的主要原因 5.1% 引起电池故障因素 温度过高 内部短路 汽车碰撞、 外部破坏浸水、线路 老化 2019279 2020 2021 2022H1 326 439 同比R：57.3% 电池高温 过充过放 835 同比R：90.2% 同比R：44.9% 热失控 近几年，新能源汽车火灾事故频发，电池故障是主要问题。国家应急管理部公布了2022年一季度新能源汽车火灾数据为640起，同比去年同期上升32%，高于交通工具火灾平均增幅（8.8%），新能源汽车火灾事故平均每日超过7例。根据车质网数据显示，2019-2022H1，关于“汽车自燃”的投诉量逐年增长，2020年更是�现了同比10倍的猛增速度，2022年仅上半年就达到了9宗投诉量，占2021年全年投诉量的3/4。新能源汽车起火的原因主要包括电池部件老化、外部碰撞、高温天气、电池热失控、高负荷等，电池部件老化、电池热失控、高负荷等均与动力电池的质量有关，往往是汽车自燃的直接导火索，2021年，因动力电池发生故障而导致的投诉在新能源汽车所有质量问题投诉中所占的比例也较高，为16.2%，2019-2021年仅三年时间，“动力电池故障”投诉量增长了近两倍，2022H1的投诉量也比去年同期增长了44.9%。 PET铜箔的安全性能更高，可有效防止热失控。PET铜箔导电层较薄、且基膜不导电，因此锂电池发生短路时PET铜箔更容易直接被熔断，从而切断短路电流，防止热失控现象。 来源