电力设备及新能源行业深度报告：复合箔材产业化进程加速，量产在即

证券研究报告 电力设备及新能源行业/行业深度报告 评级：领先大市（维持） 2023年7月17日 复合箔材产业化进程加速，量产在即 分析师：张文臣S0910523020004 周涛S0910523050001 联系人：申文雯S0910123030032 乔春绒S0910121070027 本报告仅供华金证券客户中的专业投资者参考请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 铜箔和铝箔是锂电池的重要组成部分，对锂电池的循环寿命、能量密度、安全性等重要性能都有较大影响。与传统箔材相比，复合箔材优势明显，有望登上舞台。复合箔材采取“三明治”结构，在4.5微米的高分子材料两侧各镀上1微米的金属层。复合铜箔、复合铝箔相对传统箔材减重分别为55%和64%，这将带来两大优势：1）提高电池及系统的能量密度，根据测算，在磷酸铁锂和三元电池中同时采用复合铜箔和铝箔方案，大概可以提高电池系统能量密度5%~10%。2）降本效果显著。在当前原材料价格下，1GWh电池的箔材原材料成本分别可以下降2736万元和524万元，下降幅度为65%和75%。即使考虑固定资产投资，复合铜箔的综合成本还是明显占优。同时，复合箔材具有高安全的特点。采用复合箔材后，能够减少电芯内短路的发生，提高电芯的安全性。 工艺路线逐渐明朗。复合箔材新势力企业，凭借原材料优势，或磁控溅射等工艺技术积累，或人才储备等，推动复合铜箔快速迭代。经过技术积累和进步，综合考虑成本与效率，复合铜箔的主流工艺是二步法：磁控溅射+水电镀，复合铝箔主要采用蒸 镀法。因为复合箔材的中间层为高分子材料，在垂直于复合箔材方向不可导电，所以在下游电池环节，需要新增超声焊接工艺。 复合箔材市场空间大。随着新能源汽车动力电池和储能电池需求的快速增长，锂电池的需求量进入TWh阶段，即使复合箔材小比例替换，市场空间依然较大。假设2023～2025年复合铜箔渗透率分别为1%、5%和10%，复合铜箔的平均售价分别为5元/平、米、4.5元/平米、4元/平米，到2025年对应的市场规模有望超过百亿，且渗透率有望快速提高。 投资建议：复合铜箔量产在即。上游设备环节，建议关注东威科技、骄成超声、道森股份等。中游复合铜箔新势力，建议关注宝明科技、英联股份、元琛科技、万顺新材、方邦股份等，传统铜箔公司建议关注中一科技、诺德股份。 风险提示：复合箔材商业化应用低于预期，动力电池装机不及预期，新建产能释放速度低于预期，铜价超预期下跌风险。 01 02 复合箔材性能优异，降本增效技术路线初定，量产在即 03 04 行业优质公司显现投资建议 05 风险提示 锂电池是一个复杂的系统，主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜等四大主材，以及铜箔、铝箔、导电剂、粘结剂、结构件等辅材组成。 铜/铝箔是锂电池的重要组成部分，作为锂电池正负极的集流体和正负极活性物质的载体，对锂电池的循环寿命、能量密度、安全性等重要性能都有较大影响。 传统箔材基本上是由纯铜/铝组成，而复合铜箔/铝箔为三明治结构，中间层为PET膜或者PP膜，上下两面 均为厚度约为1微米的铜/铝层。 锂电池微观结构 传统铜箔 传统铝箔 铝箔正极 隔膜负极铜箔 厚度～6微米 复合铜箔 复合铝箔 导电剂和粘结剂 正极电解液负极 颗粒颗粒 铜，厚度～1微米 PET膜/PP膜 厚度～4微米 铝，厚度～1微米 PET膜/PP膜 厚度～6微米 复合箔材相较传统箔材，可提高安全性、提升电池能量密度、降低电池材料成本。 传统箔材VS复合箔材属性对比 属性对比 传统箔材 复合箔材 常见箔材 传统铝箔、传统铜箔 PET复合箔材、PP复合箔材、PI复合箔材 原材料 铝材、铜材 金属靶材、基膜材料、粘结剂 制作工艺 辊压（传统铝箔）、电解法和延压法（传统铜箔） 核心工序：蒸镀、水电镀 优势 金属含量高、电阻小、导热性好；制作工艺成熟 材料成本低；安全性较好： 重量轻，可提升电池能量密度；寿命长 劣势 作为电池材料时安全性较差；单位面积重量较高；材料较厚会增加电池成本、影响电池能量密度，较薄会增加电池短路风险 内阻较高，影响电池快充性能；工艺复杂 已知铜、铝、PET膜材的密度分别为8.96、2.7、1.37g/cm³，假设1GWh锂电池正极、负极箔材用量均为1200万平方米，铜箔、铝箔厚度分别为6、12微米，对应的铜箔、铝箔用量分别为645、389吨。若替换成复合箔材，设PET层厚度为4.5微米，金属层厚度为2微米，则1GWh锂电池需要的正极、负极箔材相比传统箔材分别减重55%和64%。 1GWh锂电池箔材用量 负极集流体 正极集流体 备注 铜箔 复合铜箔 铝箔 复合铝箔 型号 6 1+4.5+1 12 1+4.5+1 微米 1GWh用量 1200 1200 1200 1200 万平米 金属层 厚度 6 2 12 2 微米 密度 8.96 8.96 2.7 2.7 g/cm3 用量 645 215 389 65 吨 PET层 厚度 - 4.5 - 4.5 微米 密度 - 1.37 - 1.37 g/cm3 用量 - 73.98 - 73.98 吨 1GWh用量 645 289 389 139 吨 减重幅度 -55% -64% 磷酸铁锂电池中，以电芯能量密度、电池系统能量密度分别为180wh/kg、150wh/kg为基准，若将正极、负极箔材全部替换为复合箔材，则电芯能量密度、电池系统能量密度可以分别提高12.2%、10%。 三元电池中，以电芯能量密度、电池系统能量密度分别为250wh/kg、200wh/kg为基准，若将正极、负极箔材全部替换为符合箔材，则电芯能量密度、电池系统能量密度可以分别提高17.9%、13.8%。 考虑电池系统的能量密度受多个因素影响，预计复合箔材对电池系统能量密度实际提高约5~10%。 方案1 方案2 方案3 方案4 备注 负极箔材 铜箔 复合铜箔 铜箔 复合铜箔 - 正极箔材 铝箔 铝箔 复合铝箔 复合铝箔 - 负极箔材重量 645 289 645 289 吨 正极箔材重量 389 389 139 139 吨 其他电池材料重量 4,522 4,522 4,522 4,522 吨 电芯重量合计 5,556 5,199 5,306 4,949 吨 电芯能量密度 180 192.3 188.5 202.0 wh/kg 提高幅度 - 6.8% 4.7% 12.2% 相对方案1 电池系统重量 6,667 6,311 6,417 6,061 吨 电池系统能量密度 150 158.5 155.8 165.0 wh/kg 提高幅度 - 5.6% 3.9% 10.0% 相对方案1 方案1 方案2 方案3 方案4 备注 负极箔材 铜箔 复合铜箔 铜箔 复合铜箔 - 正极箔材 铝箔 铝箔 复合铝箔 复合铝箔 - 负极箔材重量 645 289 645 289 吨 正极箔材重量 389 389 139 139 吨 其他材料重量 2,966 2,966 2,966 2,966 吨 电芯重量合计 4,000 3,644 3,750 3,394 吨 电芯能量密度 250 274.4 266.7 294.6 wh/kg 提高幅度 - 9.8% 6.7% 17.9% 相对方案1 电池系统重量 5,000 4,644 4,750 4,394 吨 电池系统能量密度 200 215.3 210.5 227.6 wh/kg 提高幅度 - 7.7% 5.3% 13.8% 相对方案1 磷酸铁锂电芯和电池系统中，复合箔材对能量密度的影响三元电芯和电池系统中，复合箔材对能量密度的影响 根据近日铜、铝金属的价格，假设铜、铝金属的价格分别为6.5万元/吨和1.8万元/吨，则1GWh锂电池需要的传统铜箔、铝箔原材料成本分别为4193万元和700万元，铜箔原材料成本是铝箔的6倍左右，且铜箔的加工费一般高于铝箔，考虑加工费用后，铜箔成本将更高。若以复合箔材替代传统铜箔和铝箔，1GWh电池的箔材原材料成本分别可以下降2736万元和524万元，下降幅度为65%和75%。 传统箔材VS复合箔材原材料成本对比 铜箔 复合铜箔 铝箔 复合铝箔 备注 型号 6 1+4.5+1 12 1+4.5+1 微米 金属层 单价 6.5 6.5 1.8 1.8 万元/吨 原材料成本 4,193 1,398 700 117 万元 PET层 单价 0.8 0.8 0.8 0.8 万元/吨 原材料成本 - 59.2 - 59.2 万元 原材料成本合计 4,193 1,457 700 176 万元 相对传统箔材成本变化 -2,736 -524 万元 相对传统箔材成本变化 -65% -75% 1GWh用量 1200 1200 1200 1200 万平米 原材料成本合计 3.5 1.2 0.58 0.15 元/平米 复合铜箔单位投资额比传统铜箔高一倍以上。根据中一科技和嘉元科技的公告，我们假设其项目均为厚度6微米的铜箔，则1万吨铜箔面积为1.86亿平米，测算后传统铜箔的单位投资额约3元，复合铜箔约7元。 复合铜箔主要用超声波焊接。假设1GWh电池需要新增6台超声波设备、并按5年折旧；考虑超声波焊接有耗材，假设 1GWh每年新增200万元耗材，合计复合铜箔成本有望下降40%。 传统箔材VS复合箔材单位投资额 传统箔材VS复合箔材成本对比 公司 项目 产品 产能 产能 投资金额 单位投资额 万吨 亿㎡ 亿元 元/㎡ 中一科技 新建2.4万吨高性能电子铜箔生产基地项目 铜箔 2.4 4.46 12.0 2.7 嘉元科技 新增年产1.6万吨高性能 铜箔技术改造项目 铜箔 1.6 2.98 10.0 3.4 年产3万吨高精度超薄电 子铜箔项目二期 铜箔 3.0 5.58 8.9 1.6 宝明科技 复合铜箔生产基地一期 复合铜箔 - 1.50 11.5 7.7 重庆金美 重庆綦江项目一厂 复合铜箔 - 0.24 1.5 6.3 铜箔 复合铜箔 备注 原材料 材料成本 3.5 1.2 元/平米 PET铜箔制造 投资金额 3.0 7.0 元/平米，设备、厂房等 折旧 0.3 0.7 元/平米，假设十年折旧 电芯环节 超声波设备 - 6 台，1GWh 单价 - 200 万元/台 合计 - 1200 万元 折旧 - 240 万元，假设5年折旧 耗材 - 200 万元 合计 - 440 万元 单平米成本 - 0.4 元/平米，1GWh对应1200万平 成本合计 3.8 2.3 元/平米 相对传统铜箔变化 - -40% % 电池自燃主要是因为发热失控导致的内短路，采用复合箔材可提高电芯安全性，主要因为：1）复合箔材的高分子材料在150℃以上高温下会发生熔缩，在电池热失控前切断电流回路，并且不会因短路产生高温燃爆，因此可有效防止电池热失控，提升安全性能。2）复合箔材中金属层更薄，在电芯受到冲击时，金属层不易刺穿隔膜，降低内短路发生。3）针刺测试时，PET膜能起到一定的隔离作用。 针刺测试时，采用传统箔材的电芯容易发生内短路，电芯电压瞬间降低到0V，电芯内部自放电，温度快速上升；采用复合箔材后的电芯温度并没有明显变化。 针刺测试时复合箔材的保护机理采用不同箔材，针刺100秒后电芯温度分布 传统箔材方案复合箔材方案 采用不同箔材，针刺测试时电芯电压和温度变化 不同箔材&不同倍率下，锂电池充放电曲线 由于复合箔材两侧的金属层厚度一般只有1微米，导致复合箔材的过流能力有限。在低倍率充放电时候，采用传统箔材或者复合箔材，电芯的充放电曲线一般没有明显的差异。而到了2C、4C高倍率充放电时，复合箔材性能表现有可能低于传统箔材。 基于当前技术进展，除了纯电动4C应用场景，预计复合铜箔在储能、换电、中低端车等市场，更有竞争力。 目录 01 02 复合箔材性能优异，降本增效技术路线初定，量产在即 03 04 行业优质公司显现投资建议