复合集流体行业深度报告：黎明将至，产业化稳步前行

行业深度 专用设备 证券研究报告 黎明将至，产业化稳步前行 2024年10月08日 重点股票 2023A 2024E 2025E 评级 EPS（元）PE（倍）EPS（元）PE（倍）EPS（元）PE（倍） 复合集流体行业深度报告 东威科技 0.51 56.65 0.74 39.04 1.09 26.50 买入 首次 洪田股份 0.98 22.06 1.06 20.40 1.61 13.43 增持 评级同步大市 评级变动： 资料来源：iFinD，财信证券 行业涨跌幅比较 专用设备沪深300 10% 0% -10% -20% 2023-09 2023-12 2024-03 2024-06 % 1M 3M 12M 专用设备 34.16 25.14 0.28 沪深300 31.71 24.05 15.36 -30% 袁玮志分析师 执业证书编号:S0530522050002 yuanweizhi@hnchasing.com 贺剑虹研究助理 hejianhong@hnchasing.com 相关报告 投资要点： 集流体是锂电池中重要的组成部分。从锂电池工作的原理可知，集流体的作用是承载活性物质，并将电化学反应所产生的电子汇集起来导致外电路，从而实现化学能转化为电能的过程。复合铜箔，是指将塑 料薄膜（PET等）表面镀铜形成三明治结构复合材料，用来替代传统锂电铜箔，作为锂电池的负极集流体。复合铜箔使用三明治结构：以PET/PP/PI等高分子材质作为基材，上下两面采用镀膜工艺沉积金属铜层而制成。 复合铜箔在性能和成本方面均具优势，铜价高位再论产业化逻辑。根据我们测算，如采用复合铜箔替换传统6微米铜箔，可使电芯整体质量下降6.1-6.5%，电芯质量能量密度可提高约6.5-7.0%。短期来看， 现货铜价近期在7.2-7.8万元/吨高位震荡，过去四个月铜价一度高至 8.74万元/吨，电解铜周价格也与铜价趋同。而用作复合集流体的PP和PET材料价格常年稳定，且远低于铜价。根据我们测算，仅有复合铜箔良率小于70%，且铜价不超过75000元/吨时，传统6μm铜箔才具备经济性，如对比4.5μm铜箔，则复合铜箔良率为80%以上或铜价为85000元/吨以上时才具备经济性。 复合铝箔采用蒸镀一步法，复合铜箔制备方法当下尚无定论，两步法最佳。由于金属本身特性不同，复合铝箔无需解水电镀等湿法工艺， 仅通过干法工艺便可制备复合铝箔，技术也较为成熟，目前已有应用。复合铜箔制备路线较多，目前大致分为一步法、两步法和三步法，长期来看，由于一步法成膜质量较好，且良率具备优势，在技术成熟后可能会有较好应用场景，但不论是湿法还是干法，目前均有高成本问题，在产业化初期成本为王的时代并不具备优势。而三步法由于加入了蒸镀这一环节，在设备投入方面有较多增长，且步骤越复杂，对良率影响越大，因此我们认为三步法的仍需要时间的验证。因此，两步法由于其适中的成本投资、相对较好的成膜效果以及较快的速率，成为当下产业化初期的最优解。另外，复合集流体中高分子结构层具有绝缘性，导致两侧金属镀层无法导通电流，因此需要滚焊将两层导电金属箔材与复合集流体进行上下包边焊接，以实现电流输送。因此目前确定性较强的设备主要为两步法和滚焊相关设备。 此报告考请务必阅读正文之后的免责条款部分 2027年全球复合铜箔设备需求有望达到199亿元。我们测算2024-2027年复合铜箔设备市场总规模分别为11.89、70.21、160.93、360.29亿元，CAGR为211.80%，其中磁控溅射设备总市场规模分别为4.89、28.91、 66.46、149.23亿元，水电镀设备总市场规模分别为5.24、30.97、71.21、 159.89亿元，滚焊设备总市场规模分别为1.75、10.32、23.26、51.17亿元。2024-2027年复合铜箔设备当年增量市场（即当年设备需求量）分别为11.89、58.32、90.72、199.36亿元，CAGR为155.98%。 投资建议：复合集流体产业化进程逐步推进，重点关注当下主流制造流程中的核心设备厂商。建议重点关注两步法后段水电镀设备龙头东威科技，理论效果最佳的物理镀膜一步法设备厂商洪田股份（原道森股份），建议关注复合集流体实际应用中必不可少的滚焊设备龙头骄成超声。 风险提示：复合集流体产业化进度不及预期；产品研发进度不及预期；铜等金属材料价格快速下滑；行业竞争加剧。 内容目录 1集流体是什么？5 2复合铜箔：性能优势明显，铜价高位再论产业化逻辑7 2.1能量密度方面8 2.2安全性方面9 2.3成本方面12 3复合铜箔制造工艺：两步法为当下主流，产业化在即15 3.1复合铜箔与传统铜箔制造工艺对比15 3.2复合铝箔制造工艺较为简单，已率先应用16 3.3复合铜箔制备设备主要包含磁控溅射、蒸发镀膜和水电镀三类设备17 3.4一步法可行性探讨22 3.4.1物理镀膜一步法22 3.4.2化学镀膜一步法23 3.5滚焊设备为目前产业化必需环节，设备主要由电池厂采购24 3.6复合铜箔设备市场空间测算25 4重点公司梳理26 5投资建议31 6风险提示31 图表目录 图1：集流体工作原理5 图2：锂电池内部结构5 图3：锂电池成本中铜箔占比8%左右6 图4：锂电池重量重铜箔占比13%左右6 图5：原材料在传统锂电铜箔中占比高达83%6 图6：铜价及铝价（单位：元/吨）8 图7：PP和PET价格（单位：元/吨）8 图8：复合铜箔与传统铜箔结构对比9 图9：PET/PP等高分子材料密度远低于纯铜（单位g/cm^3）9 图10：锂电池热失控诱发因素10 图11：复合铜箔穿刺后会形成阻断11 图12：复合铜箔针刺实验不起火不冒烟11 图13：复合铜箔能够有效缓解锂枝晶的生长12 图14：各类铜箔加工费（单位：元/平米）14 图15：传统电解铜箔制造流程15 图16：两步法流程16 图17：复合铝箔制备示意图17 图18：磁控溅射原理18 图19：磁控溅射示意图18 图20：腾胜科技磁控溅射设备18 图21：磁控溅射厂商18 图22：蒸发镀膜原理19 图23：四川海格锐特蒸镀设备20 图24：水电镀原理21 图25：双边夹卷式水平连续镀膜设备21 图26：滚筒卷式水平膜材电镀设备21 图27：三靶材结构示意图22 图28：双靶材磁控溅射示意图22 图29：不同溅射功率下形成的纳米铜膜对比23 图30：镀膜时间对成膜结构的影响23 图31：电镀前表面粗化技术24 图32：骄成超声滚焊设备25 图33：复合集流体滚焊示意图25 图34：东威科技营收及同比27 图35：东威科技归母净利润及同比27 图36：东威科技毛利率及净利率情况27 图37：东威科技镀膜设备入选苏锡常首台（套）重大装备28 图38：洪田股份营收及同比29 图39：洪田股份营收及同比29 图40：洪田股份毛利率及净利率情况29 图41：骄成超声营收及同比30 图42：骄成超声归母净利润及同比30 图43：骄成超声毛利率及净利率情况31 表1：铜箔对电池性能的影响6 表2：复合铜箔和传统铜箔对比7 表3：三种基膜材料对比8 表4：复合铜箔替代传统铜箔带来的电芯质量及能量密度变化9 表5：复合铜箔对比传统铜箔原材料单位成本测算12 表6：不同铜价和良率下复合铜箔总成本变化13 表7：传统6μm铜箔对铜价敏感性14 表8：传统4.5μm铜箔对铜价敏感性14 表9：四种制备方法对比24 表10：复合铜箔设备市场空间测算25 1集流体是什么？ 集流体是锂电池中重要的组成部分。从锂电池工作的原理可知，集流体的作用是承载活性物质，并将电化学反应所产生的电子汇集起来导致外电路，从而实现化学能转化为电能的过程。 一般而言，负极集流体选择使用铜箔，而正极使用铝箔。主要原因系：正极电位较高，负极电位较低，而铝的氧化电位高，且铝箔表层有致密的氧化膜，对内部的铝也有 较好的保护作用。铜箔在较高电位时容易被氧化，且铜的导电性较好、质地较软、制造技术较成熟，故主要用于负极集流体。 图1：集流体工作原理图2：锂电池内部结构 资料来源：旺财锂电，财信证券资料来源：搜狐网，绿捷环保，财信证券 从成本来看，铜箔占据锂电池总成本的8%左右。虽然不同电池的铜箔成本占比不同，但整体而言铜箔在锂电池成本占比能达到较高水平，在成本控制方面，铜箔的有效 降本将对电池总成本产生较大影响。 从重量来看，铜箔占据锂电池总重量的13%左右。铜箔是影响电池质量能量密度的关键材料。锂电铜箔越薄，锂电池重量越轻，对电池的能量密度提升作用越大。 铜箔的各种指标对锂电池性能有重要影响。铜箔的厚度、均匀性、抗拉强度、表面湿润度均能对电池性能产生影响。 图3：锂电池成本中铜箔占比8%左右图4：锂电池重量重铜箔占比13%左右 其他,7% 隔膜,6% 隔膜,2%其他,6% 正极材料, 47% 正极材料 正极材料, 39% 负极材料 电解液,15% 正极材料 负极材料 电解液,12% 铜箔 铝箔 铜箔 铝箔,4% 铝箔,5% 电解液 铝箔 电解液 隔膜隔膜 铜箔,9% 负极材料,15% 其他 铜箔,13% 其他 负极材料, 20% 资料来源：高工锂电，华经产业研究院，财信证券资料来源：高工锂电，华经产业研究院，财信证券 电池能量密度提升和降本需求驱动铜箔薄化。对于锂电池铜箔而言，由于其为100% 纯铜制成，所以厚度为主要性能指标之一，厚度越薄，单位面积铜箔质量越轻，电池能量密度越高。质量能量密度=电池容量/电池质量，由于铜箔在锂电池质量中占比达到13%，理论上可以通过保持电池容量不变的情况下，减小电池质量以提升质量能量密度；或通过保持电池质量不变的情况下，提升电池容量。极薄化的锂电铜箔能通过第一种方式实现能量密度的提升，同时，更薄的锂电铜箔也能降低电池内阻，实现更好的电池性能。而传统锂电铜箔成本占比中原材料铜的占比达到83%，铜箔薄化将有效降低原材料铜的需求，实现降本。 铜箔特性对锂电池性能的影响性能要求 表1：铜箔对电池性能的影响 厚度在同等条件下，影响电池的能量密度厚度均匀 在确保安全性的前提下，越薄越好 影响电池一致性、稳定性及容量大小面密度一致 性 抗拉强度影响负极的良品率越高越好表面润湿 影响负极材料的附着性越高越好 性 资料来源：铜冠铜箔招股书，财信证券 图5：原材料在传统锂电铜箔中占比高达83% 直接材料,84% 直接材料 制造费用 直接人工运杂费 运杂费,1% 直接人工,3.0% 制造费用, 12.0% 资料来源：贝哲斯咨询，财信证券 2复合铜箔：性能优势明显，铜价高位再论产业化逻辑 复合铜箔，是指将塑料薄膜（PET等）表面镀铜形成三明治结构复合材料，用来替代传统锂电铜箔，作为锂电池的负极集流体，同样地，复合铝箔则是塑料薄膜表面镀铝形成的复合材料，作为锂电池的正极集流体。复合铜箔使用三明治结构：以PET/PP/PI 等高分子材质作为基材，上下两面采用镀膜工艺沉积金属铜层而制成。一般来说用作基膜的PET或PP塑料薄膜，也可以使用PP薄膜。不过由于目前PI材料价格过高，当前进入产业化流程的主要是使用PET薄膜和PP薄膜的复合铜箔，且PI材料在试验阶段表现较差，因此PI材料作为基材的未来前景并不明朗。 复合铜箔在能量密度、安全性和成本方面相较于传统锂电铜箔均有优势，但由于导电金属材料用量较少，根据内阻理论，导致同电流通过带来的发热和内阻成倍增加。 表2：复合铜箔和传统铜箔对比 对比项 目 传统铜箔 复合铜箔 工艺原理 熔铜电解+电镀真空镀膜+水电镀 组成99.5%的纯铜复合材料基膜+铜镀层 产品图 1、单位面积重量较重，金属铜材使用量高，成本高。 2、导热性能高，用于电池材料安全性 特点 较差。 3、作为传统金属导电材料，导电性能好。 1、中间层为复合材料基膜，单位面积重量轻，降低成本和金属用量。 2、中间层为绝缘层，用于电池材料安全性好。 3、发热量