出品 | 妙投APP
作者 | 董必政
头图 | 视觉中国
核心看点:
相比传统集流体,复合集流体凭借更高的安全性和更低的制造成本,有望成为锂电池创新的新趋势;
复合集流体正处于从0到1的产业化阶段,设备商、制造商值得关注。
经历了近几年的高速发展,新能源汽车已经进入了千家万户,但电池技术的创新并未止步。
作为锂电池的材料之一,集流体的功能在于收集电流、分配电流以及提高电池输出功率。
近日,集流体的发展又有了新的进展,宝明科技在复合集流体PP铜箔的制备上有所突破,2024年复合集流体也有望进入量产阶段,让资本市场又看到了新的机遇。相关概念股表现也较为活跃,其中宝明科技、东威科技、骄成超声均出现了一定程度的上涨。
那么,集流体的发展趋势是怎样的呢?哪些赛道又值得关注呢?让我们一起来探讨一下。
一、复合集流体是大势所趋
在锂电池充放电过程中,集流体是正负极用于附着活性物质的关键材料,通过接触活性物质作为导体使电流汇聚并输出。一般来说,集流体由铜、铝、银等导电性较好的金属材料制成。
目前,传统的锂电池的正极集流体采用了铝箔,负极集流体采用了铜箔。
在集流体升级迭代过程中,降低厚度一直是的重要方向。在电池同等质量的情况下,集流体减薄可以增加更多正负极活性物质,提升电池质量及体积能量密度,减少铜、铝的使用量进而降低成本。
目前,锂电铝箔主流厚度从20μm下降到了12μm,锂电铜箔主流厚度已从12μm下降到了6μm。铜箔再继续减薄将产生易撕边、无法连续收卷等问题,不具备经济性。
正因如此,厂商便从材料上进行创新,复合集流体便被研发出来了。从结构来看,复合集流体采用“三明治”结构,中间层为高分子有机物,上下层为铜/铝金属。
那么,复合集流体又有何优势呢?
相比传统集流体,复合集流体的优势主要体现在更高的安全性、能量密度,以及更低的制造成本。
在安全性上,传统集流体受到穿刺时会产生大尺寸毛刺,造成内短路,引起热失控,甚至引发电池爆炸起火。而复合集流体在受到穿刺时产生的毛刺小,并且因为高分子材料层会发生断路效应,可控制短路电流不增大,进而有效控制电池热失控乃至爆炸起火。
在制造成本上,以复合铜箔为例,在4.5μm高分子材料的上下层各镀一层铜形成复合结构,铜用量显著减少。复合铜箔相较传统6µm锂电铜箔的降本空间约37%。
在能量密度上,随着铜、铝的减少,复合集流体重量减轻,活性物质比重增加,从而提升了电池能量密度。
因此,复合集流体将会逐步替代传统集流体,会成为锂电池创新的趋势。
目前复合铝箔已经实现量产,复合铜箔仍未大规模量产。从降低成本和提高能量密度角度来看,复合铜箔的商业化价值会明显高于复合铝箔。
在市场空间方面,复合铜箔有望在消费、动力端率先应用,储能由于对成本较为敏感,预计使用进度晚于消费、动力。据券商测算,2023、2024、2025年复合铜箔的市场空间分别为4.58亿、28.51亿、109.43亿,年均复合增长率为88.02%。
可见,复合铜箔正处于规模化量产的前期。一旦量产,产业链相关企业有望受益。
二、设备、PP铜箔制造商值得关注
复合铜箔的产业链主要分3个环节,上游原材料及设备商、中游复合铜箔制造商、下游电池厂商。
妙投认为,在复合铜箔即将量产的趋势下,设备商、制造商值得关注。
1. 设备
复合集流体的制备核心在于,如何在高分子材料基膜上镀一层兼具均匀性和致密性要求的金属薄膜。难点即为膜加工技术工艺壁垒,有别于传统箔类的加工工艺。
复合铜箔生产工艺有三种:一步法(全干法或全湿法)、两步法(磁控溅射+水电镀)和三步法(磁控溅射+蒸镀+水电镀)。其中两步法生产工艺为主流,少数厂商选择一步法。
产能建设,设备先行。制造复合铜箔的磁控溅射、水电镀设备、超声波滚焊设备将迎来放量。据券商测算,2025年磁控溅射设备、水电镀设备、超声波滚焊设备的市场空间将达到43.77亿、62.38亿、26.26亿。
在复合集流体的设备厂商方面,主要有在水电镀方面卡位的东威科技、超声波滚焊取得突破的骄成超声等。
在投资关系记录表中,东威科技于2023年5月31日表示,到目前为止,东威科技是唯一能够量产复合集流体设备厂商。2022年12月,公司首台12靶磁控溅射设备出货,目前客户已基本通过验收,并开始量产。公司的磁控溅射24靶设备已制造完成,目前正在为下游客户进行产品生产测试。
东威科技是目前全球唯一实现卷式水平膜材电镀设备规模量产的企业。2022年东威科技陆续与宝明科技、胜利精密等客户签订复合铜箔水电镀设备订单,合计金额达20亿元以上。截至2023年10月底,公司在国内拥有20多家客户,其中5-6家具备规模化量产能力。2023年下半年以来,公司陆续收获国际客户复合铜箔设备订单,用于消费电子及动力电池等行业。
骄成超声在超声波滚焊设备领先同行。骄成超声的超声波滚焊设备可在80m/min以上的转动线速度下稳定运行,已经为宁德时代供货。同行业未见其他运用于复合集流体电池量产线应用的超声波滚焊设备,且焊接速度可达80m/min以上。
因此,妙投认为具备先发优势的东威科技、骄成超生有望率先受益于复合集流体的量产。
2.复合铜箔制造厂商
当前,薄膜材料厂商及电解铜箔厂商通过相关技术同源迁移或自主研发的方式入局复合铜箔制造。部分企业已实现小批量量产,多家企业处于送样验证阶段。
目前,制备复合铜箔的两种主流基膜材料为PET基膜、PP基膜。因此,复合铜箔厂商大致分2类:以制备PP铜箔为主的宝明科技等;以制备PET铜箔为主的双星新材等。由于工艺难度低,目前PET膜产业化进度较快,但耐酸性不如PP基膜。
据产业链消息,11月底预计宝明科技高温1700圈循环测试结束,标志PP铜箔从测试开始步入量产阶段。此外,PP的技术路线被宁德时代认可。
另外,已经获得首批订单的双星新材等PET铜箔厂商也开始布局PP膜的技术路线。
目前,宝明科技、胜利精密、英联股份、双星新材等在复合铜箔领域均有产能布局,但只有宝明科技在PP膜技术路线是率先突围。
短期来看,妙投认为PET铜箔、PP铜箔仍将并存。而具备PP膜技术路线的宝明科技的技术先发优势更为明显,具备稀缺性,有望直接进入宁德时代、比亚迪等电池厂商的供应链。
三、小结
复合集流体正处于从0到1的产业量化阶段,2024年复合集流体有望放量。相关设备厂商、
制造商有望迎来发展机遇。
目前,主流的复合铜箔的技术路线有PET铜箔、PP铜箔,PP铜箔耐酸性好于PET铜箔,两种技术路线仍将并存。宝明科技率先在PP铜箔制备技术上突围,被宁德时代认可,有望在PP铜箔领域领先同行业厂商。
一旦复合集流体量产,具备先发优势的东威科技、骄成超声等设备厂商也将迎来发展机遇。此外,东威科技表示设备对于基膜的选择没有影响,不论PET、PP均可使用。
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