PET铜箔行业研究蓄势待发，多方参与，产业化元年将临

　　（报告出品方/作者：东吴证券，曾朵红、阮巧燕）PART1 蓄势待发，开启负极集流体新时代
　　传统铜箔：减薄存在理论上限，成本和性能难以兼顾
　　铜箔作为锂电池负极集流体，主要起到承载负极活性物质+汇集电流的作用。传统铜箔以99%高纯度电解铜为 主要材料，具有导电性强、散热性好、制造成本低等优势，但也存在着质量占比高、原材料成本高等问题： 传统铜箔占锂电池总重量比例约13%，但在电池的充放电过程中并没有提供任何的容量，因此电池质量 能量密度有进一步提升的空间； 当受到穿刺时易内部短路，引起热失控甚至电池自燃，因此存在较严重的安全隐患。
　　铜箔正向轻薄化发展，以提升能量密度，目前超薄电解铜箔的厚度已经低于4.5μm，从6μm降到4μm，电池 能量密度可以提高5%左右，但理论上存在减薄上限： 铜箔越薄，加工费越高，6微米锂电铜箔的加工费为每吨4万元，而4微米锂电铜箔的加工费至少是每吨6 万元，厚度降低2微米，附加值提升50%。 铜箔做的越薄，越容易断裂，越容易形成尖锐的毛刺，刺穿隔膜造成安全问题。
　　复合铜箔：打破瓶颈，当下负极集流体新选择
　　复合铜箔是以PET/PP等高分子材料为基膜、上下两面电镀沉积铜膜，所形成的具有三明治结构的铜箔材料。 其在工艺原理、材料构成、性能特点等方面均与传统铜箔不同。目前主流产品为6-6.5μm的PET铜箔以代替6- 9μm的传统电解铜箔。 复合铜箔打破了传统铜箔瓶颈，兼具高安全性+高能量密度+低成本优势，从理论上或为当下负极集流体较优 解，正在引领新一轮产业趋势。
　　高能量密度：高分子膜置换金属铜，单位重量下降55%
　　同等厚度下，复合集流铜箔单位重量下降55%，预计可以提升能量密度5%-10%。高分子膜密度远小于金 属铜，经我们测算，主流6.5μm复合铜箔产品单位面积重量相对于6μm传统铜箔降低55%；且复合铜箔重 量优势明显，仅当传统铜箔厚度下降至2.5μm时，其重量才低于复合铜箔。 比亚迪专利测试，复合集流体可使电池能量密度提升2.6%-6.1%。比亚迪专利显示，正负极复合集流体的 运用，使得电池能量密度提升6.10%；仅考虑负极集流体使用复合铜箔，能量密度也提高3.30%。
　　综合成本：有望通过线速度+良率提升来降本
　　当前复合铜箔综合成本偏高， 图：复合铜箔综合成本预测 23-24年随设备效率提升及良 率提升，将快速降本。我们测 算，在当前设备速度、良率、 产能利用率情况下，复合铜箔 综合成本约为5.25元/平，尚高 于传统铜箔约4.17元/平，但稳 定量产将具备成本优势。 未来降本看设备线速度和良率 提升。预计随着设备线速度、 良率、产能利用率的提升，23- 24年有望降至4元/平以内，成 本优势开始提升，25年理论上 有望降至2.60元/平，降本路径 清晰。
　　局限：复合铜箔阻值高，在快充性能上或有受限
　　复合复合铜箔阻值高、产热高，影响电池整体的充、放电效率，但不影响2C以内电池端应用。根据电阻R 的计算公式R=ρL/S（ρ是电阻率，L是长度，S是横截面积），当铜厚度由电解铜箔的4.5μm、6μm分别 降到PET复合铜箔的2μm时，横截面接S下降，相应的铜箔阻值变为原始电解铜箔的4.5倍和6倍，由于电 池内阻增大，产生的焦耳热增加，进而影响电池整体的充、放电效率，复合铜箔可满足2C充放电要求。
　　复合铝箔：主打安全性，面向高端动力和消费
　　复合铝箔，主打安全性，工艺较简单，开发早于复合铜箔。2022年11月，重庆金美宣布实现8微米复合铝 箔产品量产，复合铝箔的开发早于铜箔，主要是因为：1）制作工序更加简单，由于铝和高分子膜的结合力 比铜要强，无需进行磁控溅射，只需要在PET或PP等材质的超薄薄膜表面采用真空蒸镀一步法将金属铝层沉 积上去即可；2）早期电池安全性需求高，从产业测试数据来看，单边复合铝箔安全性要略好于复合铜箔， 但随着技术发展，选择单边复合箔足即可获得较好的安全性。
　　复合铝箔在提升能量密度幅度上小于复合铜箔，且目前成本高企，预计应用端以对成本不敏感，对安全要求 高的高端车和对减薄要求高的消费类电池为主： 能量密度：铝金属本身密度较低，仅为2.7g/cm³（VS铜8.96g/cm³ ），置换为高分子膜后在能量密 度的提升空间上小于复合铜箔。 物料成本：铝非贵金属，经测算双面铝模厚度为1.2μm×2、PET基膜厚度为6μm的复合铝箔与8μm传 统铝箔相比，物料成本仅降低19%（VS铜箔降低63%） 。 综合成本：复合铝箔仅靠真空蒸镀加厚，大幅提升加工成本，目前价格远高于传统铝箔（7-10倍）。PART2 工艺路线百花齐放，PET膜+两步法当下主流
　　基膜选择：性能各有所长，动力电池厂更偏向PP膜
　　PET和PP表面特性差异大，影响铜箔性能。由于PET和PP薄膜分属极性和非极性聚合物，表面特性差异大， 这种差异对基材与铜膜之间的结合力有明显影响，从而导致与不同基材相对应的PVD镀膜设备的配置及产 能指标存在很大不同。
　　从性能端来看，PP和PET膜各有优势。具体如下： PET膜：1）结合力更好、熔点更高、工艺难度较低；2）抗拉强度更大、原材料成本更低。 PP膜：1）耐酸碱度更好，在电解液中更稳定；2）密度更低，可提升的能量密度空间更大。
　　PET膜推进较快，当前产业内以PET膜为主，未来预计PP膜与PET膜路线并行。由于工艺难度低，目前 PET膜产业化进度较快，是当前产业内公司的主要选择。而PP膜在磁控溅射中结合力和抗拉强度较弱，目 前仍在改性，预计随着复合箔工艺逐渐成熟，PP膜凭借在电池应用端的优势，被选做复合铜箔基膜的比例 会上升。
　　镀膜方式：主流有两步法和三步法，三步法增加蒸镀
　　目前复合铜箔的制备方法主要有两步法和三步法，三步法增加真空蒸镀环节： 两步法为磁控溅射+水介质电镀：1）磁控溅射对高分子膜进行活化。由于PET/PP表面不导电，无法 直接进行电镀，需要先对高分子材料进行表面处理、活化，溅射形成方阻小于2Ω（厚度约为30nm70nm）的金属铜膜；2）水介质电镀加厚金属层至实现导电功能。在磁控溅射形成基础铜膜后，通 过水介质电镀的方法将两边铜层分别增厚至1µm左右，实现集流体导电的功能，与传统铜箔工艺上 具有相通性。 三步法为磁控溅射+真空蒸镀+水介质电镀：在磁控溅射后增加真空蒸镀环节，目的是提高沉积速度， 真空蒸镀的沉积速度是磁控溅射的3-4倍，可以快速补足薄铜膜到适合电镀的厚度。
　　磁控溅射：难点在于防击穿，结合力好但均匀性差
　　磁控溅射的工艺难度在于防止基膜击穿。由于PET基膜很薄，仅有4μm，溅射铜原子仅靠动能穿透嵌进去， 基膜很容易被完全打穿，需要找到合适的生产参数、速度、张力控制，做到嵌入高分子却不打穿。 磁控溅射结合力好但均匀性差，是影响复合铜箔良率的关键。磁控溅射工艺的优势在于沉积紧密，铜层与 高分子层结合的好，但是缺点也比较明显，两步法中，一般在磁控溅射环节会损失10%的良率： 表面不均匀，溅射很难去控制每次轰击出来多少个金属原子，会导致表面凹凸不平，影响电池性能； PET基膜非常薄，在进行放/收卷时容易造成薄膜的褶皱，导致薄膜的不平整； 磁控溅射的沉积效率比较低，仅采用磁控溅射镀层成本太高。磁控溅射设备不断迭代，随着线速度和良率不断提升，单台设备产能成正比增长。最初磁控溅射设备的线 速度不足10m/min，目前已经达到20m/min（腾胜2.5代机），未来会继续提升；除此之外，头部厂商磁 控溅射设备的良率已提升至90%，由于线速度和良率的提升，单台磁控溅射设备产能成倍增长。PART3 设备先行，上下游加速突破0-1阶段
　　空间：25年复合铜箔市场137亿，渗透率提升至10%
　　23年开始产业化，渗透率快速提升，复合铜箔行业迎来爆发增长。我们测算，复合铜箔23年开始产业化， 预计行业产量有望达到2亿平，对应17gwh电池需求，24年有望达到8亿平左右，25年全球需求预计29亿平， 空间137亿，渗透率提升到10%；PET铜箔设备在25年全球空间144亿。远期来看，2030年复合铜箔的渗透 率有望提升至22%，需求达192亿平，市场空间达到771亿元，设备空间达到188亿元。
　　电池环节：消费端率先应用，国轩、海辰进展靠前
　　2020年以来，PET铜箔关注度迅速上升。从专利申请数量来看，21-22年复合集流体相关专利数量指数 上升，PET铜箔关注度提升，研发进度加快。 布局PET铜箔的电池厂以动力、储能为主。从专利权申请人来看，动力、储能电池厂均有布局PET铜箔。 其中： 动力端：国轩高科在PET铜箔领域专利布局深厚，仅次于宁德，此外比亚迪、中航锂电、亿纬锂能 以及蜂巢能源也在积极布局，抢夺先机。 储能端：厦门海辰布局超前，厦门海辰总投资60亿以上在重庆成立了新公司，目前已经定有两条线 做复合铜箔。
　　设备环节：当前格局集中，未来或呈整线布局趋势
　　目前处于产业化初期，设备环节格局较为集中。其中前道磁控溅射设备，腾胜科技领跑，占据半壁江山；中 道水电镀设备由于属于全新设备，目前只有东威科技实现量产；后道超声焊设备，骄成超声受宁德扶持，与 必能信平起平坐。 磁控溅射设备壁垒更高，整体设备厂商未来或呈整线布局趋势。设备整线布局可以提升良率，发挥协同效应， 寻找合适参数实现最大产能。目前除了布局一体机的设备厂外，许多单设备厂商开始考虑整线布局，如东威 科技由水电镀设备向上布局磁控溅射设备，腾胜科技在磁控溅射设备基础上或将向下布局。
　　前道设备：腾胜科技占磁控溅射设备半壁江山
　　腾胜科技积累深厚，产品良率、设计产量领先。腾胜科技拥有25年真空镀膜技术与设备的技术沉淀，主要 提供大型磁控溅射设备，2016年开始布局复合铜箔设备，2017年推出国内首台量产型复合铜箔真空镀膜设 备，2021年推出二代机出口日本TDK。目前公司的产品以2代机和2.5代机为主，良率可达到90%，设计产 能是行业同类设备的2.5倍。目前公司订单80%以上都是订购2.5代机。
　　后道设备：东威率先量产，基本独家量产水电镀设备
　　东威科技是国内高端印制电路（PCB）设备龙头，率先量产水电镀设备。公司深耕电镀设备，依托电镀设备 技术储备，拓展无张力同步传输、电流均匀传导等关键技术，优先切入复合铜箔领域，是目前国内唯一量产 水平电镀设备的公司。其拳头产品双边夹卷式水平电镀设备采用非接触基膜方式，标准件大部分都可国产化， 单台价格1200万左右，可以实现良率90%+，线速度达7-10m/min。目前公司在水电镀设备环节市占率接 近100%，下游客户包括双星新材、宝明科技、纳力新材料等，目前已披露订单达到17.13亿元。公司目前引 入了技术团队制作磁控溅射设备，为客户提供一体化服务，进一步提升良品率，公司预计22年底会出产品。
　　电池端设备：超声焊国产替代，宁德扶持骄成超声
　　骄成超声是新兴超声设备龙头，首创超声波滚焊方案。骄成超声是专业提供超声波设备的供应商，掌握全套 超声波设备研发技术。其首创超声波滚焊方案，采用全波对称式声学结构设计，声学系统损耗低于5%，使用 高强度滚焊主轴系统，实现大压力、低振幅下连续焊接，最大焊接速度可达80m/min，同时配合焊接质量在 线监控系统，充分保障焊接质量。
　　制造环节：汉嵙新材主打一步法，设备积累深厚
　　汉嵙新材具备工艺和设备持续改进能力，主打一步干法。汉嵙新材创始人王荣福从事蒸发、磁控溅射行业近 30年，在复合材料溅射金属经验丰富。公司具备复合集流体工艺技术和设备改进能力，是国内第一条2.5代机 的使用者兼关键参数制定者，3代设备的首创研发者，目前已申报相关发明专利20余项，其中针对提升复合 铜箔关键性能的2项发明专利已获授权。汉嵙新材主攻一步法（全干法），采用多靶材多腔体提高生产效率和 良率，技术由纯磁控溅射向磁控溅射+真空蒸镀转变，目前已经给行业的头部电池企业送样。公司预计22年 底第一台2.5代设备到货，23年Q2增至3台设备，对应2000-3000万平方米产能，复合铜箔成本5元/平米， 复合铝箔成本4元/平米。
　　制造环节：纳力新材背靠扬州政府，扩产规划激进
　　纳力新材料背靠扬州政府，资金实力雄厚，首批复合铝箔产品已投产下线。纳力新材料背靠扬州市委市政府 和申达集团，落户江阴，为扬州市招商引资重大项目。公司复合集流体专利布局领先，截至21年8月，该公 司已提交232件专利申请，其中国内专利申请167件，国外专利申请65件。公司规划22-24年实现新型铜集流 体和铝集流体各一亿平米产能和销售目标：1）22年完成第一批设备的安装和调试，启动产品认证，并实现 铝箔产品小批量销售；2）23年完成第一批铜箔设备的达产并销售，第二批铝箔设备完成安装调试并量产销 售；3）24年底实现一期全部设备的满产满销。22年9月30日，纳力新材料首批复合铝箔产品投产下线。
　　制造环节：阿石创由靶材切入，积极布局复合铜箔
　　公司深耕PVD镀膜材料，材料、工艺和设备三维度积累切入复合铜箔。公司作为一家专业从事PVD镀膜材 料生产商，可提供各类金属靶材、合金靶材、化合物与氧化物靶材产品，积累了丰富的膜层设计、膜系分析 经验；此外，在设备端，与日本爱发科、美国AKT、国内诸多真空厂商保持良好沟通与多维度技术交流；工 艺端，公司起步于光学光通讯，拥有完备的膜系分析设备和丰富的膜层设计经验。报告节选：
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