(复合集流体,电池,储能)
目前市场还是对一步法存疑
目前主流电池厂对该技术热积极推动,并进行测试;中游复合集流体参与者众多,包括原有铜箔企业、ITO镀膜企业、基膜企业和其他行业转型的企业,进行设备采购和开品开发;上游设备被带动,磁控溅射和水电镀设备小批量采购。重庆金美最近宣布已实现8微米复合铝箔产品量产。总体看,复合集流体产业链已经被激活,2023年有望成为复合集流体的量产元年,未来随着技术的逐步突破,渗透率有望加速提升。
对于复合铜箔而言,目前存在三种技术路线,即一步法、两步法和三步法,从目前的技术发展看,两步法最为成熟,国内有多家磁控溅射和水电镀设备厂商已与复合铜箔企业有多年的共同开发经验,两步法已取得较好的进展,但仍存在速度和良品率无法同时提升的问题。从长期看,生产效率、良品率和成本是最终的决定因素,未来不排除有其他新的技术工艺出现。
周末找专家聊了下,确认了技术路径没问题,一步法不是东威说了算的,之前最早做的是金美,人家也说没问题,一步法二步法主要看最重要的铜箔厚度决定,如果本身用的铜箔薄,一步法就足够了,都不需要二步法。
汉科新材周末的调研也明确表明,看好一步法,用多靶材多腔体提高效率,目前最成熟的两步法,良率是最大瓶颈,从长期看,生产效率良品率和成本才是最终决定因素。
目前二步法和一步法,是会同步发展的,还没有到需要内卷的阶段
就像topcon和HJT,topcon进度更快,HJT效率更高,topcon出了钧达,HJT出了宝馨。新技术渗透率加速途中,因为技术的分歧导致的下跌,都是机会。设备商出五倍大牛股,生产商出十倍大牛股。
两步法
设备商:东威科技
生产商:宝明科技(SZ002992) 元琛科技(SH688659)
一步法
设备商:三孚新科SH688359
生产商:智动力(SZ300686)
其他筹备中生产商:阿石创,双星新材,万顺新材,胜利精密,中一科技,方邦股份
一、什么是复合集流体
复合集流体为新的技术路径,通过在高分子材料层材料两侧镀一定厚度的铜层,形成“三明治”型的复合结构,目前复合集流体中采用的高分子层厚度一般约4um,上下两层铜层厚度各1um,合计约6um。
中间层选用高分子材料,可选择PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)、PI(聚酰亚胺),复合集流体通过高分子材料的替代部分金属材料,可显著降低集流体的材料成本和重量。
二、复合集流体优势
1、能量密度提升
PET/PP/PI 聚酯材料质量较轻,由于材料密度差异,同厚度的 PET 复合集流体对比传统铜箔减重效果显著,对提高电池能量密度效果明显,从而有利于提升整车的续航里程。铜箔对电池能量密度提升相较于铝箔更明显,复合铜箔单电芯下降 6.1%质量,铝箔下降 3.7%。
2、安全性高
高分子不容易断裂,即便断裂,铜层比传统的更薄,穿刺时产生的毛刺更短,1 微米的镀铜的强度无法达到刺穿隔膜的标准,降低了毛刺穿透隔膜并与电极接触的风险;
PET 等有机层不导电且熔点低,发生局部短路时较易熔断并实现局部电流的点断路,发生大面积短路时 PET 层和阻燃结构可提供无穷大电阻从而有效避免电池热失控。从原理上,铝箔&铜箔在解决内短路基本一致,二者无较大差别。
3、物料成本低
传统铜箔原材料占成本 70%+,降本空间有限。替代的复合材料显著低于金属价格,理论降本空间大。复合铜箔单平成本下降幅度大于铝箔,单平原材料成本下降 2 元以上,铝箔由于原材料&单平质量都低,单平原材料成本下降绝对值较小,幅度在 0.3 元/平以上。
4、污染小
传统镀膜工艺有污水、金属废水和挥发物废气,废渣几乎无价值;设备有较大的机械噪声。真空镀膜直接在离子臵换设备中反应无污染,废渣是有价值的金属渣;同时采用新型的药剂体系,规避了氰化物等剧毒物质。抗氧化采用有机抗氧化液,抗氧化直接进行烘干工艺,药剂进行循环使用,避免了金属污染物的排放。
三、复合铜箔最受益
当前锂电池正极和负极分别使用金属铝箔和铜箔作为集流体,其中负极所采用的传统铜箔厚度通常为6um-12um,占电池质量比例约9%,占成本比例约8%-10%。
由于铜材本身密度较大,并且价格相对较高,因此铜箔的轻薄化可有效降低电池质量和成本,为当前集流体创新研发的主流方向。铜箔需要保持一定机械强度,不可能无限减薄,因此复合铜箔成为轻薄化的新思路——可具备存在高安全性,高能量密度以及低成本优势
复合铜箔与传统铜箔工艺对比:
由于复合铝箔只采用蒸镀工艺,其难度相较于复合铜箔是下降的,但普通的蒸镀设备一次只能镀 60nm,镀 1μm 至少要镀 17 次,蒸镀设备投资较高,因此复合铝箔单平折旧成本较高,相较于传统铝箔没有成本优势,主打高端应用。
四、设备最先受益
磁控溅射是目前复合集流体的核心竞争工艺,在低温升、高速率及强的薄膜与衬底间的结合力等方面具有优势,但磁控溅射工艺整体难度较大。在磁控溅射时,如果没有控制好磁/电场,可能出现一些粒子轰击损坏基膜的情况。因此在磁控溅射时,一方面对基膜高分子有要求,基膜强度更大,越平整均匀越好;另一方面对磁控设备控制精度也有要求,控制精度越高镀铜均匀性、良品率更好
磁控溅射设备海外较为先进,国内腾胜领先。磁控溅射是两步法制复合铜箔中的第一步,由于基膜不导电且铜不容易直接沉积,因此需要在基膜上先通过磁控溅射形成纳米级的铜层。设备海外较为先进:海外厂商爱发科、德国莱宝占据真空镀膜较大市场份额。国内广东腾胜已大批量供货,具备客户和产能优势。
广东腾胜 2.5 代机性能翻倍。具体进展:磁控溅射设备已出 2.5代机,速度可以达到 20m/min,年产能约 1100 万平/台,对应 1GWh,相比于 2 代机产能提升一倍。客户认证节奏:国内前五电池厂均在使用公司设备打样;双星、东台、中一科技、光腾微纳、胜利精密等已下订单,订单量一般 1-2 台,近期订单 80%以上都是订购 2.5 代机。
磁控溅射双面同时镀膜的设备厂家主要集中于广东、安徽地区,包括广东腾胜、广东汇成、安徽东昇、JM控股的海格瑞特,东威也在研发。受制于设备制造工艺难度大,各个厂家之间的差距也较大。腾胜钻研了二十年,广东省真空卷绕镀膜设备行业标准是专家所在公司牵头制定的,反映了公司的技术沉淀;其他广东同行起步较晚。
广东汇成、安徽东升:最近几年开始做卷绕镀膜设备,营销手法、市场推广密度更大,技术上还需要历练。
订单情况:
产品交付周期和占比:6-8个月左右,2.5代机占比多一些,后续订单80%都是订购2.5代机。
月度订单量:腾胜8月订单达到今年的小高峰,几乎是去年上半年订单的总和,订单量是其他同行订单的2.5倍左右,主要系:1)C公司通过不同渠道分享了自己2.4亿平复合铜箔的采购计划,带动行业需求;2)公司比较积极拜访客户;3)7-8月公司设备批量出货,邀请了很多客户来参观调试、打样,消除客户担忧,促成了更多订单。
产能:
腾胜:22年底产能35台,年底新厂区一期工厂完工,产能增加一倍,23年年底60台。
行业:不考虑客户交付满意度的情况下,预计明年全行业产能100-120台,考虑客户满意度的情况下,可能会供给紧张,明年有可能出现单个客户批量订购10-20台设备的情况,即公司产能被3-5家客户包了,则其余客户可能会购买进口设备。
24年展望:当前设备以订购1-2台为主,同时签订更大量的框架协议,明年年中很可能会出现一次性订购10-20台设备的情况,带动行业需求,则公司会动用其他备用用地来迅速增加产能。预计24年公司出货80台左右(需要电池厂释放采购计划,也需要公司和客户做好降本),全行业160台以上(前提是同行能够造出符合客户需求的设备,可能会因不达标而紧缺)。
水电镀设备:东威科技为领头羊。水电镀环节生产速度亟待提升,东威科技是国内唯一能批量化生产 PET 铜箔水电镀设备的厂商。东威科技生产“卷式水平膜材电镀设备”:主要应用于锂电复合铜膜在磁控溅射或真空镀后,在电镀条件下,在 PET、PP 等膜上双面镀一层 1 微米铜金属导电层的生产设备。镀铜采用电镀夹两边夹膜材进行导电,后处理用滚轮辅助传动膜材。设备现阶段主要生产 4.5 微米 PET/PP 复合铜箔,PET/PP 复合铜箔具有安全性高、能量密度高、理论成本低等优点,产业化趋势明显。
复合集流体作为锂电池中的新型技术产品,目前国内各家企业正在推进产业化。设备端:东威科技、骄成超声为代表的设备企业均开始供应下游客户。2产品端:重庆金美、厦门海辰、万顺新材、宝明科技以及传统铜箔企业中一科技、嘉元科技、诺德股份等企业均在积极布局复合铜箔的研发及生产。
五、市场空间测算
预计2022-2025年全球电池出货量为776/1093/1502/1938GWh,年增速分别为49%/41%/37%/29%,假设6um复合铜箔单的GWh电池用量为234.4吨。
2025年悲观/中性/乐观情况下6um复合铜箔需求量为9.7/19.38/38.76亿平。参考当前6um电池级铜箔售价,假设2024年复合铜箔售价为5.5元/平,2025年为5.2元/平。
2025年悲观/中性/乐观情况下6um复合铜箔市场空间为50.4/100.8/201.6亿元
2025年复合铝箔需求为 4.4 亿平,对应市场空间为约 8.87 亿元。
从整个市场空间来看,市场并不算太大,但逻辑还是很正的,就是降本增效,双星新材,万顺新材,宝明科技等整个产业链大涨,得到市场的认可,预计相关产业链还会继续表现,但具体到业绩上面,还需要持续跟踪
复合集流体相关个股
头部企业进入复合集流体量产时代。金美新材料在2015年启动复合集流体项目,并获得宁德时代参股的长江晨道投资,持有公司约15.7%的股权。预计公司是与宁德在2017年签订独家协议,并在接下来几年相继突破10um(预计为复合铝箔)、4.5um(预计为复合铜箔)技术。公司目前已拥有超过200项专利,其中大部份与复合集流体工艺及设备相关。预计公司已在2022年下半年初步实现复合集流体的量产。根据公司官网,公司已规划重庆金美项目一期产能3.5亿平米,年产值17.5亿元,二期、三期项目将在重庆綦江的永桐新城园区,预计6亿平产能,规划在2025年之前形成复合集流体总年产值100亿元,预计对应产能20亿平。
除去金美以外,诺德股份、嘉元科技、双星新材、宝明科技等上市公司均在复合集流体上开展布局,目前大部份仍处于送样阶段。
而复合集流体制备工艺中主要变化在包括磁控溅射设备和电镀设备上。东威科技是国内精密电镀设备领先企业,主要产品为PCB电镀专用设备及其配套设备、通用五金类电镀设备。目前公司生产的卷式水平膜材电镀设备可以将铜层增厚到1µm,使之兼具安全性和导电性,同时公司已根据工艺路线的不同将设备升级到二代机,能够更好的满足下游对复合集流体效率和良品率的要求。
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