复合铜箔设备专题—把握渗透拐点,卡位先行环节

关键字: 复合铜箔 , 专用设备 , 产品生命周期
2023-01-20
王猛
高级研究员
制造行业部
邹刚
高级研究员
基础行业部
田溪
助理研究员
基础行业部
郑仁福
 

复合铜箔是一种新型的锂电池负极集流体,未来有潜力替代电解铜箔。复合铜箔为“三明治结构”,中间层是3~6微米厚的高分子基膜,两侧为1微米的铜金属层。

 

相较电解铜箔而言,复合铜箔具有三个主要优点:安全性高、能量密度高、材料成本低。安全方面,复合铜箔能够减少毛刺和锂枝晶生长,兼具阻燃作用;能量密度方面,复合铜箔质量更轻,能够提高锂电池的质量能量密度;成本方面,复合铜箔中的高分子基膜成本远低于铜,能够降低材料成本,材料成本测算是电解铜箔的40%。

 

复合铜箔工艺方面,相对成熟的工艺路线包括两步法和三步法。两步法的主要工序是“磁控溅射”和“水电镀”,三步法在两步法中间加入了“真空蒸镀”。磁控溅射和真空蒸镀属于物理气相沉积(PVD),用于在不导电的高分子基膜上,沉积几十纳米厚的铜种子层;水电镀工艺,用于将铜种子层增厚到1微米。

 

复合铜箔设备方面,国内具备先发优势,自主化率较高。复合铜箔的生产设备包括磁控溅射设备、真空蒸镀设备和水电镀设备。磁控溅射设备和真空蒸镀设备方面,国外设备厂商占据高端市场,但大多是面向半导体和高端光学领域;国内设备厂商对产业变革响应迅速,积极投入复合铜箔的专用设备研发,具备一定的先发优势。水电镀设备方面,国产复合铜箔专用的水平式水电镀设备,处于领先地位。

 

复合铜箔设备的产业生命周期领先于复合铜箔。复合铜箔预计2023年下半年实现“0到1”,率先用于储能电池和3C电池。但是复合铜箔设备市场已经初步放量,用于研发试制和小批量的产能建设。如果复合铜箔2024~2025年成功步入加速期,由于扩产对增量设备需求的牛尾效应,复合铜箔设备市场空间将能迅速放大。

 

复合铜箔设备市场空间能否兑现,不仅取决于复合铜箔生产环节是否成熟,还取决于锂电池性能和锂电池批产工艺性是否达标。锂电池性能方面,需要解决复合铜箔的内阻增加、低温性能差、循环寿命短等问题;批产工艺性方面,需要解决断带和转接焊问题。解决上述问题,需要在材料、工艺、设备三个环节共同努力。

 

复合铜箔实现0到1以后,有助于渗透率与技术水平的双向促进、迅速提升。复合铜箔设备以及上游材料、中游生产环节,均具备较大的机会。机会包括:1)复合铜箔专用的磁控溅射设备和水电镀设备环节。2)满足复合铜箔性能要求的膜材料环节。3)和下游电池厂商绑定合作的复合铜箔制造环节。

 

风险包括:1)复合铜箔研发进度不及预期的风险。2)4.5μm电解铜箔大规模应用的风险。

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