鋰電復(fù)合銅箔集流體量產(chǎn)技術(shù)

基礎(chǔ)概念

（一）集流體

1、什么是集流體？

集流體是鋰電池電芯中正負(fù)極的重要組成部分，作為匯集電流的結(jié)構(gòu)或零件，其作用是承載正極和負(fù)極的活性物質(zhì)，并將活性物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電流匯集起來形成較大的電流進(jìn)行對外輸出，從而完成化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)換過程。

鋰電池工作原理示意圖

IAPS

2、集流體需具備哪些特性？

理想的集流體需要滿足電導(dǎo)率高（利于電子傳輸從而提高鋰電池比容量和倍率性能）、化學(xué)與電化學(xué)穩(wěn)定性好（不與活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和電解液發(fā)生相互反應(yīng)）、機(jī)械強(qiáng)度好（防止碰撞等外力作用下變形對電池造成的傷害）、具有較強(qiáng)的粘結(jié)強(qiáng)度（與電池活性物質(zhì)兼容性和結(jié)合力好）、廉價易得（從而能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)制造）等特性。? ?

3、集流體的傳統(tǒng)方案是什么？

目前，鋰電池集流體通常負(fù)極采用銅箔，正極采用鋁箔。銅在較高電位容易氧化，適合作為負(fù)極集流體；鋁在充當(dāng)負(fù)極集流體時腐蝕問題較嚴(yán)重，適合被用為正極集流體。

（二）復(fù)合集流體

1、什么是復(fù)合集流體？

復(fù)合集流體是新型的集流體材料，不同于傳統(tǒng)集流體使用純鋁箔/純銅箔，是以PET/PP等高分子材料作為中間層基膜，通過磁控濺射/真空鍍膜/水電鍍等工藝，在基膜兩側(cè)鍍鋁/銅導(dǎo)電層所形成的復(fù)合材料，是一種類三明治的夾層結(jié)構(gòu)。

復(fù)合集流體結(jié)構(gòu)示意圖

2、復(fù)合集流體具備哪些優(yōu)勢？

（1）復(fù)合鋁箔能夠解決高能量密度場景下的電池安全性問題

傳統(tǒng)集流體材料受壓易斷裂，產(chǎn)生大尺寸毛刺后易刺穿隔膜，造成內(nèi)短路從而引起熱失控。而復(fù)合集流體由于導(dǎo)電層厚度較薄，產(chǎn)生的毛刺尺寸小，且中間高分子不易斷裂，即使斷裂也無法達(dá)到刺穿隔膜的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，有效防止鋰枝晶穿透隔膜引發(fā)的熱失控。此外，高分子材料為絕緣材料，受熱會發(fā)生斷路效應(yīng)，因此短時間內(nèi)可大大降低短路電流，電池安全性能得到大幅提升。? ?

（2）復(fù)合銅箔能夠顯著提高電池重量能量密度、降低電池成本

由于高分子基膜質(zhì)量較輕，且金屬導(dǎo)電層厚度變薄，復(fù)合集流體重量較傳統(tǒng)集流體顯著降低。以6μm厚度的復(fù)合銅箔為例，其中4μm的銅被4μm高分子材料替代，銅的密度8.96g/cm3，高分子材料的密度1.38g/cm3，粗略測算復(fù)合銅箔電池相較傳統(tǒng)銅箔電池可減重約50%。隨著集流體重量占比降低，電池內(nèi)活性物質(zhì)占比增加，重量能量密度可提升5%-10%。

原材料成本方面，傳統(tǒng)銅箔為純銅構(gòu)成，而高分子材料替代部分銅，按照目前銅價6.3萬元/噸，PET切片價格約為1萬元/噸，PP切片價格約為0.8萬元/噸，材料成本優(yōu)勢明顯。制造成本方面，當(dāng)前復(fù)合集流體尚未達(dá)到量產(chǎn)階段，制造成本相較傳統(tǒng)銅箔未具備明顯優(yōu)勢。隨著設(shè)備工藝不斷優(yōu)化，產(chǎn)品良率不斷提高，疊加大規(guī)模量產(chǎn)后攤薄設(shè)備與廠房折舊成本，預(yù)計規(guī)模量產(chǎn)狀態(tài)下，復(fù)合銅箔相較于傳統(tǒng)銅箔約有20-30%成本優(yōu)勢。

動力電池復(fù)合銅箔

銅箔是鋰電池負(fù)極材料載體與集流體，根據(jù)中金電新組測算，銅箔約占動力電池成本的11%。有機(jī)構(gòu)預(yù)計銅箔到2025年的總需求約為109萬噸。鋰電池向高能量密度、高安全性方向發(fā)展，鋰電銅箔朝著更薄、微孔、高抗拉強(qiáng)度和高延伸率方向發(fā)展。超薄復(fù)合銅箔順應(yīng)鋰電行業(yè)發(fā)展趨勢，是有潛力的新型鋰電負(fù)極集流體材料。

與電解銅箔相比，復(fù)合銅箔具備三大優(yōu)勢：低成本、更安全和高能量密度。（1）低成本：復(fù)合銅箔對銅材價格敏感度更低，原材料成本占比約40%~50%，明顯低于傳統(tǒng)電解銅箔的78%，我們按照當(dāng)前銅價估算，量產(chǎn)后復(fù)合銅箔單位生產(chǎn)成本約為3.1元/m2左右，而且隨著設(shè)備環(huán)節(jié)的技術(shù)進(jìn)步，成本仍有較大下降空間；（2）更安全：復(fù)合銅箔具有“絕緣基材+輕薄導(dǎo)電層”結(jié)構(gòu)，在電池內(nèi)短路時，可通過熔斷、絕緣材料提供較大電阻在短時間內(nèi)切斷或降低短路電流，有效防止電池?zé)崾Э?。?）高能量密度：高分子有機(jī)材料密度更低，可大幅降低復(fù)合集流體重量，并提升電池的重量能量密度。? ?

復(fù)合銅箔是采用“三明治”結(jié)構(gòu)，在基材厚度3-8um的PET、PP、PI等材質(zhì)表面采用真空鍍膜的方式，制作一層30-70nm的金屬層，實現(xiàn)基材表面金屬化。然后通過水電鍍增厚的方式，將金屬層加厚到1μm或以上，制作總厚度在5-10um的復(fù)合銅箔，用以代替4.5-9um的電解銅箔。生產(chǎn)過程中主要用到大氣等離子表面清洗及預(yù)處理設(shè)備，真空鍍膜設(shè)備和水電鍍設(shè)備。根據(jù)預(yù)測，到2025年國內(nèi)復(fù)合銅箔設(shè)備市場有望達(dá)130億元，設(shè)備有望憑借先發(fā)優(yōu)勢持續(xù)受益。

銅箔是電池中次于正極、負(fù)極和電解液的關(guān)鍵材料，對電池的性能及成本指標(biāo)影響較大。在鋰電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程中，負(fù)極集流體材料由壓延銅箔到電解銅箔，厚度逐步降低，目前超薄電解銅箔的厚度已經(jīng)低于4.5微米，后續(xù)大幅減薄的難度較大。為進(jìn)一步提高密度降低成本，復(fù)合銅箔集流體材料逐漸成為產(chǎn)業(yè)界和投資界關(guān)注的熱點。

銅箔是鋰電池的重要組成部分。銅箔作為鋰電池負(fù)極集流體和負(fù)極活性物質(zhì)的載體，對鋰電池的循環(huán)壽命、能量密度、安全性等重要性能都有較大影響。隨著銅箔技術(shù)不斷迭代，復(fù)合銅箔有望登上舞臺。? ?

與銅箔相比，復(fù)合銅箔有三大優(yōu)勢：

（1）高能量密度。若復(fù)合箔材中PET層厚度為4.5微米，金屬層厚度為2微米，則1GWh鋰電池需要的復(fù)合銅箔、復(fù)合鋁箔相對傳統(tǒng)箔材降重55%和64%。一般將傳統(tǒng)銅箔替換為復(fù)合銅箔，大概可以提高電池系統(tǒng)能量密度5%～10%。

（2）低成本。若以復(fù)合銅箔和復(fù)合鋁箔分別替代傳統(tǒng)銅箔和鋁箔，在當(dāng)前原材料價格情況下，1GWh電池的箔材原材料成本分別可以下降2314萬元和467萬元，下降幅度為65%和75%。用復(fù)合銅箔替代銅箔，電池整體的降成本效果更明顯。即使考慮固定資產(chǎn)投資，復(fù)合銅箔的綜合成本還是明顯占優(yōu)。

（3）高安全。采用復(fù)合箔材后，能夠減少電芯內(nèi)短路的發(fā)生，提高電芯的安全性。一方面復(fù)合箔材中金屬層更薄，在電芯受到?jīng)_擊時，金屬層不易刺穿隔膜。另外一方面，在針刺測試時，PET膜能起到一定的隔離作用。復(fù)合銅箔也面臨一定的挑戰(zhàn)。由于復(fù)合箔材兩側(cè)的金屬層厚度一般只有1微米，導(dǎo)致復(fù)合箔材的過流能力有限?；诋?dāng)前技術(shù)進(jìn)展，復(fù)合銅箔有望在儲能、換電、中低端車等市場，更有競爭力。

1.復(fù)合銅箔三大優(yōu)勢

鋰電銅箔的下一代產(chǎn)品：復(fù)合銅箔

鋰電池是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，主要由正極材料、負(fù)極材料、電解液和隔膜等四大主材，以及銅箔、鋁箔、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、結(jié)構(gòu)件等輔材組成。銅箔是鋰電池的重要組成部分，作為鋰電池負(fù)極的集流體和負(fù)極活性物質(zhì)的載體，對鋰電池的循環(huán)壽命、能量密度、安全性等重要性能都有較大影響。隨著銅箔技術(shù)不斷發(fā)展，復(fù)合銅箔有望登上舞臺。傳統(tǒng)銅箔基本上是由純銅組成，而復(fù)合銅箔為三明治結(jié)構(gòu)，中間層為PET膜或者PP膜，上下兩面均為厚度約為1微米的銅層。

復(fù)合銅箔優(yōu)勢一：高能量密度 ? ?

由于銅、鋁的密度分別為8.96和2.7g/cm3，均高于PET膜材的1.37g/cm3，因此將部分銅或者鋁換成PET材料，均能減少箔材的重量。假設(shè)1GWh鋰電池正級、負(fù)極箔材用量均為1200萬平米，銅箔厚度為6微米，鋁箔厚度為12微米，則需要的銅箔用量為645噸，鋁箔用量為389噸。若將銅箔、鋁箔換成復(fù)合箔材，其中PET層厚度為4.5微米，金屬層厚度為2微米，則1GWh鋰電池需要的復(fù)合銅箔、復(fù)合鋁箔分別為289噸、139噸，相對傳統(tǒng)箔材分別減重55%和64%。

復(fù)合銅箔優(yōu)勢二：低成本（原材料成本低）

鋰電池中，銅箔成本比鋁箔高。假設(shè)銅、鋁金屬的價格分別為5.5萬元/噸和1.6萬元/噸，則1GWh鋰電池需要的傳統(tǒng)銅箔、鋁箔原材料成本分別為3548萬元和622萬元，銅箔原材料成本是鋁箔原材料成本的5.7倍。并且銅箔的加工費一般高于鋁箔，考慮加工費用后，銅箔成本將更高。若以復(fù)合銅箔和復(fù)合鋁箔分別替代傳統(tǒng)銅箔和鋁箔，1GWh電池的箔材原材料成本分別可以下降2314萬元和467萬元，下降幅度為65%和75%。從降成本角度來看，用復(fù)合銅箔替代銅箔，電池整體的降成本效果更明顯。

復(fù)合銅箔優(yōu)勢三：高安全性（降低內(nèi)短路）

采用復(fù)合箔材后，能夠減少電芯內(nèi)短路的發(fā)生，提高電芯的安全性。一方面復(fù)合箔材中金屬層更薄，在電芯受到?jīng)_擊時，金屬層不易刺穿隔膜，降低內(nèi)短路發(fā)生。另外一方面，在針刺測試時，PET膜能起到一定的隔離作用，也能降低內(nèi)短路的發(fā)生。采用傳統(tǒng)箔材方案，針刺測試時，電芯容易發(fā)生內(nèi)短路，電芯電壓瞬間降低到0V，電芯內(nèi)部自放電，溫度快速上升。而采用復(fù)合箔材后，電芯溫度并沒有明顯變化，大幅提升電芯安全性。

復(fù)合箔材挑戰(zhàn)：快充性能有待提升

由于復(fù)合箔材兩側(cè)的金屬層厚度一般只有1微米，導(dǎo)致復(fù)合箔材的過流能力有限。在低倍率充放電時候，采用傳統(tǒng)箔材或者復(fù)合箔材，電芯的充放電曲線一般沒有明顯的差異。而到了2C、4C高倍率充放電時，復(fù)合箔材性能表現(xiàn)有可能低于傳統(tǒng)箔材。基于當(dāng)前技術(shù)進(jìn)展，除了純電動4C應(yīng)用場景，復(fù)合銅箔有望在儲能、換電、中低端車等市場，更有競爭力。? ?

2.產(chǎn)業(yè)協(xié)同，復(fù)合銅箔加速落地

復(fù)合銅箔已有一定的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)

復(fù)合銅箔在鋰電行業(yè)屬于新的應(yīng)用，但其本質(zhì)是將非金屬材料金屬化，類似的產(chǎn)品/技術(shù)在其他行業(yè)已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用，包括電磁屏蔽材料、ITO鍍膜、覆銅板等。兩層柔性覆銅板為兩層結(jié)構(gòu)，一層為PI膜，另外一層為銅箔。先對PI膜預(yù)處理，然后對其表面濺射金屬層，最后電鍍/解加厚，銅箔的厚度可達(dá)到9μm以下。與兩層柔性復(fù)合銅箔不同的是，鋰電復(fù)合銅箔是雙面鍍銅，鍍層厚度一般為1微米，并且對電化學(xué)性能有非常高的要求。

復(fù)合銅箔生產(chǎn)工藝

復(fù)合銅箔的生產(chǎn)工藝主要包括一步法、二步法和三步法。一步法是在高分子膜材表面直接化學(xué)沉積或者磁控濺射形成銅金屬層；二步法是磁控濺射+水電鍍；三步法是磁控濺射+蒸鍍+水電鍍。結(jié)合成本與效率考慮，目前復(fù)合銅箔的主流工藝是二步法。先通過磁控濺射，在高分子膜材表面形成20～70nm的金屬銅層，然后水電鍍增厚至約1微米

上游原材料：PET膜/PP膜

膜材的核心功能是負(fù)載銅層，需要和銅有比較好的結(jié)合力，另外需要膜材能夠耐高溫，有較高的抗拉強(qiáng)度，并且成本相對較低等。目前可用于復(fù)合銅箔的膜材有PET膜、PP膜和PI膜等。由于PI膜售價～50萬元/噸，售價過高，目前行業(yè)的主流選擇是PET膜與PP膜。與PP膜相比，PET膜與銅結(jié)合力更強(qiáng)。另外由于PET膜制備工藝為雙向同步拉伸、雙向異步拉伸等，并且制膜工藝中不需要制孔，因此隨著未來復(fù)合銅箔放量，未來鋰電隔膜廠也有望切入到復(fù)合銅箔膜材領(lǐng)域。

上游設(shè)備：真空鍍膜（蒸鍍） ? ?

常見的真空鍍膜技術(shù)包括蒸發(fā)鍍膜、磁控濺射和離子鍍膜。離子鍍膜是前兩者技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。蒸發(fā)鍍膜工作原理是先加熱膜材，使表面組分以原子團(tuán)或分子團(tuán)形式被蒸發(fā)出來，并沉降在基材表面。蒸鍍主要優(yōu)點是效率高，1分鐘可以形成0.1～75nm厚的鍍膜層，設(shè)備工藝走速30～100m/min。但是蒸鍍的主要缺點是，鍍膜層與基層的結(jié)合力較弱，并且鍍膜層密度低。

上游設(shè)備：真空鍍膜（磁控濺射）

磁控濺射是用高能等離子體轟擊靶材，并使表面組分以原子團(tuán)或離子形式被濺射出來，并沉積在基片表面。與蒸鍍相比，磁控濺射形成的鍍膜層與基材結(jié)合力更強(qiáng)，并且鍍膜層更致密、更均勻。不過磁控濺射鍍膜效率相對有所下降，一般設(shè)備工藝的走速是0.5～30m/min。目前復(fù)合銅箔的制備工藝中，一般是先通過磁控濺射，或者先磁控濺射然后蒸鍍的方法，形成納米級厚度的銅層。真空鍍膜設(shè)備公司有：東威科技、廣東騰勝科技、廣東匯成真空、廣東振華科技等。

上游設(shè)備：水電鍍

經(jīng)過磁控濺射處理過后的膜材，已經(jīng)形成納米級厚度的銅層，并具備一定的導(dǎo)電能力。在水平連續(xù)電鍍設(shè)備中，在電場作用下，銅離子在膜材表面進(jìn)一步沉積，形成約1微米厚的銅層。由于銅層主要部分是在水平鍍環(huán)節(jié)形成，因此水平鍍工藝對銅層性能有重要影響，包括銅層的厚度、厚度均勻性、表面密度、表面粗糙度、抗拉強(qiáng)度等。水電鍍設(shè)備環(huán)節(jié)，東威科技處于行業(yè)龍頭地位。

中游：復(fù)合銅箔廠商

目前積極布局復(fù)合銅箔領(lǐng)域的企業(yè)主要分為兩類，一類是傳統(tǒng)的銅箔廠，包括諾德股份、中一科技等，另一類則是銅箔新勢力。傳統(tǒng)銅箔廠中，中一科技計劃建設(shè)年產(chǎn)500萬平方米復(fù)合銅箔生產(chǎn)線。銅箔新勢力企業(yè)中，往往憑借原材料優(yōu)勢，或者磁控濺射等工藝技術(shù)積累，或者人才儲備等，進(jìn)入復(fù)合銅箔制造領(lǐng)域。隨著新勢力入場，疊加傳統(tǒng)銅箔廠轉(zhuǎn)型，推動復(fù)合銅箔快速迭代。從進(jìn)度上來看，寶明科技整體處于行業(yè)領(lǐng)先位置。? ?

下游電池廠：工藝創(chuàng)新

由于復(fù)合銅箔中間層為高分子層，在垂直于復(fù)合箔材方向不能導(dǎo)電，若將復(fù)合銅箔直接堆疊焊接在一起，則電芯中的電流無法有效傳導(dǎo)出來。結(jié)合寧德時代公布的專利來看，一種比較可靠的解決方案是，將傳統(tǒng)箔材與復(fù)合銅箔焊接在一起，傳統(tǒng)箔材作為極耳，從而將電芯中的電流輸送出來。

全產(chǎn)業(yè)成本比較，復(fù)合銅箔占優(yōu)

假設(shè)1GWh電池需要新增6臺超聲波設(shè)備，單臺設(shè)備價值200萬元，則新增設(shè)備價值1200萬元。假設(shè)5年折舊，則每年新增折舊費用240萬元。另外超聲波焊接會有耗材，假設(shè)一年耗材費用為200萬元，則1GWh電池每年需要新增440萬元成本，對應(yīng)采用復(fù)合銅箔需要新增0.37元/平米。由于復(fù)合銅箔在上游原材料環(huán)節(jié)降成本幅度較大，即使是制造環(huán)節(jié)和電芯環(huán)節(jié)都有成本增加，復(fù)合銅箔依然有明顯的成本優(yōu)勢。

復(fù)合銅箔

復(fù)合銅箔，是指在PET/PP等有機(jī)材質(zhì)薄膜基材的單面或雙面表面上加工制作銅導(dǎo)電層后形成的一種新型材料（本文中的復(fù)合銅箔是特指雙面復(fù)合銅箔）。相比傳統(tǒng)銅箔，復(fù)合銅箔作為鋰電負(fù)極集流體材料的優(yōu)點主要在于銅材料消耗明顯降低，重量明顯下降，還能在一定程度上提升電池安全性，具有低成本、高能量密度和相對安全等優(yōu)勢。

由于高分子薄膜基材為不導(dǎo)電的絕緣體無法直接進(jìn)行電鍍，目前主要的復(fù)合銅箔生產(chǎn)工藝路線是先在基材薄膜上采用PVD真空鍍膜方法進(jìn)行導(dǎo)電預(yù)鍍銅層加工，然后再采用傳統(tǒng)濕法電鍍銅層加厚（該套工藝簡稱為兩步法）。? ?

目前市場上復(fù)合銅箔制備方法主要包括一步法，兩步法，三步法。

兩步法：磁控濺射+水介質(zhì)電鍍

1）磁控濺射對高分子膜進(jìn)行活化。由于PET/PP表面不導(dǎo)電，無法直接進(jìn)行電鍍，需要先對高分子材料進(jìn)行表面處理、活化，濺射形成方阻小于2Ω（厚度約為30nm-70nm）的金屬銅膜；

2）水介質(zhì)電鍍加厚金屬層至實現(xiàn)導(dǎo)電功能。在磁控濺射形成基礎(chǔ)銅膜后，通過水介質(zhì)電鍍的方法將兩邊銅層分別增厚至1μm左右，實現(xiàn)集流體導(dǎo)電的功能，與傳統(tǒng)銅箔工藝上具有相通性。

磁控濺射是一種物理氣相沉積（PVD）方法，將氬離子在真空+強(qiáng)電場條件下加速轟擊銅靶表面，使銅靶材發(fā)生濺射，濺射的銅原子沉積在PET基膜表面形成30-70nm的薄銅層。? ?

磁控濺射原理示意圖?

水介質(zhì)電鍍是指PET基膜經(jīng)過磁控濺射（真空蒸鍍）后有導(dǎo)電性，在電鍍液中正反兩面通電，進(jìn)行金屬化沉積。

具體來說，將待鍍件接通陰極放入電解質(zhì)溶液（例如硫酸銅）中，將金屬板接通陽極（例如銅球），在外界直流電的作用下，金屬銅以二價銅離子的形式進(jìn)入鍍液，并不斷遷移到陰極表面發(fā)生還原反應(yīng)，在陰極上得到電子還原成金屬銅，逐步在鍍件上形成金屬銅鍍層。水電鍍速度快，生產(chǎn)效率高，微米級鍍銅可以一次成型。

水介質(zhì)電鍍原理示意圖? ??

三步法：磁控濺射+真空蒸鍍+水介質(zhì)電鍍

在磁控濺射后增加真空蒸鍍環(huán)節(jié)，目的是提高沉積速度，真空蒸鍍的沉積速度是磁控濺射的3-4倍，可以快速補(bǔ)足銅膜到適合電鍍的厚度。

真空蒸鍍是一種物理氣相沉積（PVD）方法，把金屬熔化成液態(tài)，形成金屬蒸汽開始揮發(fā)，然后把蒸汽中銅原子冷凝在PET表面沉積和成長。? ?

真空蒸鍍原理示意圖

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兩步法和三步法的基本原理相同，但具體的性能、工藝成本、良率有所差別：

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一步法：全濕法/全干法

一步法：全濕法

通過對基膜進(jìn)行清洗、粗化，提升表面粗糙度，然后以化學(xué)沉積的方式（不通電）在薄膜基材表面覆蓋一層均勻的金屬銅層。? ?

一步法：全干法

使用純磁控濺射工藝或開發(fā)磁控濺射和真空蒸鍍一體機(jī)鍍銅，通過多靶材、多腔體提高效率。? ?

一步法可以提升良率、均勻性、自動化水平以及沉積純度。一步法工藝通過化學(xué)反應(yīng)沉積/純真空鍍銅，不通電，省去水電鍍環(huán)節(jié)，可以解決邊緣效應(yīng)，從而提升均勻性，使得幅寬做得更寬。

一步法不需要夾雜有機(jī)添加劑，沉積的是純銅，純度更高。一步法自動化程度高，提升良品率。但目前尚處于實驗室研發(fā)階段，速度較慢，成本較高。

兩步法流程

第一步預(yù)鍍銅導(dǎo)電層

首先是在真空環(huán)境中，對3-5微米厚的PET/PP等聚合物薄膜基材表面進(jìn)行活化預(yù)處理以改善基材表面質(zhì)量、提升基材與金屬涂層的結(jié)合力，然后采用PVD工藝（氣相沉積工藝）在基材表面沉積一定的厚度（或者一定的方塊電阻簡稱方阻）的金屬導(dǎo)電層（通常的銅層厚度范圍為20nm-200nm，方阻范圍為0.2歐姆-2.5歐姆）；? ?

第二步增厚銅層

在大氣環(huán)境中，將第一步得到的預(yù)鍍銅導(dǎo)電層薄膜轉(zhuǎn)移至連續(xù)鍍銅生產(chǎn)線，采用濕法電鍍工藝加厚銅層至每面600-1000nm(0.6μm-1μm)，從而得到所需的鋰電復(fù)合銅箔集流體。（相應(yīng)的一些膜層整理及后處理工序不在本文討論范圍內(nèi)）。

即使性能指標(biāo)比較好，成本問題也必將是大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展復(fù)合銅箔的關(guān)鍵因素。復(fù)合銅箔的綜合成本構(gòu)成中，設(shè)備投資、材料及能源消耗是主要部分，兩步法中的一些技術(shù)細(xì)節(jié)對這幾項成本參數(shù)影響很大，值得關(guān)注和研究。

由于兩步法涉及真空鍍膜和連續(xù)濕法電鍍兩個不同的細(xì)分技術(shù)領(lǐng)域，各自專業(yè)性都很強(qiáng)，所以短時間內(nèi)對復(fù)合銅箔的全制程進(jìn)行準(zhǔn)確判斷并得出總成本較低的較優(yōu)參數(shù)組合難度很大，可能還需要一段時間的摸索及各方面的共同努力。本文嘗試從真空鍍膜環(huán)節(jié)的兩個具體問題入手，舉例分析不同基材及幾種預(yù)鍍銅層參數(shù)對復(fù)合銅箔可能造成的成本影響，供行業(yè)內(nèi)技術(shù)及研究人員參考，希望能夠“拋磚引玉”為復(fù)合銅箔的產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到一點促進(jìn)作用。

一、PET/PP基材的差異對PVD預(yù)鍍銅環(huán)節(jié)影響較大

目前行業(yè)對于復(fù)合銅箔的技術(shù)指標(biāo)參數(shù)還未形成標(biāo)準(zhǔn)化，對于有機(jī)材料基膜的選擇當(dāng)前仍不太明確，選擇PET基膜的廠商較多，但也有一部分廠商選擇PP基膜。由于PET和PP薄膜分屬極性和非極性聚合物，表面特性差異大，這種差異對基材與銅膜之間的結(jié)合力有明顯影響，從而導(dǎo)致與不同基材相對應(yīng)的PVD鍍膜設(shè)備的配置及產(chǎn)能指標(biāo)存在很大不同。? ?

目前特別針對PP基材的硬件及工藝設(shè)計，已經(jīng)可以完全滿足廠商提出的復(fù)合銅箔結(jié)合力要求。一般情況下，適用于PP基材的PVD鍍膜設(shè)備可以兼容PET基材（可以視為基材通用型設(shè)備），但PET基材鍍膜設(shè)備無法兼容PP基材鍍膜。由于PP基材在PVD設(shè)備中的高速在線活化預(yù)處理環(huán)節(jié)比較復(fù)雜，通用型設(shè)備的造價明顯高于PET基材設(shè)備；同時，一般情況下加工PP基材時的設(shè)計加工速度也都會低于PET基材加工速度。

因此，單獨測算預(yù)鍍銅導(dǎo)電層環(huán)節(jié)，不考慮PET/PP的基材成本差異，剩余部分二者的成本差可能會超過30%，值得關(guān)注。如果鋰電行業(yè)用戶盡早統(tǒng)一明確了基材種類和相應(yīng)量化的技術(shù)指標(biāo)，將能夠加快相關(guān)PVD鍍膜設(shè)備定型、降低設(shè)備投入成本，促進(jìn)復(fù)合銅箔的發(fā)展。

二、PVD真空鍍銅與傳統(tǒng)濕法電鍍銅加厚的工藝參數(shù)匹配優(yōu)化

第一步PVD真空鍍銅（預(yù)鍍銅導(dǎo)電層）環(huán)節(jié)是兩步法中的關(guān)鍵和必要步驟，PVD制程具有環(huán)保潔凈、占地面積小、自動化程度高的優(yōu)點，該環(huán)節(jié)設(shè)備投入帶來的折舊費、能源及材料消耗對產(chǎn)品成本影響較大。PVD制程在大規(guī)模量產(chǎn)時，一定的條件范圍內(nèi)，單位面積產(chǎn)品的能源及材料消耗與預(yù)鍍銅層厚度（或方阻）基本呈線性比例關(guān)系，由于單位面積的折舊費與設(shè)備產(chǎn)能近似呈比例關(guān)系，而設(shè)備產(chǎn)能與預(yù)鍍銅層厚度成反比，所以單位面積折舊費與預(yù)鍍銅層厚度（或方阻）也近似呈現(xiàn)線性比例關(guān)系。

PVD制程的技術(shù)特點決定了其在一定的范圍內(nèi)可以對膜層厚度進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)和控制，非常方便地得到所需要的較佳膜層方阻（通常在預(yù)鍍銅導(dǎo)電層環(huán)節(jié)選擇的參數(shù)范圍是厚度20nm-200nm，方阻為0.2歐姆-2.5歐姆左右），因此可以根據(jù)第二步濕法電鍍環(huán)節(jié)所需的較佳預(yù)鍍銅層方阻數(shù)據(jù)對第一步的生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行選擇匹配。? ?

第二步濕法電鍍銅加厚環(huán)節(jié)的成本通常與相關(guān)設(shè)備折舊（設(shè)備產(chǎn)能）、材料消耗、污水處理及人工場地成本等因素相關(guān)，與能源消耗（電費）關(guān)系不太敏感。預(yù)鍍銅導(dǎo)電層的方阻至少需要低于一定的數(shù)值才能實現(xiàn)連續(xù)濕法電鍍加厚，目前一般認(rèn)為，特別設(shè)計的連續(xù)濕法電鍍設(shè)備所需要的預(yù)鍍銅層方阻至少應(yīng)小于2.5歐姆（或者2歐姆），相對通用一些的連續(xù)濕法電鍍設(shè)備則要求預(yù)鍍銅層方阻更低些，一般要求小于700毫歐（或者低于600毫歐）；通常在一定的范圍內(nèi)，預(yù)鍍銅導(dǎo)電層的方阻越小，連續(xù)濕法電鍍設(shè)備的生產(chǎn)速度就越高（單位產(chǎn)能連續(xù)濕法電鍍設(shè)備的投資相應(yīng)也較低一些），從而導(dǎo)致單位面積產(chǎn)品在濕法電鍍環(huán)節(jié)的折舊及人工場地成本就越低。

綜合上述兩段可知，兩步法中真空鍍和濕法電鍍兩環(huán)節(jié)一定存在相對較優(yōu)的工藝參數(shù)匹配組合方案，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)合銅箔產(chǎn)品的綜合成本較低目標(biāo)（或者是單位投資綜合產(chǎn)能較大等其它目標(biāo)）。

某型號卷繞式復(fù)合銅箔PVD預(yù)鍍銅設(shè)備在不同參數(shù)條件下的產(chǎn)能和成本分析

基本指標(biāo)

基材薄膜長度大于30000米，厚度大于3μm，幅寬約1.5米

成品復(fù)合銅箔寬度大于1.25米，鍍膜速度5-20米/分鐘 ? ?

雙面鍍膜，每面銅層厚度25-100nm（等效方阻約0.5-2.5歐姆）

（年設(shè)計產(chǎn)能按照等效全年330天每天鍍膜時間22小時測算）

從上述兩表格可以看出，隨著方阻的降低，PVD真空預(yù)鍍銅導(dǎo)電膜成本逐步上升，但二者并非線性比例關(guān)系，同時該環(huán)節(jié)的成本與設(shè)備折舊（單位產(chǎn)能投資及使用年限）及電價水平關(guān)系密切。參考上述各種指標(biāo)，只要進(jìn)一步綜合考慮第二步的濕法電鍍增厚環(huán)節(jié)的對應(yīng)成本，就有可能獲得綜合成本較優(yōu)的匹配參數(shù)組合。

另外，隨著技術(shù)的進(jìn)步，在3.0-4.5微米厚的PET/PP等聚合物薄膜表面直接采用PVD真空鍍銅方式一次形成1+1μm的金屬銅膜的PVD一步法，由于其高效清潔環(huán)保的技術(shù)特點，在有效降低設(shè)備成本及能耗指標(biāo)后，也是一種值得重視的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。? ?

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何為復(fù)合集流體？

集流體是鋰電池中匯集電流的結(jié)構(gòu)或零件。其作用是承載正極和負(fù)極的活性物質(zhì)，并將活性物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電流匯集起來形成較大的電流進(jìn)行對外輸出，從而完成化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)換過程。理想的集流體需要滿足電導(dǎo)率高、柔韌性好、穩(wěn)定性強(qiáng)、質(zhì)量輕薄、與電池活性物質(zhì)兼容性和結(jié)合力好、廉價易得等特性。通常傳統(tǒng)的鋰電池集流體負(fù)極采用銅箔，正極采用鋁箔。

復(fù)合集流體是新型集流體材料，具有高能量密度、高安全性等優(yōu)勢。復(fù)合集流體不同于傳統(tǒng)的集流體采用純金屬箔，而是在輕質(zhì)的高分子基底上通過磁控濺射或真空蒸餾的方式鍍銅或鍍鋁，是一種類似三明治的夾層結(jié)構(gòu)。由于高分子材料質(zhì)量小于金屬，因此在相同體積的情況下，復(fù)合集流體能擁有更輕的質(zhì)量，電池總重占比減輕，能顯著提升電池的能量密度。另外，內(nèi)部高分子材料能在一定程度上控制短路情況的發(fā)生，穿刺短路時又可以避免電池進(jìn)一步發(fā)熱、燃燒和爆炸，具有更高的安全性，使用壽命更長。? ?

目前正極集流體是鋁箔，負(fù)極集流體是銅箔。銅、鋁等金屬由于電導(dǎo)率高、電化學(xué)穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于鋰電集流體，其中銅在高電位比較容易氧化，主要用于負(fù)極集流體，鋁作為負(fù)極集流體腐蝕較為嚴(yán)重，主要用于正極集流體。電解銅箔由99.5%的純銅組成，由于其良好的導(dǎo)電性、機(jī)械加工性能，質(zhì)地較軟、制造技術(shù)較成熟、成本優(yōu)勢，成為鋰電池負(fù)極集流體的首選。

復(fù)合集流體結(jié)構(gòu)類似“三明治”結(jié)構(gòu)，中間為基膜（PP、PET、PI等高分子材料），外兩層為鍍銅或鋁金屬膜。

復(fù)合銅箔中間基膜主要為PET、PP等高分子材料，厚度一般為4-4.5μm，雙面鍍銅層一般為0.8-1.5μm左右，合計為5.6-7.5μm，導(dǎo)電性可≤20mΩ。

復(fù)合鋁箔主要采用真空鍍膜工藝，通過蒸發(fā)釜先鍍上8-15nm金屬氧化鋁，然后加厚1μm左右鋁層?？紤]到鋁離子的附著力，復(fù)合鋁箔基膜主要采用PET材料。? ?

相比傳統(tǒng)集流體的優(yōu)劣？

相較傳統(tǒng)箔材，復(fù)合箔材結(jié)構(gòu)特殊有諸多優(yōu)點：

集流體在電池安全失效中占據(jù)關(guān)鍵位置。電池安全性失效的誘因主要分為兩類，一類是以制造缺陷為代表的內(nèi)部因素，另一類是機(jī)械濫用、電濫用、熱濫用的外部因素。在制造缺陷中，集流體與金屬極耳間通過焊接與電池正負(fù)端子相連，焊接過程會產(chǎn)生毛刺，會穿透相鄰電極層之間的隔膜，從而引起電池內(nèi)短路。在電池運(yùn)輸或工作過程中，由于顛簸等原因可能造成傳統(tǒng)金屬箔材集流體斷裂產(chǎn)生毛刺，刺穿隔膜，發(fā)生短路。

復(fù)合箔材集流體提升電池安全性優(yōu)勢明顯。傳統(tǒng)箔材金屬層較厚，不易熔斷，在電池短路時由于無法斷開電流回路，導(dǎo)致熱失控進(jìn)一步發(fā)生，而復(fù)合箔材金屬層較薄，短路時金屬層易熔斷，且中間高分子材料層是電子的不良導(dǎo)體，避免了溫度大幅升高，阻止電池起火燃燒等現(xiàn)象發(fā)生。復(fù)合箔材中的高分子材料還會在一定溫度下遠(yuǎn)離熱源收縮，并帶著表面金屬層一起移動，避免短路。? ?

復(fù)合箔材重量能量密度高，或?qū)⒃谔岣吣芰棵芏群桶踩陨献龅健半p贏”。高能量密度和高安全性是電池產(chǎn)業(yè)化中追求的兩個重要目標(biāo)，但是實際化學(xué)電池的開發(fā)中，高能量密度電極材料熱穩(wěn)定性會大幅下降，并導(dǎo)致安全性能降低，造成電池能量密度與安全性不可兼得的局面。復(fù)合箔材中間高分子材料密度遠(yuǎn)低于金屬銅，因此復(fù)合箔材集流體單平米質(zhì)量相比傳統(tǒng)箔材集流體有較大幅度降低，比如6.5μm復(fù)合銅箔集流體較6μm傳統(tǒng)銅箔減重55%。我們認(rèn)為復(fù)合銅箔的使用有望提升電池重量能量密度。

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復(fù)合箔材有助于提升電池制造良率，并有潛力降低鋰電池制造成本。傳統(tǒng)純金屬箔材減薄空間有限，在減薄到4.5μm時斷裂風(fēng)險提高，由于PET、PP等高分子材料抗拉強(qiáng)度高，斷裂延伸率遠(yuǎn)高于純箔材，其減薄后可避免出現(xiàn)電池組裝環(huán)節(jié)斷帶問題。

復(fù)合箔材抗拉強(qiáng)度好，或?qū)⑻岣呦掠坞姵貜S良率。電池制造過程中，集流體相當(dāng)于“傳送帶”，正負(fù)極活性物質(zhì)通過攪拌、涂布在集流體上，最終經(jīng)過輥壓、分切、制片等完成電極極片制作，電芯制作過程包括疊片/卷繞等過程。傳統(tǒng)箔材依靠金屬鍵結(jié)合力，強(qiáng)度較弱，尤其在厚度減薄后，傳統(tǒng)箔材易斷裂。復(fù)合箔材中間的高分子材料層以分子間作用力結(jié)合，抗拉強(qiáng)度和張力性能較好，卷繞時不易斷裂，或?qū)⑻岣吡魉€制造效率，提高下游電池廠良率。

復(fù)合箔材能緩和鋰枝晶生長，提高電池循環(huán)壽命。由于鋰枝晶會不可逆地造成鋰電池的容量和循環(huán)壽命，同時易導(dǎo)致短路引發(fā)熱失控等安全性問題，減緩鋰枝晶的形成與生長能有效提高電池安全性與總體性能。文獻(xiàn)[1]指出，由于傳統(tǒng)銅箔無法釋放電鍍鋰過程中產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力，促進(jìn)鋰枝晶形成。而復(fù)合銅箔中較軟的基底則可以釋放壓縮應(yīng)力，從而減緩鋰枝晶的生長，進(jìn)而改善電池的循環(huán)性能。實驗1表明，在相同循環(huán)條件下，使用軟基底復(fù)合銅箔的電池在100次循環(huán)后仍有85.6%的容量保持率與大于99.5%的庫倫效率，而使用傳統(tǒng)銅箔的電池僅有55.3%的容量保持率，使用功能軟基底復(fù)合銅箔的電池的循環(huán)性能顯著優(yōu)于使用傳統(tǒng)銅箔的電池的循環(huán)性能。? ?

隨著復(fù)合銅箔技術(shù)進(jìn)步及應(yīng)用場景的增加，復(fù)合銅箔的市場滲透率將不斷提升，帶來市場需求增量空間。假設(shè)：

1）復(fù)合銅箔市場滲透率不斷提高，預(yù)計2025年達(dá)到12%；2）每GWh鋰電池所需的復(fù)合銅箔面積假設(shè)為1000萬平方米3）同一年度，樂觀情形下，復(fù)合銅箔市場滲透率相比中性情形會高出5%，而悲觀情形下則反之。根據(jù)我們的中性情景測算，

預(yù)計2025年復(fù)合銅箔市場空間將達(dá)到179.05億元；樂觀情形下，2025年預(yù)計復(fù)合銅箔市場需求有望突破291億元。

行業(yè)趨勢

復(fù)合鋁箔工藝相對簡單，已經(jīng)率先實現(xiàn)量產(chǎn)。2022年11月11日，重慶金美新材料舉辦新品發(fā)布會，宣布實現(xiàn)8μm復(fù)合鋁箔量產(chǎn)。重慶金美新材料對復(fù)合鋁箔和復(fù)合銅箔均有布局，但率先實現(xiàn)復(fù)合鋁箔的量產(chǎn)，主要在于復(fù)合鋁箔制造工藝相對復(fù)合銅箔要更加簡單，一是復(fù)合鋁箔厚度為8μm，相比6μm或6.5μm復(fù)合銅箔制造難度更低；二是復(fù)合鋁箔的制造工藝一般為蒸鍍法，比復(fù)合銅箔主流的磁控濺射+水電鍍的工藝更加簡單。

復(fù)合銅箔經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，商業(yè)化價值更高。理論上電池正、負(fù)極只需要單邊使用復(fù)合集流體即可實現(xiàn)斷路效應(yīng)以改善電池安全性。雖然目前復(fù)合鋁箔已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)，復(fù)合鋁箔確實可以提升電池體積能量密度，但從降低電池成本和提高質(zhì)量能量密度角度來看復(fù)合銅箔均具備顯著優(yōu)勢，因此復(fù)合銅箔的商業(yè)化價值會明顯高于復(fù)合鋁箔，復(fù)合鋁箔則可能更會在注重體積能量密度的領(lǐng)域應(yīng)用，如高端3C、無人機(jī)等。? ?

復(fù)合集流體行業(yè)快速推進(jìn)，2023年有望成為量產(chǎn)元年。復(fù)合集流體的發(fā)展可以分為三個階段：

1）2017-2022H1為行業(yè)研發(fā)階段，設(shè)備、工藝待定型，行業(yè)參與者較少。復(fù)合集流體概念最初誕生于某頭部電池企業(yè)，其應(yīng)用面臨材料生產(chǎn)、電池極耳轉(zhuǎn)印焊兩方面問題。驕成超聲在2017年研發(fā)了超聲波滾焊設(shè)備，解決了復(fù)合集流體極耳焊接的問題；金美早期即開展復(fù)合集流體的研發(fā)、生產(chǎn)，2018年其復(fù)合集流體產(chǎn)品已實現(xiàn)歐洲車企高鎳三元車型的裝車使用；材料本身優(yōu)越性已經(jīng)得到驗證，但由于設(shè)備、工藝端的不成熟，良率、生產(chǎn)效率成為限制復(fù)合集流體量產(chǎn)的瓶頸。

2）2022H2開始，設(shè)備成熟、工藝定型，多名玩家入局，進(jìn)入送樣驗證階段。兩步法設(shè)備逐步完善，工藝定型。2022年7月寶明科技率先宣布擴(kuò)產(chǎn)，勝利精密、納力新材料、元琛科技等企業(yè)宣布入局，開始設(shè)備購置及送樣。大部分企業(yè)有望在2023年走完電池物性測試及循環(huán)測試流程。? ?

3）2023年行業(yè)將進(jìn)入量產(chǎn)應(yīng)用階段，寶明科技贛州基地一期預(yù)計在2023Q2投產(chǎn)。公司送樣測試結(jié)果反饋積極，在具備規(guī)模化供應(yīng)能力后，有望獲得下游客戶訂單，補(bǔ)齊量產(chǎn)應(yīng)用最后一環(huán)。而其他企業(yè)在推進(jìn)送樣的同時，也在積極進(jìn)行產(chǎn)能準(zhǔn)備，測試送樣通過之后有望快速量產(chǎn)。

相比傳統(tǒng)集流體的技術(shù)路線

傳統(tǒng)鋰電銅箔制造的原材料是電解銅和硫酸，工序包括“溶銅-生箔-后處理-分切”四大步驟。原理來看，鋰電銅箔的生成實質(zhì)是銅離子在陰極輥表面的電沉積結(jié)晶結(jié)果，因此陰極輥為鋰電銅箔生產(chǎn)的心臟，其質(zhì)量直接決定銅箔的品質(zhì)和厚度。? ?

傳統(tǒng)鋰電鋁箔采用壓延工藝制備，制造原材料是鋁錠，具體工藝流程是先將鋁錠熔化、細(xì)化和過濾做提純預(yù)處理，再進(jìn)行鑄軋、冷軋、退火、粗軋、精軋等壓延加工工序，最后分切、氧化、涂層出貨。

由于鋁的熔點為660℃，顯著低于銅的熔點（1083℃），因此復(fù)合鋁箔的生產(chǎn)主要采用直接蒸鍍的工藝，將鋁沉積至PET薄膜上即可獲得復(fù)合鋁箔；而復(fù)合銅箔的生產(chǎn)工藝則明顯更復(fù)雜，常見的“兩步法”生產(chǎn)工藝需分為磁控濺射與水電鍍兩個步驟以將銅沉積至薄膜上。因此，復(fù)合鋁箔的生產(chǎn)工藝更成熟易行，相對復(fù)合銅箔的生產(chǎn)過程來說缺陷與不足更少，有望更早實現(xiàn)量產(chǎn)。

復(fù)合鋁箔生產(chǎn)工藝圖：

復(fù)合銅箔生產(chǎn)工藝圖：? ?

真空反應(yīng)鍍膜工序與真空鍍鋁工序原理幾乎一致，區(qū)別在于真空反應(yīng)鍍膜工序中將鋁絲氣化后通入氧氣，使基體表面沉積氧化鋁，作為致密性好的抗蝕輔助層；真空鍍鋁工序則將氣態(tài)鋁直接沉積至基體表面，完成復(fù)合鋁箔的生產(chǎn)。同時，復(fù)合銅箔的生產(chǎn)工藝與已相對成熟的薄膜電容器金屬化蒸鍍工藝流程十分類似。與電容器薄膜金屬化蒸鍍工藝相比，復(fù)合鋁箔的生產(chǎn)工藝在真空度的要求上相對更低、蒸鍍溫度也更低，規(guī)模化量產(chǎn)及產(chǎn)能推進(jìn)障礙較小。

區(qū)別于傳統(tǒng)箔類制造，復(fù)合集流體采用鍍膜新工藝。由于高分子材料大多為不導(dǎo)電的絕緣體，無法直接進(jìn)行電鍍，需要先對高分子材料進(jìn)行預(yù)處理使其表面沉積一層導(dǎo)電的金屬膜。因此，復(fù)合集流體的制備核心在于如何在高分子材料基膜上鍍一層兼具均勻性和致密性要求的金屬薄膜。難點即為膜加工技術(shù)工藝壁壘，有別于傳統(tǒng)箔類的技術(shù)底層邏輯。? ?

高分子材料金屬化鍍膜的方法可以分為干法鍍膜、濕法鍍膜（待鍍件浸入在溶液中）兩大類，其中干法鍍膜常用的為真空鍍膜，包括真空蒸發(fā)鍍膜、磁控濺射鍍膜、離子鍍膜；濕法鍍膜最典型的為化學(xué)鍍、電鍍。

1、磁控濺射：磁控濺射是一種常用的物理氣相沉積（PVD）的方法，具有沉積溫度低、沉積速度快、所沉積的薄膜均勻性好，成分接近靶材成分等眾多優(yōu)點，但效率低導(dǎo)致鍍膜成本高。其工作原理是：在高真空的條件下，入射離子（Ar+）在電場的作用下轟擊靶材，使得靶材表面的中性原子或分子獲得足夠動能脫離靶材表面，沉積在基片表面形成薄膜。磁控濺射工藝在各類功能薄膜、微電子、裝飾領(lǐng)域、機(jī)械工業(yè)、光學(xué)等領(lǐng)域均有成熟應(yīng)用。

2、真空蒸鍍：真空蒸發(fā)鍍膜是真空鍍膜技術(shù)中開發(fā)時間最早，應(yīng)用領(lǐng)域最廣的一種薄膜沉積方式。蒸鍍效率高，但蒸發(fā)溫度高對材料要求高。其工作原理是在真空環(huán)境下加熱鍍膜材料，使它在極短時間內(nèi)蒸發(fā)，蒸發(fā)的鍍膜材料分子沉積在塑料表面上形成鍍膜層。根據(jù)蒸發(fā)源即加熱能量來源的不同，可分為電阻蒸發(fā)鍍膜、電子束蒸發(fā)鍍膜、感應(yīng)加熱蒸發(fā)鍍膜、脈沖激光沉積鍍膜等。? ?

3、水電鍍：電鍍過程為氧化還原過程，利用電流電解作用將金屬沉積于電鍍件表面，形成金屬涂層。水電鍍速度快，生產(chǎn)效率高，但加工材料受限。具體來說，將待加工的鍍件接通陰極放入電解質(zhì)溶液（例如硫酸銅）中，將金屬板接通陽極（例如銅球），在外界直流電的作用下，金屬銅以二價銅離子的形式進(jìn)入鍍液，并不斷遷移到陰極表面發(fā)生還原反應(yīng)，在陰極上得到電子還原成金屬銅，逐步在鍍件上形成金屬銅鍍層。

4、化學(xué)鍍：化學(xué)鍍是指在基礎(chǔ)液中添加適量的某種特定還原劑，使待鍍的金屬離子在高分子材料基體表面的自催化作用下還原成鍍膜層的金屬沉積過程。一般工序流程為：1）對待鍍件進(jìn)行前處理工序，包括去應(yīng)力處理，除去待鍍件表面的油污；2）對其表面進(jìn)行粗化、活化或敏化活化處理；3）進(jìn)行化學(xué)鍍工序?；瘜W(xué)鍍鎳應(yīng)用較廣，通過在零件表面沉積一層非磁性高耐蝕非晶態(tài)鍍層，可使電子、通訊設(shè)備中微小部件防腐耐磨，廣泛應(yīng)用于手機(jī)通信設(shè)備、汽車等領(lǐng)域。

復(fù)合集流體加工一般包含“打底+增厚”兩個主要過程?！按虻住奔丛诨谋砻嫘纬山饘俦∧さ姆N子層（厚度為納米級），目的是增強(qiáng)鍍膜與基材之間的結(jié)合力，尤其對于復(fù)合銅箔而言，因為鋰離子電池在負(fù)極材料脫欠將產(chǎn)生明顯的膨脹-收縮應(yīng)力，容易導(dǎo)致金屬鍍層與基材在界面處脫離；同時，由于匯集電流是集流體的基本功能之一，銅箔的阻值與厚度呈反比，種子銅層需要再次通過“增厚”到微米級以滿足電池一定的充放電性能。? ?

行業(yè)壁壘

1、復(fù)合銅箔產(chǎn)品結(jié)合力不足，界面問題是關(guān)鍵。當(dāng)前復(fù)合銅箔產(chǎn)品多存在聚合物薄膜與銅層之間結(jié)合力差、表面缺陷多等問題，導(dǎo)電性能不佳，使用過程中容易出現(xiàn)銅層脫落的問題。常見的解決方法是在聚合物薄膜與銅層之間添加膠黏層，但此方法增加了工藝復(fù)雜性，且膠黏層在使用過程中易融出至電解液中，降低粘結(jié)力的同時影響電池性能。如何有效地解決銅層脫落問題是復(fù)合銅箔提高產(chǎn)品性能的關(guān)鍵問題。

2、復(fù)合銅箔生產(chǎn)工藝效率較低、良率較低，如何降本成為核心問題。前端濺射方面，現(xiàn)有磁控濺射技術(shù)需要多次鍍膜循環(huán)，效率較低；同時會多次將基材拉伸、卷繞，易發(fā)生褶皺不良；從成本角度來看，磁控濺射的過程中靶材易濺射到薄膜以外的地方，造成浪費、增加額外成本。后端成長方面，當(dāng)前水電鍍技術(shù)尚存許多不足與缺陷，如導(dǎo)電輥易形成鍍銅層顆粒、刺破或劃傷薄膜，張力控制困難、薄膜易褶皺變形等，導(dǎo)致復(fù)合銅箔產(chǎn)品良率大幅下降，嚴(yán)重影響整體生產(chǎn)效率。

3、復(fù)合銅箔當(dāng)前厚度制約其裝電池后的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)測算，對于具有1μm銅+4.5μmPET+1μm銅結(jié)構(gòu)的復(fù)合銅箔，其主材成本約為1.12元/平米，較6微米傳統(tǒng)銅箔下降超過60%；復(fù)合銅箔總生產(chǎn)成本有潛力降低至3.10元/平米，較6微米傳統(tǒng)銅箔下降約10%。但由于復(fù)合銅箔加工成本明顯高于傳統(tǒng)銅箔，復(fù)合銅箔總生產(chǎn)成本較4.5微米傳統(tǒng)銅箔高約15.5%，生產(chǎn)成本暫無優(yōu)勢。進(jìn)一步地，由于目前主流1μm銅+4.5μmPET+1μm銅結(jié)構(gòu)的復(fù)合銅箔總厚度約6.5微米，體積能量密度較傳統(tǒng)銅箔更小，而銅箔在電池BOM成本中占比僅為8%左右，因此導(dǎo)致其按照鋰電池Wh成本計算，優(yōu)勢并不明顯。若能進(jìn)一步減少聚合物層厚度，比如1μm銅+2μm聚合物+1μm銅則有助于提高鋰電池體積能量密度，實現(xiàn)進(jìn)一步的降本。? ?

4、PP需增強(qiáng)耐高溫性能，PET需減薄及增強(qiáng)耐腐蝕性。當(dāng)前市場主流PET薄膜厚度在4μm以上，而PP膜已實現(xiàn)2μm產(chǎn)品的生產(chǎn)，我們認(rèn)為主要因為PP膜已在薄膜電容器行業(yè)中實現(xiàn)大量應(yīng)用，生產(chǎn)工藝的研發(fā)與迭代領(lǐng)先PET薄膜。理論上，PET同樣能薄至2μm；考慮到PET材料市場價明顯低于PP材料，且具有更佳的耐高溫性能與絕緣性能，我們認(rèn)為PET拉伸工藝的發(fā)展與迭代或?qū)閺?fù)合集流體的發(fā)展帶來新的機(jī)遇。? ?

5、復(fù)合集流體特殊結(jié)構(gòu)使得極片焊接工藝需要改進(jìn)。當(dāng)前行業(yè)常用的復(fù)合集流體焊接方式為超聲焊接，但超聲波能量有限，傳統(tǒng)工藝難以將由數(shù)十層的復(fù)合集流體做成的電芯極耳焊接在一起，易導(dǎo)致焊接不牢固；同時復(fù)合集流體表面的金屬層較薄，易導(dǎo)致焊接結(jié)合力差，進(jìn)而容易引起復(fù)合集流體外接金屬極耳的虛焊現(xiàn)象，增大電池的內(nèi)阻，后續(xù)電池充放電過程中溫度易升高。如何對復(fù)合集流體實現(xiàn)高效焊接并解決虛焊、結(jié)合力差等問題決定了復(fù)合集流體的產(chǎn)業(yè)化與應(yīng)用速度。部分下游電池公司也針對此痛點進(jìn)行了相關(guān)研發(fā)。? ?

產(chǎn)業(yè)鏈

復(fù)合集流體位于電池產(chǎn)業(yè)鏈中游位置。產(chǎn)業(yè)鏈上游為原材料與設(shè)備廠商，原材料主要包括金屬鋁、銅，以及pp或pet基膜。在設(shè)備方面主要分為磁控設(shè)備和電鍍設(shè)備，下游方面主要包括動力電池、儲能電池和消費電池等廠商。? ?

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上游原材料主要包含PET/PP基膜、濺射銅靶材及鍍銅化學(xué)品等：基膜廠商主要包括雙星新材、東材科技等；濺射靶材廠商主要包括阿石創(chuàng)、有研新材等；鍍銅化學(xué)品的主要生產(chǎn)廠商為光華科技及三孚新科。

生產(chǎn)設(shè)備主要有復(fù)合銅箔制造設(shè)備（磁控濺射設(shè)備、真空蒸鍍設(shè)備、水電鍍設(shè)備等）、復(fù)合銅箔一體機(jī)及超聲波焊接設(shè)備，主要參與廠商包括東威科技、道森股份、騰勝科技、驕成超聲等。中游制造環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)電解銅箔廠商中一科技、諾德股份及金美科技、寶明科技、英聯(lián)股份等新進(jìn)入者都有參與。

鋰電池為復(fù)合箔材主要下游應(yīng)用領(lǐng)域，龍頭電池廠商包括寧德時代、比亞迪、國軒高科等。

1、復(fù)合銅箔設(shè)備：

復(fù)合銅箔主流生產(chǎn)工藝未定，部分制造設(shè)備處于0-1的階段。從需求側(cè)來看：下游電池廠商對復(fù)合銅箔試樣積極性較高，對于復(fù)合銅箔的設(shè)備的需求逐步落地；從供給側(cè)來看：復(fù)合銅箔設(shè)備正處于進(jìn)口替代階段。國產(chǎn)設(shè)備制造商正快速追趕外資制造商的步伐，產(chǎn)品競爭力大幅提升，有望實現(xiàn)復(fù)合銅箔制造設(shè)備的國產(chǎn)化替代。? ?

復(fù)合銅箔應(yīng)用于鋰電池制造需額外一道極耳轉(zhuǎn)印焊工藝。傳統(tǒng)銅箔在應(yīng)用于下游鋰電池制造時需通過預(yù)焊實現(xiàn)多層極耳箔材的連接，再通過終焊將多層極耳箔材和連接片焊接。復(fù)合銅箔高分子基膜的絕緣性決定電池極耳箔材只有與復(fù)合銅箔的銅層相連接才能實現(xiàn)電流的傳輸。而極耳與復(fù)合銅箔之間焊接難度大，強(qiáng)度低，傳統(tǒng)焊接方法難以滿足應(yīng)用需求。因此，基于超聲滾焊的極耳轉(zhuǎn)印焊技術(shù)是復(fù)合集流體重要的應(yīng)用工藝。

復(fù)合銅箔需求提升有望拓寬上游復(fù)合銅箔設(shè)備市場空間，2025年超百億設(shè)備空間。

復(fù)合銅箔設(shè)備細(xì)分市場格局迥異，騰勝科技、東威科技與驕成超聲在各自領(lǐng)域具備優(yōu)勢地位，國產(chǎn)替代進(jìn)口大勢所趨。從制備方法層面：磁控濺射+水電鍍的兩步法是目前主流選擇，但一步法與三步法仍在快速迭代追趕，并未形成定局。從工藝維度來看：

1）國內(nèi)磁控濺射設(shè)備市場騰勝科技和洪田科技較為領(lǐng)先；

2）而真空蒸鍍設(shè)備市場未出現(xiàn)明顯龍頭企業(yè)，匯成真空、道森股份（一體機(jī)）等均有所布局；

3）水電鍍設(shè)備分為垂直電鍍和水平電鍍兩類，復(fù)合銅箔制備所需的水平電鍍設(shè)備，國內(nèi)廠商東威科技具備相應(yīng)量產(chǎn)能力；? ?

4）在一步法設(shè)備上，道森股份已于4月發(fā)布磁控-蒸鍍一體機(jī)設(shè)備，三孚新科量產(chǎn)型一步式全濕法復(fù)合銅箔電鍍設(shè)備成功出貨，二者均兼容PET、PP基膜；

5）在電池端的焊接設(shè)備上，驕成超聲超聲波滾焊機(jī)已為寧德時代供貨，超聲焊接設(shè)備市場占有率達(dá)到30%。

2、基膜：PET、PP、PI三種材料

復(fù)合銅箔主要使用PET、PP和PI三種高分子材料替換部分銅材，三種材料各有優(yōu)劣。

1）PET材料熔點高且韌性好，在磁控濺射環(huán)節(jié)穩(wěn)定性較好，改善性能后常溫下循環(huán)性能優(yōu)于PP材料；

2）PP材料密度最低，可最大幅度提高能效且耐酸堿性能及高溫循環(huán)表現(xiàn)優(yōu)異，但熔點和機(jī)械強(qiáng)度不如PET，在磁控濺射環(huán)節(jié)基膜易被刺穿，與銅的結(jié)合性問題仍有待突破；

3）PI材料性能優(yōu)異，但成本過高難以推廣。

寶明科技PET銅箔產(chǎn)能穩(wěn)步推動，預(yù)計2023年Q2實現(xiàn)量產(chǎn)，PP路線亦加速推進(jìn)。以生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品種類來看，BOPET薄膜前4大供應(yīng)商分別是杜邦帝人、東麗（Toray）、三菱化學(xué)（MitsubishiChemical）、SKC，BOPP薄膜主要由Taghleef、GettelGroup、Innovia（CCLIndustries）等廠商生產(chǎn)。杜邦帝人等4家公司的BOPET產(chǎn)能約占全球產(chǎn)能43%，1995年一度達(dá)到58%。隨著新廠家的不斷加入，4大廠商的產(chǎn)能份額正逐步減少，集中度逐步發(fā)散。日本東麗公司產(chǎn)品應(yīng)用于普通工業(yè)用材料、包裝材料與磁性材料；帝人杜邦主要生產(chǎn)用于包裝、電器、光學(xué)電子等市場的聚酯薄膜產(chǎn)品；三菱化學(xué)主要產(chǎn)品包括電子電器、包裝膜等；SKC在韓國長期占據(jù)磁記錄、光記錄介質(zhì)市場的榜首地位，并在全球市場占據(jù)了相當(dāng)大的份額。BOPP薄膜由少量跨國大型企業(yè)與大量區(qū)域型中小企業(yè)組成，包括Taghleef、GettelGroup、Innovia（CCLIndustries）、ObenGroup和福建福融新材，韓國東麗也有產(chǎn)能擴(kuò)充，2021年全球CR5達(dá)16%。從銷量來看，亞太地區(qū)對BOPP產(chǎn)品需求最大，份額約占68%左右，其次為歐洲地區(qū)，約占13%左右。? ?

雙星新材、康輝新材為國內(nèi)主要PET基膜生產(chǎn)廠商，東材科技、沃格光電分別前瞻布局PP基膜與PI基膜領(lǐng)域。近兩年，雙星新材、康輝新材、東材科技等企業(yè)基于在高分子膜材上的多年技術(shù)積累，快速開拓PET/PP基材的研發(fā)生產(chǎn)與市場開發(fā)。在復(fù)合銅箔用基材上基本實現(xiàn)了對日本東麗等傳統(tǒng)行業(yè)龍頭的部分國產(chǎn)化替代。

康輝新材自2020年開始對PET復(fù)合銅箔用基膜進(jìn)行立項開發(fā)。其利用集團(tuán)全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，使用自有PTA、MEG，自主研發(fā)功能性母粒，產(chǎn)線配備CCD在線瑕疵檢測設(shè)備，結(jié)合自主創(chuàng)新的工藝技術(shù)，其自主研發(fā)的PET復(fù)合銅箔用基材具有拉伸強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性佳、微觀平整度高等特點。雙星新材目前首條PET復(fù)合銅箔膜項目已調(diào)試投產(chǎn)，在密實度、延展性方面優(yōu)勢顯著。? ?

東材科技目前擁有3條PP膜產(chǎn)線，其中一條可生產(chǎn)超薄型PP薄膜，年產(chǎn)能約為1,500-2,000噸，并已向法拉電子、豐明電子等國內(nèi)知名新能源用電容器廠商穩(wěn)定供貨，結(jié)合當(dāng)前在建2條產(chǎn)線預(yù)計總產(chǎn)能可達(dá)4500-5000噸/年。此外，沃格光電也已確認(rèn)進(jìn)入PI基膜領(lǐng)域，或?qū)⑼瑫r涉及PI基膜與成品復(fù)合銅箔領(lǐng)域。

雙星新材為全球聚酯薄膜的最大生產(chǎn)商，目前已形成光學(xué)級聚酯材料、新能源材料、可變信息材料、PETG熱收縮膜、聚酯功能膜五大發(fā)展布局。PET銅箔基膜4.5μm厚度與公司原有信息材料膜厚度相似，豐富的聚酯薄膜生產(chǎn)經(jīng)驗使公司在PET基膜領(lǐng)域具備技術(shù)優(yōu)勢，當(dāng)前雙星新材借助前期積累加速布局復(fù)合銅箔生產(chǎn)領(lǐng)域。

高端PET薄膜進(jìn)口依賴度較大，目前尚未完全實現(xiàn)國產(chǎn)替代。由于單獨開發(fā)優(yōu)化的邊際成本較高，目前我國市場外售的PET銅箔基膜并未有過獨立開發(fā)和優(yōu)化，高端PET基膜主要依靠海外進(jìn)口，日本東麗、三菱等占據(jù)主要份額。分結(jié)構(gòu)看，我國聚酯薄膜進(jìn)口種類主要為高附加值的特種功能性聚酯薄膜，出口則多為普通包裝用途。2015-2020年我國進(jìn)口高附加值的特種功能性聚酯薄膜數(shù)量整體保持增長趨勢。2021年，我國出口PET薄膜量略高于進(jìn)口量，進(jìn)口金額約兩倍于出口金額，進(jìn)口單價較出口單價高出約141.9%，國產(chǎn)PET基膜仍有較大高端化空間。

3、其他輔材

（1）銅靶材

高純銅靶材為優(yōu)良濺射材料，市場集中度高為世界巨頭壟斷，國內(nèi)廠商成長較為迅速。濺射靶材是一組主要用于薄膜鍍膜的特殊材料，高純銅靶材是高純度銅經(jīng)過熔煉、鍛造、軋制和熱處理等工藝后的產(chǎn)物，是真空鍍膜行業(yè)的優(yōu)良濺射材料。高純銅材料具有電阻率低、導(dǎo)電性好等優(yōu)勢。靶材市場集中度高，主要被世界巨頭壟斷。? ?

國內(nèi)市場起步較晚，少數(shù)廠商突破技術(shù)門檻。目前，全球濺射靶材市場的龍頭企業(yè)主要有JX日礦金屬、霍尼韋爾、東曹和普萊克斯，市場份額分別為30%、20%、20%和10%，合計壟斷了全球80%的市場份額。國內(nèi)企業(yè)雖然處于國產(chǎn)替代初期，但頭部廠商成長迅速，如江豐電子、隆華科技、阿石創(chuàng)、有研新材等公司掌握了濺射靶材生產(chǎn)的核心技術(shù)，國產(chǎn)鋁、銅、鉬等靶材逐漸嶄露頭角，填補(bǔ)了國內(nèi)在濺射靶材領(lǐng)域的空白，其中復(fù)合銅箔生產(chǎn)原料之一的銅靶材主要龍頭公司為阿石創(chuàng)、江豐電子及有研新材。

（2）鍍銅化學(xué)品

按反應(yīng)類型分，鍍銅工藝主要分為物理沉積（PVD）法與化學(xué)鍍銅法，二者均需要鍍銅化學(xué)品參與。PVD法主用化學(xué)品為電鍍液，化學(xué)鍍銅法主用化學(xué)品為化學(xué)鍍銅液。? ?

1）電鍍液：電鍍液主要應(yīng)用于PVD兩步法、三步法中的水電鍍步驟。PET基膜經(jīng)過磁控濺射（真空蒸鍍）后具有導(dǎo)電性，將其浸入電鍍液中正反兩面通電即可進(jìn)行金屬化沉積。

2）化學(xué)鍍銅：還原劑化學(xué)鍍銅工藝通過特殊的化學(xué)銅鍍液配合，只需一步即可完成PET銅箔生產(chǎn)?；瘜W(xué)鍍銅是指在具有催化活性的表面上，通過還原劑的作用使銅離子還原析出形成銅層的金屬化過程，成品銅層致密，與基材間具有極佳的結(jié)合力，且可以解決邊緣效應(yīng)，提升銅箔均勻性。

光華科技為電鍍液廠商龍頭，三孚新科專注化學(xué)鍍銅化學(xué)品開發(fā)。光華科技為國內(nèi)少數(shù)提供電鍍液的企業(yè)，目前正在加快推進(jìn)PET鍍銅專用化學(xué)品的應(yīng)用與整套化學(xué)品解決方案推廣；公司的PCB藥水可應(yīng)用于水平沉銅、垂直沉銅等電鍍環(huán)節(jié)，針對PET復(fù)合銅箔后道水平鍍銅工藝技術(shù)優(yōu)勢明顯；此外，此類電鍍液在化學(xué)鍍銅一步法中也可以應(yīng)用。目前國內(nèi)從事PET鍍銅專用化學(xué)品的開發(fā)的公司為三孚新科，公司正在積極推進(jìn)復(fù)合銅箔電鍍專用化學(xué)品的測試工作，目前總體進(jìn)展順利，預(yù)計2023年可能有PET鍍銅產(chǎn)品批量訂單。? ?

4、制造端

目前復(fù)合銅箔進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化量產(chǎn)前夕，部分廠商已進(jìn)入驗證階段，產(chǎn)業(yè)啟動信號明顯。中游銅箔廠商穩(wěn)步擴(kuò)建產(chǎn)能，積極推動復(fù)合集流體的研發(fā)與送樣驗證。目前生產(chǎn)復(fù)合銅箔的廠商主要分為傳統(tǒng)鋰電銅箔生產(chǎn)商及技術(shù)上具備共同性適合轉(zhuǎn)型至復(fù)合銅箔領(lǐng)域的兩類參與者。前者主要包括諾德股份、嘉元科技、中一科技等，此類公司已通過原有業(yè)務(wù)與下游客戶建立深度合作，有望憑借市場優(yōu)勢實現(xiàn)業(yè)務(wù)條線從傳統(tǒng)銅箔到復(fù)合銅箔的順利轉(zhuǎn)移。后者主要包括寶明科技、英聯(lián)股份、雙星新材、阿石創(chuàng)等，此類公司一般主營復(fù)合銅箔相關(guān)業(yè)務(wù)，通過ITO鍍膜、PET基膜制造等原有技術(shù)積累跨業(yè)進(jìn)入復(fù)合銅箔制造領(lǐng)域。

目前布局復(fù)合銅箔的廠商中，寶明科技、金美新材、英聯(lián)股份進(jìn)度較快；雙星新材量產(chǎn)首條線產(chǎn)品完成開發(fā)，已有部分意向訂單；萬順新材已送下游客戶認(rèn)證但尚無訂單。漢嵙新材已采購道森的磁控濺射一體機(jī)，調(diào)試完成后有望積極送樣；三孚新科已具備產(chǎn)業(yè)化條件，一步法全濕復(fù)合銅箔電鍍設(shè)備已出貨。? ?

目前國內(nèi)復(fù)合銅箔制造廠商中重慶金美、寶明科技進(jìn)度較快。寶明科技復(fù)合銅箔產(chǎn)品已送樣多家客戶，贛州項目一期達(dá)產(chǎn)后預(yù)計實現(xiàn)年產(chǎn)能1.5-1.8億平。從產(chǎn)能布局看重慶金美規(guī)模較大，公司布局復(fù)合銅箔較早，2019年進(jìn)入多功能復(fù)合集流體薄膜材料領(lǐng)域，2020年與寧德時代開始合作，目前一期總投資15億元，年產(chǎn)能3.5億平，二期、三期規(guī)劃2025年形成產(chǎn)值100億元。其他公司中，廈門海辰一期投資10.5億建設(shè)年產(chǎn)2.1億平復(fù)合銅箔及0.73億平復(fù)合鋁箔產(chǎn)線；雙星新材2020年著手PET復(fù)合銅箔立項，計劃2025年完成5億平米項目建設(shè)。

復(fù)合銅箔制造過程中的難題

復(fù)合銅箔制造與應(yīng)用仍有諸多問題亟待解決。從制造角度而言，復(fù)合銅箔加工過程中，會出現(xiàn)翹曲、褶皺，箔材穿孔，輥壓斷帶以及鍍層厚度不均的問題：箔材邊緣翹曲、褶皺將會影響下游電池端極耳轉(zhuǎn)印焊的強(qiáng)度，進(jìn)而影響鋰電池性能表現(xiàn)。而磁控濺射、真空蒸鍍造成的基膜穿孔進(jìn)一步會導(dǎo)致復(fù)合銅箔輥壓過程中出現(xiàn)斷帶現(xiàn)象。輥壓過程中每出現(xiàn)一次斷帶，就需要報廢近20m的料帶且耗時15分鐘進(jìn)行人工接帶處理，嚴(yán)重影響成品良率和最終成本。除此之外，復(fù)合集流體的銅鍍層厚薄不均將會導(dǎo)致鋰電池的阻抗變大，進(jìn)而降低電池充放電效率；從下游應(yīng)用而言，復(fù)合銅箔在高溫環(huán)境和強(qiáng)酸強(qiáng)堿環(huán)境下的循環(huán)性能表現(xiàn)有待提升：? ?

常溫循環(huán)下，PET/PP銅箔循環(huán)壽命在2000/1850圈左右；

高溫循環(huán)下，下降到1350/1450圈左右；

而在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿電解液環(huán)境下，PET銅箔循環(huán)壽命只有800圈左右。距離鋰電池常規(guī)循環(huán)壽命要求常溫2500圈，高溫1800圈仍有一定差距。

復(fù)合銅箔大規(guī)模應(yīng)用前需通過三道測試環(huán)節(jié)，多數(shù)復(fù)合銅箔廠商仍處于電池廠測試階段。在復(fù)合箔材實際大規(guī)模應(yīng)用于鋰電池生產(chǎn)之前，需要經(jīng)過加工性能評測、循環(huán)性能評測以及主機(jī)廠路試評測。加工性能評測用時較短，需要數(shù)周時間，復(fù)合銅箔加工的整線良率需達(dá)到約90%方達(dá)到大規(guī)模量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)；而循環(huán)性能評測用時較長，需要3-6月時間，測試標(biāo)準(zhǔn)為電池在100%-80%的容量衰減區(qū)間內(nèi)所能循環(huán)的圈數(shù)，鋰電池循環(huán)圈數(shù)需達(dá)到2500圈（常溫）/1800圈（高溫）方達(dá)到實際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)通過了加工性能評測與循環(huán)性能評測后，由同批次電池制成的模組會被提交至下游主機(jī)廠進(jìn)行路試評測，最終收到合格反饋后，復(fù)合箔材才具備大規(guī)模應(yīng)用量產(chǎn)的條件。? ?

下游電池廠積極推進(jìn)復(fù)合銅箔測試與布局進(jìn)程。復(fù)合銅箔可應(yīng)用于下游動力電池、儲能以及消費電子的制造。動力電池領(lǐng)域，寧德時代、比亞迪、國軒高科、億緯鋰能等多家動力電池廠積極推進(jìn)復(fù)合集流體相關(guān)專利布局。其中，寧德時代合計持有復(fù)合集流體相關(guān)專利24項，間接持股金美新材，并收到包括重慶金美在內(nèi)多家復(fù)合銅箔廠商送樣。比亞迪合計持有復(fù)合集流體相關(guān)專利5項，現(xiàn)積極測試驗證下游廠商送樣。國軒高科合計持有復(fù)合集流體相關(guān)專利19項。億緯鋰能合計持有流體相關(guān)專利4項；儲能領(lǐng)域，廈門海辰在謀劃布局復(fù)合集流體相關(guān)專利的同時進(jìn)行復(fù)合銅箔產(chǎn)線的研發(fā)與建設(shè)，合計持有復(fù)合集流體相關(guān)專利34項，規(guī)劃復(fù)合銅箔產(chǎn)線8條

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廣汽埃安發(fā)布彈匣電池槍擊測試，復(fù)合集流體安全性能表現(xiàn)亮眼。2023年3月30日，廣汽埃安發(fā)布彈匣電池技術(shù)2.0，公布全球首次實現(xiàn)電池整包槍擊不起火的試驗結(jié)果，首次解決多電芯順勢短路、爆裂性破壞等極端環(huán)境下的電池安全難題。通過超穩(wěn)電極界面、阻熱相變材料、電芯滅火系統(tǒng)等一系列安全技術(shù)，實現(xiàn)極致電池安全防護(hù)。其中超穩(wěn)電極界面搭載復(fù)合集流體材料，在電池快速升溫時坍塌，阻止電流繼續(xù)通過，進(jìn)而起到降低電池升溫速率的效果。在納米陶瓷材料、復(fù)合集流體以及耐氧化阻燃劑的防護(hù)下，能有效降低熱失控狀態(tài)下的電芯升溫速率近20%。

1）從設(shè)備端來看：磁控濺射以及水電鍍設(shè)備是復(fù)合銅箔生產(chǎn)中不可或缺的關(guān)鍵生產(chǎn)要素。其中，洪田科技（道森股份子公司）復(fù)合銅箔設(shè)備研發(fā)項目進(jìn)展較為順利，公司的磁控濺射一體機(jī)可以一次性完成基膜雙面鍍1um銅箔，無需水電鍍環(huán)節(jié)，預(yù)計今年一季度完成設(shè)備組裝調(diào)試。東威科技為國內(nèi)唯一實現(xiàn)復(fù)合銅箔水電鍍設(shè)備量產(chǎn)企業(yè)，掌握設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)與核心參數(shù)，先入者優(yōu)勢明顯；

2）從材料端來看，PET材料在實際應(yīng)用中仍有箔材穿孔、不耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿等諸多問題需要改進(jìn)，PP材料與銅的結(jié)合性有待加強(qiáng)。具有基膜生產(chǎn)經(jīng)驗和關(guān)鍵技術(shù)，能在良率改進(jìn)的關(guān)鍵問題上進(jìn)行攻關(guān)的廠商具有明顯競爭優(yōu)勢，雙星新材具備先發(fā)優(yōu)勢；

3）具有上下游整合能力以及進(jìn)度領(lǐng)先的企業(yè)，若能解決復(fù)合銅箔的良率與成本的權(quán)衡問題，也將具有重大競爭優(yōu)勢。相關(guān)公司：寶明科技、英聯(lián)股份、萬順新材、阿石創(chuàng)、重慶金美等。? ?

審核編輯：黃飛

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