新能源車起火不斷，防自燃的「復合集流體產業(yè)」異軍突起

圖源：中國電池網

作者|葉子 來源|奇偶派(ID：jioupai)

近日，在產品上車、安全事件頻發(fā)、廠商技術突破的多重影響下，熱度剛剛降低一些的復合集流體，再次呈現出炙手可熱的狀態(tài)。

6月2日，據寧德時代官方信息，搭載寧德時代CTP3.0麒麟電池的極氪001千里續(xù)航套裝日前完成交付，寧德時代董事長曾毓群和極氪智能科技CEO安聰慧出席交車儀式，而其上使用的NP2.0無熱擴散技術首次采用了復合集流體，在電芯出現熱失控時保證了駕駛員的安全。

6月5日，在杭州某收費站出口，一輛大眾新能源車飛速撞到出口一側的石墩上，瞬間起火，造成車上4人全部遇難，進一步催化了民眾、車機廠商們對電池安全性的重視，更是用血的代價證明了復合集流體、固態(tài)電解質的重要性。

而在廠商技術進展方面，日前，頭部廠商宣布，其PET銅箔已經進入第二輪測試關鍵期，高溫循環(huán)測試已突破1500次，這標志著制約復合集流體發(fā)展的技術難題被陸續(xù)突破，隨著量產能力的提升和訂單的逐步落地，復合集流體行業(yè)將迎來“穩(wěn)定增長期”。

那么，復合集流體對于電池安全，究竟扮演了怎樣的角色？這樣一個即將完成從0到1，啟航1到100的產業(yè)鏈情況又是怎樣？又將出現哪些上市公司的投資機會呢？

一

復合集流體便宜還能防自燃？

在了解復合集流體產業(yè)鏈之前，我們需要先明白集流體在電池中的作用。

集流體作為鋰離子電池的關鍵輔材，主要承擔著導電的任務，即通過將電池的活性物質產生的電流匯集起來以形成較大的電流輸出，從而實現化學能轉化為電能的過程。而在當前的電池制作中，通常選擇電勢較低的銅箔作為負極集流體，選擇電勢較高的鋁箔作為正極集流體。

在相同體積的鋰離子電池中，銅箔的厚度越薄，漿料涂敷厚度越厚，其承載負極活性物質的能力越好，可直接提升電池的能量密度。因此，鋰電集流體向極薄、超純、高抗拉強度和高延伸率方向發(fā)展成為大勢所趨。

但銅箔在工作過程中是需要保證一定的機械強度的，越薄的集流體抗張能力和抗壓變形能力越低，箔面出現斷裂或裂縫的可能性較大，從而容易引發(fā)熱失控，同時，傳統集流體在受外力碰撞時容易產生毛刺，進而引發(fā)短路等安全隱患。此外，超薄銅箔的加工費也十分昂貴，導致整體成本不降反增。

此時，在安全性與經濟性的共同要求下，復合集流體應運而生。

復合集流體是一種新型集流體材料，與傳統的傳統箔材不同，采用了夾層式結構，兩側是厚約1微米的銅材，中間一層是PET、PP或PI材質的基層薄膜。

與傳統集流體相比，復合集流體具有安全性高、制造成本低、兼容性強等優(yōu)點，而使用復合集流體的電池也在能量密度與循環(huán)壽命層面上有著不俗的提升。

資料來源：金美新材料官網，東亞前海證券研究所

在民眾最關注的安全性方面，復合集流體可以很好地抑制鋰枝晶生長，穿刺時阻斷電流，防止熱失控的情況出現。

熱失控作為電池安全研究中的一個關鍵問題，受到了眾多專家的長期關注，而電濫用、機械濫用和熱濫用均能引發(fā)電池熱失控。

三大濫用中，電濫用是指鋰電池過充電、過放電容易引起鋰枝晶生長，枝晶穿刺隔膜將會導致正負極相接，進而引發(fā)電池短路；機械濫用是指電池在外力作用下發(fā)生形變，如碰撞、擠壓、穿刺、振動等，容易導致隔膜被破壞，電池正負極短路而誘發(fā)熱失控；熱濫用是指鋰電池在高溫環(huán)境下長時間工作，會使得隔膜在高溫下瓦解，進而導致電池短路。

而復合集流體使用高分子材料作為中間層，便解決了三大濫用的問題。

在動力電池處于電濫用或機械濫用環(huán)境中時，一方面，柔性高分子材料的應力松弛機制能夠使得鋰均勻沉積從而抑制鋰枝晶生長，避免薄膜斷裂產生毛刺，另一方面，即便電池發(fā)生短路，材料的電絕緣性能夠降低電池短路電流，改善電池的安全性。

資料來源：Nature Energy，川財證券研究所

此外，當動力電池處于高溫環(huán)境或發(fā)生熱失控時，由于高分子材料在熱源影響下， 會向遠離熱源方向收縮，進而牽引靠近熱源的銅膜遠離熱源，自動切斷失效電路，幾乎完全杜絕了熱失控發(fā)生的情況，給予了電池更高的安全系數。

在安全性之外，成本的降低是復合集流體前進的最大推力。

與傳統銅箔相比，復合集流體縮減了金屬銅的用量，進而減少了銅箔單位面積的成本。

傳統銅箔在“銅價+加工費” 模式定價下，原材料成本占比較大。根據中一科技22H1報告披露，原材料銅占成本比重基本處于70%-85%區(qū)間。

而與近7萬元的電解銅價格不同，截至一季度末，PET材料參考價為 7690元/噸，PP材料參考價為 7825元/噸，即使未來銅價持續(xù)下降，復合集流體仍具有顯著原材料成本優(yōu)，據華安證券測算，在未來三年中電解銅價格與PET與PP基膜價格持續(xù)下降的情況下，PET/PP銅箔每平米原材料成本約為傳統銅箔的34%左右。

同時，替換復合集流體的電池明顯地降低了集流體的重量，從而提升了電池的能量密度。

復合集流體使用了低密度的分子材料替換了部分金屬銅，降低了集流體的重量和厚度，從而提升了整個電池的能量密度。

根據比亞迪的實驗數據，負極采用3μm 的基膜+上下各 1μm 銅箔層的復合集流體，電池能量密度較 6μm 的傳統銅箔集流體可提升 3.3%；若正極也采用復合集流體，電池能量密度可合計提升 6.1%。

在安全性與經濟性的共同推進下，隨著復合集流體技術進步及應用場景的增加，復合集流體的市場滲透率將不斷提升，帶來市場需求增量空間。

根據華安證券測算，在如下假設條件下：①復合集流體市場滲透率不斷提高，預計2025年達到 12%；②每GWh鋰電池所需的復合集流體面積假設為1000 萬平方米③同一年度，樂觀情形下，復合集流體市場滲透率相比中性情形會高出5%，而悲觀情形下則反之。

2021——2025年復合集流體市場空間敏感性測算

資料來源：華安證券研究院測算

根據中性情景測算，預計2025 年復合集流體市場空間將達到179.05億元；而在樂觀情形下，2025年預計復合集流體市場需求有望突破291億元。

二

復合集流體產業(yè)鏈上中下游

三年上百億的替代增量空間，帶動了整個產業(yè)鏈的發(fā)展。

復合集流體產業(yè)鏈上游主要為相關設備廠商、基材、靶材等材料廠商及添加劑廠商，中游則為復合集流體生產廠商，而下游為電池生產廠商，包含動力電池、儲能電池、消費電池等。而截至目前，主要投資機會出現于上游材料端、設備端與中游的生產端。

在上游的材料端中，主要預期差存在于高分子基膜材料與銅靶材材料中。

靶材方面，復合集流體所需靶材的發(fā)展趨勢為大尺寸、長壽命、高品質，但全球靶材市場呈現寡頭競爭格局。不過，經歷多年發(fā)展，國內外的差距正在不斷縮小，頭部廠商成長迅速，以阿石創(chuàng)、隆華科技為代表的廠商已經掌握了濺射靶材生產的核心技術，所生產的高純度銅靶材均可用于復合集流體磁控濺射環(huán)節(jié)。

資料來源：前瞻產業(yè)研究院

基膜材料方面，制備的難點主要在于薄，而我國呈現低端過剩、高端短缺的局面。其中低端BOPET薄膜產能充足，但高端、特種聚酯薄膜依賴進口，被日本的東麗、三菱、東洋紡，美國的 3M 和韓國的SKC等公司壟斷。

但是，目前國內基膜產品正向高附加值、高技術含量發(fā)展，進展較快的企業(yè)有雙星新材、康輝新材和東材科技，在復合集流體用基材上基本實現了對日本東麗等傳統行業(yè)龍頭的國產化替代。

上游除材料端之外，由于工藝不同，設備端的主要投資也分為了真空鍍設備與水電鍍設備兩種不同的發(fā)展方向。

從工藝上來看，當前復合集流體的工藝路線包括一步法、兩步法和三步法3種，本質上來說其實是各項工藝的排列組合，而水電鍍在兩步法和三步法中必須使用到。

具體而言，一步法采用了磁控濺射、蒸鍍、化學鍍三類方法之一；兩步法首先通過磁控濺射或化學鍍對基材進行金屬化處理，再通過水電鍍對鍍層進行增厚，目前主流的兩步法生產工藝為磁控濺射結合水電鍍；而在兩步法中間加入蒸鍍工藝即為三步法，目的在于提升鍍層沉積速率。

資料來源：高工鋰電、元琛科技專利、

重慶金美專利、東亞前海證券研究所

這三種工藝各有所長，也就導致了復合集流體主流的生產工藝未定，雖然目前兩步法以良率較高、成本壓力低等綜合優(yōu)勢，產業(yè)化進程較快，有望在消費電池優(yōu)先進行應用，但另外兩類工藝方法也在持續(xù)推進中，也讓多類鍍銅設備持續(xù)推進。

在前道工序（干法）中，主要包括磁控濺射和蒸鍍的真空鍍設備。

磁控濺射是利用磁場約束電子運動進行濺射，使靶材原子沉積到基材表面形成鍍膜，但磁控濺射沉積效率較低，單次濺射的鍍層只能達幾納米，40納米銅膜需要重復二十幾次，同時由于難以保證氬離子均勻轟擊靶材，故導致存在著靶材的消耗量大，利用率低的情況。

蒸鍍則是通過在真空環(huán)境下加熱銅金屬，使大量的原子或分子蒸發(fā)并沉積在基膜表面。該方法可以均勻地蒸發(fā)鍍在基膜的表面上，在效率上強于磁控濺射，但該法中金屬原子對高分子材料幾乎沒有沖擊力，因此銅膜的附著力較低，且在蒸鍍過程中對溫度要求較高，存在溫度過高造成基膜被燙損或卷皺的情況。

在后道工序（濕法）中，則主要涉及水電鍍增厚銅膜的設備。

水電鍍采用無氧銅作為陽極，以膜面金屬層為陰極，在外電場的作用下，金屬銅經電極反應還原成金屬原子，并在高分子材料上進行金屬沉積形成銅膜。

與磁控濺射和真空蒸鍍相比，水電鍍沉積效率極高，所以往往在前道工序后被用于加厚沉積的銅層，也成為了復合集流體最核心的工序之一。

而在上游的材料和設備外，中游的復合集流體制造廠商則是產業(yè)化前夕的最重要一環(huán)。

進入2023年以來，復合集流體明顯進入了產業(yè)化量產前夕，部分廠商已進入驗證階段，產業(yè)啟動信號明顯。中游銅箔廠商穩(wěn)步擴建產能，積極推動復合集流體的研發(fā)與送樣驗證。

目前生產復合集流體的廠商主要分為傳統鋰電銅箔生產商及技術上具備共同性適合轉型至復合集流體領域的兩類參與者。

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)務與下游客戶建立深度合作，有望憑借市場優(yōu)勢實現業(yè)務條線從傳統銅箔到復合集流體的順利轉移。后者主要包括寶明科技、雙星新材、阿石創(chuàng)等，此類公司一般主營復合集流體相關業(yè)務，通過ITO鍍膜、PET基膜制造等原有技術積累跨業(yè)進入復合集流體制造領域。

三

東威科技主攻水電鍍設備

寶明科技主打生產制造

與產業(yè)鏈一致，復合集流體行業(yè)有競爭力的頭部廠商，也主要出現于上游材料端、設備端和中游制造端的企業(yè)之間。

在上游，水電鍍作為目前最廣泛的鍍銅方法——兩步法的必需步驟，其設備的制造企業(yè)有著較為良好的投資機會。但相關廠商十分稀缺，目前只有東威科技實現了量產。

東威科技作為PCB電鍍設備廠商，多年從事高端精密電鍍設備及其配套設備的研發(fā)、設計、生產及銷售。產品設計PCB電鍍專用設備，五金表面處理專用設備，新能源動力電池負極材料專用設備、光伏領域專用設備、真空濺射專用設備的研發(fā)與制造。

公司的垂直連續(xù)電鍍設備已具有較強的市場競爭力及較高的品牌知名度。目前東威科技的下游客戶已覆蓋大多數國內一線PCB制造廠商，同時公司已成功將產品出口至日本、韓國、歐洲和東南亞等地區(qū)，受到國外客戶的認可，具有不錯的技術力和廣泛的客戶資源。

而在復合集流體業(yè)務方面，東威科技憑借在PCB電鍍領域的技術積累豐厚，率先切入復合集流體專用設備領域，為目前國內唯一能夠批量化生產水電鍍設備的廠商，設備良率已達90%以上。

根據東威科技公告，公司開發(fā)的12靶的磁控濺射設備已于2022年12月19日完成出貨，并預計23年內，水電鍍設備產能提至100-300臺，磁控濺射設備產能提至50臺。目前公司在手訂單已接近300臺，訂單金額達到20多億元，預計在24年底完成交付。

資料來源：東威科技官網

而在制造端中，寶明科技是大批量送樣最早的廠商。

成立于2006年的寶明科技，主營業(yè)務為 LED 背光源和電容式觸摸屏，2020年以來，受下游消費電子景氣度降低影響，公司業(yè)績出現虧損，而公司針對該情況積極調整產品結構，在提升車載、筆電、平板等背光源產品占比的同時，進入復合集流體的賽道。

由于面板鍍膜技術與PET銅箔領域具有相通性，所以作為賽道的新入者，寶明科技表現極為強勢，復合集流體的生產進度甚至遙遙領先于傳統銅箔企業(yè)。當前公司PET、PP銅箔雙線并行，但目前PP銅箔進展較快，復合集流體生產良率接近90%。目前已在比亞迪拿到認證，未來或與國軒高科達成合作。

在產能規(guī)劃上，寶明科技于去年7月宣布投資60億建設贛州復合集流體基地，其中一期項目11.5億，計劃于23年二季度實現量產，全部達產后年產復合集流體1.5億平米，配套電池約為14-15GWh。而二期項目投資達到了48.5億元，預計達產后實現年產能7億平米復合集流體，配套電池約60GWh。

資料來源：贛州房天下，東亞前海證券研究所

此外，據寶明科技披露，公司已經向TOP30動力電池廠商送樣，二線電池廠評價很高，材料測試參數較為領先，現已具備量產條件，在當前階段具備較強的先發(fā)優(yōu)勢。

四

寫在最后

從寧德時代2018年對復合集流體的首次應用算起，復合集流體的產業(yè)化已經走過了將近五個年頭。

然而，時至今日，復合集流體依然鮮有大規(guī)模量產和應用的報告，這也意味著行業(yè)目前仍處于產業(yè)化的早期階段，仍然存在一定的問題。

首先，從技術上來說，目前仍然不夠成熟，兩種性能迥異的材料如何找到完美的復合方法，仍在繼續(xù)探索中，此外，在生產中還容易出現非均勻濺射、漏鍍、針孔、打皺等情況，這都是無法接受的瑕疵，都需要相關科研人員與業(yè)內企業(yè)在技術上的推進。

而從應用上來說，目前除了少數車機廠龍頭應用外，其他廠商都處于技術前期的觀望狀態(tài)，質量標準、行業(yè)聯盟也尚未形成，大規(guī)模生產、使用的情況也仍在前方。

展望遠期，復合集流體作為一種優(yōu)勢明顯，但并沒有壓倒式、革命性的產品，仍需要時間來推進。

不過，讓人欣慰的是，目前頭部廠商推進十分迅速，整個產業(yè)也進入了量產前夕的時間點，而更多的問題將在量產、上車后被一一處理，相關企業(yè)的價值也將伴隨著行業(yè)的發(fā)展而提升。

參考資料：

1.《復合銅箔開啟集流體變革產業(yè)元年》，東亞前海證券；

2.《優(yōu)勢突出空間廣闊加速突破，復合銅箔全產業(yè)鏈分析》，華安證券；

3.《新技術迎來突破，產業(yè)化黎明將至》，西南證券；

4.《復合銅箔產業(yè)化進程加速，PET銅箔為當下主流》，川財證券；

5.《增效降本安全高，全方位對比測算復合銅箔與傳統銅箔》，華安證券；

6.《復合銅箔行業(yè)深度：時人不識凌云木，直待凌云始道高》，東海證券；

7.《新材料受熱捧！復合銅箔，成色如何？》，星空財富。

編者按：本文轉載自微信公眾號：奇偶派(ID：jioupai)，作者：葉子