2摘要01高端铜箔产品需求旺盛，复合铜箔产业化成为行业共识期待高端铜箔产品需求旺盛。6微米极薄及更薄的铜箔成为国内主流锂电铜箔生产企业布局的重心。锂电铜箔已从关键辅材向核心主材演变，在锂电池成本占比快速攀升至第三位，仅次于正极和电解液。复合铜箔初露锋芒，与传统铜箔相比优势明显。其能量密度高兼具安全性高、理论成本低、轻量化等。复合铜箔2025年渗透率或达10%，市场规模228.2亿元。复合集流体产业改进方案可分别从材料、制造、设备着手分析。02材料：体现产业化核心驱动——安全性、低成本、轻量化复合集流体的材料选择是高端定制化动力电池的最佳解决方案之一。高安全性是复合集流体的主打优势，产业在安全性方面的密切关注也是基于其有望解决高镍电池热失控难题；低成本是其产业化的基石，低成本的保持高比能与长寿命是其实现产业化的必备条件；中长期看，轻量化与强兼容为其带来广阔的应用前景，复合铜箔产业化成为行业共识期待。03制造工艺：两步法+PET基膜工艺成熟度较高，推动产业化加速落地目前产业内已大多采用两步法。基膜环节PET材料抗拉强度更大、工艺简单；PP材料或工艺成熟后成为更优选。工艺方面一步法分为全湿法和全干法，产品性能优异、良率高，但目前成本高昂，尚处实验室攻关阶段。两步法包括磁控溅射+水电镀环节，成熟度高。三步法在两步法基础上增加真空蒸镀，即磁控溅射+真空蒸镀+水电镀，提升生产效率和均匀性，但损失良率。电池组装环节增加了滚焊，并将极耳焊接改为超声焊接。04设备：产业化的基础，设备先行锂电产业技术迭代设备更新先行。新工艺、新产品需要新设备实现，促使锂电制造设备的更新周期缩短，原使用寿命为5-8年的设备，实际更新周期仅3-5年。锂电设备市场规模持续增长，两步法设备增量市场空间2025年可达近70亿元。2021年中国锂电设备市场规模超过500亿元，预计2022年将进一步增长超过750亿元。2025年全球锂电设备市场规模有望达近3000亿元。05风险提示（1）新能源车销售不及预期；（2）政策变动；（3）产品研发不及预期等。xOoQpPwOxPbRaOaQnPrRtRpMiNnNsOeRqQtN9PpOqRNZtRtNxNsRtO301——02+PET030405/CONTENTS4011.2/1.1/1.3/202510%228.21.4/5铜箔是现代电子行业必不可少的基础材料，传统铜箔按生产工艺的不同分为压延铜箔和电解铜箔两类。根据应用领域及产品规格不同，电解铜箔可分为锂电铜箔、电子电路铜箔，其中锂电铜箔主要应用于锂离子电池领域，如消费类锂电池、动力类锂电池及储能用锂电池等；电子电路铜箔根据其自身厚度和技术特性主要应用于不同类型的印制电路板（PCB）。铜箔下游新能源汽车市场前景广阔，将带动锂电铜箔行业快速发展，锂电铜箔行业高端铜箔产品需求旺盛。受下游新能源汽车行业续航需求增加、高能量密度电池享受更高补贴等因素影响，锂离子电池向轻薄化、高能量密度发展趋势明显。催化铜箔企业不断升级产品，厚度、抗拉强度、延伸率、耐热性和耐腐蚀性等指标提升，6微米极薄及更薄的成为布局的重心，4微米、4.5微米等产品已在宁德时代、中创新航等开展应用。新型3C数码市场如无人机、可穿戴设备等近年来发展迅速，对高端锂离子电池的需求增多，也带动了高端锂电铜箔需求增长。锂电铜箔已从关键辅材向核心主材演变，在锂电池成本占比快速攀升至第三位。电池企业争相入股投资锂电铜箔企业，表明电池企业在保障锂电铜箔供应稳定和维稳价格方面的需求急迫。铜原料涨价、加工费上涨、下游市场需求增长，锂电铜箔价格大幅上涨。据高工锂电，2022上半年，锂电铜箔在5系三元电芯中的成本占比已经上升至第三位，仅次于正极和电解液，在其它材料体系中的电芯成本占比也出现不同程度的上升。复合铜箔初露锋芒，与传统铜箔相比优势明显1.1图：典型脑机系统的组成数据来源：高工锂电，Wind，国泰君安证券研究-40%10%60%110%(30)(10)1030507090123456789101112202220212020YOY环比图：2022年H1全球新能源车销量近500万辆6传统铜箔为复合铜箔产业奠定坚实基础1.2数据来源：各公司官网，公司公告，Wind，国泰君安证券研究已具备投资规模及运营资金壁垒。传统铜箔企业解决了复合铜箔产业化的投资规模和运营资金规模要求壁垒。（1）复合铜箔的技术含量高，对生产工艺与设备的要求严格。厂商需具备自行设计、加工生产的关键设备的能力。（2）复合铜箔设备投入规模要求高，较强的规模经济特点，在投资建厂时的关键设备购置、基础建设投入需要具备资金实力。（3）金属铜产品属于大宗商品，资金实力也要求高。技术储备完备。传统锂电企业为复合铜箔产业化解决高技术壁垒。（1）生产技术经验积累为主，需长期的生产实践摸索，如复合添加剂的制备技术、生箔技术、后处理技术等，均难以通过简单复制即掌握。（2）复合铜箔不但要具有耐热性、抗氧化性，而且要求表面无针孔、皱纹，与层压板要有较高的抗剥强度，没有处理微粒迁移等基板污染现象等，属于技术层次较高的铜加工材料。专业人才的锁定。技术和经验需要专业的人才，但目前此类专业人才极少，更常见的人才是由企业在生产活动中通过长时间的生产实践进行培养。销售渠道和品牌建设完善。经过多年的市场竞争，（1）行业中容易开拓或者含金量高的销售渠道已经被先进入的传统铜箔企业占领，（2）下游锂电池头部企业筛选供应商要求严格，且一旦确定了合格供应商后不再随意更换，销售渠道和品牌建设是长期积累。7锂电铜箔扩产迅猛，极薄铜箔渗透率快速提升1.3为进一步提升电池能量密度，动力电池企业要求锂电铜箔极薄化，加快对8μm以下铜箔的导入。据高工锂电，2018-2021年，国内6μm铜箔的市场占比已从20.5%提升至66.0%；8μm铜箔从79.5%下降至25.1%；4.5μm极薄铜箔则从0%上升至近10%。目前，锂电铜箔企业都在加快4.5μm极薄铜箔的产业化，头部动力电池企业也在加快4.5μm铜箔的导入，表明下游市场对极薄铜箔的需求持续升温。复合集流体目前处于0-1的产业化初期，预计未来将产业化放量。国产锂电铜箔在抗拉强度、延伸率、表面粗糙等性能优势都不弱于海外品牌，在极薄化和成本控制方面具备明显的竞争优势，这为国产铜箔进入国际市场提供了保障。图：集流体的作用在于电流聚集输出或将电极电流输入给活性物质图：与传统集流体相比，复合集流体呈三明治结构定义：集流体是正负极与外部电路的电子导体作用：在于将正负极活性物质产生的电流聚集输出或者将电极电流输入给活性物质取材：正极采用氧化电位高的铝材，负极采用不易与Li形成合金的铜材特点：高电导率、高稳定性、结合性强、成本低廉及柔韧轻薄6μm4.5μm三明治结构：金属-PET/PP高分子材料-金属，高分子绝缘树脂PET/PP等材料作“夹心”层，上下两面沉积金属铜两种方案：①4.5μm+21μm铜=6.5μm→对标6μm锂电铜箔②2.5μm+21μm铜=4.5μm→对标4.5μm锂电铜箔数据来源：《Ultralightandfire-extinguishingcurrentcollectorsforhigh-energyandhigh-safetylithium-ionbatteries》国泰君安证券研究数据来源：《锂离子电池集流体图形化表面结构设计及性能研究》，国泰君安证券研究8复合铜箔2025年渗透率或达10%，市场规模228.2亿元1.4图：复合铜箔市场空间测算锂电池及复合铜箔主要用于新能源车、储能和消费等。随着新能源车行业崛起，推动锂电池快速降本。据公司公告，2021年，宁德时代动力电池平均售价为0.78元/Wh，相对2014年下降幅度达到73%。储能有望进一步打开锂电池及复合铜箔市场空间。目前全球能源供应向新能源方向转型，能源供需错配，以及能源供应危机，都推动储能需求上升。据高工锂电数据，2021年国内储能电池出货量近60GWh，同比增长195%。因其金属层更薄，复合铜箔的快充性能表现有可能低于传统箔材。因此，除了纯电动4C应用场景，复合铜箔有望在储能、换电、中低端车等市场，更有竞争力。复合铜箔理论上兼具安全性、低成本和轻量化优势，是传统铜箔的高端替代品，2025年渗透率有望提升至10%。传统铜箔减厚度存在理论上限，难以两全低成本和高性。“三明治”结构，夹心部位用低密度PP/PET膜置换金属铜，降低了热失控风险，相比于6μm传统铜箔，单位面积减重超55%，能量密度提升5%-10%；理论上单位物料成本降低近63%，综合成本降44%。目前因技术不成熟且设备国产化率低，复合铜箔综合成本偏高，未来有望通过提升良率、设备线速继续降本，预计2025年理论上综合成本有望降至2.07元/平，传统铜箔3.69元/平。数据来源：重庆金美公司官网，国泰君安证券研究9复合铜箔2025年渗透率或达10%，市场规模228.2亿元1.4图：铜复合集流体产业链复合铜箔市场空间具有极大潜力，2025年市场规模可达228.2亿元。随着复合铜箔技术成熟，2023年复合铜箔有望开始大批量出货。随着复合铜箔渗透率提高，复合铜箔到2025年出货量有望达到新的台阶，进入真正替代传统铜箔时期。核心假设：1、渗透率：2022～2025年（1）复合铜箔动力电池领域渗透率分别为0%、1%、5%和10%，（2）储能电池领域渗透率分别为2%、5%、15%和30%，（3）其他消费电池领域渗透率分别为5%、10%、15%和20%；2、售价：复合铜箔的平均售价分别为7.2元/平米、6.5元/平米、5.8元/平米、5.2元/平米。预计到2025年复合铜箔出货量有望达到43.9亿平米，对应的市场规模约为228.2亿元。复合集流体产业主要涉及设备、制造两道产线，其改进方案可分别从材料、制造、设备着手分析。本报告诣在从材料、制造工艺、及设备端分别结构传统铜箔与复合铜箔的产业工艺，进一步解析产业工艺的优劣势，协助产业实现扩产及国际化目标。数据来源：重庆金美公司官网，国泰君安证券研究1011高安全性是复合集流体的主打优势2.1数据来源：金美新材料科技有限公司官网，国泰君安证券研究图：传统集流体产生毛刺会刺穿隔膜导致内短路（1）传统集流体产生毛刺会刺穿隔膜导致内短路，复合铜箔毛刺小且熔点低助力提升安全性。由于复合铜箔的中间层为PET/PP基膜等有机层，被刺穿能够有效避免电芯短路，从而可以提升电池安全。电池中电离迁移的锂离子数量超过负极石墨可嵌入的数量，锂离子将在负极表面洁宁，成为锂枝晶。锂枝晶会不可逆的造成锂电池的容量和使用寿命衰减。若锂枝晶继续增大，出现穿透隔膜使正负极短路，电池将出现热失效等安全问题。（2）复合集流体毛刺小且其受热断路效应可有效防止锂枝晶导致的热失效问题，大大提升电池寿命和安全性。复合集流体材料穿刺时因其高基膜高分子不容易断裂，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，从根本上降低了毛刺穿透隔膜并与电极接触的风险。（3）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。传统技术在电解液中添加阻燃剂，一般添加的量较少，仅能对内短路起到延缓作用，且以牺牲电池能量密度为代价，过量添加会导致电池电化学性能大幅下降。而复合集流体中间的高分子基材具有阻燃特性，其金属导电层较薄，短路时会如保险丝般熔断，在热失控前快速融化，电池损坏仅局限于刺穿位点形成“点断路”。图：复合铜箔毛刺小且熔点低，提升安全性12低成本是产业化的基石2.2在低成本方面，在技术完备条件下，复合铜箔低成本体现在原料成本低、设备投资高但量产后综合成本低，理论降本空间大。大规模量产后有望实现综合成本4.5元每平米以下，相较传统铜箔有望实现降低40%的制造成本，理论上放量后单平原料成本有望降低2元以上。原料成本低复合铜箔由于减少了铜的使用，相较传统6μm铜箔，原材料成本可降低40%以上。若以后基膜可国产替代，成本降幅可达50%。复合铜箔的技术路线主要有PET和PP基材两大类：①PP∶原料便宜，耐强酸强碱，不耐低温（30度以下脆化），不适合很多环境，铜附着力差，抗拉强度弱（影响后边涂附等工序）；②PET∶原料比PP贵，耐弱酸弱碱（电解液为弱酸性），铜附着力强。表：复合铜箔单平原材料成本有望降低2元以上数据来源：Wind，国泰君安证券研究单价（吨）面密度(g/㎡)单平原材料成本铜箔（2μm）6300017.921.13铜箔（6μm）6300053.763.39PET（6μm）250008.280.21PET（4μm）250005.520.14传统铜箔（6μm）6300053.763.39复合铜箔（6μm）=铜箔2μm+PET4μm88000/1.2713低成本是产业化的基石2.2复合铜箔设备投资高，比传统铜箔高约1倍多，但综合成本可低超40%。据嘉元科技与中一科技公告，扩产1万吨传统铜箔的投资额约为6亿元。以铜箔厚度为6微米为例，1万吨铜箔面积为1.86亿平米，传统铜箔单平米投资额约为3.2元。据宝明科技公告，PET铜箔单平米投资额约为7.7元。传统铜箔与复合铜箔的成本结构中，主要成本项目为原材料费用和折旧费用，括人工费用等其他成本项目一般占比较低。经测算，综合成本可低44%。即使复合铜箔的折旧成本再上升50%，原材料成本上升10%-20%，复合铜箔的综合成本还是明显占优。PET铜箔规模化成本显著低于传统铜箔当前略高：复合铜箔制备工艺更复杂，设备投入、制造费用更高，产业化初期良率低，当前复合铜箔综合成本高于传统铜箔。降低30%以上：若考虑大规模量产化后良率、效率的提升，理论上复合铜箔成本有望比传统铜箔降低30%以上。以6μm铜箔为例：其单位材料成本为3.39元/平方米；6μmPET铜箔的铜箔厚度为2μm，单位总成本为1.27元/平方米复合铜箔规模化成本理论上显著低于传统铜箔44%表：复合铜箔规模化成本理论上显著低于传统铜箔44%数据来源：Wind，公司公告，国泰君安证券研究成本项目铜箔PET铜箔原材料原料成本（元/平米）3.391.27铜箔制造投资金额6亿元/万吨,面积为1.86亿平米7.7元/平米单位投资（元/平米）3.27.7折旧（元/平米，假设10年）0.30.8单位成本合计（元/平米）3.692.0714中长期轻量化带来广阔的应用前景2.3复合铜箔1GWh锂电池箔材于传统铜箔减重56%。由于铜密度为8.96g/cm3，高于PET膜材的1.37g/cm3，因此将部分铜换成PET材料，能减少箔材的重量。假设1GWh锂电池负极箔材用量为1200万平米，铜箔厚度为6微米，则需要的铜箔用量为645吨。若将铜箔、铝箔换成复合箔材，其中PET层厚度为4微米，金属层厚度为2微米。1GWh锂电池需要的复合铜箔为281吨，相对传统箔材减重达56%。中长期看，轻量化与强兼容为其带来广阔的应用前景，复合铜箔产业化成为行业共识期待。PET铜箔有望实现超50%的质量减轻厚度相比6μm铜箔减少66.67%：金属用量的节省部分用PET等材料进行替代后，保障安全性的同时重量更轻，产品综合性能更优。重量减轻50%-80%：复合集流体中间层采用轻量化高分子材料，重量比纯金属集流体降低50%-80%。能量密度提升5%-10%：随着重量占比降低、电池内活性物质占比增加，能量密度可提升5%-10%。表：复合铜箔1GWh锂电池箔材于传统铜箔减重56%数据来源：Wind，公司公告，国泰君安证券研究负极集流体铜箔PET铜箔构成（μm）61+4+11GWh用量（万平米）12001200金属厚度（μm)62金属密度（g/cm3)8.968.96PET厚度(μm)/4PET密度（g/cm3)/1.37金属用量(吨）645.12215PET用量（吨）/65.761GWh用量（吨）645.12280.8相比传统箔材减重56%15+PET033.2/3.4/3.1/>>3.3/16水电镀是传统工艺与复合铜箔都要用到的技术，传统电镀铜箔的主要生产工艺流程包括电解液制备、生箔制造、表面处理、分切包装以及相关的检测控制等工序。图：电镀铜箔的主要生产工艺流程表：水电镀生产步骤数据来源：诺德股份年度报告，国泰君安证券研究传统铜箔制造工艺为电镀铜，为复合铜箔产业化奠定基础3.11电解液制备工序主要是将淬火处理后的铜料（铜线、铜米等）投入溶铜罐中，与稀硫酸溶液进行反应成为硫酸铜溶液，经过滤净化、温度调整、电解液成份调整等步骤，制备出纯度很高、成份合格的电解液，以满足连续电沉积铜箔。2生箔制造工序其过程是一个电解过程，表面涂钛的、由专用钛金属制作的辊筒作为阴极辊，以表面涂铱、钽混合物的钛材料辊筒为阳极，在阴阳极之间加入硫酸铜电解液，利用专有的低电压、大电流电子技术，使电解槽内的电解液铜离子生成箔状铜单质，阴极辊上便有金属铜析出:Cu2+2e-→Cu铜离子附着到连续转动的高性能的钛质阴极辊上，生成铜结晶粒子。析出的金属铜从辊面上剥离，水洗、烘干，缠绕成卷，形成生箔。调节电解工艺参数及配方、阴极辊转速、电流等，生产不同厚度的铜箔。电解生成的铜箔在空气中很容易和氧结合后氧化，故在生箔机后端设置有防氧化装置，以满足下游生产需要。3分切、检验、包装工序生箔制造工序后进入分切工序，根据客户的不同需求对铜箔进行最后加工，由专用分切机进行裁剪分切，质检合格后包装、出厂。17数据来源：重庆金美公司官网，国泰君安证券研究复合铜箔有三种生产方案，产业内使用两步法居多PET+3.2复合铜箔工艺路线多元，当前产业内以基膜PET+两步法为主，量产难点在设备和良率从基膜材料选择看来，PET材料抗拉强度更大、工艺简单，成为主流选择。PP材料电池端性能好更受电池厂青睐，或工艺成熟后成为更优选。从制造工艺看来，分为一步法、两步法和三步法。一步法分为全湿法和全干法，其产品性能优异、良率高，但目前成本高昂，尚处实验室攻关阶段。两步法包括磁控溅射+水电镀环节，成熟度较高。三步法在两步法基础上增加真空蒸镀环节，即磁控溅射+真空蒸镀+水电镀，提升生产效率和均匀性，但损失良率。产业内形成三种复合铜箔方案（1）一步法：磁控溅射至1微米，化学法。（2）两步法：磁控溅射70-80nm，将基底材料金属化，形成具备特殊性能的金属薄膜，剩下的采用水电镀，加厚金属膜层。（3）三步法：磁控溅射30nm，再一次蒸镀40nm，将基底材料金属化，剩下采用水电镀。高安全、长寿命、低成本、强兼容、轻量化目前大多数厂商采用两步法。从电池组装环节看来，增加了滚焊，并将极耳焊接改为超声焊接。图：复合铜箔的主要生产工艺流程18复合铜箔有三种生产方案，产业内使用两步法居多PET+3.2数据来源：汇成真空招股书，高工锂电，GGII，国泰君安证券研究磁控溅射水电镀示意图制造工艺真空蒸镀磁控溅射法属于物理气相沉积的一种（PVD）。将靶材置于阴极，电子与工作气体碰撞分解出正离子，在电场的作用下，正离子会轰击靶材表面，靶材内原子获得能量且因此发生级联碰撞，最终发生溅射现象，完成镀膜。真空蒸镀属于物理气相沉积的一种（PVD）。是指在真空条件下，采用一定的加热蒸发方式蒸发镀膜材料（或称膜料）并使之气化，粒子飞至基片表面凝聚成膜的工艺方法。水电镀是三种方法都要使用的工艺，归类为物理气相沉积（CVD）。电镀总结来说即借助外界直流电的作用，在溶液中进行电解反应，使导电体例如金属的表面沉积一金属或合金层。19数据来源：汇成真空招股书，高工锂电，GGII，国泰君安证券研究成本比较：一步法>两步法>三步法3.3一步法分为全湿法和全干法。全湿法对基膜清洗、粗化，提升表面粗糙度，后以化学沉积（不通电）在薄膜基材表面覆盖一层均匀的金属铜层。代表厂商为三孚新科。全干法通过多靶材、多腔体提高效率，使用纯磁控溅射工艺或开发磁控溅射和真空蒸镀一体机镀铜。代表厂商为汉嵙新材、道森股份（深圳洪田）。一步法优势显著，但目前成本高昂、效率不及预期，尚处于实验室研发攻关阶段。一步法可以提升良率、均匀性、自动化水平（两步法、三步法未能将设备连通，自动化程度有限）以及沉积纯度，但目前成本较高，且设备尚未打通。两步法工艺较成熟，效率与成本对立。方阻=材料电导率/厚度，即磁控溅射的金属层越厚，方阻越低。至少需要低于一定的数值才能实现连续湿法电镀（即水电镀）加厚，一般预镀铜层方阻<2.5欧姆。方阻小了（磁控溅射层越厚），电镀环节效率将显著提升，单线产能提升。磁控溅射和真空蒸镀的沉积效率均为纳米级，沉积1μm，需操作几十次才能完成，生产中一般仅用磁控溅射/真空蒸镀镀种子铜层（<100μm），剩下的由速度快的水电镀一次成型。磁控溅射层越厚，磁控溅射线速度将显著下降，单线产能下降，单平成本提升。两步法的成本主要来自设备折旧、能源、材料消耗。磁控溅射优点有环保洁净、占地面积小、自动化程度高，该环节设备折旧费、能源及材料消耗对产品成本影响较大。对于水电镀环节来讲，成本通常与相关设备折旧（设备产能）、材料消耗、污水处理及人工场地成本等因素相关。三步法提高打底效率与均匀性，成本更低。较两步法，三步法在磁控与电镀间加入了高效蒸镀环节，膜层加速增厚，减少了磁控溅射的电镀时间、提升了水电镀的效率。真空蒸镀主要是为了加快打底速度，其次可以提高沉积均匀性。磁控溅射速度较慢，叠加真空蒸镀可加快打底速度，同时把蒸汽冷凝，有填坑的作用，可提高铜层的均匀性。真空蒸镀着力弱且高温可能会导致膜材受损，其良率可能会低于两步法。真空蒸镀温度过高，基底易烫损或起皱，金属高温蒸汽可超1000℃，PET的熔点仅为250℃左右，因此镀敷过程中极薄的基底易被烫损或受热起皱。其附着原理为蒸发附着，无需高压电场，真空加热，仅为附着原理，较溅射的点对点碰撞高能量原子，真空蒸镀沉积金属和基底的结合力相对弱。表：三种工艺详细介绍与成本比较20复合铜箔制造技术仍存多项功能有待提升2.3数据来源：GGII，高工锂电，诺德股份年度报告，国泰君安证券研究复合铜箔与传统工艺的核心区别在于原材料不同导致制箔工艺不同。传统电解铜箔核心工艺是在阴极辊中将硫酸铜电解液通过直流电电沉积而制成原箔。复合铜箔直接采用真空镀膜+化学电镀铜工艺，将铜膜镀在非金属材料表面。核心区别复合铜箔无法直接进行化学电镀。化学电镀为传统工艺，PET/PP等基材在经过磁控溅射后，基材表面沉积一层薄金属层，通过电化学方式实现在溅射复合材料两侧进行金属沉积，增加金属层厚度，降低电阻。PET等高分子材料的结晶度大、极性小、表面能低，会影响镀层与基材之间的黏合力，且高分子材料大多为不导电的绝缘体，因此无法直接进行化学电镀，需要先对高分子材料进行表面处理、活化等，使其表面沉积一层导电的金属膜，再进行化学电镀。磁控溅射/真空镀膜技术，可对PET等非金属材料的表面金属化处理，实现材料导电，保证膜层的致密度和结合力。不直接电镀单位面积加工成本>电镀。磁控溅射真空镀膜的优势在于稳定性好、均匀度好、膜层致密、结合力好。但磁控溅射对金属材料纯度要求较高，加工需高纯氩气等特种气体。磁控溅射多次操作增加设备折旧速度，增加成本。单次镀膜厚度为纳米级，达到微米级铜厚则需要多次溅射，相对效率低于电镀工艺。不全磁控溅射受限于现有磁控溅射设备及工艺不完善，常出现箔材穿孔、镀铜不均、基材起皱变形等问题。存在产能瓶颈：由于磁控和蒸镀的节拍限制，目前复合箔的单位设备效率均不及传统箔材，限制了产品放量。有待提升21复合铜箔制造技术仍存多项功能有待提升2.3数据来源：金美环评报告，国泰君安证券研究表：传统铜箔与复合铜箔的综合对比复合集流体对生产工艺及设备要求极高，需要将有机高分子材料和金属材料之间做到完美复合。传统集流体直接升级为复合集流体不会影响原有电池内部电化学反应，因此复合集流体可运用于各种规格、不同体系的动力电池。PET材料的引入，电池制造需新增工序。22复合铜箔制造技术仍存多项功能有待提升+2.3数据来源：GGII，金美环评报告，国泰君安证券研究复合集流体对生产工艺及设备要求极高，除优化工序外，影响产业化是主要因素还有性能领域与制造工艺领域。性能领域其快充性能有待提升、制造工艺领域其磁控溅射均匀性+水电镀两面夹是影响产业化的主要因素。性能领域：快充性能有待提升图：产业化还需提升性能与制造工艺复合箔材的过流能力有限：以6微米的复合铜箔为例，箔材两侧的金属层厚度只有1微米。高倍率充放电时性能有待提升：在低倍率充放电时候，采用传统铜箔或PET铜箔，电芯的充放电曲线没有明显的差异。然而，2C、4C等高倍率充放电时，因其金属层更薄，复合铜箔的快充性能表现有可能低于传统箔材。除了纯电动4C应用场景，复合铜箔有望在储能、换电、中低端车等市场，更有竞争力。制造工艺领域：磁控溅射均匀性控制+水电镀两面夹磁控溅射：均匀性或不好，水镀环节若电阻值效果差异大，会把溅射上的铜层开始电镀时击穿一部分，漏溅射导致的电镀效果不良。温度过高导致膜拉坏损伤。影响10%的良率。水电镀：水镀有夹点印记，两边有双面夹，两边夹点需切掉、报废，夹点夹的产品电镀后不能用。损失3-5%良率。下游良率：复合材料本身良率约85%，另电池分切环节还有良率的损失。2304PVD4.2/4.1/4.3/PET4.4/4.5/24数据来源：起点研究院，高工锂电，国泰君安证券研究锂电产业链技术加速迭代，设备更新先行4.1锂电产业技术迭代设备更新先行。对于锂离子动力电池而言，能量密度和安全性为其最重要的两个指标。从锂离子动力电池应用于电动汽车以来，实际装车产品的能量密度从100Wh/kg提升到200-300Wh/kg，向高能量密度发展是动力电池的必然趋势。但在现有的材料体系下，能量密度的提升将导致电池的热稳定性变差，造成安全性风险，从而对锂电池的生产技术与加工工艺提出了更高的要求。新工艺、新产品往往需要新的设备来实现，较快的行业工艺更新速度和产品迭代，促使锂电制造设备的更新周期缩短。原本设计使用寿命为5-8年的设备，实际更新周期仅3-5年，进一步推动了锂电制造设备向高效率、高精度、更兼容方向发展。图：锂电设备产业化基础源于行业高景气与政策支持图：2025年全球锂电设备市场规模有望达近3000亿元1锂电设备市场规模持续增长，中国已经占据全球市场的半壁江山。根据起点研究院（SPIR）统计，2021年全球锂电池设备市场规模为792亿元，增长48.87%；高工锂电数据显示，2021年中国锂电设备市场规模超过500亿元，预计2022年将进一步增长超过750亿元。政策支持：未来随着政府支持政策的继续推行、新能源技术的深入发展以及市场认可度的逐步提高，下游动力电池需求不断增长，电池厂商扩产速度加快，进而带动整个锂电制造设备市场规模的快速扩大，也将为PET铜箔设备市场的快速发展带来强大发展动力。225数据来源：起点研究院，高工锂电，公司官网，国泰君安证券研究锂电产业链技术加速迭代，设备更新先行4.1图：铜箔是锂电池负极材料的重要组成部分，约占锂电池总成本的8%复合铜箔产业化趋势确定。铜箔材料是锂电池负极材料的重要组成部分，约占锂电池总成本的8%。锂电池中铜箔降班、减重趋势显著，为顺应行业发展，PET复合铜箔应运而生，产业化趋势基本确定。42%12%8%3%5%42%正极材料负极材料铜箔铝箔电解液隔膜复合集流体目前处于0-1的产业化初期，设备持续迭代，目前正逐步实现国产化。初代设备以进口为主，如应用材料、爱发科、德国莱宝等，其技术水平领先，但造价昂贵，约为国产设备的2.5-3.5倍，生产周期长，拿货周期较国产长，后续不易维护。国产设备目前已逐步切入，包括磁控溅射、水电镀以及后续的超声焊已经基本实现国产替代，目前产业内新增产能基本采购国产设备。图：复合铜箔设备正被国产设备替代图：复合铜箔设备产业示意图国产替代国产替代磁控溅射水电镀超声焊外资进口外资进口26数据来源：鑫椤锂电，Wind，GGII，国泰君安证券研究锂电产业链技术加速迭代，设备更新先行4.1复合铜箔设备市场空间可观，产业纷纷布局。预计到2025年复合铜箔出货量有望达到43.9亿平米，对应的市场规模约为228.2亿元。假设2025年PET铜箔渗透率15%，两步法设备增量市场空间2025年可达近70亿元。图：假设2025年PET铜箔渗透率15%，两步法设备增量市场空间2025年可达近70亿元27数据来源：汇成真空招股书，高工锂电，公司官网，GGII，国泰君安证券研究磁控溅射/真空蒸镀（PVD）设备以进口为主，国产化加速4.2磁控溅射/真空蒸镀设备以进口为主，国产替代加速。目前磁控溅射设备以进口为主，成本较高。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。海外设备较为先进，海外厂商如爱发科、德国莱宝等占据真空镀膜较大市场份额。国内广东腾胜已大批量供货，汇成真空也在加速追赶中。磁控溅射法属于物理气相沉积（PVD）。靶材置于阴极，电子与工作气体碰撞会分解出正离子，正离子会轰击靶材表面。真空蒸镀属于物理气相沉积（PVD）。真空条件下，采用一定加热蒸发方式蒸发镀膜材料（或称膜料）并使之气化，粒子飞至基片表面凝聚成膜。代加工材料的机械化特性不同。PET/PP膜很薄，不像之前代加工材料半导体和通用五金材料比较硬，二者机械化特性不同。溅射参数不同。原来可以开很高的频率，温度高不会对产品有影响，但PP/PET膜温度高会引起起皱、穿膜等，因此其压力和溅射速率都不能高，需找到合适的生产参数、速度、张力控制，对膜的机械性需要精密控制。目前解决方案有多靶材逐级溅射等，据GGII，已经有厂商使用16、20靶材，相较之下半导体仅用1、2个靶材。在于防止基膜击穿。PET基膜仅有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，做到嵌入高分子却不打穿，需生产参数、速度、张力控制等极为合适。国产替代原理设备难点操作难点28数据来源：腾胜科技公司官网，国泰君安证券研究磁控溅射/真空蒸镀（PVD）设备以进口为主，国产化加速4.2国产机加速迭代，国产化进程加速国产机加速迭代。以腾胜科技的双辊多腔室磁控卷绕真空镀膜机为例，机型是通过引进德国技术并进行进一步改良设计而成。多达12个镀膜腔室、24支磁控靶位，镀膜腔室间隔气良好，适合多层膜的镀制工艺。设备具有产能大、稳定性强、重复性优、运行成本低等特点。三步法新增蒸镀设备（预计800万元/台）。真空蒸镀着力弱且高温可能会导致膜材受损，其良率可能会低于两步法。真空蒸镀温度过高，基底容易烫损或起皱，金属高温蒸汽可达1000℃以上，而PET的熔点仅为250℃左右，因此镀敷过程中极薄的基底易被烫损或受热起皱。另外其附着原理为蒸发附着，无需高压电场，真空加热，仅为附着原理，较溅射的点对点碰撞高能量原子，真空蒸镀沉积金属和基底的结合力相对弱。以上两点或提高不良率。图：双辊多腔室磁控卷绕真空镀膜机磁控溅射最大的问题在于生产效率较低。单次溅射单面基体，且若长久维持在高温状态下或造成膜褶皱，但降低温度也会降低生产效率。部分厂商尝试用蒸镀来替代磁控溅射，但工艺难度高。蒸镀通过金属受热融化，形成原子蒸汽层积到薄膜上，在结合力上稍弱。此外化学沉积的方式也在开发中。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，目前腾胜2.5代机已经达到20m/min，未来继续提升。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，年产能约1100万平/台，对应1GWh，相比于2代机产能提升一倍。29水电镀以国产双边夹镀膜设备为主，先发优势明显4.3数据来源：东威科技公司官网，国泰君安证券研究全新技术壁垒高，国内先发优势明显图：双边夹卷式水平连续镀膜设备电镀是三种方法都要使用的工艺，归类为物理气相沉积（CVD）。电镀总结来说即借助外界直流电的作用，在溶液中进行电解反应，使导电体例如金属的表面沉积一金属或合金层。。1水电镀设备国内企业先发优势明显东威科技是目前国内唯一一家能实现PET镀铜设备量产的企业。重庆金美在考虑与航天四院等研究所合作，但尚未量产。该环节与传统的PCB电镀工艺相似性较大，但难度更高。如在导电辊表面易形成镀铜层，镀铜层易刺破或划伤薄膜。同时待镀膜由于膜材厚度薄(4-6μm)宽幅大(1.2米-1.6米)，膜面由于本身内应力，容易引起从两边向内收缩的起皱，从而大幅降低了导电薄膜产品的良品率，严重影响企业整体生产效率。2主流采用电镀夹两边夹膜材目前主流采用电镀夹两边夹膜材导电，后处理采用滚轮辅助传动膜材。现阶段主要生产4.5μmPET/PP复合铜箔。水电镀速度快，生产效率高，微米级镀铜可以一次成型。磁控溅射和真空蒸镀的沉积效率均为纳米级，沉积1μm，需要几十次操作，因此一般仅用磁控溅射+真空蒸镀镀种子铜层，剩下的由速度快的水电镀一次成型。3需要工艺knowhow的积累，壁垒很高双边夹膜设备导电夹夹着PET两段往前走。优势：不会像导电辊一样产生渣点、脱铜皮，没有污染、异物；劣势：工艺很难，线速度较慢，且宽幅存在限制，未来有待进一步技术迭代。铜层主要部分是在水平镀环节形成，因此水平镀工艺对铜层性能有重要影响，包括铜层的厚度、厚度均匀性、表面密度、表面粗糙度、抗拉强度：（1）要控制拉力均匀且不能过大，PET膜很薄，拉力过大容易拉断，而受力不均匀，高分子容易变形，且不可恢复。（2）电流密度的控制，如电流密度过大，沉积铜层变厚，提高成本；电流密度小，或不满足电池的导电性，影响使用。目前头部厂商水电镀设备已经迭代至二代，以双边夹镀膜设备为主，良率可达到90%，设备的线速度目前行业可以做到10m/min。30数据来源：骄成超声招股书，国泰君安证券研究突破超声焊技术才可实现PET铜箔量产4.4超声波焊接技术具有不可替代性。锂电池发展的重点方向包括安全性和续航能力，多功能复合集流体在这两点均能带来提升。以复合铜箔替代传统的铜箔，锂电池在前段工序需多出一道采用超声波高速滚焊技术的极耳转印焊工序，同时中段工序的多层极耳超声波焊接工序依旧保持不变，进一步拓宽超声波技术在锂电行业的应用范围。在锂电池生产工序中，多层极耳的超声波焊接不存在迭代风险，且随着锂电池技术的发展，超声波焊接技术的应用范围还将进一步扩大。图：常见方壳电池极耳焊接中超声波焊接与激光焊接示意图31数据来源：骄成超声招股书，国泰君安证券研究突破超声焊技术才可实现PET铜箔量产4.4超声波焊接是把高频振动的能量聚集到金属件的待焊表面以焊接金属。超声波金属焊接是将焊件置于焊座上，焊头在压力作用下在焊件表面来回高频振动摩擦，焊件界面间氧化物或污染被破坏挤走，从而形成纯净金属之间的接触，在高频超声摩擦的作用下，接触的金属发生塑性变形及流动，形成局部连接区域；随着超声能量的持续增加，金属塑性流动进一步增强，局部连接区域不断扩展融合，进而形成焊接接头。图：超声波金属焊接原理图特别适合焊接一些较软的和高导热性的材料，如铝、铜、镍等：超声波金属焊接时，焊接温度远低于材料的熔点，是一种固相连接的方法。其既可以焊接同种材料，也可以焊接异种材料，特别适合焊接一些较软的和高导热性的材料，如铝、铜、镍等。超声波金属焊接系统：（1）发生器（将工频交流电转换为超声频电信号）;（2）换能器（将超声频电信号转换为机械振动）；（3）调幅器（将换能器端输出的振幅进行调整）；（4）焊头（将调幅器端的振幅进一步放大，传递到焊件表面）；（5）底模（即焊座，支撑焊件）。321不可替代性2效果佳3优点在辊压之前增加滚焊步骤，即超声焊预处理，PET基膜材料不导电，若只把极耳焊接在一面铜层，另一面铜层被PET阻隔无法导通，因此先需要进行滚焊，即上下再加一层铜箔，为极耳焊接环节做准备。将极耳焊接改为超声波终焊在于其功率更大、保证焊接强度和焊接效果。PET基膜材料和表面铜层的熔点不同，激光焊接的波长无法同时满足塑料和金属的熔点。使用超声波摩擦的物理特性，将PET层与铜铝材熔接。较激光焊接、传统电弧焊、电阻焊，超声焊具有焊接效果好、焊接稳定性高、焊接电阻率低、更节能环保等优势。超声焊焊接时发热量低，引起的工件温度升高不足以使金属发生熔化，基本不会增大焊接接头的电阻，是锂电池电芯生产焊接流程中的必要设备。特别是在多层极耳焊接中，如采用激光焊接，会对焊接环境的要求比较严格，需使用惰性气体以防熔池氧化，否则容易造成焊接接头内部产生气孔，同时激光焊接过程中发热量大，易产生金属化合物，会降低传导效率，对电池性能造成不利影响，而超声波焊接能够很好避免激光焊缺点。适配发展产业孵化中研究范式逐步确定行业赛道初见雏形技术多元化发展应用范围逐步拓宽行业内开始出现龙头企业成为关注度极高的新兴产业不可替代性数据来源：《脑机接口技术在医疗健康领域应用白皮书（2021）》，国泰君安证券研究突破超声焊技术才可实现PET铜箔量产4.433数据来源：骄成超声招股书，国泰君安证券研究突破超声焊技术才可实现PET铜箔量产4.4超声波焊接对PET铜箔焊接极为适配。其既可以焊接同种材料，也可以焊接异种材料，特别适合焊接一些较软的和高导热性的材料。超声波焊接有巨大市场潜在空间。动力电池装机量快速增长，将带来庞大的设备采购需求，为动力电池超声波焊接设备及其他超声波应用的市场发展基础。图：超声波金属焊接的优势超声波滚焊机超声波极片裁切设备超声波除尘设备潜在应用场景边际增量主要集成在高速切叠片一体机内，用于锂电池正极极片裁切锂电池制造过程中对粉尘颗粒的控制要求极为严格，除尘设备在很多工序中均存在应用单条产线对滚焊设备的需求数量是极耳超声焊接设备的3倍左右若设备的技术成熟度和可集成性达到要求将存在较大的市场潜力以复合集流体替代传统的铜箔和铝箔，锂电池在前段工序将多出一道采用超声波高速滚焊技术的极耳转印焊工序相对于传统机械裁切显著改善裁切效果，若行业未来攻克全部技术难题将形成显著大于极耳焊接设备的市场需求34数据来源：骄成超声招股书，国泰君安证券研究设备采购主要有两种方式4.5设备厂商一般不提供整机自动化设备。三种设备位于锂电池中段工序，均属于整机自动化设备的一部分，整机自动化设备一般由电芯上料、阳极（阴极）极耳超声焊接、贴胶、电芯下料等部分组成。整机自动化设备一般由集成商提供，其中主要包括大族激光、联赢激光、利元亨、海目星、赢合科技、中基自动化等。图：锂电池生产环节示意图35数据来源：知乎：芯智讯、第3类人，国泰君安证券研究设备采购主要有两种方式4.5方式1：锂电池厂商直接采购部分锂电池厂商将关键单机设备的采购权由自己控制。典型的下游客户包括宁德时代和比亚迪。宁德时代直接采购设备厂设备，同时采购集成商（近几年主要为大族激光或联赢激光）用于其他工序的自动化设备。客户要求设备厂将设备发到集成商工厂，由设备厂的售后工程师协助将设备集成在自动化设备上，集成商完成整机联调后，再一起发往宁德时代指定工厂，由宁德时代进行验收；比亚迪因为自动化设备一般自主完成，所以设备厂的设备直接发往比亚迪指定工厂。方式2：集成商采购部分锂电池客户将包含三种设备的中段工序自动化设备或部分自动化设备整包给集成商，三种设备作为关键单机设备，终端锂电池客户一般会指定设备品牌的可选范围作为对集成商整机设备的技术要求，然后由集成商直接采购。这种情况下，集成商即为设备厂的直接下游客户。相互竞争下游集成商客户不直接生产三种设备由于终端客户需求存在差异，存在设备直接销往终端客户和销往集成商两种模式；比如超声焊设备下游集成商客户生产的是以超声波设备为主要组成部分的极耳焊接自动化设备，并不直接生产超声波设备。360537风险提示05新能源车销售不及预期，政策变动，产品研发不及预期等。38THANKSFORLISTENING