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文檔簡介

復合銅箔行業深度報告-產業化進程加速PET銅箔為當下主流一、復合集流體發展迅速,為新一代鋰電集流體1.1鋰電集流體向輕薄化、低成本、高安全性趨勢發展鋰電集流體減薄、降本要求日益提升,催生新型集流體發展迅速。一方面,集流體作為電池的重要組成部分,是實現電池化學能轉化為電能并對外輸出的關鍵要素,另一方面集流體并不貢獻實際的電池容量,并且其質量約占鋰電池總質量的12%,成本約占鋰電池總成本的8%。因此鋰電池集流體重量及厚度的減小,不僅有利于提升電池活性物質的體積,從而提升電池的能量密度,而且有利于降低集流體的原材料成本。減薄趨勢下,鋰電池存在安全隱患,復合集流體材料有望打破瓶頸。越薄的鋰電集流體其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,進而引發短路等安全隱患,因此兼具安全性等優勢的復合集流體有望成為未來的發展趨勢。傳統集流體是由純度較高的單金屬或合金制成,目前在鋰離子電池集流體材料的選擇上,使用較多的為鋁箔和銅箔,其作用是承載電池正負極活性物質,并將活性物質產生的電子匯集起來形成電流對外輸出;而復合集流體是一種以高分子基膜材料作為中間層,兩邊分別以其他功能金屬作為鍍層的一種夾層狀導電薄膜材料,當前使用較多的為復合銅箔及復合鋁箔。相較于傳統集流體,復合集流體在材料構成、工藝原理以及性能特點等方面均有不同:

1)材料的構成上,傳統集流體通常以高純度的單金屬或合金制成,比如傳統鋁箔由電解鋁制成,電解鋁含鋁量在99.5%-99.8%之間,而復合集流體原材料包括高分子材料

(PET/PP/PI)、金屬材料與粘結劑;2)工藝原理上,傳統鋁箔使用輥壓方式,經過粗軋、中軋、精軋等流程最終軋制成片材;傳統銅箔主要包括延壓法和電解法,前者利用塑性加工原理通過對高精度銅帶反復軋制-退火而成,后者通過硫酸銅溶液在直流電的作用下,利用電解設備電沉積而成;而復合集流體以蒸鍍、水電鍍工藝為核心,利用蒸鍍、水電鍍技術將金屬材料涂覆到基材表面。3)性能特點上,傳統集流體內阻更小且工藝成熟,復合集流體在成本、安全性能、重量上具有替代優勢。復合集流體使用高分子材料部分替換金屬材料,由于高分子材料成本普遍低于金屬材料且其電性能、化學性能、熱性能、機械性能優良,因此在成本、安全性等方面上優于傳統集流體;除此之外,高分子材料重量較輕、理論減薄空間較大,能夠提高電池能量密度,增加續航能力。但是,傳統集流體由于只有金屬構成,因此內阻較低,對于電子的匯集和電流傳輸更具有優勢。1.2復合銅箔:適用于對能量密度要求較高的電池產品復合銅箔是指以高分子材料為中間層,兩邊分別以金屬銅為鍍層的薄膜材料。目前復合銅箔中間層的主要路線包括PET、PP、PI三種,不同的高分子材料由于具有不同的各項性能,因此其下游應用場景也具有差異。PET、PP、PI用作復合銅箔的基膜材料時各有優劣:PET綜合性能最好,但不耐酸堿易溶于電解液;PP密度低,集流體減重上限更高,對電池能量密度提升明顯;PI性能最優,但成本較高。具體來說,PET材料具有較強的韌性和較好的熱性能及電絕緣性,常用于制作熱收縮膜、抗靜電膜、高光亮膜、反光膜、化學涂布膜等材料;PP材料的突出優勢在于其化學性能穩定,通常用于制作各種化工管道及其配件;PI材料性能突出,具有極強的耐熱性、電絕緣性和優良的機械性能,但成本較高,主要應用于航空、航海、宇宙飛船、火箭導彈、原子能、電子電器工業等各個領域。復合銅箔在安全性能、原材料成本以及對電池能量密度提升方面優勢明顯,契合鋰電池集流體發展方向。復合銅箔使用高分子材料置換傳統銅箔中的部分金屬銅,高分子材料相對于銅材,能夠有效的增強集流體的韌性與絕緣性,減少金屬銅的使用量,進而減小集流體的厚度與重量,為正負極活性材料提供更多空間。1)高安全性:抑制鋰枝晶生長,穿刺時阻斷電流防止熱失控電池系統熱安全事故主要表現為電池熱失控,電濫用、機械濫用和熱濫用均能引發電池熱失控。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,進而引發電池短路;機械濫用是指電池在外力作用下發生形變,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熱失控;熱濫用是指鋰電池在高溫環境下長時間工作,會使得隔膜在高溫下瓦解,進而導致電池短路。復合銅箔能有效抑制鋰枝晶生長,穿刺時阻斷電流防止熱失控。復合銅箔使用高分子材料作為中間層,在動力電池處于電濫用或機械濫用環境中時,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;此外,當動力電池處于高溫環境或發生熱失控時,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。2)低成本:銅材使用量減少,高分子聚合物成本更低復合銅箔能縮減金屬銅用量,進而減少箔材單位面積成本。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,原材料占標準銅箔及鋰電銅箔各類產品單位成本比重基本處于70%-85%區間。根據我們測算,以6.5μm的復合銅箔為例,每平米原材料成本為1.26元,相比于6μm傳統銅箔原材料成本下降65%,相比于4.5μm傳統銅箔成本下降54%。3)高能量密度:復合銅箔能夠減小集流體重量,從而提升電池能量密度復合銅箔使用低密度的高分子材料置換部分金屬銅,能夠降低集流體重量和厚度,從而提升電池能量密度。復合銅箔在保證導電層導電性能和集流性能前提下,一方面,可以利用高分子材料的韌性等特點減薄集流體厚度,即不影響電池安全性能又能夠擴大正負極活性材料的體積;另一方面能夠降低集流體重量,從而提高電池能量密度。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%。1.3復合銅箔成本測算:規模化量產后,復合銅箔成本優勢顯著上游銅價高位上行,推動銅箔降本進程加速。近年來上游銅價持續上漲,自2020年初至今,銅價漲幅達到40%左右,原料端降本需求日益增強。價格方面,2022年長江有色金屬

網銅均價為6.75萬元/噸,同時PET材料平均價格為0.84萬元/噸。相比之下,PET材料價格僅為銅價的1/8左右,且復合銅箔用銅量小,對金屬銅依賴降低,理論上PET復合銅箔單位材料的用銅量僅為傳統銅箔的1/3左右。隨著PET復合銅箔工藝逐步成熟和良率持續提升,后期形成規模效應后其降本空間較為明確。相比于傳統銅箔,PET復合銅箔的原材料成本可下降64%,單位面積重量可下降68%。由于PET等基膜成本較低,經測算,6.5微米(4.5微米PET+2微米銅)復合銅箔的原材料成本為1.3元/m2,較6微米傳統銅箔低64.23%;單位面積重量較傳統銅箔下降67.67%。其中,測算的假設為:1)銅價采取2022年長江有色金屬網銅均價,約為6.75萬元/噸;PET基膜價格為0.84萬元/噸;2)假設銅靶材價格為銅價兩倍,銅靶材濺射的銅厚度為60納米,靶材利用率為100%;3)銅和PET的密度分別為8.96g/cm3和1.38g/cm3。傳統銅箔成本主要由原材料成本和加工費組成,其中原材料成本占比最大。在傳統銅箔企業“銅價+加工費”的定價模式下,銅原材料成本占生產成本中的絕對多數。以傳統銅箔制造企業銅冠銅箔、嘉元科技為例,2021年銅箔生產成本中原材料成本占比約為83.7%,人工成本占比約為2.8%,制造費用占比約為12.5%,運雜費占比約為0.9%。傳統銅箔單位面積綜合成本約為3.91元/平。根據銅冠銅箔和嘉元科技

2021年年報數據,傳統銅箔平均生產成本為7.3萬元/噸,以銅密度8.96g/cm3計算,則傳統銅箔單位面積綜合成本為3.91元/平。假設原材料成本、加工費(人工成本+制造費用+運雜費)分別占比為84%、16%,則單位面積原材料成本為3.3元/平,單位面積加工費為0.6元/平。復合銅箔的成本主要由原材料成本、設備折舊成本和加工費組成。在復合銅箔制造過程中,原材料價格、設備的生產效率、產線的良率以及產能利用率等因素都會對復合銅箔的生產成本產生較為明顯的影響。同時,工藝路線的選擇對復合銅箔生產成本的影響也較大。其中,兩步法由磁控濺射和水電鍍工藝組成,其生產工藝相對一步法更為成熟,成本更低,但設備效率和良率仍有較大提升空間;而一步法是純化學的工藝,其鍍膜的均勻性和良率較高,但目前生產工藝尚未成熟,生產速率慢且成本較高。隨著后期設備線速度、良率、產能利用率的提升,預期未來復合銅箔綜合成本有望降至3元/平以內,成本優勢得以顯現。兩步法關鍵假設:

1)情景一:實現小規模生產(產能利用率為70%),良率達到80%的情況。1、工作時間:工作天數為300天/年,工作時間為16小時/天,年小時數為4800小時。2、磁控濺射設備:假設設備價格為1500萬元/臺,寬幅為1.3米,線速為13米/分鐘。3、水電鍍設備:假設設備價格為1000萬元/臺,寬幅為1.2米,線速為8米/分鐘。4、人工和其他費用:以銅冠銅箔、嘉元科技2021年成本占比的均值為例,人工和其他費用比例約為16%。考慮到復合銅箔技術為新型技術,其人工及制造費用較高,因此假設其他費用比例為19%。2)情景二:實現規模化量產(產能利用率為80%),良率達到85%的情況。1、工作時間:工作天數為330天/年,工作時間為24小時/天,年小時數為7920小時。2、磁控濺射設備:假設設備價格為1200萬元/臺,寬幅為1.3米,線速為15米/分鐘。3、水電鍍設備:假設設備價格為800萬元/臺,寬幅為1.2米,線速為10米/分鐘。3)情景三:實現規模化量產(產能利用率為90%),良率達到90%的情況。1、磁控濺射設備:假設設備價格為1000萬元/臺,寬幅為1.3米,線速為20米/分鐘。3、水電鍍設備:假設設備價格為600萬元/臺,寬幅為1.2米,線速為12米/分鐘。經測算,在情景一和情景二的情況下,兩步法復合銅箔綜合成本分別為3.7元/平、2.6元/平。隨著復合銅箔設備和工藝的持續優化迭代,在情景三的理想情況下,兩步法復合銅箔綜合成本可以降到2.26元/平,相較于3.91元/平的傳統銅箔,整體成本可下降42%左右。一步法關鍵假設:

1)情景一:實現小規模生產(產能利用率為50%),良率達到90%的情況。1、工作時間:工作天數為300天/年,工作時間為16小時/天,年小時數為4800小時。2、藥水:假設藥水成本為3元/平。3、設備:由于公司設備暫未定價,假設化學鍍銅設備價格與水電鍍設備價格一致,為1000元/臺,寬幅為1.5米,線速為2米/分鐘。4、人工和其他費用:以光華科技、三孚新科2021年成本占比的均值為例,人工和其他費用比例約為9%,因此假設其他費用比例為12%。2)情景二:實現規模化量產(產能利用率為60%),良率達到95%的情況。1、工作時間:工作天數為330天/年,工作時間為24小時/天,年小時數為7920小時。2、藥水:假設藥水成本為2.5元/平。3、設備:假設設備價格為800萬元/臺,寬幅為1.6米,線速為4米/分鐘。3)情景三:實現規模化量產(產能利用率為70%),良率達到95%的情況。1、藥水:假設藥水成本為2元/平。2、設備:假設設備價格為600萬元/臺,寬幅為1.7米,線速為6米/分鐘。經測算,在情景一的情況下,一步法復合銅箔綜合成本為6.78元/平,較傳統銅箔成本高出40%左右,降本空間巨大。根據三孚新科調研紀要顯示,一步法可以通過降低藥水用量、提升設備生產速率、以及提升寬幅來實現降本。隨著設備生產效率持續提升和工藝技術不斷迭代,在情景三的理想情況下,一步法復合銅箔綜合成本可以降到2.67元/平,相較于3.91元/平的傳統銅箔,整體成本可下降32%左右,成本優勢得以顯現。良率和設備線速對PET復合銅箔成本的影響較大。我們基于良率和設備線速對PET復合銅箔進行敏感性分析,在設備線速為8米/分鐘,良率為80%的情況下,PET復合銅箔單位成本為2.79元/平。隨著未來產品設備的優化和工藝成熟,若設備線速能夠提升至12米/分鐘,良率提升至90%,則PET復合銅箔成本能夠進一步降低至2.45元/平。1.4復合銅箔市場空間測算:新能源車+儲能雙輪驅動,替代空間廣闊我們根據以下假設對PET復合銅箔市場空間進行測算:1)根據EVTank數據,2022年全球

新能源車銷量為1082萬輛,預計到2025年銷量有望超過2507萬輛,到2030年銷量將超過5542萬輛;2)根據市場需求測算,2023-2030年全球鋰電池出貨量分別為1206、1610、2087、2560、3108、3760、4531、5443GWh;3)假設復合銅箔滲透率將逐年提升,則2023-2030年滲透率分別為2%、5%、10%、15%、18%、20%、22%、25%;4)根據產業調研,假設1GWh電池所需陰極薄膜材料面積為1200萬平米,同時假設2022年PET復合銅箔價格為6.5元/平,未來價格每年下降5%。3)根據東威科技披露,1GWh電池需要配備2臺真空鍍設備和3臺鍍膜設備,隨著設備生產效率和良率的提升,假設設備需求量逐年遞減5%;同時假設磁控濺射設備和水電鍍設備2022年價格分別為1500萬元/臺、1200萬元/臺,價格每年下降5%。據測算,到2025年,PET復合銅箔滲透率將提升至10%,對應25億平需求,市場空間有望達到140億元,設備空間將超過101億元。遠期來看,2030年PET復合銅箔滲透率有望提升至25%,需求達到163億平,市場空間有望達到704億元,設備空間將達到395億元。復合銅箔滲透率提升,未來市場空間廣闊。我們基于2025年復合銅箔滲透率和全球鋰電池出貨量對PET復合銅箔市場空間進行敏感性分析,假設2025年復合銅箔滲透率的區間跨度為5-25%,全球鋰電池出貨量區間跨度為1800-2200GWh。隨著未來設備技術逐步成熟,滲透率有望加速提升,若2025年復合銅箔滲透率提升至20%,全球鋰電池出貨量達到2000GWh,則2025年PET復合銅箔市場空間有望達到268億元。1.5復合鋁箔:適用于對安全性敏感的高端電池產品復合鋁箔是一種由鋁箔和聚合物薄膜復合而成的材料,通常用于電池正極集流體。在鋰電池中,由于正極電位高,銅箔在高電位下容易被氧化,而鋁的氧化電位高,且鋁箔表層有致密的氧化膜,對內部的鋁也有較好的保護作用,因此鋁箔常用作正極集流體材料。復合鋁箔對鋰電池安全性的提升較大,產業化進程快于復合銅箔。電池內短路是導致鋰電池熱失控的直接原因。根據ScienceDirect的數據,正極鋁箔在短路下的熱失控問題較其他位置更為嚴重,因此使用單邊復合鋁箔對電池安全性提升較大。同時,復合鋁箔產業化進程快于復合銅箔,主要是因為鋁和高分子膜的結合力比銅要強,無需進行磁控濺射,制作工藝更為簡單,目前復合鋁箔主要采用真空蒸鍍一步法進行生產。根據金美新材公告,公司已于去年11月率先實現8微米復合鋁箔的量產。復合鋁箔降本空間有限,目前定位為對安全性要求較高的高端產品。生產工藝來看,由于鋁的化學性質活躍,不適用于效率高的水電鍍。復合鋁箔目前僅由真空蒸鍍法鍍膜,生產效率較低,加工成本大幅提升,目前價格遠高于傳統鋁箔7-10倍左右。原材料成本來看,鋁非貴金屬,其價格本身較低。相較于傳統鋁箔,復合鋁箔的原材料成本僅降低20%,而復合銅箔可降低64%,因此復合鋁箔相較于銅箔所帶來的降本幅度較小。能量密度來看,由于鋁本身密度較低,僅為高分子膜密度的2倍,而銅密度為高分子膜密度的6倍,所以置換為高分子膜后復合鋁箔在提升能量密度幅度上小于復合銅箔。因此相比于復合銅箔,復合鋁箔適合應用于對成本不敏感,但對安全性要求較高的高端車和對減薄要求較高的消費電池領域。二、行業處于產業化初期,工藝路線百花齊放2.1PET基膜為當前復合銅箔主流技術路線PET基膜為鋰電復合集流體的主流技術路線。由于PET高分子材料的電絕緣性、抗蠕變性,耐疲勞性,耐熱性等性能優異,當前成為鋰電復合集流體的主流選擇。目前市場上關于復合銅箔基膜材料的研究路線主要有PET、PP、PI三種,其中PET、PP復合技術率先落地,PI處于研發階段。PET、PP、PI三者在在熱性能、化學性能、機械性能、電性能具有不同的特點,導致其復合銅箔產品特點各有差異:1)PET長期使用溫度在-70℃-120℃之間,短期使用可達150℃,其韌性在所有熱塑性材料中最優,但PET化學性能較差,不耐酸堿,因此易溶于電解液;2)PP最突出的性能在于其化學穩定性,幾乎不與酸堿反應,抗腐蝕性能優越,因此常用于制作各種化工管道與配件,除此之外,由于PP的密度小于PET,理論上減薄空間大于PET,PP材料的劣勢在于熱性能較差并且與銅的界面結合力小于PET;3)PI各項性能較為突出,目前多用于特工材料。PI薄膜具有高強度、高韌性、耐高溫、防腐蝕等特殊性能,在-270℃-300℃溫度之間仍能保持出色的強度、剛度、隔熱和電氣絕緣性,由于其成本較高,PI目前主要應用于航空、航海、宇宙飛船、火箭導彈、原子能、電子電器工業等領域中。基膜材料的性能不僅影響產品特點,對復合銅箔制作的工藝需求及所需設備也有要求。PET與PP已實現產品出貨,兩種材料在制備銅箔時的主要差異表現為抗拉強度、耐熱性以及與銅的界面結合力上。1)抗拉強度影響涂附工序:PET抗拉強度大于PP,PET拉伸比為3.3~3.5,而PP拉伸比9.0~10.0,在進行涂附工作是PET工藝更簡單;2)耐熱性影響工藝溫度:蒸鍍是通過高溫融化金屬,使其蒸發到基膜上實現鍍銅,耐熱性低的基膜材料在蒸鍍工藝中容易被燙損或卷皺,PET為飽和線形大分子,分子主鏈上沒有支鏈,結構對稱,滿足緊密堆砌的要求,因此易于取向和結晶,導致PET具有高熔點、高強度,操作難度要小于PP;3)界面結合力影響銅膜附著度:PP是非極性材料,表面附著力較弱,與銅膜的結合力小于PET,在磁控濺射鍍銅后,表面銅膜易被擦去。2.2復合銅箔鍍銅工藝難度大,兩步法為當下主流由于高分子基材與銅膜結合力較差,疊加極薄基材易擊穿、燙損等原因,復合銅箔鍍銅工藝難度較大。由于高分子材料與金屬材料之間缺少化學鍵和,基材與金屬銅之間的結合力較差,若銅膜在電池循環過程中脫落,將嚴重影響電池的循環性能及安全性能,此外,對于復合銅箔來說,鍍膜的工藝會影響產品的均勻性、柔韌度、延展性和抗氧化性。鍍銅工藝通常選擇磁控濺射、蒸鍍或水電鍍,對基材的柔韌性、耐熱性要求較高。因此,如何在不損傷基材的情況下提高銅膜的附著能力成為制備復合銅箔的主要難點。目前市場常用的鍍銅工藝主要有“兩步法”與“三步法”兩類流程。其中“兩步法”工序流程為磁控濺射+水電鍍,首先,通過磁控濺射(PVD),在塑料薄膜表面鍍上一層金屬層(大約15-40nm),使其能夠導電并保證膜層具有較好的致密度和結合力;其次,再通過水電鍍的方式,將金屬層加厚至1μm;“三步法”以“兩步法”為基礎,在水電鍍工序前增加蒸鍍,利用蒸鍍加速金屬層的沉積。“一步法”顯露頭角,分為一步式全濕法與一步式全干法。一步法有望通過減少工藝步驟,從而提高產品生產良率與鍍膜均勻性。一步全濕法指僅利用化學沉積的方式沉積銅膜,一步全干法指僅利用磁控濺射或真空蒸鍍方式鍍銅。目前兩步法以良率較高、成本壓力低等綜合優勢,產業化進程較快,有望在消費電池上優先進行應用。“三步法”在兩步法的基礎上增加蒸鍍流程加速高分子材料“金屬化”,因此在生產效率上優于“兩步法”,但同時新的流程及設備的引入將會增加工藝成本,除此之外由于不同設備涂覆的銅膜具有均勻度、緊密度等方面差異,對產品良率也有影響。“一步法”的設備工藝尚未成熟,且成本較高,目前量產難度較大。“兩步法”與“三步法”鍍膜工藝按照工序流程可以分為前道工序與后道工序,其中前道工序包括磁控濺射或蒸鍍,后道工序為水電鍍。在利用水電鍍制備銅箔時,需要放入電解液中的兩極具有導電性,然而高分子材料具有較強的絕緣性能,無法直接通過電解形式沉積銅膜,因此在水電鍍工序前,需要利用磁控濺射或蒸鍍沉積較薄的銅膜以使得高分子材料“金屬化”。高分子材料“金屬化”工序被稱為前道工序,水電鍍則為后道工序。(1)前道工序:電鍍準備,高分子材料“金屬化”磁控濺射沉積是一種物理氣相沉積(PVD)方法,通過從靶材上濺射材料,然后將其沉積到襯底上來沉積薄膜。在復合銅箔鍍膜工藝中,將高分子材料放置在銅靶前方適當距離處,然后利用氬或氮等離子體轟擊銅靶材料,使得銅靶表面的銅原子獲得足夠動能脫離靶材表面,附著在高分子材料表面形成銅膜。磁控濺射具有沉積速率可控、結合力強等優點,但在效率、鍍膜均勻性、良率等方面仍存在較大的提升空間。磁控濺射可以通過控制濺射電壓、電流和功率靈活控制沉積速率,其高速濺射的原子或分子也能夠更穩定的附著在基材表面,結合力較強。但同時磁控濺射的沉積效率較低,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;并且在磁控濺射中,由于難以保證氬離子均勻轟擊靶材,從而不能保證鍍膜的均勻性;最后,磁控濺射對靶材的消耗量大,利用率低,且磁控濺射過程需要高壓放電,可能存在膜穿孔現象,從而影響產品良率。真空蒸鍍同樣是一種物理氣相沉積(PVD)方法,通過在真空環境下加熱銅金屬,使大量的原子或分子蒸發并沉積在基膜表面。真空蒸鍍是在真空環境下使用蒸鍍設備加熱銅金屬,使其以原子團或分子團的形式蒸發并沉降在高分子基膜表面。真空蒸鍍的沉積效率快于磁控濺射,但基膜易被高溫燙壞。優點來看,蒸鍍采用的是電阻加熱法,在真空環境下金屬被加熱,均勻地蒸發鍍在基膜的表面上,因此真空蒸鍍工藝在鍍膜的均勻性及沉積效率方面要優于磁控濺射法。缺點來看,由于蒸鍍工藝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,溫度過高容易造成基膜被燙損或卷皺。(2)后道工序:使用水電鍍增厚銅膜水電鍍采用無氧銅作為陽極,以膜面金屬層為陰極,進行離子遷移置換。在復合銅箔水電鍍工藝中,將“金屬化”的高分子材料作為陰極,銅作為陽極,以含銅離子的溶液作為電解液(通常為CuSO4),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。其技術壁壘在于控制拉力,保障基膜的完整性。水電鍍工藝鍍銅效率高,為復合銅箔的核心工序。水電鍍的優勢在于沉積效率遠大于磁控濺射和真空蒸鍍,因此在復合銅箔生產中常用于這兩道工序之后,目的是加厚沉積的銅層。此外,水電鍍工藝鍍層厚度均勻,結構致密,且成本相對較低,因此成為復合銅箔的核心工序。同時,由于水電鍍需要通電,存在中間厚兩邊薄的邊緣效應,因此水電鍍工藝的鍍膜均勻性較差。目前復合銅箔電鍍電鍍工藝進入廠商大多是PCB電鍍廠商,但復合銅箔電鍍相比于PCB電鍍,其基膜材料更薄,寬幅更大,在電鍍過程中需要特別注意傳輸過程中的轉動輪速及張力控制,否則容易出現基膜拉伸變形以及熱熔穿、電熔穿等現象。(3)化學鍍:“兩步法”“三步法”中所運用到的磁控濺射、真空蒸鍍、水電鍍等工藝均為物理氣相沉積(PVD),而一步全濕法則為化學液相沉積。化學鍍銅工藝主要利用還原劑的氧化還原反應將溶液中的銅離子沉積在基膜表面,化學沉積過程中無需通電,其主要壁壘在于化學試劑和相關設備的成本控制。歷史上,化學鍍銅被廣泛應用于有通孔的印制線路板的生產加工中,其主要目的在于通過一系列化學處理方法在非導電基材上沉積一層銅,繼而通過后續的電鍍方法加厚使之達到設計的特定厚度。化學鍍銅在良率、純度、鍍膜均勻性等方面表現較好,但結合力較差、沉積速率過慢且成本較高。根據三孚新科公告,復合銅箔化學沉積工藝將由新工藝、新設備、新材料(專用化學品)三個核心要素組成,具有較優的良率、純度、以及鍍膜厚度均勻性,工藝簡單、維護成本低等優點,其劣勢在于結合力較差、沉積速度過慢,并且濕化學品用量、廢水排放量相對較大,環境維護成本較高。三、行業呈現群雄逐鹿態勢,產業化進程加速復合銅箔行業目前進入玩家較多,行業呈現群雄逐鹿態勢。產業鏈上,1)上游為原材料及設備廠商,主要包括高分子基膜材料廠商,靶材廠商,真空鍍膜設備、水電鍍設備廠商。2)中游為銅箔制造環節,新老企業積極入局,除去自主研發廠商外還包括:①上游材料廠、設備廠縱向切入;②下游電池廠卡位賽道,集成銅箔生產、焊接及電池制造;

③傳統銅箔廠商憑借鍍銅技術先發優勢順勢布局;④光電薄膜、電磁屏蔽膜及其他功能性薄膜廠商依靠技術同源優勢積極擴充產品矩陣。3)下游主要為電池應用環節,主要應用于鋰電池,包括動力、儲能和消費電池廠商。3.1材料端:基膜國產化進程加速中,靶材技術差距不斷縮小材料端主要包括高分子基膜材料、銅靶材及金屬銅等材料。靶材方面,全球靶材市場呈現寡頭競爭格局,但國內外差距正在不斷縮小,以阿石創、隆華科技為代表的廠商所生產的高純度銅靶材均可用于復合銅箔磁控濺射環節。基膜材料方面,我國呈現低端過剩、高端短缺的局面,其中高端、特種聚酯薄膜依賴進口;目前國內進展較快的企業有雙星新材、康輝新材和東材科技,在復合銅箔用基材上基本實現了對日本東麗等傳統行業龍頭的國產化替代。其中雙星新材在開發4.5μmPET材料基礎上,正開發3.5μm及以下的PET基材,其強化PET材料已經批量供應客戶;康輝新材多條產線具備量產4.5-6μm的PET復合銅箔用基膜能力,已通過多家下游廠商的前期驗證;東材科技是國內極少數的老牌光學級薄膜細分龍頭,最薄BOPP膜可達2.5微米,研發生產能力覆蓋4μm的PP基材。基膜材料:國產化進程加速中,享一體化成本優勢1)雙星新材:PET薄膜龍頭,具備超薄PET基材量產能力傳統業務:公司主要專注于高性能功能性高分子材料的研發制造,公司的新材料業務主要包括光學材料、新能源材料、信息材料、熱收縮材料和節能窗膜材料,下游應用領域涉及液晶顯示、消費電子、光伏新能源、汽車和節能建筑等。復合銅箔業務:公司于2020年8月立項,2020年10月圍繞復合銅箔用PET基材原料開始研發。之后,針對復合銅箔用PET基材研發,在開發4.5μmPET材料基礎上,正開發3.5μm及以下的PET基材。公司已向客戶多次送樣認證,在不斷的送樣中,根據客戶的反饋持續不斷優化。據公司披露,公司的復合銅箔首條線已完成安裝調試產品開發對接市場,按計劃復合銅箔項目中的一期設備合同已落實簽訂,計劃從2023年5月底陸續進場安裝調試。良率方面,目前公司PET銅箔整體良率達到92%,磁控濺射的良率在98%。成本方面,根據公司披露,在自產基膜、現貨銅價、磁控設備國產化(不超過1800萬/臺)、主流水鍍線速度和價格(7-10米速度,1000萬/臺左右)、良率95%的基礎上,可將復合銅箔成本控制在3.5元/平,而傳統傳統6μm銅箔的價格在5-7元/平。在產能規劃方面,公司預計1年內實現5000萬平復合銅箔膜產能,在2025年實現5億平產能。2)東材科技:光學級薄膜細分龍頭,具備PP膜量產能力傳統業務:公司主要從事化工新材料的研發、制造和銷售,以新型絕緣材料為基礎,重點發展光學膜材料、電子材料、環保阻燃材料等系列產品,廣泛應用于發電設備、特高壓輸變電、智能電網、新能源汽車、軌道交通、消費電子、平板顯示、電工電器、5G通信等領域。復合銅箔業務:公司規劃從基膜開始一體化布局復合銅箔,21年開始進行工藝論證和設備選型,自有基膜優勢便于公司快速調整基膜參數以匹配后續復合銅箔工藝。公司收購河南嘉華佳,具備做薄膜電容蒸鍍工藝。在復合銅箔基膜選擇方面,公司選擇PP路線,目前已送樣頭部客戶,反饋良好。公司原有電容薄膜產品已具備超薄PP的工藝和產能,計劃新增兩條線,年產能3000噸,預計23年底達產。3)康輝新材:利用全產業鏈優勢,卡位復合集流體基材市場傳統業務:公司是恒力石化全資子公司,主要產品包括PET、BOPET等材料。公司計劃總投資80億元,分期建成年總產能80萬噸的新型聚酯產品生產基地。現已建成年產24萬噸PBT工程塑料、38.6萬噸新型雙向拉伸聚酯薄膜(BOPET)及20萬噸膜級聚酯切片。復合銅箔業務:公司自2020年開始對PET復合銅箔用基膜進行開發,利用集團全產業鏈優勢,自主研發創新的工藝技術,自主研發的PET復合銅箔用基材具有拉伸強度高、熱穩定性佳、微觀平整度高等特點。目前公司PET復合銅箔用基膜已通過下游多家PET銅箔廠商、電池廠商前期認證,多條產線具備量產4.5-6μm基膜能力,后期驗證工作有序推進中。靶材:工藝較簡單且技術成熟,以國產為主1)阿石創:深耕PVD鍍膜材料領域,由靶材向復合銅箔延伸傳統業務:公司專業從事PVD鍍膜材料的研發、生產與銷售,自主研發200多款高端鍍膜材料,產品覆蓋光學、光伏、半導體、平板顯示等多個領域,主要產品包括ITO、鉬、銅、鋁、硅、鈦、鉭及各類合金與稀有金屬靶材,下游客戶涵蓋京東方、華星光電、水晶光電、舜宇光學、群創光電等一線龍頭企業。復合銅箔業務:公司從2002年成立至今一直專注于PVD鍍膜材料領域,在材料端、設備端、工藝端積累了豐富的PVD鍍膜經驗。在材料端,公司可提供各類金屬靶材、合金靶材、化合物與氧化物靶材;在設備端,公司與設備端諸多真空廠商一直保持良好的溝通與技術交流,熟練掌握各類鍍膜設備;在工藝端,公司起步于光學光通訊,擁有完備的膜系分析設備和豐富的膜層設計經驗。根據公司披露,公司和東威科技、騰勝科技簽署相關設備協議,目前已完成設備選型和下定的工作,后續將繼續與電池廠商進行技術的交流,并根據交流的情況進行設備、工藝等方面的調整與改進,提高復合銅箔產線的良率與生產效率。3.2設備端:國產替代提速,核心為磁控濺射和水電鍍設備磁控濺射和水電鍍等核心設備正在逐步實現國產替代。磁控濺射和水電鍍設備是復合銅箔制造的核心設備,國產設備由于價格更低、售后保養及時、維護費用更低等綜合優勢,正在逐步實現替代。磁控濺射設備來看,目前國產化進程較快,國內做磁控濺射設備開發的企業主要有騰盛科技、匯成真空、振華科技和合肥東昇等,其中騰盛科技和匯成真空是國內少數實現量產的企業;價格方面,國內磁控濺射設備單價在1500-2500萬之間,而國外進口設備單價在6000-8000萬之間。水電鍍設備來看,目前國內只有東威科技實現量產,據東威科技投資者調研紀要,公司目前在手訂單已接近300臺,預計2023年產能規劃不低于100臺。磁控濺射設備:百花齊放,基本實現國產化1)騰盛科技:處于磁控濺射設備第一梯隊,良率及產能領先同行傳統業務:公司專業研制各類真空應用設備、半導體設備、鋰電池設備以及納米材料設備,主要產品包括連續鍍膜生產線、卷繞式真空鍍膜設備、光學鍍膜設備、磁控濺射鍍膜設備、電弧離子鍍膜設備、蒸發鍍膜設備、PECVD化學氣相沉積設備等。公司在真空鍍膜業務上深耕超25年,已經具備深厚的技術沉淀,共有3個系列7個規格的真空鍍膜機被評定為國家優等品或一等品。共累計獲得數十項國家專利,多款產品獲得國家級高新技術產品稱號,技術創新能力處在行業的領先地位。復合銅箔業務:公司自主研制出2.5代量產型復合銅箔和第二代復合鋁箔真空鍍膜設備,是國內極少數同時具備復合銅箔、復合鋁箔設備生產能力的鍍膜設備廠商。其中,復合銅箔磁控濺射設備不僅是國內首臺量產型復合集流體制備裝備,更作為國內首臺大型真空鍍膜設備出口至日本。目前公司已為下游多家新材料企業提供復合集流體真空鍍膜設備及服務,主要客戶包括日本TDK、寶明科技、萬順新材、漢嵙新材等,目前已經實現批量出貨,單臺設備價格在1700-2300萬元。良率方面,目前公司產品以2代機和2.5代機為主,良率可達到90%,且各項參數均領先于同行。產能方面,公司新廠區一期工廠完工后,產能將增加一倍,預計2023年年底實現100臺產能。2)匯成真空:深耕真空鍍膜設備,已實現設備量產傳統業務:公司聚焦于真空鍍膜設備設計、制造和應用領域,具備完整的真空鍍膜設備研發、制造能力以及鍍膜工藝開發能力,致力于ta-C、DLC、SCG薄膜設備、柔性卷繞鍍膜設備、連續線鍍膜設備等方向的研究與開發,在真空鍍膜設備行業具有豐富的制造經驗和成熟的工藝制程。復合銅箔業務:復合銅箔領域來看,目前公司磁控濺射設備已實現量產。根據公司官網,公司研發的超薄復合銅箔卷繞鍍膜設備,實現在厚度3.0-4.5μm,幅寬0.6-1.65mPET/PP塑料薄膜表面一次完成雙面鍍銅膜,設備工藝走速0.5-30m/min,方阻0.5-2Ω,設備良率90%,產能達到1089萬平/年。水電鍍設備:廠商稀缺,目前只有東威科技實現量產1)東威科技:PCB電鍍設備龍頭,水電鍍和磁控濺射設備均已實現量產傳統業務:公司主要從事高端精密電鍍設備及其配套設備的研發、設計、生產及銷售,主要產品分為三大領域,第一是高端印制電路(PCB)電鍍專用設備(包括VCP、水平化銅、水平鍍等設備),第二類是五金表面處理專用設備(包括龍門、五金連續鍍等設備),第三類面向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與制造。公司的垂直連續電鍍設備已具有較強的市場競爭力及較高的品牌知名度。目前公司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,受到國外客戶的高度認可。復合銅箔業務:公司在PCB電鍍領域的技術積累豐厚,率先切入復合銅箔專用設備領域,為目前國內唯一能夠批量化生產水電鍍設備的廠商。此外,磁控濺射設備作為前道工序,其制成的金屬導電層的質量直接影響后續水電鍍的生產效率和成品質量,因此公司向上布局磁控濺射設備,提供復合銅箔的成套設備,在提升產品良率的同時降低設備分開采購成本。根據公司公告,公司開發的12靶的磁控濺射設備已于2022年12月19日完成出貨,同時公司也將進一步研制24靶的真空磁控設備。產能規劃上,公司預計23年水電鍍設備產能100-300臺,磁控濺射設備產能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。產能保障上,P

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