铜箔(1)

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这是我写过唯一一篇看空的,大概在22年春节后,属于心中的the special one。空比多难写很多,主要是没有现成的可以抄。比较幸运的是,除了嘉元和诺德,几家二线的都交了招股书,增量的信息很多。互相看一看,就能大限度逼近真相。

汉书里写过一个酷吏赵广汉,被拿来做语文考试题多次,印象很深,“广汉为人强力,天性精于吏职,见吏民,或夜不寝至旦。尤善为钩距,以得事情。钩距者,设预知马贾,则先问狗,已问羊,又问牛,然后及马,参伍其贾,以类相准,则知马之贵贱不失实矣。唯广汉至精能行之,它人效者莫能及也。”

本来是打算往多的方向写,越看越不对劲,除了铜箔不行,主材一个个看过去好像都不太行。8-6-4.5的演进不构成技术壁垒,二线全部可做,设备也开始国产化,PET也不靠谱。其他也全部开始大扩产,原来不做的也全部可以做,恒力做隔膜,钛白粉做铁锂,钟声响起过剩的信号。这也是这几年几乎所有行业的缩影,稍微赚点钱,所有人进去卷,扩产、打价格战,再融资,半死不活的继续扩产,继续没有利润。

没有看到机会避免损失也很重要。20年开始除了搞矿还买了新能源的基金,天真地以为中下游让基金经理投好了,写着写着就把基金清掉了,后面回撤了60%。那个经理一时风光,出现在各类访谈,现在也算隐入尘烟。嘉元更是只剩下不到十分之一。5月反弹,矿也清掉,逃出生天。

一、概述

铜箔可分为电解铜箔和压延铜箔。铜箔是厚度在200μm以下的极薄铜带或铜片,根据加工方法差异可分为电解铜箔和压延铜箔两类。

电解铜箔是将铜原料制成硫酸铜溶液,再利用电解设备将溶液在直流电的作用下电沉积而成。压延铜箔则是通过物理手段将铜原料反复辊压加工而成,与电解铜箔相比,具有更好的延展性、柔软性、抗弯曲性和更高的强度,故压延铜箔常用于挠性覆铜板中;同时由于表面粗糙度较低,致密度较高,有利于高频信号的传输,极大地减少了信号的损失。因此在精细线路、高频、高速传送的 PCB等高端产品中必不可少。电解铜箔生产成本较低,应用规模庞大,是铜箔的主要种类;压延铜箔技术更复杂、应用规模更小。

电解铜箔主要包括锂电铜箔和电子电路铜箔两种用途。根据应用领域不同,电解铜箔可以分为锂电铜箔和电子电路铜箔。锂电铜箔常用于动力电池、3C 数码、储能系统等领域;电子电路铜箔主要用于电子信息产业,如较低功率的印刷电路板(PCB)、覆铜板(CCL)等,下游应用包括消费电子、汽车电子、通信设备、计算机、航空航天等。

全球电解铜箔的主要生产区域包括中国大陆、中国台湾、日本、韩国以及美国等,但中国大陆相比而言起步较晚。受益于国内新能源汽车市场的高速发展,目前内资铜箔厂商已经在锂电铜箔领域取得了一定优势,但在电子电路铜箔领域,内资铜箔厂商长期以来主要生产中低端铜箔,高端产品技术和市场份额均被国外厂商垄断。

根据GGII数据,2020年全球电解铜箔产量达到73.5万吨,其中锂电铜箔达到22.5万吨,电子电路铜箔达到51.0万吨。无论是总量还是细分产品类型,中国产量占比均保持在50%以上。

二、电子电路铜箔

电子电路铜箔是沉积在线路板基底层上的一层薄铜箔,是制造覆铜板(CCL)及印制电路板(PCB)的重要原材料,起到导电体的作用。电子电路铜箔一般较锂电铜箔更厚,大多在 12-70μm,一面粗糙一面光亮,光面用于印制电路,粗糙面与基材相结合。

印制电路板(Printed Circuit Board,简称“PCB”),是指在通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印制板,其主要功能是使各种电子零组件形成预定电路的连接,起中继传输作用。印制电路板是组装电子零件用的关键互连件,不仅为电子元器件提供电气连接,也承载着电子设备数字及模拟信号传输、电源供给和射频微波信号发射与接收等业务功能,绝大多数电子设备及产品均需配备,因而被称为“电子产品之母” 。

覆铜板(Copper Clad Laminate,简称“CCL”)是将电子玻纤布或其它增强材料浸以树脂,一面或双面覆以铜箔并经热压而制成的一种板状材料,CCL是PCB的重要基础材料。对CC上的铜箔进行图案化设计,再将CCL通过显影、刻蚀制程后可形成单层PCB。多层PCB则需要将多个蚀刻好的CCL加上树脂,再次覆以铜箔,经层压、钻孔、电镀、防焊等多道工序后制备而成。

随着电子信息产业的发展,电子电路铜箔随着PCB技术发展而得到广泛应用。 在对CCL及PCB提出更低成本、更高质量要求的同时,也对电子电路铜箔的低成本、高性能、高品质及高可靠性等方面不断提出更严格的要求,如当前5G基站、数据中心建设将带动高频高速PCB用铜箔的需求,而充电桩及新能源汽车市场发展,则带动大功率超厚铜箔需求增长。

PCB 产品的主要应用领域包括通讯、计算机、消费电子、汽车电子、工业控制、军事航空和医疗器械等。从 2019 年全球 PCB 市场应用领域分布占比来看,通讯市场仍然是 PCB 产品应用最大的领域,市场占比 33.0%,其下游应用包括移动手机、通信基站建设两大领域;计算机(包括个人电脑)也是 PCB 最主要的应用领域之一,市场占比 28.60%;排名第三的是消费电子产品,市场占比14.80%。

2020 年,电子电路铜箔市场没有受到新冠疫情严重影响,相反受益于下游通讯、消费电子、半导体以及汽车电子市场需求的强劲复苏,呈现产销两旺的局面,同时这也是未来电子电路铜箔市场的主要驱动力

A.消费电子,新冠疫情中的居家经济带动了 PC、平板等需求量增加,2020全年 PC销售量达 2.968 亿台,增长 11.5%;全球平板销售量达 1.64 亿台,增长13.6%。

B.2020年我国新建 5G基站超 60 万座, 截至年底累计开通 5G 基站超过 71.8万座,同比增长达到 4.5 倍; 5G 网络覆盖全国所有地级以上城市及重点县市,我国已建成全球最大 5G 网络。 2021 年,我国将持续深化 5G 网络建设,全年新建 5G 基站 60 万个以上,到今年底我国 5G 基站有望超过 131.8 万个。

5G 基建带来的高数据存储以及高数据传输的要求,将拉动高频高速铜箔的需求增长;同时, 5G 将进一步带动移动互联网、物联网、人工智能、云计算等相关产业的快速发展。

C.汽车电动化、智能化、网联化的发展趋势将会拉动单车 PCB 用量持续增长, Prismark 预测 2024 年全球汽车电子 PCB 产值有望达到 87 亿美元。同时,充电桩建设、新能源汽车的持续渗透,将带动大功率厚铜箔需求增长。

D.芯片、半导体产业持续供不应求,将带动 IC 载板、HDI板材强劲增长,尤其是高端产品供给增长远远无法满足需求缺口。

海关进出口统计数据显示, 2020 年我国电子电路铜箔的平均出口价格为9,975 美元/吨,比上年增长 4.0%;而平均进口价格为12,243美元/吨,比上年下降2.6%,连续两年下降;同时,近年来贸易逆差也持续下降,这说明我国电子电路铜箔在国际市场的竞争力逐步提升。

然而,我国向日本进口的电子电路铜箔产品进口平均单价为 2.38 万美元/吨,远高于总体平均进口单价1.22万美元/吨,说明日本铜箔企业在高端、高附加值产品上具有绝对优势。总体而言,中国电子电路铜箔进出口单价差距和贸易逆差仍然较大,高档高性能电子电路铜箔进口替代市场空间较大。

在高端铜箔各品种中,应用最多、产量最大的是低轮廓铜箔,其中主要为RTF铜箔、VLP及 HVLP 铜箔;这主要是由于随着科技应用的发展,使用高频信号传输的领域越来越多、频率要求越来越高。低轮廓铜箔,一直是国内外铜箔企业努力抢占的技术高地,全球低轮廓铜箔 2020 年产量和市场格局如下:

三、锂电铜箔

根据锂电池的工作原理和结构设计,负极材料需涂覆于集流体上,并经干燥、辊压、分切等工序,制备得到锂电池负极片。导电集流体应与活性物质充分接触,且内阻应尽可能小,从而提升锂电池性能。锂电铜箔由于具有良好的导电性、质地较软、制造技术较成熟等特点,因而成为锂电池负极集流体的首选。锂电铜箔在锂电池中既充当负极活性物质的载体,又充当负极电子流的收集与传输体,是一款重要的锂电辅材。

电解铜箔的品质及外观质量等对锂电池负极制作工艺和锂电池的电化学性能有着很大的影响,随着近些年锂电池技术的快速提升,锂电池用集流体也在向着高密度、低轮廓、超轻薄化、高抗拉强度、高延伸率等方向发展,这对锂电池的能量密度、安全性、寿命等方面产生关键影响。其中,厚度、厚度均匀性、表面粗糙度、抗拉强度、延伸率等是考察铜箔物理品质的重要指标;抗氧化性、耐腐蚀性、耐热性等是考察铜箔化学品质的重要指标。

锂电铜箔成为拉动铜箔行业需求的主要驱动力。受益于全球新能源汽车销量的快速增长,锂电铜箔需求快速提升,根据GGII数据,2015-2020年全球电解铜箔总出货量及电子电路铜箔、锂电铜箔产量年均复合增长率分别为11.57%、 7.75%、 24.91%,锂电铜箔出货量增长速度远快于电子电路铜箔。相应的,从 2015 年至 2020 年,全球及中国的锂电铜箔出货量在电解铜箔总量中占比分别从17.40%、17.42%提升至 30.61%、28.45%。

锂电铜箔性能对于锂电池品质具有重要影响,近年来锂电池技术致力于提高能量密度,而更轻薄的锂电铜箔有助于减轻电池重量进而提高锂电池能量密度,从而成为锂电铜箔的重要发展趋势。头部动力电池厂商自 2018 年起逐步向6μm 及以下极薄铜箔相关电池制造工艺切换。但随着锂电铜箔产品变薄,产品单位宽度抗张能力与箔面抗压变形能力降低,拉伸或高压下出现断裂或裂缝的可能性增大,从而会影响电池成品率、安全性和寿命,因此需要在铜箔轻薄化的同时提升其抗拉强度、弹性模量、延伸率等性能。

根据 GGII调研统计,目前全球锂电铜箔产能主要集中在中国大陆、韩国和日本等,2020年底中国大陆、韩国锂电铜箔产能在全球合计占比高达87%,预期 2021-2022年新增产能也将主要来自中韩。

近年来,铜箔作为锂电池的重要组成材料之一,受电池市场规模快速增长带动,锂电铜箔需求亦保持同步增长。2015-2019年,我国锂电铜箔行业持续以25%以上增速快速发展。2019年至2020年上半年,因新能源汽车补贴政策退坡以及新冠疫情等因素影响,新能源汽车销量下降导致锂电铜箔需求疲软,同时6μm 替代 8μm 进程加快,锂电铜箔出货量增长趋缓;2020年8月以来,新能源汽车行业强势复苏,带动铜箔行业快速回暖,2020年全年大陆锂电铜箔实现12.5万吨出货量,同比增长 13.9%;2021年上半年行情持续高涨,实现11.5万吨出货量,已接近去年全年出货量。

根据 GGII数据,2018 年以来 6μm 锂电铜箔开始逐渐替代 8μm 及以上锂电铜箔,早期主要是动力电池领域,而后延伸至数码领域部分头部企业。2020年, 6μm 及以下锂电铜箔占比为 50.4%,其中 4.5μm 锂电铜箔约占 2.4%左右; 2021年1-6月,6μm及以下铜箔进一步渗透,市场渗透率达到 55.6%,其中 4.5μm 锂电铜箔约占5.2%。目前,存在部分技术相对传统谨慎的动力电池企业仍然应用 7-8μm 锂电铜箔,以及大部分传统数码、储能、小动力、电动工具领域仍主要应用 8μm 及以上锂电铜箔。

为进一步提高锂电池能量密度,更薄的4.5μm铜箔目前正成为国内头部锂电铜箔企业布局的重心,少数企业已掌握批量生产能力,目前仅少数头部锂电池企业开始小批量使用4.5μm铜箔,其规模化应用预计还需要时间。

技术壁垒主要体现在如下方面:

(1)添加剂及其他配方条件

添加剂在一定程度上决定了铜箔的产品性能和用途,不同添加剂在电沉积过程中发挥不同的作用,因此不同用途的铜箔需要不同的添加剂,由于添加剂种类繁多,互相之间影响关系复杂,添加剂成分、浓度等均会对产品性能产能影响,因此添加剂的选型配制难度较大,掌握和研发混合型添加剂需要以电化学、材料学研究为基础,配合有效的检测设备和科学的检测方法,具有研发周期长、投入高等技术壁垒。此外,生产过程其他配方条件还包括电流密度、电解液温度、电解液的洁净度等。通过对配方的研发和改进,才能够获得结构致密、毛面晶粒大小基本均匀且排列紧密、杂质含量极少的铜箔。

(2)生产工艺控制

电解铜箔的生产过程需要各个环节的协调配合。在制液工序中,电解液中铜、酸浓度处于动态变化,为保证将浓度控制在最佳范围内,需要在生产过程中及时监测电解液中铜、酸浓度并进行实时调整;在生箔工序中,阴极辊的转速、电流会直接影响铜箔厚度,需进行精准控制;而在表面处理工序中,为保障产品质量,需要对进入表面处理工序的原箔进行不同功能特性处理及全面检测。铜箔的各生产工序相互影响,每一生产节点都会影响最终产品品质,故对企业在生产中的工艺控制水平、现场管理的科学规范性提出了较高的要求。

(3)设备管控能力

近年来因电解铜箔下游应用领域持续发展变化,核心设备及操作尚未形成统一的标准。主要设备溶铜罐、硅藻土过滤器、阴极辊及生箔机、表面处理机列、阴极辊磨床等都是非标设备,各家铜箔企业的设备结构和操作技术要点都存在差异。电解铜箔设备操作技术需要进行多年积累,在使用发展过程中,通过不断发现问题、反馈和持续改进;其中,添加剂配方、电流密度、电解液浓度等生产工艺条件需要与产线设备、操作人员水平相匹配,而且新产品、新技术、新工艺的开发与应用,都存在人机磨合、不断完善的过程。

宁德时代率先解决极薄锂电铜箔应用的工序难题,研发设计出专门用于6μm 极薄铜箔的涂布机和全球首台6μm 极薄铜箔高速卷绕机,并于 2018 年后开始规模化应用6μm铜箔,目前国内一线动力电池厂商宁德时代、比亚迪国轩高科等已成熟应用6μm铜箔,其中宁德时代 6μm 铜箔渗透率超过90%,且已开始导入4.5μm铜箔。