国海电新·李航团队 | PET铜箔行业深度报告：复合铜箔产品升级，行业高成长潜力
国海研究 2022-08-15 08:19 发表于上海
PET铜箔显著提升电池性能，成为当下电池铜箔产业新趋势。
铜箔占锂电池总重量比例约13%，是影响电池质量能量密度的关键材料。锂电铜箔越薄，对电池的能量密度提升作用越大，极薄铜箔成为出货主流；铜箔性能也会影响电池的容量、内阻、循环寿命以及安全性。同时锂电铜箔存在容量降低、电池热失控等安全隐患。而PET铜箔采用4.5微米PET作为基材，两侧覆盖各一微米的铜镀层，实际厚度达到6.5微米，不仅解决了电池热失控问题，同时提升了电池的容量和循环寿命，产品性能更优；同时传统铜箔降本困难，PET铜箔铜用量更少，质量更轻，同时PET基材价格更低，因此其单位成本相对更低，成为未来铜箔发展的主流趋势。
PET铜箔规模化成本显著低于传统铜箔，设备产速及良率是降本关键路径
PET铜箔材料成本优势明显，折旧成本占比较高。以6微米铜箔为例，其单位材料成本为3.73元/平方米；而6.5微米PET铜箔其铜箔厚度为2微米，单位总成本为1.3元/平方米，低于铜箔的单位成本，材料成本优势明显。PET铜箔生产设备主要包括真空镀铜以及水平电镀设备，单位折旧为0.89元/平方米，占总成本的35%，传统铜箔设备单位折旧成本占比仅为0.15元/平方米，PET铜箔折旧成本较高。假设单台水平电镀设备一年工作时间为4800小时，产速为8米/分，材料幅宽为1.3米，制造费用为0.33元/平方米，人工费用为0.1元/平方米，其单位总成本为2.61元/平方米，而6微米铜箔单位成本为4.24元/平方米，成本下降约39%。
PET铜箔折旧成本占比较高，在材料成本下降空间有限的情况下，其固定设备成本摊销成为其降本关键。目前PET铜箔产量主要和设备的产速和良率有关，产速以及良率提升显著提高PET铜箔产量，摊销更多设备成本。在产速为8米/分，良率为75%的情况下，单位成本为2.61元/平方米；随着未来产品设备的优化和工艺成熟，如产速达到12米/分，良率达到90%，预计单位成本达到2.22元/平方米，较目前的6微米铜箔单位成本下降48%。
PET铜箔市场高成长潜力，产业化进程加快。
市场空间：由于PET铜箔产品性能更优，成本相对更低，因此预计PET铜箔产品未来渗透率快速提高，2025年达到15%的渗透率。预计2025年PET铜箔需求量为14万吨，对应179亿元市场空间，2022年市场空间为9亿元，市场成长潜力较大。目前PET铜箔生产主要使用真空镀铜设备以及水平电镀设备。预计2025年真空镀铜设备市场空间为45亿元，水平电镀设备为49亿元，总市场空间为94亿元。
产业化进程：目前下游电池厂商如宁德时代、厦门海辰公司积极布局PET复合铜箔，中游制造端如重庆金美发展较快，绑定宁德时代，目前相关产品已经量产；传统铜箔公司如诺德股份也开始布局复合铜箔产品。上游材料PET薄膜主要以康汇新材和双星新材为主，康汇新材和双星新材相关薄膜产品已经达到4.5微米，设备端东威科技水平镀铜设备发展迅速，其磁控溅射设备2022年下半年生产，并逐步量产。
行业评级：PET铜箔产业进入加速期，行业空间快速成长，首次覆盖，给予PET铜箔行业“推荐”评级。
重点关注：下游厂商：宁德时代；中游制造：万顺新材、宝明科技；上游设备及材料：康辉新材（恒力石化子公司）、双星新材、三孚新科、东威
1、PET铜箔显著提升电池性能，成为当下电池铜箔产业新趋势
1.1、铜箔：锂电池负极材料载体与集流体
铜箔是锂电池的负极材料载体与集流体。铜箔是锂离子电池的重要基础材料，既充当负极活性材料的载体，又充当负极电子收集与传导体，作用是将电池活性物质产生的电流汇集起来，以产生更大的输出电流。铜箔具备良好的导电性、柔韧性、抗氧化性、机械加工性能、较成熟的制造技术、较低的成本，成为锂离子电池负极集流首选。
铜箔影响锂电池成本和性能。据高工锂电测算，铜箔占锂电池总重量比例约13%，是影响电池质量能量密度的关键材料。锂电铜箔越薄，对电池的能量密度提升作用越大，极薄铜箔成为出货主流；铜箔性能也会影响电池的容量、内阻、循环寿命以及安全性。
锂电铜箔存在容量降低、电池热失控等安全隐患。负极石墨满载后，锂离子将在负极表面结为锂枝晶，会不可逆地造成锂电池的容量和使用寿命衰减，甚至可能导致穿透隔膜使正负极短路，电池将出现热失效等安全问题。在电池充放电过程中，电极反复膨胀收缩，可能带来容量降低，性能下降，电阻增加，产热增加等安全隐患
1.2、 复合铜箔传统锂电铜箔的良好替代材料
传统铜箔：根据制造工艺分为压延铜箔和电解铜箔，用于锂电池主要是电解铜箔。由99.5%的纯铜组成，根据厚度可分为极薄铜箔（≤6μm)、超薄铜箔（6-12μm) 、薄铜箔（12-18μm) 、常规铜箔（18-70μm) 、厚铜箔（≥70μm)等，其特点为单位面积重量较重、金属铜材使用量高、导热性能高。
复合铜箔：复合铜箔是在厚度 3-8 微米的PET或者PP等塑料薄膜表面先采用真空沉积铜的方式，制作一层约 30-70 nm的金属层，将薄膜金属化，然后采用水介质电镀的方式，将铜层加厚到 1μm，复合铜箔整体的厚度在 5-10μm之间，其特点为为厚度较薄、用铜量较小、有效提升电池的安全性与能量密度。
PET 复合铝箔和铜箔是传统锂电池集流体（铝箔和铜箔）的良好替代材料。复合铜膜金属用量的节省部分用PET等材料进行替代，总体质量约是传统铜箔的3/4，因此重量更轻，该材料对锂电池能量密度提升，安全性提升，成本降低具有重要的意义。
1.3、PET铜箔制备工艺相较传统铜箔更加复杂
传统铜箔制备工艺成熟，流程简单。传统铜箔主要为电解铜箔，其主要生产流程是将铜材溶解后制成硫酸铜电解液，然后在专用电解设备中将硫酸铜电解液通过直流电电沉积而制成箔，再对其进行表面粗化、防氧化等处理，最后经分切、 检测后制成成品并包装，共包括溶铜造液工序、生箔工序、后处理工序和分切工序四个生产工序。
PET铜箔制备复杂，核心工艺为真空磁控溅射以及水平电镀。PET铜箔首先需要真空磁控溅射活化，使靶材发生溅射，在绝缘的PET基材的两面形成导电的铜镀层，使材料满足电镀的条件。之后通过碱性离子置换工艺，以无氧铜角做阳极，处理后的基膜作阴极，药剂为焦磺酸铜、焦磷酸钾、柠檬酸铵溶液，通过化学反应后，在产品上就会沉积出金属铜堆积层。材料水洗烘干分切后，进行酸性离子置换，生产时以磷铜球做阳极，处理后的基膜作阴极，药剂为酸性硫酸溶液通过化学反应后，在产品上就会沉积出金属铜堆积层。最后水洗、防氧化处理、烘干分切后得到PET复合铜箔成品。
PET铜箔制备工艺优点：对比传统铜箔工艺，PET铜箔工艺流程大大缩短，采用真空镀膜工艺形成膜面作为阴极，可直接在离子置换设备中反应，且真空工序无污染；同时采用新型的药剂体系，规避了氰化物等剧毒物质，使生产过程的排污量更好，污染物也更容易处理：抗氧化采用有机抗氧化液，抗氧化直接进行烘干工艺，药剂进行循环使用，避免了金属污染物的排放。
PET铜箔制备工艺难点：难点在于是在极薄的薄膜上镀铜，并且要求不变形、无穿孔、均匀性高，技术难度高；同时高压放电会导致膜穿孔，生产过程靶材持续受热，较难控制其保持在最佳的镀膜状态
1.4、PET铜箔核心设备国产化较快
传统铜箔核心设备为生箔机和阴极辊。生箔工序通过生箔机完成，在电解槽中，硫酸铜电解液在直流电的作用下，二价铜离子（Cu2+）移动至生箔机阴极辊表面获取电子后还原成沉积层，经过阴极辊的连续转动、酸洗、水洗、风干、剥离后生成原箔。目前生箔机和阴极辊价格为225万元/台、 212万元/台，生箔机单台设备产量为208吨/年。目前生箔机实现国产替代，阴极辊仍需国外进口，但是国内设备也可以满足下游需求。
PET铜箔核心设备真空磁控溅射设备以及水平镀铜设备。假设真空磁控溅射设备以及水平镀铜设备单价为1500万元/台、 1100万元/台，水平镀铜设备单台设备年产量根据测算为225万平方米。目前国内如腾胜科技等公司已有真空磁控溅射设备，而东威科技水平镀铜设备发展较快，已发展到第二代镀膜设备，良率更高
2.PET铜箔规模化成本显著低于传统铜箔，设备产速及良率是降本关键路径。
2.1、PET铜箔规模化生产成本优势显著
PET铜箔材料成本优势明显。以6微米铜箔为例，按照2022年阴极铜期货结算价平均价格69398.63元/吨计算，其单位材料成本为3.73元/平方米；而6.5微米PET铜箔其铜箔厚度为2微米，因此铜材料成本为1.24元/平方米，相对铜箔更低。同时其PET基材价格为8635.97元/吨，PET单位成本为0.05元/平方米，因此PET铜箔总成本为1.3元/平方米，低于铜箔的单位成本，材料成本优势明显。
PET铜箔单位总成本2.61元/平方米，折旧成本占比较高。PET铜箔生产设备主要包括真空镀铜以及水平电镀设备，根据东威科技披露，1GW一般需要2台真空镀设备和3台镀膜设备，根据测算，其单位折旧为0.89元/平方米，占总成本的34%，而根据中一科技1万吨6微米及以下铜箔募投项目，其铜箔设备单位折旧成本占比仅为0.15元/平方米，PET铜箔折旧成本较高。我们假设单台水平电镀设备一年工作时间为4800小时，产速为8米/分，材料幅宽为1.3米，根据测算可以得到制造费用为0.33元/平方米，人工费用为0.1元/平方米，其单位总成本为2.61元/平方米，而6微米铜箔单位成本为4.24元/平方米，成本下降约39%。
2.2、PET铜箔降本主要通过提高设备产速以及良率
PET铜箔折旧成本占比较高，在材料成本下降空间有限的情况下，其固定设备成本摊销成为其降本关键。目前PET铜箔产量主要和设备的产速和良率有关，目前东威科技PET镀铜设备已经有一代机和二代机产品，未来设备仍有升级空间；同时由于PET铜箔制备更加复杂，因此其良率水平也会显著影响PET铜箔产量。在产速为8米/分，良率为75%的情况下，单位成本为2.61元/平方米；随着未来产品设备的优化和工艺成熟，如产速达到12米/分，良率达到90%，预计单位成本达到2.22元/平方米，较目前的6微米铜箔单位成本下降48%。
3、PET铜箔市场高成长潜力，产业化进程加快。
3.1、PET铜箔高成长空间，2025年达到179亿元市场规模
由于PET铜箔产品性能更优，成本相对更低，因此预计PET铜箔产品未来渗透率快速提高，2025年达到15%的渗透率。同时2021年嘉元科技锂电铜箔产品价格13.7万元/吨，因此假设PET铜箔售价为15万元/吨，未来价格逐年递减。根据全球锂电池出货量预计2025年所需106万吨铜箔，因此2025年PET铜箔需求量为14万吨，对应179亿元市场空间，2022年市场空间为9亿元，市场成长潜力较大。