电镀铜铝箔新能车前沿技术

1、目录电镀铜/铝箔介绍电镀铜/铝箔与传统箔材的比较电镀铜/铝箔的制造工艺电镀铜/铝箔的产业格局核心观点电镀铜/铝箔是传统铜铝箔材的同类产品，存在替换关系。电镀箔是一种新型的动力电池集流体材料，三明治结构，中间层为PET/PEN/PP材料 做芯的导电薄膜，导电薄膜在PET表面还有一些镀层结构。导电薄膜的两侧为厚度1-2m的金属，与传统箔材存在强竞争关系。电镀铜/铝箔在安全性，能量密度和降本空间上有显著优势。电镀铜/铝箔可以通过针刺安全和滥用测试；而且因为金属用量只有传统箔材的1/2- 1/3，重量下降能量密度能提高4%-8%； 同时因为金属用料少，理论成本低于传统铜箔，但目前由于制造工艺未成熟，规

2、模小，成本高于传统 铜箔。铜价上涨和铜箔供需紧张，是电镀铜箔持续渗透的机会。沪铜价格一直持续上涨，2021年上半年铜价涨幅达到21.6%，我们预计，新能源汽车有望在今年达到370Gwh装机量，铜箔的需求将达到36万吨，在2025年预计增长超过100万吨。电镀铜箔有着很大的试用机会与推广空间。推荐标的：继续推荐电池龙头宁德时代，公司从2019开始使用电镀箔，有完整的性能数据和市场端经验。公司和金美新材在产品和制造专利有 提前布局，其他厂商短期内难突破。通过电镀箔的商业化应用， 公司可以继续提升高镍电池的市场份额，并在箔材降本的潜力上保持先发优势。 预计21-22年收入1020、2019亿元，利润

3、119、208亿元，对应96x、60 x。风险提示：1）二代电镀铜/铝箔穿孔良率不及传统箔材；2）电镀铜/铝箔提产进度不及预期；3）电镀铜/铝箔制造成本下降低于预期；4）新能源车销量不及预期。资料来源：方正证券研究所整理电镀铜/铝箔是一种夹层式的电池集流体电镀铜/ 铝箔与传统箔材的主体功能相同。电镀铜/铝箔是一种新型的动力电池集流体材料，主要由3部分组成，中间一层为绝缘树脂 (PET/PEN/PP材质)做芯的导电薄膜，导电薄膜在PET表面还有一些镀层结构。导电薄膜的两侧为厚度1-2m的金属，主要是一种夹层式的 结构。与传统箔材的制造工艺不同。传统的铝箔和铜箔主要是由辊压或电解工艺生产得到；电镀

4、铜/铝箔是在厚度3.5-6m的塑料薄膜表面采用磁 控溅射和真空蒸镀的方式，制作一层20-80nm的金属层，然后通过水电镀的方式，将金属层加厚到1-2m，制作总厚度在5.5-8m之间的 复合金属箔，用以代替6-9m的电解金属箔。图表：纯金属箔与电镀铜/铝箔示意图铝材/铜材铝材/铜材导电薄膜电镀及真空蒸镀在过去的电池行业应用较少资料来源：光润真空官网，方正证券研究所整理数据来源：禾聚精密官网，方正证券研究所整理电镀广泛应用于电子计算机、通信、消费类电子、工业仪器、国防航天等行业，基本原理为在含有预镀金属的溶液中，以被镀基体金属为阴极， 镀层金属或其他不溶性材料做阳极，通过电解作用，使镀液中预镀金属

5、的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成镀层。真空蒸镀广泛应用于OLED屏幕等行业，使用金属、合金或化合物镀膜，镀铝或绝缘物当作电容之电极。基本原理为在真空条件下，使金属、金属合金等蒸发，然后沉积在基体表面上，蒸发的方法常用电阻加热，电子束轰击镀料，使蒸发成气相，然后沉积在基体表面。图表：电镀原理示意图图表：真空蒸镀原理示意图电镀铜/铝箔的安全性强安全性好是复合材料关键要素之一。随着动力电池在市场渗透率越来越高，安全成为电池产品的最基本诉求。但由于电池能量密度越来越高，电池热失控的风险也同步增加。复合金属箔中间的导电薄膜的阻燃结构，可以大大提高电池的安全性，使用了电镀铜/铝箔的电池可以让 高镍电池

6、更安全，保证产品性能的竞争力。PET的引入对电池能量密度有贡献。电镀铜/铝箔的厚度能达到传统箔材的水平甚至更薄，在部分金属替换成塑料情况下，减轻材料的重量，从而增加电池的能量密度，所以电镀铜/铝箔可以带来电池安全性和能量密度提升的双重作用。图表：电池安全事故资料来源：中国储能网，方正证券研究所整理资料来源：Himmpat，方正证券研究所整理纳米级金属层图表：导电薄膜的结构塑料层阻燃剂6锂电箔材的发展趋势是尺寸减薄化。薄铜箔轻薄化的好处在于：1）提能量密度：相较8m锂电铜箔，6m、4.5m锂电铜箔分别可提升 锂电池5%、9%的能量密度。2）降成本：今年以来单吨铜价上涨至7万元以上（去年同期在4万

7、元多），铜箔减薄化虽然在发展初期因高 额加工费成本效应较差，但长期来看是更经济的选择。正极铝箔方面，由早期的16m降低到再到12um，目前很多电池厂商已经量产使用10um的铝箔。国内的鼎胜新材、华北铝业和云铝股 份能够生产9-20m的电池铝箔。负极铜箔方面，由于本身铜箔柔韧性较好，其厚度由之前12um降低到8um甚至4.5m。目前嘉元科技 和诺德股份能够量产4.5m铜箔。图表：铜箔/铝箔企业生产厚度变化资料来源：嘉元科技招股书，南山铝业年报，电池中国网，方正研究所整理箔材的发展复盘项目箔材厚度铜箔（以嘉元科技为代表）10m9m7m6m4.5m铜箔量产的中 试，同期宁德时代 4.5m铜箔导入批量

8、生产4.5m铜 箔，与诺德股份一 同向宁德时代供应200520062008201820192020铝箔（以南山铝业为代表）研发20m高精度电池铝箔20m高精度电池 铝箔量产并供货量产12m动力电池铝 箔，向宁德时代供货正在研发10-9m产 品正在研发10-9m产 品201620172018201920207箔材的发展复盘资料来源：方正证券研究所整理国内电池厂加速推进薄基材，海外电池厂进度慢于国内。1）海外电池厂：多采用8m铜箔，铜箔薄化进度慢于国内，一方面由于海外 电池厂材料迭代周期更长，另一方面国内早期补贴和能量密度挂钩也催化技术快速发展。2）国内电池厂：宁德时代正从6切4.5中， 其他电池

9、厂从8切6中。以铜箔发展为例，6m铜箔：为国内电池厂主流，中航锂电、国轩高科和亿纬锂能等电池企业6m铜箔的渗透率21年有望提升至60% 以上。GGII预计2020-2022年国内6m铜箔渗透率分别为60%/80%/90%。4.5m铜箔：2020年开始进入量产期，主要是宁德时代推 动导入。据GGII数据，宁德时代目前4.5m铜箔月需求量在600-700吨，下半年月需求量在2000吨左右，预计其渗透率有望从20年的 3%提升至21年的10%。电镀铜/铝箔：CATL已有较为充分的电池层级和市场端的使用数据，其19年的专利显示已有电镀铜/铝箔生产专 利进行布局。图表：电镀铜/铝箔发展复盘8电镀铜/铝箔

10、介绍电镀铜/铝箔与传统箔材的比较电镀铜/铝箔的制造工艺电镀铜/铝箔的产业格局目录9电镀铜/铝箔技术。电镀铜/铝箔相比于传统箔材在产品性能、量产可制造性和成本空间上有明确的不同，在性能和成本空间上的优势 是电镀铜/铝箔打开市场的关键。在量产可制造性和现行成本上来看，电池制造的附加成本是电镀铜/铝箔在推广中重要的问题，亟待 继续突破通孔问题和持续降低产品成本。主要优势：1）能量密度高。由于PET材料较轻，复合金属箔质量比纯金属箔轻1/3-1/5，电池层级的能量密度将增加。2）安全性高。 复合金属箔中间的PET层和磁控溅射形成的阻燃结构，当发生热失控时可以为电路系统提供无穷大的电阻，从而降低电池燃烧

11、起火爆 炸的可能性。在高镍电池的测试实验中，可以通过针刺实验。3）材料的降本空间大。同等情况下，金属的用量只有原来纯金属箔的 1/3-1/5。如果能够控制制造成本，根据第一性原理，复合箔理论成本会低于金属箔，能有效应对金属价格上涨。图表：传统箔材和电镀铜/铝箔的对比电镀铜/铝箔技术优势资料来源：方正证券研究所整理10现阶段短板：1）箔材穿孔。金属在磁控和蒸镀到PET材料过程中因为有高温的金属熔融物，可能飞溅熔穿箔材形成通孔。在电池的生产 过程中会引起箔材断带，影响电池生产效率，增加制造成本。第二代蒸镀设备对该问题有改善，但无法完全杜绝。2）存在产能瓶颈。由 于磁控和蒸镀的节拍限制，目前复合箔的

12、单位设备效率不及传统箔材，这在产品放量的过程中会存在明显瓶颈。3）电池内阻增大，电池 的输出功率受影响。相比于金属箔，复合箔的PET和金属存在较大的接触电阻，同时由于阻燃剂等介质的引入，电池的电阻会有所增加， 电池在高低温的功率会小幅下降，可能会对整车的加速体验有影响。4）电池制造需新增工序。因为PET材料的引入，常规的电池生产工 艺无法直接平移。在极片制作过程中，需要至少增加一个转接焊工序，用来制造极片的极耳，电池的制造成本会增加。电镀铜/铝箔技术短板资料来源：方正证券研究所整理图表：电镀铜/铝箔使电池制造工序增加图表：在电连接构件和及流体边缘需要转接焊11资料来源：一种电极极片和电化学装置

13、，方正证券研究所整理市场空间新能源行业景气度高，带动锂电池产量快速增长。根据高工产研锂电研究所（GGII）的数据和前瞻研究院的预测，20162020年，中国动力锂 电池出货量逐年上升。2020年中国动力电池出货量为80GWh，同比增长13%，2020年动力电池市场规模约为650亿元，到2026年我国动力锂电 池市场规模有望突破千亿元。近几年将是锂电池需求旺盛的时期，整个电池产业链都将保持高速的增长。储能、消费在内的新能源产业数据，我们预计， 2021年全行业装机 量达到370Gwh，同比增长44% ，22-25年仍然保持持续增长的状态，到2025年将来到TWh时代，预计装机量1390GWh，同

14、时增速会放缓至 32%。图表：乘用车预测图表：电池装机量的空间预测资料来源：乘联会，GGII，方正证券研究所整理资料来源：GGII，方正证券研究所整理122021年铜箔供应紧张，电镀铜/铝箔有望打开市场。在锂电需求的带动下，自去年下半年以来，锂电铜箔行业快速回暖，市场供不应求，头部企业 处于满产满销状态，加工费快速攀升。另一方面供应端产能有限，国内锂电铜箔在近两年的产能释放速度跟不上客户的扩张速度。作为金属箔材的 同类产品，电镀铜/铝箔有着更大的试用机会与推广空间。以扩产周期更长的铜箔为例，若假设每GWh电池装机量对应铜箔790吨用量，2021年开始，电镀铜/铝箔的渗透率从0.25%开始逐渐增

15、加，逐步挤占传统箔材市场。若假设到2025年时渗透率达到15%，对应电镀铜箔的总计出货量将达到15万吨。图表：铜箔需求量预测13电镀铜/铝箔需求预测资料来源：GGII，方正证券研究所整理从下游电池厂来看，对复合铝箔的需求更加迫切。影响复合铝箔和铜箔推进进度和终期市场配比取决于两个关键维度：安全和成本。该材料的 引入可以很大程度解决安全问题，除了高端乘用车，随着三元体系在二轮车市场的普及，入户充电的安全问题成为产品焦点，电镀铜/铝箔对于 高镍三元体系的推广有关键性作用。同时由于其提高能量密度的属性，对于下游整车厂来说是缓解里程焦虑的新方案。从上游材料竞争格局来看，电镀铜/铝箔的降本属性更加受到关

16、注。国内铜价一直持续上涨，2021年上半年铜价涨幅达到21.6%；而电池铜箔 全年供应紧张，扩产周期长，市场需求存在缺口。虽然说现在复合铜箔的成本因为制造初期成本比较高，在价格上没有传统铜箔低，理论上单 位材料的铜用量仅有传统箔的1/3左右，当后期形成规模效应后降本空间明确。图表：市场推广方案的维度图表：铜现价（人民币/吨）电镀铜/铝箔市场推广方向资料来源：方正证券研究所整理资料来源：Wind，方正证券研究所整理14目录15电镀铜/铝箔介绍电镀铜/铝箔与传统箔材的比较电镀铜/铝箔的制造工艺电镀铜/铝箔的产业格局资料来源：嘉元股份招股说明书，方正证券研究所整理铜箔的生产有延压和电解两种方式，由于

17、成本更低、设备简单，目前主流应用的是电解铜箔，其工艺主要包括四个工序：1）溶铜工序：主要目的是电解液制备。在特种造液槽罐内，用硫酸、去离子水将铜料制成硫酸铜溶液，为生箔工序电解液；2）生箔工序：在生箔机电解槽中，硫酸铜电解液在直流电的作用下，铜离子获得电子于阴极辊表面电沉积而制成原箔，经过阴极辊的连续转动、酸洗、 水洗、烘干和剥离等，将铜箔连续剥离、收卷而形成卷状原箔。 但由于核心设备阴极辊主要为日本生产，短期供应短缺，因此铜箔扩产 周期长，无法快速释放产能；3）后处理工序：对原箔进行酸洗、耐热处理、有机防氧化等表面处理工序；4）分切工序：根据客户的要求，对铜箔进行分切、检验和包装。图表：电池

18、铜箔生产工艺流程铜箔：生产以电解工艺为主16资料来源：鼎胜新材招股说明书，电池中国网，方正证券研究所整理铝箔：生产以辊压工艺为主与铜箔不同，铝箔主要是采取辊压工艺。锂电池用铝箔使用上游供应商提供的电解铝（铝锭）进行轧制，将铝箔胚料经过多次轧制多次热 处理轧制成需要的厚度。在这个过程中主要有粗轧和精轧两道工序，精轧后会对铝箔进行表面处理，在这个过程中也需要很好的控制铝箔 的张力，最后将铝箔分切成锂电厂家需要的宽度和长度。在生产工艺的后期，对铝箔的强度延伸率的需求都是通过控制轧制压力和控制热 处理工艺来实现的。图表：电池铝箔生产工艺流程17资料来源：一种导电薄膜、导电薄膜的制备方法及锂离子电池，方

19、正证券研究所图表：电镀铜/铝箔生产流程电镀铜/铝箔工艺介绍电镀铜/铝箔的制造工艺比传统箔材复杂。根据重庆金美新材料科技有限公司发明专利一种导电薄膜、导电薄膜的制备方法及锂离子电池，电镀铜/铝箔制备和核心工艺是导电薄膜的生产，经过至少7个关键工序后薄膜完成，其制备的精度是nm级别要求；再在薄膜的基础上进行水电镀增厚1-2m，从而达到需求箔材的厚度。理论上来说水电镀层的厚度，可以通过电镀工艺进行控制，所以电镀铜/铝箔在尺寸上还有更多的可能。蒸镀是生产的核心工序，其次是水电镀。材料的核心结构是通过至少三道磁控溅射和蒸镀来制造，箔材厂在蒸镀工艺中已有专利布局双 面连续镀膜的真空蒸镀装置，确保技术的核心

20、竞争力。18金美新材料拥有多项真空蒸镀核心设备专利金美新材料拥有多项真空蒸镀等核心设备相关专利。公司成立于2017年，从事新型高端功能材料，高端电子专用材料、及其它新型高分子材 料的研发、制造和销售的前沿技术企业。该公司2018年12月申请的双面连续镀膜的真空蒸镀装置，通过设置两组蒸镀机构，以及两组蒸镀机 构之间设置转向辊机构，能够实现单次工作同时完成在柔性基材的两面蒸镀镀层，该设备的柔性基材膜面外观良好，无褶皱和镀空线，并且 提高生产效率。2020年5月申请的一种蒸发源自动加料装置，可减少打开蒸镀腔的次数，降低真空蒸镀的成本，同时避免打开蒸镀腔时氧化金 属蒸镀材料。图表：双面连续镀膜的真空蒸

21、镀装置图表：蒸发源自动加料装置19数据来源：himmPat，方正证券研究所整理数据来源：himmPat，方正证券研究所整理主要产品产品示意图产品介绍刚性板VCP主要用于刚性板 PCB 电镀领域， 实现自 动化上下料连续电镀生产。柔性板片对片VCP主要用于柔性板 PCB 电镀领域， 实现片 式柔性板的自动上下料生 产。柔性板卷对卷VCP主要用于柔性板 PCB 电镀领域， 实现卷 式柔性板整卷连续电镀生 产。资料来源：东威科技招股说明书，方正证券研究所整理20东威科技为电镀设备龙头生产企业东威科技是国内电镀设备生产龙头企业。东威科技是一家电镀设备研发商，主打产品VCP（垂直连续电镀设备）系列颠覆了

22、传统的龙门式电 镀设备，为PCB制造商的电镀制程降低了成本。凭借公司自主研发的垂直连续电镀等技术，公司 VCP 设备在电镀均匀性、 贯孔率(TP)等关键 指标上均达到了业内领先水平。其中柔性板片对片 VCP 在 板厚 36m-300m 时电镀均匀性能够达到 10m1m，柔性板卷对卷 VCP 在 板厚 24m-100m 时电镀均匀性能够达到 10m0.7m，优于国际同类设备的技术水平。图表：东威科技PCB 电镀专用设备目录21电镀铜/铝箔介绍电镀铜/铝箔与传统箔材的比较电镀铜/铝箔的制造工艺电镀铜/铝箔的产业格局电镀铜/铝箔产业链电镀铜/铝箔产业链主要变化在设备。箔材的原材料都是成熟的大宗商品，

23、电池厂和设备厂的主要变化都来自设备端，箔材制造的蒸镀设备和电镀 设备，电池制造主要会新增转接焊设备。铝箔电 镀 铜/铝箔铜 箔阴极辊热/冷轧设备蒸镀/电镀设备路线大宗商品箔材制造设备厂箔材厂铝/铜/塑料铜铝新增电池制造的设备厂无新增设备转接焊设备22竞争格局-铜铝箔材资料来源：华经产业研究院，方正证券研究所整理资料来源：宝钛集团官网，方正证券研究所整理下游需求旺盛，传统箔材受阴极辊限制扩产。需求快速扩张刺激铜箔企业新一轮扩产，但铜箔投产周期在2年左右，无法快速释放产能，预计2021、2022年铜箔供应偏紧。铜箔长扩产周期主要是因为核心设备阴极辊供应短缺：6m以下铜箔的生产须利用采购自日本的阴极

24、辊，而日本产阴极辊交付订单已排到3年之后。而电镀铜/铝箔的制造，仅用不锈钢的常规辊材即可满足，蒸镀设备的交付周期大约6-8个月左右，可以有效缩短箔材的扩产周期，填充部分的箔材需求缺口。锂电传统产品壁垒不高，行业格局相对分散。传统电池箔材作为目前唯一的集流体形态，产品类型高度统一，主要的区别在产品厚度，不 同供应商的同一厚度箔材可替换性较强。锂电铜箔行业格局分散，呈现出头部供应商份额差别不大，小份额供应商多的形态。全球CR3占 比不足30%，主要原因系资产偏重+产业链条短难以与竞争对手拉开巨大差距。图表：阴极辊示意图图表：主要铜箔公司的产能布局图表：主要铝箔公司的市场份额23电镀铜/铝箔已有量产经验，新扩产年底开始释放电镀铜/铝箔是金美新材料研发的新型材料，