有色金属铜行业专题报告新能源汽车用铜知多少

有色金属铜行业专题报告：新能源汽车用铜知多少一、新能源汽车将全方位增加铜的使用量1.1

新能源汽车销量渗透率不断提升新能源汽车对传统燃油车在很大程度上形成替代，渗透率不断提升。在推动运输工具低碳转型、调整能源结构的政策背景下，新能源汽车销量有望维持较高增速，对传统燃油车在很大程度上形成替代。据中国汽车工业协会数据，2021年我国合计销售新能源汽车352.05万辆，同比增长157%，其中纯电动汽车的占比超过80%。2015至2021年我国新能源乘汽车渗透率从1.3%增长至13.4%。根据国务院办公厅发布的《新能源汽车产业发展规划（2021－2035年）》，至2025年我国新能源汽车的渗透率将达到20%左右，至2035年纯电动汽车成为新销售车辆的主流，有效促进节能减排水平和社会运行效率的提升。1.2电动汽车将全方位增加铜的使用量2021年我国汽车用铜44.68万吨，据推算传统燃油汽车的单车用铜量约为17kg。汽车工业历来对铜材有较大的需求量，据卓创金属数据统计，2018年我国汽车用铜46.63万吨。随后两年由于汽车销量下滑，汽车用铜量有所回落。2021年我国汽车用铜44.68万吨，其中铜带材占比43%，铜线材占比41%。据此推算，2018-2019年我国平均每辆汽车的用铜量为16.8kg、17kg。由于2018-2019年我国电动汽车的渗透率还不足5%，仍以传统燃油汽车为主，可以近似认为传统燃油汽车的单车用铜量为17kg左右。在传统燃油汽车的基础上，电动汽车将全方位增加铜的使用量，相关铜材将迎来更广阔的的市场空间。电动汽车以运用电能为主，显著区别于燃油汽车的是新增了“大三电”系统，即动力电池、电机和电机控制器。动力电池是电动汽车的主要能量来源，电机、电机控制器等部件，发挥了燃油汽车中“发动机、ECU电控单元、变速箱”的作用。高压电缆及连接器作为电能的传输通道，能够承受较大的电流，来连接各个电路中的单元。此外，还有充电系统的充电枪及配套充电设施等。出于提高效率、用电安全等方面的考虑，新能源汽车对铜材的性能也提出了更高的要求，锂电铜箔、电磁扁线、高压线束、连接器等铜材将迎来更广阔的市场空间。二、动力电池：单车锂电铜箔用量为6-38公斤，轻薄化趋势持续2.1锂电铜箔在纯电动汽车用铜量中占比近半铜箔在锂电池结构中充当负极活性材料的载体和负极集流体。锂离子动力电池是电动汽车的核心部件之一，其作用是为电动汽车提供动力来源。典型的锂离子电池结构主要包括正极、负极、电解液和隔膜四部分。锂电池充电时，加在电池两极的电势迫使正极的嵌锂化合物释放出锂离子，通过隔膜后嵌入片层结构的石墨负极中；放电时锂离子则从片层结构的石墨中析出，重新和正极的嵌锂化合物结合，锂离子实现移动，产生电流。铜箔由于具有良好的导电性、柔韧性和适中的电位，耐卷绕和辗轧，制造技术成熟，且价格相对低廉，在此过程中便充当石墨等负极活性材料载体，同时作为负极集流体，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。据IDTechEX和国际铜业协会2017年的数据显示，锂电铜箔在纯电动汽车用铜量中占比达48%。近年来随着锂电铜箔持续轻薄化，电动汽车中锂电铜箔的平均重量在下降，但锂电铜箔仍是电动汽车中用铜最多的部位。2.2极致能量密度需求推升极薄锂电铜箔应用锂电池负极目前多采用8μm以下厚度的锂电铜箔。根据应用领域的不同，电解铜箔可以分为应用于印制电路板的电子电路铜箔，以及应用于锂电池的锂电铜箔；根据铜箔厚度不同，按照通行标准可以分为极薄铜箔（≤6μm）、超薄铜箔（6-12μm）、薄铜箔（12-18μm）、常规铜箔（18-70μm）和厚铜箔（＞70μm）。锂电铜箔目前多采用8μm以下的铜箔产品，而电子电路铜箔一般较锂电铜箔更厚，大多在12-70μm。相较8微米锂电铜箔，采用6微米和4.5微米锂电铜箔可提升锂电池5%、10%的能量密度。根据锂电池能量密度计算公式：质量能量密度=电池容量/电池质量，即可通过电池容量恒定时减少电池质量，或保持电池质量不变而提升电池容量两种方式来提升能量密度。新能源汽车动力电池单体能量密度TOP20的平均能量密度为228.8Wh/kg，若把新能源汽车电池普遍使用的8μm铜箔换成6μm或4.5μm铜箔，结合上文中8um锂电铜箔消耗量0.83kg/kwh，则可得到单位能量所需铜箔分别减少为0.62kg/kwh（6μm铜箔）、0.42kg/kwh（4.5μm铜箔），进一步计算可以得到铜箔使用量减少后的新能量密度分别为：240.25Wh/kg（6μm铜箔），252.88Wh/kg（4.5μm铜箔），较之使用8μm铜箔的锂电池，铜箔轻薄化使电池能量密度分别显著提升5%（6μm铜箔）和10.4%（4.5μm铜箔）。动力锂电向高能量密度方向发展的趋势已定，对锂电铜箔极薄化提出了高要求。宁德时代、比亚迪等动力锂电池龙头企业6μm锂电铜箔已应用成熟并快速切换，其他动力锂电池企业也在加速6μm锂电铜箔的应用，≤6μm极薄锂电铜箔产品已逐步在龙头企业中开展应用。据GGII统计，2020年≤6μm锂电铜箔渗透率为50.4%，2021年上半年，渗透率已经达到55.6%。在电池厂商高能量密度及降低成本的要求下，继6μm锂电铜箔之后，4.5μm锂电铜箔未来有望成为主流产品之一，据高工锂电获悉，宁德时代2021年上半年每月的4.5μm锂电铜箔用量为600-700吨左右，2021年下半年宁德时代对4.5μm锂电铜箔的月需求量或继续增加。锂电铜箔产品迭代加速，4.5μm锂电池铜箔的应用前景广阔。下游应用企业的技术要求升级驱动上游铜箔技术迭代加速。前期锂电铜箔由12μm向8μm过渡经历了一个较长的周期，而短短几年我国已经大范围实现了7-8μm铜箔到6μm锂电池铜箔的升级，并且已经出现了5μm、4.5μm、4μm等更薄规格的锂电铜箔。随着4.5μm铜箔的产业化技术逐渐成熟及电池企业应用技术逐步提高，4.5μm锂电池铜箔的应用将逐渐增多。我国锂电池铜箔技术实力处于国际领先水平，而海外电池制造商尚未大规模使用6μm锂电池铜箔。2018年以来，我国动力电池≤6μm锂电铜箔的出货量增长迅速。2016年以前，国内仅有少数厂商可以生产6μm锂电铜箔，2016年我国电动汽车6μm锂电铜箔的渗透率仅为9.6%。在宁德时代于2018年实现6μm锂电池铜箔切换后，我国动力电池6μm锂电铜箔的需求开始快速上升，至2020年我国动力电池锂电铜箔中，≤6μm锂电池铜箔的占比达85%。预计2021-2025年国内动力电池4.5μm锂电铜箔的渗透率将提升，6μm渗透率下降。回顾2015年以来我国动力电池≤6μm锂电铜箔的渗透率，可以拟合成一条S型增长曲线。随着新能源汽车需求的进一步增强，以及锂电铜箔更新迭代加速，未来动力电池4.5μm锂电铜箔或将经历类似的渗透率提升过程。我们预计2021-2025年，国内动力电池4.5μm锂电铜箔的渗透率将从12%提升至85%，在一定程度上挤压6μm锂电铜箔的空间，国内动力电池6μm锂电铜箔的渗透率将从80%降至15%。预计2025年我国电动汽车锂电铜箔需求量将达26.7万吨，其中4.5μm铜箔为21.1万吨。假设4.5um、6um、8um锂电铜箔的单耗分别为0.42、0.62、0.83kg/kWh，预计2025年我国电动汽车锂电铜箔需求量将达26.7万吨，其中4.5μm铜箔为21.1万吨，6μm铜箔为5.6万吨。2.32025年我国电动汽车电池铜箔市场规模达345亿元，2021-2025年复合增速34%2021年以来我国电动汽车需求旺盛，各规格锂电铜箔价格明显上涨。据安徽铜冠铜箔集团招股书说明书披露，2021年以来各规格锂电铜箔价格明显上涨。从2020年至2021年上半年，8μm锂电铜箔的销售均价由6.7上涨至8.5万元/吨，6μm锂电铜箔的销售均价由8.1上涨至9.4万元/吨。4.5μm作为供应头部锂电池生产企业的高端产品，2021年上半年的售价已达到13.8万元/吨，涨幅最明显。随国内电动汽车锂电铜箔持续轻薄化，6μm锂电铜箔已经成为行业主流，并且正在逐步向4.5μm锂电铜箔切换。纯电动车、插电混动车的锂电铜箔单车价值量分别为3499-3569元、860-878元。2022年我国动力电池中8μm锂电铜箔的占比约为3%，并在2024年基本退出市场，因此对于未来电动汽车单车锂电铜箔价值量的测算主要关注4.5μm和6μm锂电铜箔。据东方证券新能源汽车产业链团队预测，目前我国纯电动汽车的平均电池容量约为61kWh，则4.5μm/6μm锂电铜箔的单车需求量分别为25.3kg/38.0kg，对应的锂电铜箔单车价值量为3499-3569元。插电混动车配备的电池容量则相对较小，平均约为15kWh，则4.5μm/6μm锂电铜箔的单车需求量分别为6.2kg/9.3kg，对应的锂电铜箔单车价值量为860-878元。三、线束：单车线束系统用铜量为28公斤，高压线束要求铜合金性能优异3.1纯电动汽车单车低压线束用铜量比燃油汽车多5公斤每辆燃油汽车和电动汽车的低压线束系统用铜量分别为18kg和23kg。随着汽车驾驶智能性、舒适性的逐日提升，汽车提供越来越多的电子功能，如ADAS、信息娱乐系统等，要求排布更多更复杂的低压线束系统。据IDTechEX和国际铜业协会2017年的研究数据显示，每辆燃油汽车的低压线束系统用铜量为18kg，占燃油汽车用铜的大部分。随