(報(bào)告出品方/分析師:東方財(cái)富證券 周旭輝 李京波 郭娜)
集流體是電池中的關(guān)鍵材料,作用為將電池活性物質(zhì)產(chǎn)生的電子匯集起來(lái)形成電流對(duì)外輸出,實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程。
通常正極采用氧化電位高的鋁材,負(fù)極采用不易與鋰形成合金的銅材。
原則上,理想的鋰離子電池集流體應(yīng)滿(mǎn)足幾個(gè)條件:
(1)電導(dǎo)率高;(2)化學(xué)與電化學(xué)穩(wěn)定性好;(3)機(jī)械強(qiáng)度高;(4)與電極活性物質(zhì)的兼容性和結(jié)合力好;(5)廉價(jià)易得;(6)質(zhì)量輕。
復(fù)合集流體是一種“三明治”結(jié)構(gòu),以 PET/PP 等高分子材料作為中間層基膜,通過(guò)真空鍍膜等工藝,在基膜上下兩面堆積出銅/鋁導(dǎo)電層,形成“金屬導(dǎo)電層-PET/PP 高分子材料支撐層-金屬導(dǎo)電層”的新型復(fù)合材料。
高分子基材材料技術(shù)路線(xiàn):PET 最主流,強(qiáng)韌性是所有熱塑性塑料中最好的、尺寸穩(wěn)定,與銅結(jié)合力好,不耐酸堿。PP 性能優(yōu)越,循環(huán)壽命長(zhǎng),各向同性,耐酸堿性好;熔點(diǎn)低,不耐高溫;與銅結(jié)合力相對(duì)較差。PI 性能最好,但成本高。
根據(jù) GGII,相比傳統(tǒng)銅箔,復(fù)合銅箔可以解決電池安全問(wèn)題(穿刺不會(huì)產(chǎn)生毛刺引發(fā)內(nèi)短路)、提升能量密度(提升 5%-10%)、降低制造成本(降低 50% 以上)、提升循環(huán)壽命(提升 5%以上)以及強(qiáng)兼容性(兼容鋰/鈉/固態(tài)電池)等。
規(guī)模化量產(chǎn)前提下,復(fù)合銅箔理論成本(2.45 元/平)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)銅箔(3.70 元/平),下降 0.85 元/平米。
核心假設(shè):
1)銅價(jià)在 6 萬(wàn)元/噸、PET 在 5 萬(wàn)元/噸(不含稅);
2)復(fù)合銅箔 6.5μm=4.5μm PET+2μ銅;
3)單 GWh 需要 1000 萬(wàn)平復(fù)合銅箔;
4)復(fù)合銅箔采用兩步法:每 1000 萬(wàn)平需要 2 臺(tái)磁控濺射設(shè)備,單價(jià) 1500 萬(wàn)元,需要 3 臺(tái)水電鍍?cè)O(shè)備,單價(jià) 1000 萬(wàn)元,折舊年限 10 年,年限平均法折舊;
5)其他固定資產(chǎn):設(shè)備+廠(chǎng)房 2 億元/億平,折舊年限 15 年,年限平均法折舊。成本下降主要貢獻(xiàn)來(lái)自于用銅量下降。
對(duì)于傳統(tǒng)銅箔而言,銅單位成本為 3.7 元/平(不含稅),其中銅的成本為 2.85 元/平,占比接近 77%。而 PET 銅箔可降低 2/3 銅用量,銅的成本為 0.27 元/平,成本占比為 11%。
成本敏感性分析:銅價(jià)和良率為核心影響因素,假設(shè)銅價(jià)在 5-7 萬(wàn)元/噸間,良率在 75-100%間,則復(fù)合銅箔成本相比傳統(tǒng)銅箔成本擁有 0.19~1.54 元/平的 成本優(yōu)勢(shì)。
復(fù)合集流體工藝多樣,其核心則是 20 世紀(jì) 50-60 年代發(fā)明的諸多高分子表面金屬化底層技術(shù)的組合,包括磁控濺射、真空蒸鍍、水電鍍和化學(xué)沉積等,其中磁控濺射+水電鍍的兩步法是主流。這些底層技術(shù)歷史上在半導(dǎo)體、顯示、消費(fèi)電子等行業(yè)已有成熟應(yīng)用。遷移至復(fù)合集流體需解決卷料、規(guī)模化生產(chǎn)和成本等的問(wèn)題。
2.1.傳統(tǒng) vs 復(fù)合:銅箔電解法 vs 多步法,鋁箔壓延法 vs 蒸鍍法
傳統(tǒng)銅箔采用電解法生產(chǎn)。電解銅箔包括溶銅造液、生箔、后處理、分切四個(gè)供需。主要生產(chǎn)流程是將銅材溶解后制成硫酸銅電解液,然后在專(zhuān)用電解設(shè)備中將硫酸銅電解液通過(guò)直流電電沉積而制成箔,再對(duì)其進(jìn)行表面粗化、防氧化等處理,最后經(jīng)過(guò)分切、檢驗(yàn)后制成成品。
傳統(tǒng)鋁箔采用壓延工藝,即將鋁或鋁合金毛坯經(jīng)平輥冷軋加工成箔材。
主要工序?yàn)閷X錠熔煉后,經(jīng)過(guò)多次軋制、熱處理形成特定的厚度,對(duì)表面處理(酸洗、防氧化等),最后分切成成品。與傳統(tǒng)壓延鋁箔相比,復(fù)合鋁箔縮短工藝流程、相對(duì)清潔、減重、可優(yōu)化電池安全性。
2.2.復(fù)合銅箔:磁控濺射、真空蒸鍍、水電鍍和化學(xué)沉積的組合
復(fù)合銅箔工藝核心難點(diǎn)在高分子材料表面鍍膜。微觀(guān)上,高分子為長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu),通過(guò)范德華力結(jié)合,長(zhǎng)程無(wú)序;純銅晶體為面心立方的晶體結(jié)構(gòu),由金屬鍵結(jié)合,長(zhǎng)程有序。兩者的界面結(jié)合力是的復(fù)合銅箔力學(xué)、熱學(xué)性能的關(guān)鍵。
表面鍍膜,即高分子表面金屬化主要分為干法和濕法鍍膜兩類(lèi)。
干法顧名思義,不涉及溶液,又分為真空鍍膜(包含真空蒸鍍、磁控濺射、離子鍍)和金屬轉(zhuǎn)移鍍;濕法是指將待鍍件浸入到溶液中以實(shí)現(xiàn)金屬材料在基材表面沉積,又分為化學(xué)鍍、化學(xué)還原金屬化和電鍍法。真空蒸發(fā)鍍膜、磁控濺射鍍膜、化學(xué)鍍(化學(xué)沉積)和電鍍法(包含水電鍍)為經(jīng)常使用且成熟的表面鍍膜方法。
表面鍍膜是成熟工藝。歷史上看,大部分表面鍍膜技術(shù)均發(fā)明于 20 世紀(jì) 50-60 年代,屬成熟工藝,且此前已在半導(dǎo)體、光學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
按照生產(chǎn)工序及原理不同,目前業(yè)界采用的生產(chǎn)方法可以分為:
一步法(化學(xué)沉積法/真空磁控濺射/真空蒸鍍法)、兩步法(真空磁控濺射+水電鍍)和三步法(真空磁控濺射+真空蒸鍍+水電鍍),其中兩步法應(yīng)用最多。工業(yè)界的一步法、兩步法和三步法,究其根本,是磁控濺射、真空蒸鍍、水電鍍和化學(xué)沉積的排列組合。
總結(jié)而言:
1)步數(shù)越少,工藝簡(jiǎn)單而效率也相對(duì)較低;2)成熟的水電鍍是提升效率的可選方案。
復(fù)合集流體的核心指標(biāo)包括:技術(shù)指標(biāo)(膜厚的均勻性、電阻、點(diǎn)漬、穿孔),物理指標(biāo)(張力、延展性、牢固度),經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(速度、連續(xù)性、宕機(jī)率)。
從過(guò)程和產(chǎn)品角度去解決問(wèn)題。此外,像撓度、方阻等產(chǎn)品參數(shù)和幅寬、縱橫向張力等。
2.3.化學(xué)沉積:催化劑幫助下的高良率濕法成膜方案
原理是用自身催化性氧化還原反應(yīng)方法在高分子材料表面沉積金屬銅。利用甲醛在在強(qiáng)堿性環(huán)境中具有的還原性,并在 Pd 的催化作用下,Cu2+被還原成銅。
歷史上,化學(xué)鍍銅是電路板制造中的一種成熟工藝,目的在孔壁上沉積一 層 0.3--0.5μm 的銅,使原本絕緣的孔壁具有導(dǎo)電性,便于后續(xù)板面電鍍及圖形 電鍍的順利進(jìn)行,從而完成 PCB 電路網(wǎng)絡(luò)間的電性互通。
工藝:首先在基材表面做清潔、粗化,然后在上面沉積銅層形成比較好的結(jié)合力,其通常采用的工藝方法為:除油-粗化-敏化-活化-化學(xué)沉銅。
1)除油:將材料置于除油液中進(jìn)行清潔。
2)粗化是影響附著力大小的關(guān)鍵工藝步驟。
通過(guò)粗化可使鍍件表面具備親水性和形成適當(dāng)?shù)拇植诙?,或使表面形成微蝕,經(jīng)氧化處理,保證膠體鈀的吸附和鍍層的良好附著力。粗化的好壞直接影響到鍍層的結(jié)合力,光亮度及鍍層的完整性。
通?;瘜W(xué)鍍銅,都采用重鉻酸鉀加濃硫酸粗化,其溶液有很強(qiáng)的腐蝕性,廢液處理難;也有采用 10%堿性高錳酸鉀(10%KMnO4+10%NaOH)粗化 20min(50℃),廢液比較容易處理。
3)敏化:在塑料表面均勻吸附一層敏化劑,使之在敏化作用下與活化液能均勻連續(xù)吸附一層金屬膜,從而增進(jìn)對(duì)塑料的結(jié)合力。
4)活化是化學(xué)鍍的最關(guān)鍵工序。目的是在塑料表面形成均勻催化結(jié)晶中心,浸鈀法最為常用,通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將溶液中的鈀還原并使金屬鈀微粒均勻分散在基體表面,常用的敏化劑與活化劑為 Sn2+和 Pd2+的酸性溶液,敏化時(shí)機(jī)體表面產(chǎn)生含的膠體,活化時(shí)通過(guò)如下反應(yīng)得到鈀的微粒:
此外也有如銀等其他價(jià)格更低的催化劑。
5)化學(xué)沉銅:在室溫下,將材料置于化學(xué)鍍銅液中(通常含有硫酸銅、次磷酸鈉等),使材料表面沉積一層金屬銅。
優(yōu)勢(shì):
1)無(wú)邊緣效應(yīng)、鍍層均勻(水電鍍由于邊緣效應(yīng),電場(chǎng)線(xiàn)邊緣不均勻,鍍層傾向于中間薄兩邊厚,幅寬受限);2)增大幅寬(無(wú)邊緣效應(yīng),幅寬可大于 1.5m);3)提升良率(三孚新科目標(biāo)良率達(dá)到 95%);4)工序簡(jiǎn)單;5)耗電較低。
難點(diǎn):催化劑成本較高(鈀近年來(lái)價(jià)格 50 萬(wàn)/kg)、效率略低(無(wú)外界電能,化學(xué)反應(yīng)效率低)、需環(huán)保處理污水、工藝穩(wěn)定性略差等。但仍可通過(guò)調(diào)整設(shè)備長(zhǎng)度、增加設(shè)備寬度、優(yōu)化化學(xué)品配方等來(lái)解決問(wèn)題。
試劑:根據(jù)三孚新科專(zhuān)利,一種用于 PCB 和半導(dǎo)體制造中的典型電鍍銅鍍液會(huì)由五水硫酸銅、硫酸、氯離子、光亮劑、平整劑、月桂酰精氨酸乙酯鹽酸鹽、去離子水等組分組成。
其中:
1)無(wú)水硫酸銅提供銅離子;2)光亮劑有助于得到光亮和延展性好的鍍層,由苯二磺酸鈉、聚二硫二丙烷磺酸鈉、苯基二硫代丙烷磺酸鈉按質(zhì)量比為 2:1:3 組成;3)平整劑能夠讓凹處加快沉積,讓凸出阻礙沉積從而達(dá)到整平作用,由丁炔二醇、健那綠、甲基綠、吡羅紅按質(zhì)量比為 3:2:5:1 組成。4)分散劑能夠促進(jìn)鍍銅層厚度均勻。5)月桂酰精氨酸乙酯鹽酸鹽具有防腐作用,能夠提高鍍銅層的耐用性,提高鍍銅層的表面性能。
2.4.水電鍍:應(yīng)用廣泛效率高的濕法成膜方案
原理:主要為離子交換,在導(dǎo)電物體表面通一個(gè)直流的負(fù)極電接觸電解液,電解液含有金屬離子的溶液(硫酸銅),把電子給到電解液中,將銅還原出來(lái)。
銅在導(dǎo)電物質(zhì)表面進(jìn)行沉積生長(zhǎng)。陰極(鍍件):Cu2++2e→Cu (主反應(yīng))2H ++2e→H2↑ (副反應(yīng)) 陽(yáng)極(銅材):Cu-2e→Cu2+ (主反應(yīng)) 4OH- -4e→2H2O+O2↑+4e (副反應(yīng))
歷史上,PCB 制造是水電鍍的重要應(yīng)用領(lǐng)域。1)全板電鍍?cè)谕鈱泳€(xiàn)路形成前需先對(duì)整板進(jìn)行電鍍,作用是保護(hù)剛剛沉積的薄薄的化學(xué)銅。全板電鍍是在孔金屬化后,把整塊印制板作為陰極,通過(guò)電鍍銅層加厚到一定的程度,然后通過(guò)蝕刻的方法形成電路圖形而 2)圖形電鍍則在形成外層線(xiàn)路后還需進(jìn)行二次電鍍。
工藝:以金美為例,原材料來(lái)自磁控濺射后的基膜,磷銅球作為陽(yáng)極浸入酸性鍍液中,基膜膜面通過(guò)接觸導(dǎo)電輥?zhàn)鳛殛帢O,膜面在導(dǎo)電輥和鍍液池的液下輥之間穿行,大部分膜面也進(jìn)入在鍍液中,在陰陽(yáng)極之間施加一定的電流,陽(yáng)極的銅離子遷移到膜面附近,在膜面上得到電子后,在膜面上形成銅層,厚度約為 900nm。鍍液溫度一般為 25±3℃,膜通過(guò)的速度為 3~5m/min??裳h(huán)回收槽液,槽液中會(huì)有酸鍍添加劑,鹽酸等作為輔助劑。
設(shè)備:雙邊夾卷式水平連續(xù)鍍膜設(shè)備和滾筒卷式水平膜材電鍍?cè)O(shè)備。水平電鍍工藝中,電鍍板的板面在電鍍槽中水平放置。雙邊夾設(shè)備采用非接觸基膜的方式,通過(guò)夾具實(shí)現(xiàn)基膜移動(dòng),與滾筒式最大的區(qū)別在于非接觸模式能夠大幅提升良率。
優(yōu)勢(shì):效率高,一次成型,降本增效。結(jié)構(gòu)致密,表面平滑光亮,鍍層的內(nèi)應(yīng)力小。
痛點(diǎn):相比化學(xué)鍍耗電,鍍液處理受環(huán)保要求。
2.5.磁控濺射:結(jié)合力強(qiáng)
原理:屬于物理氣相沉積的一種,是電子在電場(chǎng)的作用下,與氬氣碰撞后,高能量的氬原子電離后撞擊靶材表面,使得靶材發(fā)生濺射。濺射粒子在基片上沉積形成薄膜。
歷史上,磁控濺射用于:
1)光學(xué)工業(yè)中的 TiO2、SiO2、Ta2O5等硬質(zhì)膜;2)電子工業(yè)中的 ITO 透明導(dǎo)電膜、SiO2、Si3N4和 Al2O3等鈍化膜、隔離膜或絕緣末;3)建筑中在玻璃上使用的 ZnO、SnO2、TiO2、SiO2等介質(zhì)膜;4)TiC、TiN、TiAlN、CrN、TiCN 等表面加硬膜和裝飾膜。
工藝:具體分為兩個(gè)環(huán)節(jié)。
A.真空磁控濺射活化環(huán)節(jié):PET 屬極性高分子,表面官能團(tuán)可與銅原子做較好結(jié)合,因此活化處理相對(duì)簡(jiǎn)單;非極性 PP 分子則需要偏壓高分子材料具備結(jié)晶度大、極性小、表面能低等特點(diǎn),因此鍍層與基材之間粘合力較低,并且,高分子材料基膜多為不導(dǎo)電材料,無(wú)法直接進(jìn)行電鍍,因此需要先對(duì)高分子材料表面進(jìn)行清洗和活化處理。
偏壓(Bias)是面向非極性分子的活化的方法之一,是指在鍍膜過(guò)程中施加在基體上的負(fù)電壓。偏壓電源的正極接到真空室上,同時(shí)真空室接地,偏壓的負(fù)極接到工件上。金屬化層也可以提供活化。
根據(jù)寶明科技專(zhuān)利,在 1.5-30μm 的薄膜基底 上會(huì)先沉積 0 .01-1μm 的金屬化層,再沉積 0.1-3μm 的銅層。
金屬化層為鉬、鈮、鋁、釹、銅、鈦、銀和金中的一種或多種組合,合金是一種較好的替換方案,銅層則在金屬化層之外。推測(cè),金屬化層作為中間層,可以同時(shí)與高分子薄膜基底和銅層形成較強(qiáng)的結(jié)合力;亦需要多種金屬的靶材。
活化之后,控制設(shè)備真空,并通入純凈的氬氣。
電子在真空條件下,與氬原子發(fā)生碰撞,電離產(chǎn)生氬正離子和新的電子;受磁控濺射靶材背部磁場(chǎng)的約束,大多數(shù)電子被約束在磁場(chǎng)周?chē)瑲咫x子在電場(chǎng)作用下以高能量轟擊銅合金靶表面,使銅靶材發(fā)生濺射,中性的銅靶原子或部分銅離子沉積在基膜上形成薄膜,厚度一般為 5-20 納米。
主要發(fā)生的反應(yīng)為:
陰極:Cu + 2Ar+ → Cu2+ Ni + 2Ar2+ → Ni2+陽(yáng)極:Ar-e→Ar+ B.真空磁控濺射鍍銅環(huán)節(jié):采用上步工藝后的物料作為基膜,重復(fù)濺射至 10-40 納米厚度。
優(yōu)點(diǎn):1)附著性好:濺射原子能量高于蒸發(fā)原子 1-2 個(gè)數(shù)量級(jí),沉積時(shí)轉(zhuǎn)換為附著力,還可能存在與基材的偽擴(kuò)散層;2)致密度高,針孔少,均勻性好;3)基片溫度低,蒸鍍溫度會(huì)達(dá)到金屬熔化溫度附近;5)相比濕法,環(huán)保無(wú)污染。
難點(diǎn):需要高壓放電,基膜可能存在膜穿孔現(xiàn)象;設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜;對(duì)金屬材料純度要求較高;加工過(guò)程需要高純氬氣等特種氣體;單位面積加工成本高于電鍍;相對(duì)效率低于電鍍工藝;靶材利用效率影響成本。
設(shè)備:國(guó)外較為先進(jìn),例如日本愛(ài)發(fā)科、美國(guó)應(yīng)用材料、德國(guó)萊寶等。國(guó)內(nèi),東威科技的磁控濺射鍍膜機(jī)已經(jīng)研發(fā)成功,2023 年規(guī)劃產(chǎn)能不低于 50 臺(tái),此外,國(guó)內(nèi)布局磁控濺射設(shè)備的廠(chǎng)商還有騰勝科技、匯成真空、振華科技等。
2.6.真空蒸鍍:效率高于磁控,成型溫度接近金屬熔點(diǎn)
原理:是物理氣相沉積的一種,在真空條件下加熱蒸發(fā)使鍍膜材料氣化,粒子在基材表面沉積凝聚為膜,相較磁控濺射較為簡(jiǎn)單。
歷史上,真空鍍膜用于光學(xué)、半導(dǎo)體等。
半導(dǎo)體中所使用的薄膜產(chǎn)品包括電極互連線(xiàn)膜、阻擋層薄膜、接觸薄膜、光刻薄膜、電容器電極膜、電阻薄膜等都要用到濺射鍍膜工藝;真空鍍膜技術(shù)在光學(xué)鏡頭、光學(xué)傳感器等部件的生產(chǎn)制造中均有廣泛的應(yīng)用。
工藝:
1)基片表面清潔。防止雜質(zhì)直接影響膜層的純度和結(jié)合力。
2)鍍前準(zhǔn)備。鍍膜室抽真空到合適的真空度,對(duì)基片和鍍膜材料進(jìn)行預(yù)處理。然先對(duì)蒸發(fā)源通以較低功率的電,進(jìn)行膜料的預(yù)熱或者預(yù)熔,然后輸入較大功率的電,將鍍膜材料迅速加熱到蒸發(fā)溫度,蒸鍍時(shí)再移開(kāi)擋板。
3)蒸鍍。控制好基片溫度、沉積氣壓。沉積氣壓即鍍膜室的真空度高低,決定了蒸鍍空間氣體分子運(yùn)動(dòng)的平均自由程和一定蒸發(fā)距離下的蒸氣與殘余氣體原子及蒸氣原子之間的碰撞次數(shù)。
優(yōu)點(diǎn):技術(shù)成熟;成膜方法簡(jiǎn)單、薄膜純度和致密性高、膜結(jié)構(gòu)和性能獨(dú)特等優(yōu)點(diǎn);效率高于磁控濺射,大概是其 3-4 倍。
難點(diǎn):溫度高,金屬熔化溫度需達(dá)上千度,高溫蒸汽到 PET 高分子表面,高分子不耐熱,易使基膜燙縮;納米級(jí)上鍍,需要 20-30 次蒸鍍;耗電較大。
設(shè)備:通常由真空腔體、鍍膜系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、真空測(cè)量系統(tǒng)、真空獲得系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、外部機(jī)械手、電氣控制系統(tǒng)和工件裝載系統(tǒng)等模塊組成。
2.7.復(fù)合鋁箔:已量產(chǎn)的高安全性高成本方案
11 月 11 日,金美在重慶綦江基地舉行了新一代 8μm 復(fù)合鋁箔的量產(chǎn)儀式,產(chǎn)品相比于傳統(tǒng)鋁箔的安全性有大幅度提升,成本亦有一定幅度增加。
復(fù)合鋁箔是高安全性方案。電池內(nèi)短路是熱失控的直接原因,根據(jù)接觸界面,可分為四種:正極-負(fù)極、負(fù)極-鋁箔、正極-銅箔、銅箔-鋁箔。其中負(fù)極-鋁箔的內(nèi)部短路帶來(lái)的熱失控最為嚴(yán)重。
工藝:以金美為例,復(fù)合鋁箔基膜厚度 4.5-8μm,通過(guò)多次蒸鍍形成 1μm 的金屬厚度,主要分為真空反應(yīng)鍍膜(化學(xué)氣相沉積)和真空鍍鋁(物理氣相沉積)兩步。原材料為鋁塊和 PET/PP 原料膜。
鋁不適合電鍍。其化學(xué)性比較活潑,如果電鍍的話(huà),在酸性電解液中,陰極上鋁離子在獲得電子還原的同時(shí)會(huì)生成鋁鹽和氫氣。如果是堿性電解液就會(huì)生成氫氧化鋁和氫氣。因此,鋁無(wú)法使用電鍍的方式得到鍍層。這和電解食鹽水無(wú)法得到金屬鈉而是氫氧化鈉是一個(gè)道理。
真空反應(yīng)鍍膜:
在原材料原膜上使用化學(xué)氣相沉積方式(Chemical Vapor Deposition)的方法沉積 5-15nm 的鋁的氧化層,作為膜面的活化物質(zhì),真空設(shè)備控制真空度<5×10-2Pa,使用蒸發(fā)舟作為鋁的蒸發(fā)載體向高溫的蒸發(fā)舟上送入鋁絲,加熱方式為電加熱,利用熱傳導(dǎo)的方式在 950-1000℃的條件下,使固態(tài)鋁轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)鋁,鋁蒸汽沿垂直熱場(chǎng)方向向基體表面擴(kuò)散,在鋁蒸汽擴(kuò)散的通道上同時(shí)通入氧氣,使氧氣與鋁分子發(fā)生反應(yīng)生成金屬化合物,并沉積在基體表面,形成致密性好、抗蝕輔助層。
發(fā)生的反應(yīng)主要為:
Al+O2→Al2O3 真空鍍膜:使用鍍膜氧化鋁的物料作為基膜,使用物理氣相沉積方式(Physical vapor deposition),真空設(shè)備控制真空度<2×10-2Pa,使用蒸發(fā)舟作為鋁的蒸發(fā)載體向高溫的蒸發(fā)舟上送入鋁絲,加熱方式為電加熱,利用熱傳導(dǎo)的方式在 950-1000℃的條件下,使固態(tài)鋁轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)鋁,氣態(tài)鋁原子的平均自由程大于蒸發(fā)源和基體(AL 后物料)之間的距離,而后沉積到基體表面,形成具備特殊性能的金屬鋁薄膜,厚度一般為 800-1000nm,膜面導(dǎo)電性可達(dá)到 40- 30mΩ。整個(gè)鍍敷過(guò)程在真空室內(nèi)進(jìn)行,基本沒(méi)有廢氣和廢液產(chǎn)生,鍍覆結(jié)束后,只有少量的金屬殘?jiān)粼谡婵帐覂?nèi),清理后可進(jìn)行回收利用。
復(fù)合鋁箔預(yù)計(jì)適用于高端車(chē)型。蒸鍍效率低,納米級(jí)速度上鍍,1μm 的鋁箔需要幾十次蒸鍍放能完成,抬升單平折舊攤銷(xiāo)。
2017 年寧德時(shí)代率先發(fā)布復(fù)合集流體專(zhuān)利,近年來(lái)玩家群雄逐鹿。
產(chǎn)業(yè)鏈上,電池廠(chǎng)布局電池、焊接、集流體生產(chǎn);設(shè)備廠(chǎng)布局鍍膜、水電鍍?cè)O(shè)備;材料廠(chǎng)布局靶材、藥水、基膜;材料廠(chǎng)跨界進(jìn)入,包括基膜、靶材、傳統(tǒng)銅箔、半導(dǎo)體鍍膜以及自主研發(fā)的廠(chǎng)商。
從材料廠(chǎng)角度,各環(huán)節(jié)協(xié)同效應(yīng)不同。
技術(shù)同源廠(chǎng):由于關(guān)系到基膜與金屬的結(jié)合力,對(duì)工藝 know-how 要求高,有在半導(dǎo)體領(lǐng)域相關(guān)積累的企業(yè)或?qū)Z得先機(jī);
基膜廠(chǎng):對(duì)收放卷和物料性能有理解,擁有一體化優(yōu)勢(shì);
靶材廠(chǎng):靶材的純度和配方要求較高,擁有一體化優(yōu)勢(shì);
銅箔廠(chǎng):電解與水電鍍?cè)硐嗤?,在卷料控制和客?hù)端有積累。
根據(jù)各企業(yè)現(xiàn)有規(guī)劃推算,我們預(yù)計(jì) 23-25 年復(fù)合銅箔有效供給分別為 3.2、22.8、56.3 億平,主要由前期送樣順利的寶明科技、重慶金美等提供,而現(xiàn)有遠(yuǎn)期規(guī)劃為 83.7 億平。
3.1.專(zhuān)利角度:21-22 年進(jìn)入專(zhuān)利爆發(fā)期,電池廠(chǎng)材料廠(chǎng)卡位
從專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)來(lái)看,2017 年開(kāi)始復(fù)合集流體相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量明顯增加,2021 年發(fā)明專(zhuān)利 54 項(xiàng)、實(shí)用新型專(zhuān)利 19 項(xiàng),2022 年截止 11 月 27 日,發(fā)明專(zhuān)利 99 項(xiàng),實(shí)用新型專(zhuān)利 28 項(xiàng),專(zhuān)利數(shù)量高速增長(zhǎng),直接印證廠(chǎng)商布局加速。
從申請(qǐng)人的角度分析,申請(qǐng)數(shù)量排名靠前的均為下游電池廠(chǎng)商,TOP3 分別為寧德新能源科技有限公司、廈門(mén)海辰新能源可以有限公司、寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司。
電池廠(chǎng)商在復(fù)合集流體的專(zhuān)利布局上涵蓋方向全面,包括含復(fù)合集流體的電池、復(fù)合集流體的加工方法及加工裝置、復(fù)合集流體的電池極片焊接方法及焊接設(shè)備等。
復(fù)合集流體產(chǎn)品廠(chǎng)商的專(zhuān)利布局方面,多數(shù)廠(chǎng)商專(zhuān)利集中在復(fù)合集流體產(chǎn)品和制備工藝,也有部分廠(chǎng)商專(zhuān)利布局全面,例如金美新材,涵蓋產(chǎn)品、工藝、磁控濺射、真空蒸鍍、水電鍍?cè)O(shè)備等。
3.2.產(chǎn)品端:電子、基膜、電解銅箔等玩家拓展
目前布局復(fù)合集流體產(chǎn)品的企業(yè)可以大致劃分為三類(lèi),一是傳統(tǒng)銅箔廠(chǎng)商,二是由原有的鍍膜等相關(guān)業(yè)務(wù)向復(fù)合集流體拓展,三是憑借自主研發(fā)的新勢(shì)力。
3.2.1.電解銅箔拓展:部分工序原理相同
協(xié)同效應(yīng):復(fù)合集流體中的電鍍工序和傳統(tǒng)電解銅箔的固化、鈍化工序的原理、工藝基本相同,分別是電化學(xué)方法增厚導(dǎo)電層以及防氧化等。
傳統(tǒng)鋰電銅箔廠(chǎng)商在集流體電化學(xué)鍍的添加劑、工藝、過(guò)程控制、裝備等方面擁有充足的技術(shù)儲(chǔ)備,可以應(yīng)用到復(fù)合銅箔的生產(chǎn)中。卷料控制(包括張力、收放卷等)和客戶(hù)都有協(xié)同。
1)中一科技傳統(tǒng):國(guó)內(nèi)高端鋰電銅箔領(lǐng)先企業(yè)。
公主要產(chǎn)品可以分為鋰電銅箔和標(biāo)準(zhǔn)銅箔,鋰電銅箔應(yīng)用于鋰電池負(fù)極集流體,標(biāo)準(zhǔn)銅箔是覆銅板、印制電路板的重要基礎(chǔ)材料之一,廣泛應(yīng)用于通訊、光電、消費(fèi)電子、汽車(chē)、航空航天等領(lǐng)域。
復(fù)合銅箔布局:2022 年 8 月底,公司公告在武漢設(shè)立全資子公司武漢中一,面向復(fù)合銅箔等新型集流體,先期規(guī)劃建設(shè)年產(chǎn) 500 萬(wàn)平方米生產(chǎn)線(xiàn),工藝采用磁控濺射+電鍍兩步法工藝,公司在集流體電化學(xué)鍍的添加劑、工藝、過(guò)程控制、裝備等方面擁有核心技術(shù)。
2)諾德股份傳統(tǒng):全球知名鋰電銅箔龍頭供應(yīng)商。
目前是唯一一家進(jìn)入國(guó)內(nèi)全部鋰電龍產(chǎn)業(yè)鏈的銅箔企業(yè)。在國(guó)際上,公司也與 LG 化學(xué)、SKI、ATL、松下等國(guó)際電池企業(yè)建立合作。
復(fù)合銅箔布局:收購(gòu)道森股權(quán),設(shè)備保供+共同開(kāi)發(fā)復(fù)合銅箔。
2022 年 7 月,公司與道森股份簽訂戰(zhàn)略框架協(xié)議,并于 8 月公告收購(gòu)道森股份 5%股權(quán), 雙方將共同在鋰電銅箔設(shè)備、極薄銅箔產(chǎn)品和復(fù)合銅箔產(chǎn)品領(lǐng)域開(kāi)展深度合作。
公司 2022 年高工鋰電年會(huì)上分享,公司 2 年前就已在準(zhǔn)備復(fù)合銅膜/鋁膜的試驗(yàn)線(xiàn),現(xiàn)在已處于送樣階段。
3)嘉元科技傳統(tǒng):鋰電銅箔龍頭,綁定大客戶(hù),擴(kuò)產(chǎn)節(jié)奏快。
公司主要產(chǎn)品為超薄鋰電銅箔、極薄鋰電銅箔,應(yīng)用于鋰電負(fù)極集流體,同時(shí)生產(chǎn)少量標(biāo)準(zhǔn)銅箔用于 PCB 電路板。
公司的 4.5 微米和 5 微米的極薄鋰電銅箔已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn),并穩(wěn)定供應(yīng)寧德時(shí)代。復(fù)合銅箔布局:與南開(kāi)大學(xué)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手,布局復(fù)合銅箔。公司與南開(kāi)大學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)合作,共同研發(fā)及應(yīng)用鋰電新型負(fù)極集流體材料。公司與南開(kāi)大學(xué)院士團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)展高端銅箔關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)已有多年。
3.2.2.鍍膜業(yè)務(wù)橫向拓展:鍍膜技術(shù)同源
協(xié)同效應(yīng):電容式觸摸屏、液晶顯示屏等產(chǎn)品的部分主要加工工序系對(duì)玻璃面板進(jìn)行 ITO 鍍膜。ITO 鍍膜的制備方法有蒸發(fā)、磁控濺射、反應(yīng)離子鍍、化學(xué)氣相沉積、熱解噴涂等,使用最多的方法是磁控濺射法,即在透明有機(jī)薄膜材料上濺射透明氧化銦錫導(dǎo)電薄膜鍍層,使原本不具有導(dǎo)電功能的玻璃面板獲得導(dǎo)電功能。
其真空濺射和復(fù)合銅箔的鍍膜技術(shù)具有同源性。
1)寶明科技
傳統(tǒng):LED 背光源液晶面板玻璃深加工領(lǐng)域領(lǐng)先企業(yè)。
公司主業(yè)為液晶顯示屏中 LED 背光源及電容式觸摸屏主要工序深加工,下游主要是智能手機(jī)產(chǎn)品,目前處于存量競(jìng)爭(zhēng)階段。為應(yīng)對(duì)行業(yè)不利變化,公司積極進(jìn)行產(chǎn)品轉(zhuǎn)型,加大在中大尺寸車(chē)載顯示、平板/筆電及 MiniLED 背光源研發(fā)和市場(chǎng)推廣力度。
復(fù)合銅箔布局:進(jìn)展良好,良率領(lǐng)先。
公司設(shè)立控股子公司贛州寶明新材料布局復(fù)合銅箔項(xiàng)目,總投資 60 億元,一期投資 11.5 億元,二期投資 48.5 億元,一期計(jì)劃 2023 年第二季度量產(chǎn),全部達(dá)產(chǎn)后年產(chǎn)復(fù)合銅箔 1.5 億平米左右,配套的電池為 14-15GWh。目前公司的良率在 80%,已經(jīng)送樣下游多家客戶(hù)測(cè)試驗(yàn)證。
2)萬(wàn)順新材
傳統(tǒng):鋁加工、紙包裝材料和功能性薄膜三大業(yè)務(wù)。
功能性薄膜主要產(chǎn)品有導(dǎo)電膜、節(jié)能膜、高阻隔膜、車(chē)衣膜、納米炫光膜等,應(yīng)用于觸摸屏、PDLC 液晶電控調(diào)光膜、太陽(yáng)能電池封裝等領(lǐng)域。公司鋁箔、ITO 導(dǎo)電膜領(lǐng)域具備充分的生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn),擁有磁控濺射設(shè)備、電子束鍍膜設(shè)備、精密涂布線(xiàn)等進(jìn)口尖端設(shè)備。
復(fù)合銅箔:已開(kāi)展載體銅膜業(yè)務(wù)。
載體銅膜運(yùn)用在電池負(fù)極,可降低電池重量,提升能量密度及安全性。公司已開(kāi)發(fā)出應(yīng)用于電池負(fù)極的載體銅膜樣品,并送下游電池企業(yè)驗(yàn)證,正在配合下游的需求優(yōu)化產(chǎn)品工藝。同時(shí),公司有開(kāi)展高附著性鋁層電子復(fù)合鋁膜研究工作。
3)方邦股份
傳統(tǒng):高端電子材料,現(xiàn)有產(chǎn)品包括電磁屏蔽膜、導(dǎo)電膠膜、極薄撓性覆銅板及超薄銅箔等,屬于高性能復(fù)合材料。公司主業(yè)的屏蔽膜真空濺射、水電鍍技術(shù)和復(fù)合銅箔鍍膜技術(shù)具有一定的協(xié)同性。
復(fù)合銅箔:與公司當(dāng)前主營(yíng)產(chǎn)品在核心制備技術(shù)上具有一定契合性(真空濺射、電化學(xué)技術(shù))。目前公司在優(yōu)化生產(chǎn)工藝、參數(shù)以進(jìn)一步提升產(chǎn)品剝離強(qiáng)度、延伸率等關(guān)鍵性能指標(biāo),同時(shí)與相關(guān)下游客戶(hù)進(jìn)行技術(shù)對(duì)接。
4)勝利精密
傳統(tǒng):公司主要業(yè)務(wù)為消費(fèi)電子產(chǎn)品及汽車(chē)零部件業(yè)務(wù)。汽車(chē)零部件業(yè)務(wù)中,光學(xué)玻璃蓋板、復(fù)合材料顯示蓋板等業(yè)務(wù)也需用到磁控濺射工序,公司在磁控濺鍍技術(shù)方面經(jīng)驗(yàn)豐富,擁有核心團(tuán)隊(duì)。同時(shí)公司有生產(chǎn)鋰電隔膜的經(jīng)驗(yàn),對(duì)膜的張力系統(tǒng)等指標(biāo)理解深刻。
復(fù)合銅箔布局:投資 56 億,布局復(fù)合銅箔。
公司通過(guò)子公司安徽飛拓布局復(fù)合銅箔。一期投資 8.5 億元,擬建設(shè) 15 條高性能復(fù)合銅箔生產(chǎn)線(xiàn)、2 條 3A 光學(xué)膜生產(chǎn)線(xiàn),二期投資 47.5 億,擬投建 100 條高性能復(fù)合銅箔生產(chǎn)線(xiàn)。進(jìn)展:公司目前采用兩步法“磁控濺射+水電鍍”,以 PET 為基材的復(fù)合銅箔已經(jīng)在試生產(chǎn),產(chǎn)品已二次送樣。
PP 為基材的復(fù)合銅箔也在調(diào)試生產(chǎn)中。目前第一條全制程生產(chǎn)線(xiàn)(1 臺(tái)磁控濺射+1 條水電鍍)已在安徽舒城產(chǎn)業(yè)園安裝調(diào)試完成,第二條水電鍍產(chǎn)線(xiàn)也在安裝調(diào)試中。
預(yù)計(jì)現(xiàn)階段每條產(chǎn)線(xiàn)月設(shè)計(jì)產(chǎn)能 40 萬(wàn)平,明年將視市場(chǎng)需求增加產(chǎn)線(xiàn)、優(yōu)化產(chǎn)能。預(yù)計(jì)到 2023 年年中,月設(shè)計(jì)產(chǎn)能可達(dá)到 1300-1500 萬(wàn)平,2023 年底可達(dá)到月產(chǎn)能 4500 萬(wàn)平。
3.2.3.基膜企業(yè)延伸:上下游一體化布局優(yōu)勢(shì)
協(xié)同效應(yīng):復(fù)合銅箔產(chǎn)業(yè)鏈包括基膜、鍍膜設(shè)備、鍍膜材料(蒸鍍膜料和濺射靶材)、鍍銅液藥劑等環(huán)節(jié)。
基膜方面,復(fù)合銅箔對(duì) PET/PP 薄膜工藝要求較高,要求 4.5 微米、4 微米的厚度,目前國(guó)內(nèi)具備薄膜生產(chǎn)能力的廠(chǎng)商有限,部分基膜廠(chǎng)依托在傳統(tǒng)功能性薄膜領(lǐng)域的技術(shù)積累,也在向復(fù)合銅箔領(lǐng)域拓展。
1)雙星新材
傳統(tǒng):PET 薄膜龍頭,新材料業(yè)務(wù)覆蓋“五大板塊”。
公司專(zhuān)注于高性能功能性高分子材料研發(fā)制造,業(yè)務(wù)包括光學(xué)材料、新能源材料、信息材料、熱收縮材料和節(jié)能窗膜材料,下游應(yīng)用領(lǐng)域涉及液晶顯示、消費(fèi)電子、光伏新能源、汽車(chē)和節(jié)能建筑等。
復(fù)合銅箔:具備超薄 PET 基材量產(chǎn)能力,由基膜向復(fù)合銅箔延伸。
2020 年 PET 銅箔立項(xiàng),目前在自制 4.5 微米基礎(chǔ)上,完成了原料、磁控濺射、水鍍工藝,已向客戶(hù)送樣認(rèn)證,同時(shí)公司開(kāi)發(fā) 3.5 微米及以下基材。目前公司 PET 銅箔整體良率達(dá)到 92%,磁控濺射的良率在 98%。公司預(yù)計(jì)在 11 月底完成 PET 銅箔主線(xiàn)的建設(shè),12 月中旬向下游客戶(hù)再次送樣,在前期小樣研究開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上在進(jìn)行量產(chǎn)的評(píng)價(jià)。
2)東材科技
傳統(tǒng):公司以新型絕緣材料為基礎(chǔ),重點(diǎn)發(fā)展光學(xué)膜材料、電子材料、環(huán)保阻燃材料等系列產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于發(fā)電設(shè)備、特高壓輸變、新能源汽車(chē)等領(lǐng)域。
目前公司擁有 4 條聚酯薄膜生產(chǎn)線(xiàn)(光伏用),年產(chǎn)能規(guī)模超 4 萬(wàn)噸。
復(fù)合銅箔:有 PP 量產(chǎn)能力,是復(fù)合銅箔的可選基材,保證超薄厚度同時(shí) 對(duì)于縱向、橫向收縮率、拉伸強(qiáng)度等指標(biāo)控制良好。
3)康輝新材
傳統(tǒng):功能性薄膜龍頭。
公司是國(guó)內(nèi)最大的 PBT 生產(chǎn)商,國(guó)內(nèi)唯一、全球第二家能夠在線(xiàn)生產(chǎn) 12 微米涂硅離型疊片式鋰電池保護(hù)膜的企業(yè),MLCC 離型基膜國(guó)內(nèi)產(chǎn)量占比超過(guò) 65%。
復(fù)合銅箔:布局基膜,已具備量產(chǎn)能力。
公司自 2020 年開(kāi)始對(duì) PET 復(fù)合銅箔用基膜進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
利用集團(tuán)全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì),自主研發(fā)創(chuàng)新的工藝技術(shù),自主研發(fā)的 PET 復(fù)合銅箔用基材具有拉伸強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性佳、微觀(guān)平整度高等特點(diǎn),基膜已通過(guò)下游多家 PET 銅箔廠(chǎng)商、電池廠(chǎng)商前期驗(yàn)證,后期驗(yàn)證工作有序推進(jìn)中。
多條產(chǎn)線(xiàn)具備量產(chǎn) 4.5-6 微米 PET 復(fù)合銅箔用基膜能力,并可根據(jù)客戶(hù)需要進(jìn)行定制化生產(chǎn)。
3.2.4.鍍膜材料延伸:對(duì)鍍膜設(shè)備理解深厚
協(xié)同效應(yīng):從事蒸鍍膜料和濺射靶材的企業(yè),本身就與真空鍍膜設(shè)備廠(chǎng)保持技術(shù)交流,對(duì)鍍膜設(shè)備的掌握程度較高,向復(fù)合集流體制造拓展具備相當(dāng)優(yōu)勢(shì)。
1)阿石創(chuàng)
傳統(tǒng):深耕 PVD 鍍膜材料領(lǐng)域,與國(guó)內(nèi)外頂尖 PVD 設(shè)備廠(chǎng)保持緊密合作。自主研發(fā) 200 多款高端鍍膜材料,產(chǎn)品覆蓋光學(xué)、光伏、半導(dǎo)體、平板顯示等多個(gè)領(lǐng)域。公司在設(shè)備端、工藝端積累了豐富的 PVD 鍍膜經(jīng)驗(yàn)。
公司目前正在研發(fā) PET/PP/PBN 等基材鍍銅膜,采用的生產(chǎn)工藝包括 PVD 濺鍍后電鍍和直接 PVD 蒸鍍。
復(fù)合銅箔:由靶材向復(fù)合銅箔延伸。
10 月 28 日,公司與東威科技、騰勝科技正式簽署復(fù)合銅箔設(shè)備裝備協(xié)議,公司復(fù)合銅箔目前已完成設(shè)備選型和下定的工作,后續(xù)將繼續(xù)與電池廠(chǎng)商進(jìn)行技術(shù)交流,并調(diào)整改進(jìn)設(shè)備、工藝,以提高復(fù)合銅箔產(chǎn)線(xiàn)的良率與生產(chǎn)效率。
3.2.5.化學(xué)鍍銅液:化學(xué)沉積的核心
協(xié)同效應(yīng):復(fù)合銅箔的化學(xué)沉積法原理與水平沉銅相同,都為置換反應(yīng)。水平沉銅專(zhuān)用化學(xué)品壁壘較高,鍍銅液藥劑相關(guān)的公司對(duì)化學(xué)鍍工藝?yán)斫馍詈瘛?
1)三孚新科
傳統(tǒng):公司產(chǎn)品根據(jù)應(yīng)用工藝和領(lǐng)域不同,分為電子化學(xué)品和電鍍化學(xué)品。
公司在電子 PCB 化學(xué)品領(lǐng)域深耕多年,是國(guó)內(nèi)少有的掌握 PCB 水平沉銅專(zhuān)用化學(xué)品技術(shù)的內(nèi)資廠(chǎng)商。
復(fù)合銅箔:預(yù)計(jì) 2023 年可能有批量化訂單。
工藝:采用化學(xué)沉積法(一步法),工藝流程簡(jiǎn)潔高效,產(chǎn)品在良品率、鍍膜厚度均勻性、結(jié)合力等方面表現(xiàn)良好,生產(chǎn)自動(dòng)化程度較高,正處在中試階段。向復(fù)合銅箔電鍍?cè)O(shè)備領(lǐng)域延伸,未來(lái)的方向是“藥劑+設(shè)備”一體化解決方案。
2022 年 11 月 2 日晚,公司發(fā)布公告稱(chēng)擬新增機(jī)械設(shè)備等經(jīng)營(yíng)范圍,為公司新型復(fù)合銅箔電鍍專(zhuān)用化學(xué)品的推廣提供配套的生產(chǎn)設(shè)備。
2)智動(dòng)力
傳統(tǒng):公司主要產(chǎn)品為消費(fèi)電子功能性器件、結(jié)構(gòu)性器件、光學(xué)組件及可穿戴組件。
復(fù)合銅箔:一步法工藝。2022年 11 月 16 日,公司與三孚新科簽署《戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》,雙方同意圍繞復(fù)合銅箔生產(chǎn)進(jìn)行全面合作。公司基于規(guī)劃產(chǎn)能,擬向三孚新科采購(gòu)“一步式”全濕法復(fù)合銅箔化學(xué)鍍銅設(shè)備,與三孚新科共同推動(dòng)一步法工藝落地。
3.2.6.自主研發(fā)新勢(shì)力:深耕相關(guān)領(lǐng)域
1)金美新材
寧德時(shí)代入股,重慶金美新材專(zhuān)業(yè)從事多功能復(fù)合集流體薄膜材料產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)及銷(xiāo)售。
寧德時(shí)代旗下的長(zhǎng)江晨道投資通過(guò)安徽金美新材料持有重慶金美新材 15.68%的股權(quán)。公司主打產(chǎn)品為多功能復(fù)合集流體鋁箔(MA)和多功能復(fù)合集流體銅箔 (MC)。
金美新材從 2015 年開(kāi)始新材料開(kāi)發(fā)工作,于 2016 年便與客戶(hù)攜手開(kāi)發(fā)復(fù)合集流體產(chǎn)品。
2018 年,第一代鋁復(fù)合集流體在歐洲某車(chē)型上得到量產(chǎn)應(yīng)用后,從材料生產(chǎn)工藝端和客戶(hù)應(yīng)用技術(shù)端分別驗(yàn)證了復(fù)合集流體技術(shù)路線(xiàn)的確定性。
隨后又進(jìn)一步往厚度更薄、性能更好的第二代產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)突破。重慶金美項(xiàng)目一期總投資 15 億元,全部滿(mǎn)產(chǎn)后可達(dá)到年產(chǎn)能 3.5 億平米。
復(fù)合鋁箔率先量產(chǎn)。
2022 年 11 月 11 日,公司宣布量產(chǎn) 8 微米復(fù)合鋁箔,成為國(guó)內(nèi)首家宣布量產(chǎn)復(fù)合集流體的企業(yè)。本次量產(chǎn)的 8 微米復(fù)合鋁箔是新一代產(chǎn)品,比上一代更薄,并且改進(jìn)了表面缺陷、孔洞等主要問(wèn)題,大幅提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品良率。
2)納力新材料
公司成立于 2022 年 1 月,專(zhuān)門(mén)致力于復(fù)合銅箔和復(fù)合鋁箔研發(fā)生產(chǎn)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)實(shí)力雄厚,目前公司在揚(yáng)州和江陰擁有兩個(gè)生產(chǎn)基地;一期預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能 3.2 億平。
采用“離子濺射法+電化學(xué)沉積法”鍍銅,基材使用 PET/PEN/PP。公司首批納米涂炭鋁集流體、納米涂炭銅集流體、復(fù)合鋁箔相繼下線(xiàn)。復(fù)合鋁箔目前產(chǎn)品已成功應(yīng)用固態(tài)電池、半固態(tài)固液混合電池、鈉離子電池、鋰金屬電池等前沿電池產(chǎn)品中。
3)漢嵙新材
較早布局復(fù)合集流體。
公司成立于 2018 年,董事長(zhǎng)從事蒸發(fā)、磁控濺射行 業(yè)近 30 年。公司具備自主設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)復(fù)合集流體產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備的能力。與設(shè)備廠(chǎng)商共同設(shè)計(jì)制造的 3um PET 載體膜設(shè)備,生產(chǎn)良率可達(dá) 90%以上,11 月份設(shè)備會(huì)交付安裝調(diào)試采用全干法制程,進(jìn)展領(lǐng)先。
復(fù)合集流體產(chǎn)品在產(chǎn)業(yè)化方面已經(jīng)獲得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。已給行業(yè)內(nèi)的頭部電池企業(yè)送樣,預(yù)計(jì)年底可以實(shí)現(xiàn)試產(chǎn)批量供貨。
4)元琛科技
傳統(tǒng):公司主業(yè)為過(guò)濾材料、煙氣凈化系列環(huán)保產(chǎn)品,產(chǎn)品分為兩大類(lèi):除塵過(guò)濾材料、延期脫硝催化劑。此外,公司向產(chǎn)業(yè)鏈集群方向延伸,從事環(huán)境及新材料第三方檢測(cè)業(yè)務(wù)。
復(fù)合箔材:2020 年起,公司開(kāi)始關(guān)注復(fù)合箔材,2021 年正式立項(xiàng)。針對(duì)膜材料,公司有數(shù)年相關(guān)的制備及改性經(jīng)驗(yàn),深厚的技術(shù)和人才積累。此外,公司處于合肥市新能源產(chǎn)業(yè)鏈的中心區(qū)域,復(fù)合箔材產(chǎn)能建設(shè)落地過(guò)程得到政府大力支持。預(yù)計(jì)第一條量產(chǎn)中試線(xiàn)于今年 11 月完成設(shè)備安裝及調(diào)試。2022 年 11 月 28 日,公司公告與東威科技簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,向東威采購(gòu)最先進(jìn)的 2.5 代雙邊卷夾式水平鍍膜線(xiàn),近日進(jìn)行設(shè)備交付調(diào)試。
5)璞泰來(lái)
傳統(tǒng):公司是國(guó)內(nèi)鋰電負(fù)極龍頭,是國(guó)內(nèi)最大的隔膜涂覆加工商,此外公司垂直整合業(yè)務(wù),業(yè)務(wù)還涵蓋自動(dòng)化工藝設(shè)備、PVDF 及粘結(jié)劑、鋁塑包裝膜、納米氧化鋁及勃姆石等。
復(fù)合集流體:受益于公司長(zhǎng)期在涂布設(shè)備、涂敷加工、鋁塑包裝膜、光學(xué)膜業(yè)務(wù)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì),公司較早捕捉到了復(fù)合集流體的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì),進(jìn)行了研發(fā)布局。目前公司的復(fù)合集流體材料已經(jīng)完成了內(nèi)部測(cè)試和中試,未來(lái)公司將逐步 啟動(dòng)量產(chǎn)生產(chǎn)線(xiàn)的建設(shè)。
6)英聯(lián)股份
傳統(tǒng):在金屬包裝領(lǐng)域深耕多年。目前產(chǎn)品已覆蓋食品、飲料、日化用品 等領(lǐng)域,能夠滿(mǎn)足客戶(hù)多樣化需求及一站式采購(gòu)。
復(fù)合集流體:2022 年 9 月 15 日,公司設(shè)立子公司,專(zhuān)門(mén)從事 PET、PP、PI 等材料復(fù)合銅箔研發(fā)生產(chǎn)。
公司已與供應(yīng)商簽訂主要生產(chǎn)設(shè)備(卷對(duì)卷磁控濺射真空鍍膜設(shè)備、雙邊夾卷式水平鍍膜線(xiàn))的采購(gòu)合同,設(shè)備近期將交付。
從工藝相似、技術(shù)同源的角度分析,我們預(yù)計(jì),其他如光莆、隆揚(yáng)、斯迪克等在電磁屏蔽膜、功能性薄膜材料等鍍膜領(lǐng)域有布局的廠(chǎng)商也存在進(jìn)入行業(yè)的可能。
3.3.設(shè)備端:真空鍍膜和水電鍍?cè)O(shè)備+滾焊設(shè)備
復(fù)合銅箔制造工藝目前以?xún)刹椒橹髁?,即磁控濺射+水電鍍,對(duì)應(yīng)設(shè)備需求為真空磁控濺射鍍膜機(jī)和水電鍍膜機(jī)。此外,對(duì)于電池端來(lái)講,復(fù)合集流體對(duì)生產(chǎn)工藝唯一的變化在于極耳焊接,復(fù)合集流體焊接難度更大,超聲波滾焊可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合集流體和箔材之間的高速滾焊。
3.3.1.真空鍍膜設(shè)備:基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化
1)匯成真空
國(guó)內(nèi)真空鍍膜設(shè)備稀有廠(chǎng)商。
公司的主要產(chǎn)品和服務(wù)為真空鍍膜設(shè)備以及配套的工藝服務(wù)支持,以真空鍍膜技術(shù)及成膜工藝為核心,致力于濺射鍍膜技術(shù)、蒸發(fā)鍍膜技術(shù)、離子鍍膜技術(shù)、柔性卷繞鍍膜技術(shù)以及成膜工藝的研究和應(yīng)用。
公司鍍膜設(shè)備應(yīng)用于消費(fèi)電子領(lǐng)域,工業(yè)品等領(lǐng)域。終端產(chǎn)品包括智能手機(jī)、攝像頭、屏幕顯示、汽車(chē)配件、航空玻璃、磁性材料、半導(dǎo)體電子傳感器、光刻掩膜版等。真空鍍膜工藝起源于國(guó)外,設(shè)備供應(yīng)商主要集中在美、日、德等發(fā)達(dá)國(guó)家,公司是國(guó)內(nèi)真空鍍膜設(shè)備行業(yè)內(nèi)重要企業(yè)。
布局復(fù)合銅箔鍍膜機(jī)。
公司是國(guó)內(nèi)極少數(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)合銅箔高產(chǎn)能批量化生產(chǎn)的設(shè)備企業(yè)之一,通過(guò)獨(dú)家研發(fā)的高能量密度氬離子+低能量高電離度金屬離子技術(shù)等,攻克多個(gè)行業(yè)難點(diǎn)。
目前公司研發(fā)的復(fù)合銅箔 PVD RTR 鍍膜設(shè)備,實(shí)現(xiàn)在厚度3.0~4.5μm、幅寬600~1650mm PET/PP 塑料薄膜表面一次完成雙面鍍銅膜,設(shè)備工藝走速 0.5-30m/min。超薄復(fù)合鋁箔 PVD RTR 鍍膜設(shè)備,實(shí)現(xiàn)在厚度 4.5~6.0μm、幅寬 600~1700mm PET/PP 塑料薄膜表面雙面鍍鋁膜,設(shè)備工藝走速 30-100m/min。
2)騰勝科技
立足真空鍍膜技術(shù)和裝備研發(fā)超 25 年,在柔性材料的卷對(duì)卷真空鍍膜技術(shù)及裝備上具有領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì),是國(guó)內(nèi)首家推出量產(chǎn)型鋰電復(fù)合銅箔鍍膜裝備的公司。
公司的設(shè)備采用專(zhuān)利技術(shù),具備一次性雙面高速鍍膜的功能,設(shè)備各項(xiàng)性能參數(shù)指標(biāo)均屬于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。具有操作簡(jiǎn)便、良率高、鍍膜穩(wěn)定性好、重復(fù)性好、鍍層均勻度好、膜層致密、結(jié)合力好等優(yōu)點(diǎn)。
3)廣東振華科技
綜合大型真空設(shè)備制造商,專(zhuān)門(mén)從事真空鍍膜解決方案。公司可提供連續(xù)式鍍膜生產(chǎn)線(xiàn)、磁控濺射鍍膜設(shè)備、陰極電弧離子鍍膜設(shè)備、硬質(zhì)涂層鍍膜設(shè)備、精密電子束蒸發(fā)鍍膜設(shè)備等真空表面處理設(shè)備。
公司復(fù)合銅箔卷繞鍍膜設(shè)備生產(chǎn)速度快,量產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性大幅提升。市面上常規(guī)卷繞鍍膜設(shè)備走膜速度為 6-10m/min,公司生產(chǎn)速度高達(dá) 30m/min,一次走膜可實(shí)現(xiàn)雙面鍍膜,高速走膜解決行業(yè)痛點(diǎn),量產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性提升。
采用全自動(dòng)抽氣結(jié)合半自動(dòng)、手動(dòng)調(diào)整的鍍膜控制,更有利于獲得均勻要求的鍍膜層。膜料能快速成沉積在基膜上,連續(xù)不間斷,致密無(wú)孔洞。
3.3.2.水電鍍?cè)O(shè)備:廠(chǎng)商稀缺
1)東威科技
PCB電鍍?cè)O(shè)備龍頭,公司垂直連續(xù)電鍍?cè)O(shè)備競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。
PCB電鍍對(duì)產(chǎn)品性能至關(guān)重要,受益于下游高端產(chǎn)品占比提升,我國(guó)垂直連續(xù)電鍍?cè)O(shè)備市場(chǎng)擴(kuò)容。
公司垂直連續(xù)電鍍?cè)O(shè)備具有性能好、節(jié)能環(huán)保、維護(hù)簡(jiǎn)單、性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn),在電鍍均勻性、貫孔率等指標(biāo)表現(xiàn)優(yōu)于同行。
橫向拓展至復(fù)合銅箔設(shè)備,率先受益行業(yè)從 0-1 發(fā)展。公司依托在 PCB 電鍍領(lǐng)域的技術(shù)積累,率先發(fā)力復(fù)合銅箔專(zhuān)用設(shè)備領(lǐng)域,先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯,目前是國(guó)內(nèi)唯一能夠批量化生產(chǎn)水電鍍?cè)O(shè)備的廠(chǎng)商。
產(chǎn)能規(guī)劃上,公司明年產(chǎn)能計(jì)劃不低于 100 臺(tái),目前在手訂單已接近 300 臺(tái)。除水電鍍?cè)O(shè)備外,公司還向前道工序真空磁控濺射設(shè)備延伸。
公司規(guī)劃2023年產(chǎn)能不低于 50 臺(tái)磁控設(shè)備,并首先考慮與公司的鍍膜設(shè)備配套使用,兩種設(shè)備配套使用,技術(shù)具有連貫性,有利于保證產(chǎn)品的良品率。
3.3.3.超聲波滾焊設(shè)備:復(fù)合集流體焊接新增工藝
相較于傳統(tǒng)銅箔和鋁箔,采用復(fù)合集流體的電池前段工序多出一道采用超聲波高速滾焊技術(shù)的極耳轉(zhuǎn)印焊工序,同時(shí)中段工序的多層極耳超聲波焊接工序依舊保持不變。因此,下游電池廠(chǎng)新增滾焊設(shè)備需求。
1)驕成超聲
公司動(dòng)力電池超聲波設(shè)備優(yōu)勢(shì)突出,受益下游需求高速增長(zhǎng)。超聲波焊接在多層極耳焊接領(lǐng)域具有不可比擬的優(yōu)勢(shì),單線(xiàn)價(jià)值量在 100-200 萬(wàn)元。公司是國(guó)內(nèi)少有的可以與國(guó)際高端超聲波工業(yè)設(shè)備廠(chǎng)商進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)的企業(yè)。
公司的核心產(chǎn)品超聲波焊接監(jiān)控一體機(jī)可以有效提升電池效率與良率,是比亞迪和寧德時(shí)代新增動(dòng)力電池產(chǎn)線(xiàn)主要超聲波設(shè)備供應(yīng)商。
基于超聲波高速滾動(dòng)焊接系統(tǒng)技術(shù)開(kāi)發(fā)超聲波滾焊機(jī),是寧德時(shí)代復(fù)合集流體唯一設(shè)備供應(yīng)商。公司自主研發(fā)超聲波滾焊機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)合集流體和箔材之間的高速滾焊,是寧德時(shí)代復(fù)合集流體滾焊設(shè)備唯一供應(yīng)商。
此外,單條產(chǎn)線(xiàn)滾焊價(jià)值量是超聲極耳焊接的 3 倍,單 GWh 復(fù)合集流體極耳焊接設(shè)備在 1200 萬(wàn)以上。
公司有望充分享受復(fù)合集流體產(chǎn)業(yè)化的業(yè)績(jī)彈性?!霸O(shè)備+耗材”模式,推動(dòng)公司業(yè)務(wù)穩(wěn)健增長(zhǎng)。
設(shè)備需求源于市場(chǎng)增量,耗材需求源于市場(chǎng)保有量。
公司除向下游銷(xiāo)售各類(lèi)設(shè)備外,還同步銷(xiāo)售各類(lèi)設(shè)備相關(guān)配件,如焊頭、底膜、裁刀、發(fā)生器等。
根據(jù)公司測(cè)算,2025 年動(dòng)力領(lǐng)域焊頭、底膜市場(chǎng)需求可以達(dá)到 6-10 億元,同時(shí)在汽車(chē)線(xiàn)束、IGBT、輪胎裁切等領(lǐng)域也延續(xù)同樣的商業(yè)模式。
2)達(dá)牛新能源
公司自成立以來(lái),專(zhuān)業(yè)代理 Branson 必能信超聲波焊接設(shè)備及配套產(chǎn)品,同時(shí)銷(xiāo)售超聲波焊接設(shè)備配套,電池正、負(fù)極片五金模切工裝,主要客戶(hù)是在高能量密度的新能源汽車(chē)電池企業(yè)。
具備超聲波滾焊設(shè)備專(zhuān)利。
根據(jù)公司專(zhuān)利《一種復(fù)合材料滾焊一體化設(shè)備》,專(zhuān)利所述滾焊機(jī)包括焊座、焊頭、焊頭電機(jī)以及超聲波換能器。
能夠在復(fù)合材料的正反面各焊接一層箔材,保證了復(fù)合材料正反面的導(dǎo)電性,設(shè)備中各機(jī)構(gòu) 設(shè)置緊湊,有助于保證焊接質(zhì)量以及提高焊接速度。
3)新棟力
近二十年從事工業(yè)應(yīng)用超聲波設(shè)備生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)及技術(shù)研究。公司以聲化學(xué)、塑料焊接、金屬焊接機(jī)作為主營(yíng)方向。
目前公司主要產(chǎn)品有:超聲波金屬焊接機(jī)、超聲波滾動(dòng)焊接機(jī)、超聲波彎曲刀焊接機(jī)、超聲波線(xiàn)束焊接機(jī)、超聲波平齒焊接機(jī)等設(shè)備。
具備超聲波滾焊技術(shù)。公司的超聲波金屬滾動(dòng)焊接機(jī)清潔、高效、精密,可以連續(xù)發(fā)射超聲波,實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)焊接。公司首創(chuàng)雙滾雙超聲波產(chǎn)品,已經(jīng)過(guò)多個(gè)頭部企業(yè)關(guān)注,焊接優(yōu)勢(shì)、性能、效果通過(guò)驗(yàn)證。
3.4.其他:鍍銅專(zhuān)用化學(xué)品
1)光華科技 PCB 電鍍化學(xué)品龍頭。
公司率先在國(guó)內(nèi)建立 PCB 濕制程相關(guān)化學(xué)品整體解決方案,可為 PCB 濕制程全生產(chǎn)提供金屬鹽、藥水及配套專(zhuān)用化學(xué)品和技術(shù)服務(wù),目前產(chǎn)品涵蓋氧化銅、填孔鍍銅、沉鎳金、棕化、褪膜等,產(chǎn)品性能達(dá)國(guó)際水平。
PET 復(fù)合銅箔化學(xué)品定制化服務(wù)。
針對(duì) PET 銅箔的水鍍工藝,公司研發(fā)了 SP 系列水鍍光劑,應(yīng)用于基膜金屬化后的電鍍?cè)龊窦庸?,公?SP 系列水鍍光劑完全自主配方,添加穩(wěn)定,能夠配合大批量生產(chǎn)。針對(duì)水電鍍工序,目前公司可供的產(chǎn)品還有氧化銅、硫酸銅、化學(xué)試劑等系列。
1、完整產(chǎn)業(yè)鏈形成,工藝百花齊放。
上游設(shè)備:東威科技,中游材料,寶明科技等,電池設(shè)備:驕成超聲。
近期亦有多家上市公司宣布進(jìn)軍復(fù)合集流體。工藝上,兩步法、三步法、化學(xué)鍍一步法、濺射一步法百花齊放。
2、金美鋁箔量產(chǎn),玩家百舸爭(zhēng)流。
鋁箔金美已量產(chǎn),拓寬復(fù)合集流體應(yīng)用場(chǎng)景;銅箔從上下游反饋和設(shè)備交付進(jìn)度來(lái)看,寶明科技相對(duì)領(lǐng)先。
3、先發(fā)優(yōu)勢(shì),紅利巨大。
復(fù)合銅箔滲透率上升(我們預(yù)期 22-25 年滲透率分別是 1%、4%、10%、20%),25 年市場(chǎng)空間可達(dá) 343 億元,CAGR282%,在行業(yè)爆發(fā)期,先發(fā)優(yōu)勢(shì)的企業(yè)紅利巨大。
行業(yè)公司:寶明科技、東威科技、驕成超聲;阿石創(chuàng)、三孚新科、元琛科技。
1)復(fù)合集流體量產(chǎn)不及預(yù)期;2)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇。
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