從趨勢看，復合集流體兼具降本+高安全，有望替代傳統(tǒng)集流體，我們預計25年市場空間達300億元

1.為什么關(guān)注復合集流體？降本增效，復合集流體在消費、動力、儲能電池中嶄露頭角

2021年后，復合集流體以同時兼顧能量密度、循環(huán)壽命、安全性及電池成本的優(yōu)勢，在消費、動力、儲能領(lǐng)域嶄露頭角。 

消費：21年7月，OPPO發(fā)布五層夾心式安全電池，引入復合集流體技術(shù)，實現(xiàn)復合集流體在消費電子領(lǐng)域的應用。 

動力：寧德時代研發(fā)的多功能復合集流體技術(shù)在2021 年全球新能源汽車前沿及創(chuàng)新技術(shù)評選中獲評為創(chuàng)新技術(shù)之一。

儲能：海辰新能源22年1月申請了復合集流體及其制備方法和應用。 

2022年11月11日，金美新材料宣布量產(chǎn)8 微米復合鋁箔，成為國內(nèi)宣布量產(chǎn)復合集流體的企業(yè)。





2. 什么是復合集流體？金屬導電層-高分子材料支撐層-金屬導電層”三明治結(jié)構(gòu)的新型材料

集流體是鋰電池中的一種關(guān)鍵材料，作用是將電池活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流匯集起來，以產(chǎn)生更大的輸出電流。正極采用鋁箔，負極采用銅箔。為提升電池能量密度和安全性以及降低成本，鋰電池用集流體正在向高密度、輕薄化、高抗拉強度、 高延伸率等方向發(fā)展。

復合集流體是一種以高分子絕緣樹脂PET/PP等材料作為“夾心”層，上下兩面沉積金屬鋁或金屬銅，制成“金屬導電層-PET/PP高分子材料支撐層-金屬導電層”三明治結(jié)構(gòu)的新型鋰電材料。

復合銅箔：在厚度3.0-4.5μm的PET/PP等基材表面采用PVD磁控濺射的方式，雙面鍍制一層20-70nm的銅膜，方阻約為0.5-2Ω，實現(xiàn)薄膜表面金屬化，然后通過化學電鍍增厚的方式，將銅膜加厚到1μm。 

復合鋁箔：在厚度4.5～6.0μm的PET/PP等基材表面采用PVD蒸發(fā)的方式，雙面鍍制一層1μm的鋁膜，實現(xiàn)薄膜表面金屬化，代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋁箔。

3. 復合集流體兼具高安全、高比能、低成本、長壽命、強兼容等優(yōu)點

高安全：傳統(tǒng)技術(shù)能對內(nèi)短路起到延緩作用，而且以消耗電池能量密度為代價。而復合集流體中間的高分子基材具有阻燃特性，其金屬導電層較薄，短路時會如保險絲般熔斷，在熱失控前快速融化，電池損壞局限于刺穿位點形成“點斷路”。 

高性能：復合集流體中間層采用輕量化高分子材料，重量比純金屬集流體降低50%-80%。隨著重量占比降低、電池內(nèi)活性物質(zhì)占比增加，能量密度可提升5%-10%。 

低成本：與傳統(tǒng)箔材相比，復合集流體金屬材料使用量減少，因此原材料成本得以下降。 

長壽命：高分子材料圍繞電池內(nèi)活性物質(zhì)層形成層狀環(huán)形海綿結(jié)構(gòu)，在充放電過程中，可吸收極片活性物質(zhì)層鋰離子嵌入脫出產(chǎn)生的膨脹-收縮應力，從而保持極片界面長期完整性，使循環(huán)壽命提升5%。 

強兼容：傳統(tǒng)集流體直接升級為復合集流體不會影響原有電池內(nèi)部電化學反應，因此復合集流體可運用于各種規(guī)格、不同體系的動力電池（但由于PET材料的引入，電池制造需新增工序）。



資料來源：重慶金美官網(wǎng)



資料來源：重慶金美官網(wǎng)

高安全：高分子材料毛刺小+發(fā)生斷路效應，可有效控制電池熱失控

電池的安全隱患：電池在使用過程中可能因為受到碰撞及擠壓、電器元件故障、溫度管理不當?shù)纫蛩兀瑢е码姵馗裟な?，電流增大并產(chǎn)生熱量，即發(fā)生內(nèi)短路現(xiàn)象。 

針刺實驗過程中，傳統(tǒng)銅/鋁箔會產(chǎn)生大尺寸毛刺，造成內(nèi)短路，引起熱失控。而復合集流體產(chǎn)生的毛刺尺寸小，疊加高分子材料層受熱發(fā)生的斷路效應，短時間內(nèi)可較大降低短路電流，也有效防止鋰枝晶穿透隔膜引發(fā)的熱失控。



資料來源：重慶金美官網(wǎng)

高比能：相同條件下，能量密度有望提升5%以上

復合集流體特別是復合銅箔可實現(xiàn)大幅減重。根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)銅箔占鋰電池總重量比例約13%，是影響電池質(zhì)量能量密度的關(guān)鍵材料。復合銅箔中銅厚度相比6μm銅箔減少66.67%，復合鋁箔中鋁厚度相比10μm鋁箔減少80%。金屬用量的節(jié)省部分用PET等材料進行替代后，保障安全性的同時重量更輕，產(chǎn)品綜合性能更優(yōu)。 

根據(jù)重慶金美官網(wǎng)，其復合銅箔面密度較傳統(tǒng)銅箔降低77%，能量密度提高5%以上。 

在更輕的重量下，下游電池廠商有機會在電池單體中注入更多電解液或正負極活性物質(zhì)以增加電池容量及延長電池壽命。



資料來源：金美新材料官網(wǎng)，金美環(huán)評


資料來源：金美新材料官網(wǎng)，金美環(huán)評

低成本：根據(jù)高工鋰電，我們預計理論上復合銅箔較傳統(tǒng)銅箔降本40%+

根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，復合銅箔單材料成本低于傳統(tǒng)銅箔65%。以6μm銅箔為例，其單位材料成本為3.73元/平方米；而6.5微米PET銅箔的銅箔厚度為2μm，單位材料成本為1.3元/平方米，低于銅箔的單位成本，材料成本優(yōu)勢明顯。 

我們預計復合銅箔理論成本低于傳統(tǒng)銅箔40%+。傳統(tǒng)銅箔材料成本為3.73元/平，按照材料成本占比83%推導出全生產(chǎn)成本在4.5元/平，而復合銅箔材料成本在1.3元/平，按照材料成本占比在50%推導出全生產(chǎn)成本在2.6元/平。



 資料來源：天風證券研究所



 資料來源：天風證券研究所


4. 復合銅箔主降本，復合鋁箔主安全，我們預計25年合計市場空間有望接近300億元

復合銅箔降本效應明顯，若未來量產(chǎn)問題解決，我們預計可大規(guī)模替代傳統(tǒng)銅箔。我們預計25年復合銅箔滲透率達20%，全球需求量達45億平，單價按4.6元/平，市場空間達206億元。 

復合鋁箔降本效應一般，但量產(chǎn)進展（金美22年11月已經(jīng)量產(chǎn)）+可提升安全性+輕薄化（鋁箔厚度從12微米下降至2微米），我們預計可在消費、動力領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)一定程度替代。我們預計25年復合鋁箔滲透率達10%，全球需求量達21億平，單價按4.1元/平，市場空間達86億元。

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