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复合集流体处于产业加速期预计2023-2025年全球复合集流体设备、材料市场规模CAGR约762%、606%（附二原文下载）

时间：2023-08-28 来源：浏览：

复合集流体处于产业加速期预计2023-2025年全球复合集流体设备、材料市场规模CAGR约762%、606%（附二原文下载）

邱世梁（浙商证券 3060

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以PET/PP等高分子材料作为中间层基膜，通过真空镀膜等工艺，在基膜上下两面堆积出双层铜/铝导电层所形成的复合材料，通过不同材料之间的复合能最大程度地集合不同材料之间的优势。结构方面，复合集流体表现为“金属-PET/PP高分子材料-金属”的“三明治”结构。

因此，此技术集中高安全性、高比能、长寿命、低成本等优势，当然也有一些劣势，比如生产效率低、影响电池输出功率等问题，这就意味着行业的发展还需要一个较长的过程，当然世界上也没有完美的技术。

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原文链接： https://pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP202307101592126326_1.pdf?1689003677000.pdf

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要点摘要

复合集流体：“三明治”结构的锂电池正负极新技术，安全性与经济性兼备

复合集流体是一种新型的集流体材料技术，在提升电池安全性、提升能量密度、高循环寿命、低成本等优势明显，可应用于动力、储能、消费电池。其呈现“三明治”结构，内层为2.5 μm或4.5μm聚合物高分子层（如PP、PET、PI），在高分子材料上下各加上1μm金属（如铜、铝）。

其优势体现：

1）高安全性：中间层高分子材料起到“保险丝“作用，防止热失控；

2）高比容：重量更轻，可提升电芯能量密度；

3）高循环寿命：循环寿命可提高5%；

4）低成本：高分子材料价格相对低。据测，复合铜箔比电解铜箔的铜用量降低约69%，分别约17.92g、58.24g。PET复合铜箔、电解铜箔单位成本分别约3.26、3.97元/平方米，复合铜箔单位成本较电解铜箔下降18%。

复合铜箔的基材选择、工艺路线尚未定型，仍处于多路线并行推进；复合铝箔相对确定，已开启量产导入期

1、基材方面：中间层高分子材料有PP、PET、PI等，PP和PET为当下膜材厂商主流选择。PP和PET材料各有优劣，综合来看PET的应用已相对成熟；PP体量较小，正在

攻克金属附着力难点；PI材料还未进入导入阶段。目前，复合铜箔仍存在PP、PET技术路线之争，复合铝箔基本已确认使用PET。

2、工艺路线方面：1）复合铜箔工艺主要有一步法、两步法、三步法，两步法凭借其高性价比、高良率、低成本优势，成为目前主流选择。

①一步法：有化学沉积的全湿

法、物理沉积的全干法；

②两步法：磁控溅射+水介质电镀；

③三步法：磁控溅射+真空蒸镀+水介质电镀。

2）复合铝箔：一步法，采用蒸镀工艺，核心为真空蒸镀。

3、设备方面：

1）超声波滚焊机：复合集流体的应用需在锂电池制造的前道工序中新增采用超声波高速滚焊技术的极耳转印焊工序。主要参与者骄成超声。

2）真空镀膜设备：有三种技术

①真空蒸发镀膜：复合铜箔三步法制备工艺中第二步；复合铝箔制备核心设备，市场参与者有汇成真空、湘潭宏大、广东振华、道森股份等；

②真空磁控溅射镀膜：复合铜箔二步法、三步法制备工艺中第一步，市场参与者汇成真空、道森股份、东威科技等；

③真空离子镀膜。

3）水介质电镀设备：复合铜箔二步法、三步法

中的最后一步，主要作用是增厚铜层，实现导电需求。市场参与者东威科技。

复合集流体处于产业加速期；预计2023-2025年全球复合集流体设备、材料市场规模CAGR约762%、606%

1、产业化进程：

1）复合铜箔：处于技术验证期，穿孔、铜膜结合力等问题成为影响量产痛点，我们预计最快将于2023Q4导入量产；

2）复合铝箔：已进入量产导入期。

2、市场规模：预计2025年全球复合集流体设备市场规模151亿，2023-2025CAGR=762%；材料市场规模205亿元2023-2025CAGR=606%。

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集流体是锂离子电池的关键辅材，主要作用是导电，通过将电池的活性物质产生的电流汇集起来以形成较大的电流输出，从而实现化学能转化为电能的过程。集流体既充当正负极活性材料的载体，又充当正负极电子收集与传导体，其作用则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。因此理想的集流体往往需要具备电导率高、稳定性好、机械强度好、成本较低等多方面综合性能。

通常选择铜箔作为负极集流体，选择铝箔作为正极集流体。目前国内动力电池正在加快 6μm 铜箔替代 8μm 的导入步伐，头部电池企业 6μm 铜箔的渗透率已经超过了 90%，2021 年起头部电池企业进一步加快 4.5μm 极薄铜箔的导入。铝箔因导电性好、质地软、制造技术成熟、成本低等特点成为锂离子电池正极集流体的首选，目前应用厚度是 9-20μm。

在锂离子电池中，从质量拆分来看，2021 年集流体的质量占比约 15%，其中铜箔约 8%，铝箔约 7%；从成本拆分来看，根据现价测算集流体的成本占比约 10.4%，其中铜箔约 9%，铝箔仅 1.4%，由此可见，铜箔的质量占比和成本占比均高于铝箔。因此对铜箔集流体的技术改进方向较为明确，就是轻薄化，铜箔做薄的好处很明显：一方面降低成本；另一方面减少铜箔的用量，可以提升活性材料的质量占比，从而提升能量密度。目前国内铜箔主流的厚度为 8 m、6 m、4.5 m，相较 8 m，6 m 和 4.5 m 的铜箔可以提升能量密度 5.1%、8.8%。

传统铜箔是通过电解、压延或溅射等方法加工而成的厚度在200μm以下的极薄铜带或铜片，在电子电路、锂电池等相关领域应用广泛。根据加工方法差异，铜箔可分为电解铜箔和压延铜箔。电解铜箔是指以铜料为主要原料，采用电解法生产的金属铜箔。将铜料经溶解制成硫酸铜溶液，然后在专用电解设备中将硫酸铜液通过直流电电沉积制成原箔，再对其进行粗化、固化、耐热层、耐腐蚀层、防氧化层等表面处理，锂电铜箔主要进行表面有机防氧化处理，最后经分切、检测后制成成品。

在相同体积的锂离子电池中，铜箔的厚度越薄，浆料涂敷厚度增厚，可增大活性材料的用量，其承载负极活性物质的能力越好，可直接提升电池的能量密度。因此，锂电集流体向极薄、超纯、高抗拉强度和高延伸率方向发展成为大势所趋。但集流体不能无限减薄，原因在于铜箔需要保证一定的机械强度。如果集流体过薄，在电池循环过程中，易发生集流体的变形断裂，从而导致安全问题。并且超薄铜箔的加工费也十分昂贵，导致整体成本不降反增。

复合集流体为铜箔的降本增效提供了新的思路。复合集流体延续了铜箔轻薄化的思路，用部分有机物替代铜箔，进一步降低了铜箔的用量，并保证了安全性。从结构上来看，复合集流体的构造类似“三明治”，即中间层为有机物，上下层为镀铜，目前中间的有机物层常见的有 PET（聚对苯二甲酸类酯）、PP（聚丙烯）、PI（聚酰亚胺）等。通过真空镀膜等工艺，在基膜上下两面堆积出双层铜/铝导电层所形成的复合材料，通过不同材料之间的复合能最大程度地集合不同材料之间的优势。