锂电池行业复合集流体专题报告-23年龙头主导24年全面扩散
一、市场空间：技术革新下高成长的0到1赛道
集流体是锂离子电池的关键辅材，主要作用是导电。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。通常选择铜箔作为负极集流体，选择铝箔作为正极集流体。据高工锂电，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。 复合集流体在材料和结构上颠覆传统集流体。复合集流体采用“金属-PET/PP高分子材料-金属”三明治结构，以高分子绝缘树脂PET/PP等材料作为“夹心” 层，上下两面沉积金属铝或金属铜，引入高分子绝缘材料替代传统纯金属结构，通过金属层与高分子层机械-电-热性能的多重耦合关系，突破传统集流体功能局限。
复合集流体的产业化初衷是为了改善电池安全性。针刺实验中，传统箔材会产生大尺寸毛刺，造成内短路，引起热失控。三明治的特殊结构使复合集流体产生较小的毛刺尺寸，叠加高分子材料层受热发生的短路效应，短时间内可降低短路电流，同时有效防止锂枝晶穿透隔膜引发的热失控。据文献《高安全锂离子电池复合集流体的界面强化》，传统铝箔在针刺后立即发生短路，PET复合铝箔在针刺后电压基本可维持4V，且无起火冒烟现象，有效阻止了电池的内短路。
复合集流体优势在产业化中被放大：兼具提升安全性、能量密度和降低成本。除开有效阻止内短路提升安全性，以价格更便宜、质量更轻的高分子材料代替金属的革命性创新在电池能量密度和成本上也占据优势。据GGII，轻量化高分子材料比纯金属集流体重量降低50%-80%，同时复合集流体厚度相比业内同行纯金属集流体减少25%-40%，从而将电池内更多空间让渡给活性物质，随着重量占比降低、电池内活性物质占比增加，能量密度实现提升5%-10%。
复合集流体产业化进展：消费电池领域已量产，动力电池领域中复合铝箔已量产，复合铜箔送样验证中。据GGII，2021年7月，OPPO发布五层夹心式安全电池，引入复合集流体技术，
实现复合集流体在消费电子领域的应用。2021年宁德时代研发的多功能复合集流体技术在2021年全球新能源汽车前沿及创新技术评选中获评为十大创新技术之一，该技术考虑铝箔通过热-机械载荷断路的电池内短路模拟仿真，引入真空气相沉积工艺，构建三明治结构的复合铝箔，在业内率先解决了高镍电池内短路难题，并通过莱茵TÜV认证。
同时，研制了原位钝化和连续辊焊工艺和装备，攻克了集流体因材料和结构颠覆难以规模化量产的短板，生产节拍达到20ppm。目前该复合铝箔已实现批量生产并应用于大批主机厂。复合铜箔产业化仍在进程中，宝明科技、元琛科技等多家企业均公告投资建设相关产线，目前已与多家电芯厂测试送样。
从专利和企业盈利角度看，下游大厂多专利构壁垒，为行业发展确定性奠基。据国家知识产权局，宁德时代在2018年开始研究复合集流体在动力电池上的产业化应用，并在2018年10月首次发布复合集流体相关专利，首篇专利《二次电池集流体的加工设备》旨在论述一种二次电池集流体的加工设备，以实现箔材与复合集流体的极耳的连接，以将电芯中的电流输送出来。据国家知识产权局统计，自2018年起，四年时间宁德时代累计发布复合集流体相关专利超50份，在下游电芯厂中占据领先。
比亚迪、亿纬锂能、欣旺达、蜂巢能源等多家电芯厂从2019年起陆续在复合集流体领域投入研究。新兴领域专利技术的壁垒构建可帮助企业坚固护城河、增强盈利能力，宁德时代作为龙头电池厂商，已经构建复合集流体专利壁垒的技术红利也将提高企业自身对其产业化应用研发的积极性，电池龙头的积极布局也将推动复合集流体在动力电池领域的0到1进程，为行业发展确定性奠基。
市场空间：中国平价+海外扩张，全球电动化提速渗透，对应中游环节的0到1赛道行业成长属性强。中国：A0级海鸥及A级车比亚迪 DM-i系列引领，二、三线城市渗透率提速，叠加B级海豹渠道下沉、ModelY品牌效应向低线城市延伸，有望持续打开渗透空间。欧洲：受益于特斯拉本土产能放量、芯片限制趋缓叠加中欧班列配合滚装船带动比亚迪等车企出海，供给弹性有望充分释放，预计2023年欧洲电车销量有望超300万辆。
美国：2023年SUV及皮卡产品突破，叠加税收抵扣重启共同驱动美国电车销量冲击200万辆，全球电动车销量有望突破1450万辆。据相关文献，假设单GWh所需锂电铜箔和铝箔面积分别为1200万m²、1750万m²，基于2025年下游需求预测数据，若届时复合铜箔全球渗透率能达到1%/5%/10%，则可对应需求量为2.60、13.00、26.01亿m2。若复合铝箔全球渗透率能达到3%/4%/5%，则对应需求量为11.38、15.17、18.96亿m2。
二、工艺与成本分析：镀膜新工艺，短期成本仍高
（一）工艺：区别传统箔类制造，采用镀膜新工艺
传统铜箔制备采用电解法，传统铝箔采用压延工艺。传统锂电铜箔制造的原材料是电解铜和硫酸，工序包括“溶铜-生箔-后处理-分切”四大步骤。原理来看，锂电铜箔的生成实质是铜离子在阴极辊表面的电沉积结晶结果，因此阴极辊为锂电铜箔生产的心脏，其质量直接决定铜箔的品质和厚度。传统锂电铝箔采用压延工艺制备，制造原材料是铝锭，具体工艺流程是先将铝锭熔化、细化和过滤做提纯预处理，再进行铸轧、冷轧、退火、粗轧、精轧等压延加工工序，最后分切、氧化、涂层出货。
区别于传统箔类制造，复合集流体采用镀膜新工艺。由于高分子材料大多为不导电的绝缘体，无法直接进行电镀，需要先对高分子材料进行预处理使其表面沉积一层导电的金属膜。因此，复合集流体的制备核心在于如何在高分子材料基膜上镀一层兼具均匀性和致密性要求的金属铜薄膜。“卡脖子”难点从传统铜箔的进口阴极辊设备供给限制转换成膜加工技术工艺壁垒，有别于传统箔类的技术底层逻辑。复合铝箔MA：一步法蒸镀铝现为成熟工艺。据东威科技投资者交流表，目前尚未有适用于铝电镀的电镀液，因此铝箔多为蒸镀。据金美新材
料环评报告，其复合铝箔生产采用一步法蒸镀铝，相较于复合铜箔工艺，复合铝箔去掉电镀增厚工艺完全采用蒸镀工艺，蒸镀次数增多，高温下对基膜稳定性要求更高。
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