锂电产业研究展望：需求催化，新技术产业化铸造新成长

-新能源产业研究系列（五）

姓名：王浩 (分析师)

邮箱：wanghao013539@gtjas.com

电话：0755-23976068

证书编号： S0880513090004

姓名：李嘉琪 (研究助理)

邮箱：lijiaqi026904@gtjas.com

电话：010-83939821

证书编号：S0880122080197

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摘要

宏观层面看来，双碳战略下，碳中和产业至关重要

能源危机与能源安全问题迫在眉捏。能源危机最紧张的时候还没到来，2023俄罗斯天然气真正断供，各国危机感增强，引发能源安全、产业链安全的思考。碳中和产业链将远超房地产产业链，成为国民经济第一大支柱产业。未来几年发展清洁能源将是各个国家都最重视的产业，是政府最好的提振经济的抓手，是全球都争抢的环节，各国在你争我抢的过程中会出现更有利的政策，2025年将成为硬性指标，2023年在能源贵的地方出现爆发式增长。

中观层面看来，锂电产业将迎来洗牌与新发展

结合基本面、资金面、政策面，2022年12月中国电动车渗透率达27.6%，电动化浪潮走向细分领域alpha机会。

洗牌过程中精选阶段性受益于产业链放量，从而量价齐升的环节。中长期看来，无需悲观，开启TWh时代，未来全球实现电气化需300-400TWh，假设20年更换一次，需20TWh/年，目前0.6TWh，仍有30倍空间。短期2023年中上游过剩，开启行业洗牌。

微观层面看来，新技术产业化铸造新成长

核心需求（安全性、高端化、轻量化）催化技术变迁，新技术的优质供给替代旧材料，量价齐升铸造新成长。首先找到由于产品升级，价格和利润率齐升，量价齐升的细分领域，其次选择有价值的研究。

安全性、高端化、轻量化是核心需求

安全性+轻量化：复合铜箔，设备更新先行。原使用寿命为5-8年的设备，实际更新周期仅3-5年。2025年全球锂电设备市场规模有望达近3000亿元。

安全性+高端化：芳纶涂敷，国产替代空间大。替代原理：（1）PVDF价格高企，芳纶涂覆性价比上升；（2）国内芳纶企业突破技术壁垒，加速0-1商业化；

（3）自身性能突出，最轻薄且可单独涂覆。

其他：正极材料、负极掺杂、固态电池、PACK模组等。

风险提示

（1）新能源车销售不及预期；（2）政策变动；（3）产品研发不及预期等。券 Es 诚信·责任·亲和·专业·创新

目录/CONTENTS

01宏观、中观、微观，聚焦细分领域alpha机会
02 安全性+轻量化：复合铜箔，设备更新先行
03安全性+高端化：芳纶涂敷，国产替代空间大
04其他符合锂电材料迭代方向的新技术
05风险提示

01 宏观、中观、微观，聚焦细分领域alpha机会

碳中和产业的重要性

锂电产业的洗牌与发展

宏观

能源危机与能源安全问题迫在眉睫

碳中和产业将成为未来各国的支柱产业

1、未来几年发展清洁能源是各个国家都最重视的产业

2、是政府最好的提振经济的抓手，全球都争抢的环节

基本面

1到N

有助于能源安全独立，经济性好，清洁安全，是最优先级被发展的能源

新能源发电占比、新能源车渗透率均处于从10%提升至50%的关键阶段

爆发，供给过剩，产业链价格下降，刺激新的场景，需求爆发，带动产业链需求创新高

短期

中观

资金面

风格转变

由守转攻

人们倾向于把钱从银行里取出来用来投资

从beta到alpha，走向细分赛道

政策面

不会退坡

中美很难再差，中美硬脱钩也很难再制裁

中欧缓解，合作的必要性也越发迫切，未来走向规则性合作

欧洲对供应链核心需求：1、低碳；2、保护人权保护劳工权利；3、安全韧性，如在本土东欧及认为可靠的地方建厂

无需悲观，开启TWh时代，3个领域渗透率刚开始提升 (乘用车，储能，工程车)马斯克测算未来全球实现电气化，需300-400TWh，假设20年更换一次，需20TWh/年，现在0.6TWh，还有30倍空间

锂电2021年供不应求，2022年供求平衡，各家电池厂扩产积极，2023年中上游过剩，寻找加强alpha的环节(1）在大洗牌中alpha被加强；(2）新的alpha

诚信·责任·亲和·专业·

过程中精选阶段性受益于产业链放量，从而量价齐升的环节

新技术的产业化

微观

找到alpha环节

1、放量的环节；2、不要价格战，很难获得收益，以量补价；3、最好是量价齐升，由于产品升级，价格和利润率齐升

(1）洗牌中alpha加强：这轮多米诺骨牌似的价格坍塌会横扫整个产业链，行业会经历一次痛苦的洗牌，利润总额会下降，部分环节甚至会出现亏损，最终，唯有产能的实质出清，新一轮的上升周期才可能再次降临，这需要时间消化

(2）新技术：alpha来自0-1的替代

为什么新技术能替代:解决了核心需求：安全性、高端化、轻量化

产业聚焦

选择有价值的研究

不能是太新的技术:否则发展不迫切，没法规模化，纯靠政策补贴，产业规模上不起来，很难找到长大的公司

找到核心需求类似大手机：1、安全性，安全没法保证的话，高端续航高燃烧更猛烈；2、高端化；3、轻量化

复合铜箔芳纶涂敷正极材料负极掺杂固态电池Pack模组

01 宏观：碳中和产业至关重要能源危机与能源安全问题迫在眉捏

能源危机与能源安全问题迫在眉捏

能源危机最紧张的时候还没到来

2023俄罗斯天然气真正断供此前体现在石油天然气涨价，2023是体现在真正断供一年，危机感增强，引发思考，2023才刚刚开始能源危机

能源安全、产业链安全是目前各国政策考虑的核心问题。国际比较优势格局在悄然变化，中国的各系列政策表达强烈能源安全、产业链安全倾向，美国及世界各国都想掌握能源安全、产业链安全

01 宏观：碳中和产业至关重要

碳中和将成为未来各国的支柱产业

□碳中和产业链将远远超过房地产产业链，成为国民经济第一大支柱产业。未来几年发展清洁能源是个个国家都最重视的产业

□是政府最好的提振经济的抓手，是全球都争抢的环节。美国出IRA法案目的在于重塑产业链格局，不必担心国内政策滑坡，各国在你争我抢的过程中会出现更有利的政策。2025年将成为硬性指标，2023在能源贵的地方出现爆发式增长。

图：“双碳”是国家战略目标核心内容之一

01 中观：锂电产业的洗牌与发展：锂电将进入TWh时代基本面

□ 中国动力电池供给全球市场。2022年1-10月全球动力电池累计装车量为389GWh，同比+76.7%。在全球TOP10动力电池供应商中有6家中国企业上榜，合计装机量226.5GWh，市占率达到58.2%，较2021年提升7.5pct。2022年1-10月宁德时代装车量位居首位，装车137.9GWh，市占率为35.4%，同比+4.3pct；LG新能源位列第二，装车52.8GWh，市占率为13.6%，同比-7.2pct；比亚迪列第三，装车52.3GWh，市占率13.4%，同比+4.9pct。

□2023 年全球锂电出货量有望进入TWh时代。我们预计2023年我国新能源车销量有望首次突破1000万辆，达到1050万辆，同比增长61.5%，到2025年有望增长至1985万辆，CAGR达到45.1%。在动力、储能、消费需求的拉动下，预计2023年全球锂电需求有望首次突破1TWh，达到1.26TWh。

图：全球动力电池逐月装机量（GWh）

图：全球动力电池逐月库（GWh）

表：中国锂电池出口量

01 □渗透率突破到一个位置之后，取而代之的很可能是快速的提升而非趋缓。

□2022年下半年市场多次上调对下游电动车销量的预期。市场由下调电动车销量预期至500万辆，到现在基本已经形成了预期销量600-650万辆的共识。美国有望开启高增速，中欧持续渗透，预计2030年电车销量5337万台，渗透率近60%。

□市场真正的演绎比我们想象的要乐观。对于2023年以及之后的电动车销量增长，由于2022年中国新能源汽车渗透率达到27.6%，市场担忧销量增速随之趋缓。我们认为，这个担忧的本质是对渗透率定义。我们认为，新能源汽车的革命很可能是下一个智能机的革命，渗透率突破到一个位置之后，取而代之的很可能是快速的提升而非趋缓。

□差异化竞争：一体化带来成本优势，未来差异主要看高镍比例和海外出口

□下游绑定：格局想打破比较难，下游客户稳定

未来格局变化看二、三线电池厂：2022年电池厂扩产，格局变化需关注中航锂电、亿纬锂能、蜂巢这些二线电池厂能否有效量产

预计2023年行业竞争将加剧，电池厂开启分化，行业集中度进一步提升，龙头厂商成长确定性高。测算电池行业23年产能利用率达80%左右，主流公司出货可覆盖全年需求，行业将迎来结构性过剩，龙头厂商出货确定性高。

诚信·责任·亲和·专业·创新

数据来源：乘联会，国泰君安证券研究

表：2020至2025E全球动力电池装机量及市场空间测算

	2020	2021	2022E	2023E	2024E	2025E
	新能源汽车销量（万	辆）
中国	133	352	616	893	1161	1510
美国	33	67	114	228	376	564
欧洲	127	226	274	356	463	592
其他地区	10	30	50	80	128	205
全球销量总计	303	675	1054	1557	2128	2871
YOY		123.0%	56.2%	47.8%	36.7%	34.9%
	装机量需求合计
磷酸铁锂电池需求（GWh）	47	155	343	568	856	1262
三元电池需求（GWh）	187	295	448	676	1029	1561
其他材料电池需求（GWh）	27	30	33	37	40	43
全球电池雪术（GWh)	261	479	824	1281	1925	2865
YOY		83.8%	72.0%	55.5%	50.3%	48.9%
	材料单耗
磷酸铁锂单耗（万吨/GWh）	0.240	0.226	0.212	0.199	0.187	0.176
三元单耗（万吨/GWh）	0.190	0.179	0.168	0.158	0.148	0.139
其他类型正权单耗（万吨/GWh）	0.185	0.174	0.163	0.154	0.144	0.136
	雪求合计
磷酸铁锂正极需求（万吨）	11	35	73	113	160	222
三元正极需求（万吨）	36	53	75	107	153	218
其他正极需求（万吨）	5	5	5	6	6	6
全球正极需求合计（万吨）	52	93	153	226	319	446
YOY		79.2%	65.4%	47.1%	41.3%	39.8%
	材料价格
磷酸铁锂正极价格（万元/吨）	3.8	6.0	15.0	10.5	7.4	5.4
YOY		57.8%	152.3%	-30.0%	-30.0%	-27.0%
三元正极价格（万元吨）	13.0	17.0	33.0	26.4	19.8	14.9
YOY		30.8%	94.1%	-20.0%	-25.0%	-25.0%
其他类型正极价格（万元/吨）	20.4	28.8	41.7	31.3	23.5	17.6
YOY		40.9%	45.0%	-25.0%	-25.0%	-25.0%
	市场空间
磷酸铁锂正极市场空间（亿元）	43	208	1093	1192	1182	1195
其他正极市场空间（亿元）全球正极材料市场空间合计（亿元） YoY	正板市场空间（亿元）	462			895	2484
	101	149	226	179	136	103
	606	1251	3802	4186	4340	4530
		106.6%	203.8%	10.1%	3.7%	4.4%

数据来源：各公司官网，公司公告，Wind，国泰君安证券研究

02 表：国际锂电产业贸易争端介绍与竞争优势比较

锂电产业技术竞争力领先全球。

中国锂电产业靠产业链内因驱动，外因辅助作用（产业政策、资本）。

√ 美国《通胀削减法案》希望通过补贴扶持起本土锂电产能，摆脱中国供应链。补贴只是阶段性的外因，核心还得靠全产业链内因、即自身努力驱动，目前来看美国不具备扶持起具有真正持续竞争力的本土锂电产业链的条件。该方案已引起欧日韩的极大不满。

先发优势+规模优势奠定中国锂电产业全球领先地位。

√锂电产业链后发者的追赶极其困滩，很容易被淘汰：竞争要素是技术、成本。行业特征是“先发优势+规模优势" 。

√ 非中国的锂电企业很难被政策、资本等外因扶持起来，从而后发弯道超车，至少现有的LG、SX、SK、SDI、TSL等公司不能。

√ 即使被迫和TSL脱钩，中国电动车产业链依然不改竞争优势。早期TSL是成就了中国电动车产业链，后期是中国产业链成就了TSL。往后看，中国产业链可成就更多“TSL”，但TSL及其他美国电车企业或离不开中国产业链。

面对贸易争端，中国企业有足够能力应对。

√ 未来贸易规则的趋势？一 -低碳、保护人权、安全韧性。相信中国企业的硬实力和灵活应对能力。

中国锂电企业的应对之策：海外建厂、合资建厂、技术授权等。可类比当年大众、奔驰、福特等欧美车企在中国“技术、股权换市场”的做法。

√ 中国锂电产业有哪些被海外卡脖子的环节？—上游资源：锂、钴、..；.部分关键设备。

如果最悲观情况，真被美国市场排除在外，中国锂电企业会怎么样？一影响短期业绩增速，长期还是技术竞争力决定全球化份额和盈利能力

欧美或难以彻底脱离中国锂电产业链。

√ 美国能否离得开中国锂电产业链？一各国都想获得产业链安全性保障，但美国自建完整产业链极其困难，无法离开中国锂电产业链。美国对中国光伏产业的贸易制裁有一定的参考意义。（美国对华战略“三板斧”：投资、协同、竞争）

欧洲是否离得开中国锂电产业链？一预计欧洲或倾向于和我国寻求新的合作方式。预计欧洲的做法会更理性实际，会通过新的贸易规则引导产业链更ESG、更安全。

1.复合铜箔：已有多家企业参与，其中材料15+家，电池5+家，设备10+家。2025年市场规模，乐观预计为16\~18亿平且渗透率10%,中性预计为10\~12亿平，悲观预计为5\~7亿平。2.硅基负极：2022年新一代硅碳技术推出，循环性能大幅提升，有望在4680大圆柱上批量应用，推动硅碳负极材料正式突破万吨。3.气凝胶：行业规模10亿，技术壁垒高，进入成本高，企业进入性价比较低，研究价值较低4.固态电池：电池安全性的终极目标5.Pack结构：从组装上提升安全性，减少冗余零部件达到轻量化

02 安全性+轻量化：复合铜箔，设备更新先行

02 复合铜箔初露锋芒，与传统铜箔相比优势明显定义和市场需求梳理

□铜箔是现代电子行业必不可少的基础材料，传统铜箔按生产工艺的不同分为压延铜箔和电解铜箔两类。根据应用领域及产品规格不同，电解铜箔可分为锂电铜箔、电子电路铜箔，其中锂电铜箔主要应用于锂离子电池领域，如消费类锂电池、动力类锂电池及储能用锂电池等；电子电路铜箔根据其自身厚度和技术特性主要应用于不同类型的印制电路板（PCB）。

□铜箔下游新能源汽车市场前景广阔，将带动锂电铜箔行业快速发展，锂电铜箔行业高端铜箔产品需求旺盛。受下游新能源汽车行业续航需求增加、高能量密度电池享受更高补贴等因素影响，锂离子电池向轻薄化、高能量密度发展趋势明显。催化铜箔企业不断升级产品，厚度、抗拉强度、延伸率、耐热性和耐腐蚀性等指标提升，6微米极薄及更薄的成为布局的重心，4微米、4.5微米等产品已在宁德时代、中创新航等开展应用。新型3C数码市场如无人机、可穿戴设备等近年来发展迅速，对高端锂离子电池的需求增多，也带动了高端锂电铜箔需求增长。

□锂电铜箔已从关键辅材向核心主材演变，在锂电池成本占比快速攀升至第三位。电池企业争相入股投资锂电铜箔企业，表明电池企业在保障锂电铜箔供应稳定和维稳价格方面的需求急迫。铜原料涨价、加工费上涨、下游市场需求增长，锂电铜箔价格大幅上涨。据高工锂电，2022上半年，锂电铜箔在5系三元电芯中的成本占比已经上升至第三位，仅次于正极和电解液，在其它材料体系中的电芯成本占比也出现不同程度的上升。

图：2022年H1全球新能源车销量近500万辆（单位：万辆

图：典型脑机系统的组成

正极材料负极材料		铜箔	铝箔	电解液	隔膜	其他
质量占比 39%	20%	13%●	5%	15%	2%	6%
成本占比 47%	15%	9%	4%●	12%	6%	7%

02 传统铜箔为复合铜箔产业奠定坚实基础

定义和市场需求梳理

□已具备投资规模及运营资金壁垒。传统铜箔企业解决了复合铜箔产业化的投资规模和运营资金规模要求壁垒。（1）复合铜箔的技术含量高，对生产工艺与设备的要求严格。厂商需具备自行设计、加工生产的关键设备的能力。（2）复合铜箔设备投入规模要求高，较强的规模经济特点，在投资建厂时的关键设备购置、基础建设投入需要具备资金实力。（3）金属铜产品属于大宗商品，资金实力也要求高。

□技术储备完备。传统锂电企业为复合铜箔产业化解决高技术壁垒。（1）生产技术经验积累为主，需长期的生产实践摸索，如复合添加剂的制备技术、生箔技术、后处理技术等，均难以通过简单复制即掌握。（2）复合铜箔不但要具有耐热性、抗氧化性，而且要求表面无针孔、皱纹，与层压板要有较高的抗剥强度，没有处理微粒迁移等基板污染现象等，属于技术层次较高的铜加工材料。

□专业人才的锁定。技术和经验需要专业的人才，但目前此类专业人才极少，更常见的人才是由企业在生产活动中通过长时间的生产实践进行培养。

□销售渠道和品牌建设完善。经过多年的市场竞争，（1）行业中容易开拓或者含金量高的销售渠道已经被先进入的传统铜箔企业占领，（2）下游锂电池头部企业筛选供应商要求严格，且一旦确定了合格供应商后不再随意更换，销售渠道和品牌建设是长期积累。

公司	具体进展	客户认证节奏	产能规划	技术特点
重庆金美	已实现复合铜箔/铝箔的小批量生产	宁德通过参股重庆金美布局PET铜箔	2.95亿平方米	同时具备复合铜箔和复合铝箔量产技术
宝明科技	复合铜箔良率为80%	2022年5月初客户送样，目前已经送样多家客户，部分客户已经下达小批量订单，主要是动力电池（比亚迪、国轩、LG等）、储能电池和消费类电池客户	投资60亿元在江西赣州建设锂电池复合铜箔产能	技术源于金属镀膜积累
双星科技	22年中送往客户进行评价认证，处于样品持续先期规划5千基膜占优(3um的实验验证优化以及中试线筹给宁德、比亚迪、xwd、万平方米，用的都是双星的膜），备（同步对比测试国内 LG等送样远期规划5亿是国内唯一具备4.5um外量产磁控溅射、水镀平方米基膜量产能力的公司线）的并行推进阶段

公司	具体进展	客户认证节奏	产能规划	技术特点
中一科技	全资子公司武汉中一从事复合铜箔研发至销售 -业务			公司在集流体电化学镀
			先期计划建设年产500万平方米生产线	的添加剂、工艺、过程
			先期计划建设年产500万平方米生产线	控制、装备等方面拥有的核心技术，可以应用到复合铜箔的生产中，提高良品率和生产效率
诺德股份	小批量送样	小量试用		技术开发阶段
万顺新材	小试阶段	送样B和C，验证成功后进入生产阶段
方邦股份	研发中，未送样和认证
海亮股份	已立项，研发中
阿石创	复合铜箔在研，争取23年初前送样			利用自身对PVD镀膜材料的深刻理解，积极研发生产复合铜箔

数据来源：各公司官网，公司公告，Wind，国泰君安证券研究

02复合铜箔2025年渗透率或达10%，市场规模228.2亿元展望：需求推化，新技产业素列（长

□锂电池及复合铜箔主要用于新能源车、储能和消费等。随着新能源车行业崛起，推动锂电池快速降本。据公司公告，2021年，宁德时代动力电池平均售价为0.78元/Wh，相对2014年下降幅度达到73%。

□储能有望进一步打开锂电池及复合铜箔市场空间。目前全球能源供应向新能源方向转型，能源供需错配，以及能源供应危机，都推动储能需求上升。据高工锂电数据，2021年国内储能电池出货量近60GWh，同比增长195%。因其金属层更薄，复合铜箔的快充性能表现有可能低于传统箔材。因此，除了纯电动4C应用场景，复合铜箔有望在储能、换电、中低端车等市场，更有竞争力。

□复合铜箔理论上兼具安全性、低成本和轻量化优势，是传统铜箔的高端替代品，2025年渗透率有望提升至10%。传统铜箔减厚度存在理论上限，难以两全低成本和高性。“三明治”结构，夹心部位用低密度PP/PET膜置换金属铜，降低了热失控风险，相比于6um传统铜箔，单位面积减重超55%，能量密度提升5%-10%；理论上单位物料成本降低近63%，综合成本降44%。目前因技术不成熟且设备国产化率低，复合铜箔综合成本偏高，未来有望通过提升良率、设备线速继续降本，预计2025年理论上综合成本有望降至2.07元/平，传统铜箔3.69元/平。

图：复合铜箔市场空间测算

复合铜箔	2021	2022E	2023E	2024E	2025E
	电池总需求量
全球电池需求 (GWh)	479	824	1281	1925	2865
全球动力电池需求量(GWh)	296	552	938	1475	2288
全球储能电池需求量(GWh)	60	130	189	284	39789
全球其他电池需求量(GWh)	50	65	73	81	39789

复合铜箔需求量
动力电池领域渗透率		0%	1%	5%	10%
储能电池领域渗透率		2%	5%	15%	30%
其他领域渗透率	1%	5%	10%	15%	20%
复合铜箔占比	0.1%	0.7%	2.0%	6.7%	12.8%
搭载PET铜箔电池量（ (Gwh)	0.5	5.8	26.1	128.4	365.8
1GWh电池需复合铜箔量 (万平方米)	1200	1200	1200	1200	1200
复合铜箔需求量 (万平方米)	600.0	7,006.2	31,328.2	154,072.9	438,914.7
	600.0	7,006.2	31,328.2	154,072.9	438,914.7
复合铜箔单价 (元/平方米)	8	7.2	6.5	5.8	5.2
复合铜箔市场空间 (亿元)		5.0	20.4	89.4	228.2

02 复合铜箔2025年渗透率或达10%，市场规模228.2亿元

□复合铜箔市场空间具有极大潜力，2025年市场规模可达228.2亿元。随着复合铜箔技术成熟，2023年复合铜箔有望开始大批量出货。随着复合铜箔渗透率提高，复合铜箔到2025年出货量有望达到新的台阶，进入真正替代传统铜箔时期。

□核心假设：

√ 1、渗透率：2022\~2025年（1）复合铜箔动力电池领域渗透率分别为0%、1%、5%和10%，（2）储能电池领域渗透率分别为2%、5%、15%和30%，（3）其他消费电池领域渗透率分别为5%、10%、15%和20%；

2、售价：复合铜箔的平均售价分别为7.2元/平米、6.5元/平米、5.8元/平米、5.2元/平米。

预计到2025年复合铜箔出货量有望达到43.9亿平米，对应的市场规模约为228.2亿元。

□复合集流体产业主要涉及设备、制造两道产线，其改进方案可分别从材料、制造、设备着手分析。本报告诣在从材料、制造工艺、及设备端分别结构传统铜箔与复合铜箔的产业工艺，进一步解析产业工艺的优劣势，协助产业实现扩产及国际化目标。

图：铜复合集流体产业链

02 高安全性是复合集流体的主打优势

产业在安全性方面的密切关注也是基于其有望解决高镍电池热失控难题

图：传统集流体产生毛刺会刺穿隔膜导致内短路

（1）传统集流体产生毛刺会刺穿隔膜导致内短路，复合铜箔毛刺小且熔点低助力提升安全性。

由于复合铜箔的中间层为PET/PP基膜等有机层，被刺穿能够有效避免电芯短路，从而可以提升电池安全。电池中电离迁移的锂离子数量超过负极石墨可嵌入的数量，锂离子将在负极表面洁宁，成为锂枝晶。锂枝晶会不可逆的造成锂电池的容量和使用寿命衰减。若锂枝晶继续增大，出现穿透隔膜使正负极短路，

电池将出现热失效等安全问题。

图：复合铜箔毛刺小且熔点低，提升安全性

（2）复合集流体毛刺小且其受热断路效应可有效防止锂枝晶导致的热失效问题，大大提升电池寿命和安全性。

复合集流体材料穿刺时因其高基膜高分子不容易断裂，即便断裂，铜层比传统的更薄，穿刺时产生的毛刺更短，1微米的镀铜的强度无法达到刺穿隔膜的标准，从根本上降低了毛刺穿透隔膜并与电极接触的风险。

（3）PET等有机层不导电且熔点低。

发生局部短路时较易熔断并实现局部电流的点断路，发生大面积短路时PET层和阻燃结构可提供无穷大电阻从而有效避免电池热失控。传统技术在电解液中添加阻燃剂，一般添加的量较少，仅能对内短路起到延缓作用，且以牺牲电池能量密度为代价，过量添加会导致电池电化学性能大幅下降。而复合集流体中间的高分子基材具有阻燃特性，其金属导电层较薄，短路时会如保险丝般熔断，在热失控前快速融化，电池损坏仅局限于刺穿位点形成“点断路”

02

□在低成本方面，在技术完备条件下，复合铜箔低成本体现在原料成本低、设备投资高但量产后综合成本低，理论降本空间大。大规模量产后有望实现综合成本4.5元每平米以下，相较传统铜箔有望实现降低40%的制造成本，理论上放量后单平原料成本有望降低2元以上。

表：复合铜箔单平原材料成本有望降低2元以上

单价（吨）	面密度(g/m) 单平原材料成本
铜箔（2um） 63000	17.92
铜箔（6um） 63000	53.76
PET（6μm） 25000	8.28
PET（4μm） 25000	0.21 5.52 0.14
传统铜箔（6um） 63000	53.76
复合铜箔（6um）= 88000 铜箔2um+PET 4μm	3.39 /

原料成本低

复合铜箔由于减少了铜的使用，相较传统6um铜箔，原材料成本可降低40%以上。若以后基膜可国产替代，成本降幅可达50%。复合铜箔的技术路线主要有PET和PP基材两大类：

①PP：原料便宜，耐强酸强碱，不耐低温（30度以下脆化），不适合很多环境，铜附着力差，抗拉强度弱（影响后边涂附等工序）；

②PET：原料比PP贵，耐弱酸弱碱（电解液为弱酸性）铜附着力强。

02

低成本是产业化的基石

高比能与长寿命是产业化的必备条件

□复合铜箔设备投资高，比传统铜箔高约1倍多，但综合成本可低超40%。据嘉元科技与中一科技公告，扩产1万吨传统铜箔的投资额约为6亿元。以铜箔厚度为6微米为例，1万吨铜箔面积为1.86亿平米，传统铜箔单平米投资额约为3.2元。据宝明科技公告，PET铜箔单平米投资额约为7.7元。传统铜箔与复合铜箔的成本结构中，主要成本项目为原材料费用和折旧费用，括人工费用等其他成本项目一般占比较低。经测算，综合成本可低44%。

□ 即使复合铜箔的折旧成本再上升50%，原材料成本上升10%-20%，复合铜箔的综合成本还是明显占优。

表：复合铜箔规模化成本理论上显著低于传统铜箔44%

成本项目		铜箔	PET铜箔
原材料	原料成本（元/平米）	3.39	1.27
铜箔制造	投资金额	6亿元/万吨，面积为1.86亿平米	7.7元/平米
	单位投资（元/平米）	3.2	7.7
	折旧（元/平米，假设10年）	0.3	0.8
单位成本合计（元/平米）		3.69	2.07

PET铜箔规模化成本显著低于传统铜箔

√ 当前略高：复合铜箔制备工艺更复杂，设备投入、制造费用更高，产业化初期良率低，当前复合铜箔综合成本高于传统铜箔。

√ 降低30%以上：若考虑大规模量产化后良率、效率的提升，理论上复合铜箔成本有望比传统铜箔降低30%以上。

以6um铜箔为例：其单位材料成本为3.39元/平方米；6umPET铜箔的铜箔厚度为2um，单位总成本为1.27元/平方米

复合铜箔规模化成本理论上显著低于传统铜箔44% 请参阅附注免责声明

02 中长期轻量化带来广阔的应用前景

产业化成为共识期待

□复合铜箔1GWh锂电池箔材于传统铜箔减重56%。由于铜密度为8.96 g/cm3，高于PET膜材的1.37g/cm3，因此将部分铜换成PET材料，能减少箔材的重量。

□假设1GWh锂电池负极箔材用量为1200万平米，铜箔厚度为6微米，则需要的铜箔用量为645吨。若将铜箔、铝箔换成复合箔材，其中PET层厚度为4微米，金属层厚度为2微米。

□1GWh锂电池需要的复合铜箔为281吨，相对传统箔材减重达56%。

□ 中长期看，轻是化与强兼容为其带来广闰的应田前昱复会铜箔产业化成为行业共识期待

表：复合铜箔1GWh锂电池箔材于传统铜箔减重56%

负极集流体铜箔	PET铜箔
构成（um）	6 1+4+1
1GWh用量（万平米）	1200 1200
金属厚度(um)	6 2
金属密度（g/cm3)	8.96 8.96
PET厚度(μm)	/ 4
PET密度（g/cm)	/ 1.37
金属用量(吨)	645.12 215
PET用量（吨）	65.76
1GWh用量（吨）	645.12 280.8
相比传统箔材减重	56%

PET铜箔有望实现超50%的质量减轻

厚度相比6um铜箔减少66.67%：金属用量的节省部分用PET等材料进行替代后，保障安全性的同时重量更轻，产品综合性能更优。

重量减轻50%-80%：复合集流体中间层采用轻量化高分子材料，重量比纯金属集流体降低50%-80%。

能量密度提升5%-10%：随着重量占比降低、电池内活性物质占比增加，能量密度可提升5%-10%。

02

中长期轻量化带来广阔的应用前景

产业化成为共识期待

□轻量化能有效降低燃油车油耗，提高电动车续。双碳背景下，轻量化是汽车行业发展的大趋势。

口燃油车重量每降低10%，油耗降低6%-8%。根据国际铝业协会的相关数据，燃油车的重量与耗油量大致呈正相关关系，汽车的质量每降低100kg每百公里可减排800-900g的CO2，可降低油耗0.3-0.6L，同时能提高汽车驾驶安全性以及驾驶舒适性。

□电动车重量每降低10%，续航里程将提升5-6%。新能源汽车搭载三电系统和大量智能化设备，相对传统汽车增重比较大。对于纯电动汽车而言，整车重量每降低10kg，续航里程可增加2.5km。此外，轻量化技术的应用有利于减少制动距离，增加动能节省，提高加速性能和最大时速等动态参数，亦有利于减轻噪音振动性。

表：《节能与新能源汽车技术路线图2.0》各车型能耗目标（以2019年为基数）

类型	2025年	2030年	2035年
乘用车 (含新能源）	4.6L/100km	3.2L/100km	2.0L/100km
传统乘用车	5.6L/100km	4.8L/100km	4.0L/100km
客车	油耗下降10%	油耗下降15%	油耗下降20%
货车	油耗下降8%	油耗下降10%	油耗下降15%

表：《节能与新能源汽车技术路线图2.0》各车型轻量化发展目标（以2019年为基数）

类型	2025年	2030年	2035年
燃油乘用车	整车轻量化系数降低10%整车轻量化系数降低18%整车轻量化系数降低25%
纯电动乘用车	整车轻量化系数降低15%整车轻量化系数降低25%整车轻量化系数降低35%
客车	整车轻量化系数降低5%整车轻量化系数降低10%整车轻量化系数降低15%
载货车	载质量利用系数提高5%	载质量利用系数提高10%	载质量利用系数提高15%
牵引车	挂牵比平均值提高5%	挂牵比平均值提高10%	挂牵比平均值提高15%

02 复合铜箔有三种生产方案，产业内使用两步法居多当前产业内以基膜PET+两步法为主

复合铜箔工艺路线多元，当前产业内以基膜PET+两步法为主，量产难点在设备和良率

从基膜材料选择看来，PET材料抗拉强度更大、工艺简单，成为主流选择。PP材料电池端性能好更受电池厂青睐，或工艺成熟后成为更优选。

从制造工艺看来，分为一步法、两步法和三步法。一步法分为全湿法和全干法，其产品性能优异、良率高，但目前成本高昂，尚处实验室攻关阶段。两步法包括磁控溅射+水电镀环节，成熟度较高。三步法在两步法基础上增加真空蒸镀环节，即磁控溅射+真空蒸镀+水电镀，提升生产效率和均匀性，但损失良率。

高安全、长寿命、低成本、强兼容、轻量化

产业内形成三种复合铜箔方案

（1）一步法：磁控溅射至1微米，化学法。

（2）两步法：磁控溅射70-80nm，将基底材料金属化，形成具备特殊性能的金属薄膜，剩下的采用水电镀，加厚金属膜层。

（3)三步法：磁控溅射30nm，再一次蒸镀40nm，将基底材料金属化，剩下采用水电镀。

□目前大多数厂商采用两步法。从电池组装环节看来，增加了滚焊，并将极耳焊接改为超声焊接。

图：复合铜箔的主要生产工艺流程

02 复合铜箔有三种生产方案，产业内使用两步法居多

当前产业内以基膜PET+两步法为主

制造工艺

磁控溅射

磁控溅射法属于物理气相沉积的一种（PVD）。

将靶材置于阴极，电子与工作气体碰撞分解出正离子，在电场的作用下，正离子会轰击靶材表面，靶材内原子获得能量且因此发生级联碰撞，最终发生溅射现象，完成镀膜。

示意图

真空蒸镀

真空蒸镀属于物理气相沉积的一种（PVD）。

是指在真空条件下，采用一定的加热蒸发方式蒸发镀膜材料（或称膜料）并使之气化，粒子飞至基片表面凝聚成膜的工艺方法。

水电镀

水电镀是三种方法都要使用的工艺，归类为物理气相沉积（CVD）。

电镀总结来说即借助外界直流电的作用，在溶液中进行电解反应，使导电体例如金属的表面沉积一金属或合金层。

成本比较：一步法>两步法>三步法

表：三种工艺详细介绍与成本比较

一步法分为全湿法和全干法。

全湿法对基膜清洗、粗化，提升表面粗糙度，后以化学沉积（不通电在薄膜基材表面覆盖一层均匀的金属铜层。代表厂商为三孚新科。

√ 全干法通过多靶材、多腔体提高效率，使用纯磁控溅射工艺或开发磁控溅射和真空蒸镀一体机镀铜。代表厂商为汉嵙新材、道森股份（深圳洪田）。

两步法工艺较成熟，效率与成本对立。

√ 方阻=材料电导率/厚度，即磁控溅射的金属层越厚，方阻越低。至少需要低于一定的数值才能实现连续湿法电镀（即水电镀）加厚，般预镀铜层方阻<2.5欧姆。方阻小了（磁控溅射层越厚），电镀环节效率将显著提升，单线产能提升。

两步法
√ 磁控溅射和真空蒸镀的沉积效率均为纳米级，沉积1um，需操作几十次才能完成，生产中一般仅用磁控溅射/真空蒸镀镀种子铜层（<100um），剩下的由速度快的水电镀一次成型。磁控溅射层越厚，磁控溅射线速度将显著下降，单线产能下降，单平成本提升。

三步法提高打底效率与均匀性，成本更低。

较两步法，三步法在磁控与电镀间加入了高效蒸镀环节，膜层加速增厚，减少了磁控溅射的电镀时间、提升了水电镀的效率。

真空蒸镀主要是为了加快打底速度，其次可以提高沉积均匀性。磁控溅射速度较慢，叠加真空蒸镀可加快打底速度，同时把蒸汽冷凝，有填坑的作用，可提高铜层的均匀性。

一步法优势显著，但目前成本高昂、效率不及预期，尚处于实验室研发攻关阶段。

√一步法可以提升良率、均匀性、自动化水平（两步法、三步法未能将设备连通，自动化程度有限）以及沉积纯度，但目前成本较高，且设备尚未打通。

两步法的成本主要来自设备折旧、能源、材料消耗。

√ 磁控溅射优点有环保洁净、占地面积小、自动化程度高，该环节设备折旧费、能源及材料消耗对产品成本影响较大。对于水电镀环节来讲，成本通常与相关设备折旧（设备产能）、材料消耗、污水处理及人工场地成本等因素相关。

真空蒸镀着力弱且高温可能会导致膜材受损，其良率可能会低于两步法。

√ 真空蒸镀温度过高，基底易烫损或起皱，金属高温蒸汽可超1000℃，PET的熔点仅为250℃左右，因此镀敷过程中极薄的基底易被烫损或受热起皱。

其附着原理为蒸发附着，无需高压电场，真空加热，仅为附着原理，较溅射的点对点碰撞高能量原子，真空蒸镀沉积金属和基底的结合力相对弱。

02

复合铜箔制造技术仍存多项功能有待提升

影响产业化的主要因素：快充性能、磁控溅射均匀性+水电镀两面夹

□复合集流体对生产工艺及设备要求极高，除优化工序外，影响产业化是主要因素还有性能领域与制造工艺领域。性能领域其快充性能有待提升、制造工艺领域其磁控溅射均匀性+水电镀两面夹是影响产业化的主要因素。

图：产业化还需提升性能与制造工艺

性能领域：快充性能有待提升

√ 复合箔材的过流能力有限：以6微米的复合铜箔为例，箔材两侧的金属层厚度只有1微米。

高倍率充放电时性能有待提升：在低倍率充放电时候，采用传统铜箔或PET铜箔，电芯的充放电曲线没有明显的差异。然而，2C、4C等高倍率充放电时，因其金属层更薄，复合铜箔的快充性能表现有可能低于传统箔材，

除了纯电动4C应用场景，复合铜箔有望在储能、换电、中低端车等市场，更有竞争力。

磁控溅射：均匀性或不好，水镀环节若电阻值效果差异大，会把溅射上的铜层开始电镀时击穿一部分，漏溅射导致的电镀效果不良。温度过高导致膜拉坏损伤。影响10%的良率。

√水电镀：水镀有夹点印记，两边有双面夹，两边夹点需切掉、报废，夹点夹的产品电镀后不能用。损失3-5%良率。

下游良率：复合材料本身良率约85%，另电池分切环节还有良率的损失。

制造工艺领域：磁控溅射均匀性控制+水电镀两面夹

02 锂电产业链技术加速迭代，设备更新先行

锂电设备产业化基础与未来展望

□锂电产业技术迭代设备更新先行。对于锂离子动力电池而言，能量密度和安全性为其最重要的两个指标。从锂离子动力电池应用于电动汽车以来，实际装车产品的能量密度从100Wh/kg提升到200-300Wh/kg，向高能量密度发展是动力电池的必然趋势。

√但在现有的材料体系下，能量密度的提升将导致电池的热稳定性变差，造成安全性风险，从而对锂电池的生产技术与加工工艺提出了更高的要求。

□新工艺、新产品往往需要新的设备来实现，较快的行业工艺更新速度和产品迭代，促使锂电制造设备的更新周期缩短。原本设计使用寿命为5-8年的设备，实际更新周期仅3-5年，进一步推动了锂电制造设备向高效率、高精度、更兼容方向发展。

图：锂电设备产业化基础源于行业高景气与政策支持

锂电设备市场规模持续增长，中国已经占据全球市场的半壁

江山。根据起点研究院（SPIR）统计，2021 年全球锂电池设备市场规模为792亿元，增长48.87%；高工锂电数据显示，2021年中国锂电设备市场规模超过500 亿元，预计2022 年将进一步增长超过750 亿元。

政策支持：未来随着政府支持政策的继续推行、新能源技术的深入发展以及市场认可度的逐步提高，下游动力电池需求不断增长，电池厂商扩产速度加快，进而带动整个锂电制造设备市场规模的快速扩大，也将为PET铜箔设备市场的快速发展带来强大发展动力。

图：2025年全球锂电设备市场规模有望达近3000亿元

02 锂电产业链技术加速迭代，设备更新先行

锂电设备产业化基础与未来展望

□复合铜箔产业化趋势确定。铜箔材料是锂电池负极材料的重要组成部分，约占锂电池总成本的8%。锂电池中铜箔降班、减重趋势显著，为顺应行业发展，PET复合铜箔应运而生，产业化趋势基本确定。

图：铜箔是锂电池负极材料的重要组成部分，约占锂电池总成本的8%□复合集流体目前处于0-1的产业化初期，设备持续迭代，目前正逐步实现国产化。初代设备以进口为主，如应用材料、爱发科、德国莱宝等，其技术水平领先，但造价昂贵，约为国产设备的2.5-3.5倍，生产周期长，拿货周期较国产长，后续不易维护。

图：复合铜箔设备产业示意图

□国产设备目前已逐步切入，包括磁控溅射、水电镀以及后续的超声焊已经基本实现国产替代，目前产业内新增产能基本采购国产设备。

图：复合铜箔设备正被国产设备替代

[02锂电产业链技术加速迭代，设备更新先行

锂电设备产业化基础与未来展望

□复合铜箔设备市场空间可观，产业纷纷布局。

锂电产业研究展望：需求催化，新技术产业化铸造新成长-新能源产业研究系列 (五)

预计到2025年复合铜箔出货量有望达到43.9亿平米，对应的市场规模约为228.2亿元。

□假设2025年PET铜箔渗透率15%，两步法设备增量市场空间2025年可达近70亿元。

图：假设2025年PET铜箔渗透率15%，两步法设备增量市场空间2025年可达近70亿元

复合铜箔	2021	2022E	2023E	2024E	2025E
电池总需求量
全球电池需求 (GWh)	895	2484	2815	3022	3232
全球动力电池需求量 (GWh)	295	448	676	1029	1561
全球储能电池需求量 (GWh)	0	0	0	0	0
全球其他电池需求量 (GWh)	1	1	0	0	0
国内动力电池装机（GWh)	155	323 复合铜箔需求量	538	805	1203

动力电池领域渗透率		0%	1%	5%	10%
储能电池领域渗透率		2%	5%	15%	30%
其他领域渗透率	1%	5%	10%	15%	20%
复合铜箔占比	0.5%	3.6%	8.0%	11.7%	15.4%
搭载PET铜箔电池量(Gwh)	1.5	16.2	53.9	120.8	240.8
1GWh电池需复合铜箔量（万平方米）复合铜箔需求量	1200	1200	1200	1200	1200
（万平方米）复合铜箔单价	1,855.0	19,386.6	64,632.0	144,952.8	288,933.3
（元/平方米) 复合铜箔市场空间 (亿元)	8	7.2 14.0	6.5 42.0	5.8	5.2

单台年产量 (万平方米)	330	磁控溅射设备 360		84.1	150.2
单台价格(万元）			400	450	500
	1500	1500	1500	1500	1500
设备利用率	60%	65%	70%	75%	80%
设备保有量（台）		83	231	429	722
设备新增需求 (台)		83	148	199	293
增量市场空间 (亿元)		12.43	22.20	29.80	43.93

单台年产量 (万平方米)	230	电镀设备 280	350	400	500
单台价格（万元）	1000	1000	1000	1000	1000
设备利用率	60%	65%	70%	75%	80%
设备保有量（台）		107	264	483	722
设备新增需求 (台)		107	157	219	239
增量市场空间 (亿元)		10.65	15.73	21.94	23.92
两步法设备增量市场空间 (亿元）		23.08	37.93	51.74	67.84

磁控溅射/真空蒸镀（PVD）设备以进口为主，国产化加速新业长原理与技术难点

磁控溅射/真空蒸镀设备以进口为主，国产替代加速。目前磁控溅射设备以进口为主，成本较高。磁控溅射是两步法制复合铜箔中的第一步，由于基膜不导电且铜不容易直接沉积，因此需要在基膜上先通过磁控溅射形成纳米级的铜层。

√海外设备较为先进，海外厂商如爱发科、德国莱宝等占据真空镀膜较大市场份额。国内广东腾胜已大批量供货，汇成真空也在加速追赶中。

国产替代

磁控溅射法属于物理气相沉积（PVD）。靶材置于阴极，电子与工作气体碰撞会分解出正离子正离子会轰击靶材表面。

原理

真空蒸镀属于物理气相沉积（PVD）。真空条件下，采用一定加热蒸发方式蒸发镀膜材料（或称膜料）并使之气化，粒子飞至基片表面凝聚成膜。诚信·责任·亲和·专业·创新√代加工材料的机械化特性不同。PET/PP膜很薄，不像之前代加工材料半导体和通用五金材料比较硬，二者机械化特性不同。

设备难点

溅射参数不同。原来可以开很高的频率，温度高不会对产品有影响，但PP/PET膜温度高会引起起皱、穿膜等，因此其压力和溅射速率都不能高，需找到合适的生产参数、速度、张力控制，对膜的机械性需要精密控制。目前解决方案有多靶材逐级溅射等据GGII，已经有厂商使用16、20靶材，相较之下半导体仅用1、2个靶材。

操作难点

在于防止基膜击穿。PET基膜仅有4um，溅射铜原子仅靠动能穿透嵌进去，基膜很容易被完全打穿，做到嵌入高分子却不打穿，需生产参数、速度、张力控制等极为合适。

02 磁控溅射/真空蒸镀（PVD）设备以进口为主，国产化加速新产业长国产机加速迭代

□磁控溅射最大的问题在于生产效率较低。单次溅射单面基体，且若长久维持在高温状态下或造成膜褶皱，但降低温度也会降低生产效率。部分厂商尝试用蒸镀来替代磁控溅射，但工艺难度高。蒸镀通过金属受热融化，形成原子蒸汽层积到薄膜上，在结合力上稍弱。此外化学沉积的方式也在开发中。

□磁控溅射设备不断迭代，随着线速度和良率不断提升。单台设备产能成正比增长。最初磁控溅射设备的线速度不足10m/min，目前腾胜2.5代机已经达到20m/min，未来继续提升。头部厂商磁控溅射设备的良率已提升至90%，由于线速度和良率的提升，单台磁控溅射设备产能成倍增长，年产能约1100万平/台，对应1GWh，相比于2代机产能提升一倍。

图：双辊多腔室磁控卷绕真空镀膜机

国产机加速迭代，国产化进程加速

国产机加速迭代。以腾胜科技的双辊多腔室磁控卷绕真空镀膜机为例，机型是通过引进德国技术并进行进一步改良设计而成。多达12个镀膜腔室、24支磁控靶位，镀膜腔室间隔气良好，适合多层膜的镀制工艺。设备具有产能大、稳定性强、重复性优、运行成本低等特点。

三步法新增蒸镀设备（预计800万元/台）。真空蒸镀着力弱且高温可能会导致膜材受损，其良率可能会低于两步法。真空蒸镀温度过高，基底容易烫损或起皱，金属高温蒸汽可达1000C以上，而PET的熔点仅为250℃左右，因此镀敷过程中极薄的基底易被烫损或受热起皱。另外其附着原理为蒸发附着，无需高压电场，真空加热，仅为附着原理，较溅射的点对点碰撞高能量原子，真空蒸镀沉积金属和基底的结合力相对弱。以上两点或提高不良率。

02

水电镀以国产双边夹镀膜设备为主，先发优势明显

水电镀设备原理及特点

□电镀是三种方法都要使用的工艺，归类为物理气相沉积（CVD）。电镀总结来说即借助外界直流电的作用，在溶液中进行电解反应，使导电体例如金属的表面沉积一金属或合金层。。

图：双边夹卷式水平连续镀膜设备

全新技术壁垒高，国内先发优势明显

水电镀设备国内企业先发优势明显

东威科技是目前国内唯一一家能实现PET镀铜设备量产的企业。重庆金美在考虑与航天四院等研究所合作，但尚未量产。

该环节与传统的PCB电镀工艺相似性较大，但难度更高。如在导电辊表面易形成镀铜层，镀铜层易刺破或划伤薄膜。同时待镀膜由于膜材厚度薄(4-6um)宽幅大(1.2米-1.6米)，膜面由于本身内应力，容易引起从两边向内收缩的起皱，从而大幅降低了导电薄膜产品的良品率，严重影响企业整体生产效率。

主流采用电镀夹两边夹膜材

目前主流采用电镀夹两边夹膜材导电，后处理采用滚轮辅助传动膜材。现阶段主要生产4.5umPET/PP复合铜箔。水电镀速度快，生产效率高，微米级镀铜可以一次成型。磁控溅射和真空蒸镀的沉积效率均为纳米级，沉积1um，需要几十次操作，因此一般仅用磁控溅射+真空蒸镀镀种子铜层，剩下的由速度快的水电镀一次成型。

需要工艺knowhow的积累，壁垒很高

双边夹膜设备导电夹夹着PET两段往前走。优势：不会像导电辊一样产生渣点、脱铜皮，没有污染、异物；劣势：工艺很难，线速度较慢，且宽幅存在限制，未来有待进一步技术迭代。铜层主要部分是在水平镀环节形成，因此水平镀工艺对铜层性能有重要影响，包括铜层的厚度、厚度均匀性、表面密度、表面粗糙度、抗拉强度

（1）要控制拉力均匀且不能过大，PET膜很薄，拉力过大容易拉断，而受力不均匀，高分子容易变形，且不可恢复。（2）电流密度的控制，如电流密度过大，沉积铜层变厚，提高成本；电流密度小，或不满足电池的导电性，影响使用。

目前头部厂商水电镀设备已经迭代至二代，以双边夹镀膜设备为主，良率可达到90%，设备的线速度目前行业可以做到10m/min。

02 突破超声焊技术才可实现PET铜箔量产

超声焊设备的原理

□超声波焊接是把高频振动的能量聚集到金属件的待焊表面以焊接金属。超声波金属焊接是将焊件置于焊座上，焊头在压力作用下在焊件表面来回高频振动摩擦，焊件界面间氧化物或污染被破坏挤走，从而形成纯净金属之间的接触，在高频超声摩擦的作用下，接触的金属发生塑性变形及流动，形成局部连接区域；随着超声能量的持续增加，金属塑性流动进一步增强，局部连接区域不断扩展融合，进而形成焊接接头。

图：超声波金属焊接原理图

特别适合焊接一些较软的和高导热性的材料，如铝、铜、镍等：超声波金属焊接时，焊接温度远低于材料的熔点，是一种固相连接的方法。其既可以焊接同种材料，也可以焊接异种材料，特别适合焊接一些较软的和高导热性的材料，如铝、铜、镍等。

超声波金属焊接系统：（1）发生器（将工频交流电转换为超声频电信号）；(2）换能器(将超声频电信号转换为机械振动）；（3）调幅器 (将换能器端输出的振幅进行调整）； (4)焊头（将调幅器端的振幅进一步放大，传递到焊件表面）；（5）底模（即焊座，支撑焊件）。

02 突破超声焊技术才可实现PET铜箔量产

超声焊设备的优势与不可替代性

适配发展

产业孵化中研究范式逐步确定行业赛道初见雏形行业内开始出现龙头企业成为关注度极高的新兴产业

不可替代性

PET铜箔极耳焊接只能用超声焊

PET基膜材料和表面铜层的熔点不同，激光焊接的波长无法同时满足塑料和金属的熔点。使用超声波摩擦的物理特性，将PET层与铜铝材熔接。

效果佳

超声焊替换更能保障极耳焊接效果

□ 在辊压之前增加滚焊步骤，即超声焊预处理，PET基膜材料不导电，若只把极耳焊接在一面铜层，另一面铜层被PET阻隔无法导通，因此先需要进行滚焊，即上下再加一层铜箔，为极耳焊接环节做准备。

将极耳焊接改为超声波终焊在于其功率更大、保证焊接强度和焊接效果。

技术多元化发展应用范围逐步拓宽

优点 3

效果更好、高效、低耗、清洁

较激光焊接、传统电弧焊、电阻焊，超声焊具有焊接效果好、焊接稳定性高、焊接电阻率低、更节能环保等优势。超声焊焊接时发热量低，引起的工件温度升高不足以使金属发生熔化，基本不会增大焊接接头的电阻，是锂电池电芯生产焊接流程中的必要设备。特别是在多层极耳焊接中，如采用激光焊接，会对焊接环境的要求比较严格，需使用惰性气体以防熔池氧化否则容易造成焊接接头内部产生气孔，同时激光焊接过程中发热量大，易产生金属化合物，会降低传导效率，对电池性能造成不利影响，而超声波焊接能够很好避免激光焊缺点。

不可替代性

02 设备采购主要有两种方式

设备环节竞争格局未定

□设备厂商一般不提供整机自动化设备。三种设备位于锂电池中段工序，均属于整机自动化设备的一部分，整机自动化设备一般由电芯上料、阳极（阴极）极耳超声焊接、贴胶、电芯下料等部分组成。整机自动化设备一般由集成商提供，其中主要包括大族激光、联赢激光、利元亨、海目星、赢合科技、中基自动化等。

图：锂电池生产环节示意图

02 设备采购主要有两种方式

设备环节竞争格局未定

方式1：锂电池厂商直接采购

部分锂电池厂商将关键单机设备的采购权由自己控制。典型的下游客户包括宁德时代和比亚迪。

宁德时代直接采购设备厂设备，同时采购集成商（近几年主要为大族激光或联赢激光）用于其他工序的自动化设备。客户要求设备厂将设备发到集成商工厂，由设备厂的售后工程师协助将设备集成在自动化设备上，集成商完成整机联调后，再一起发往宁德时代指定工厂，由宁德时代进行验收；

比亚迪因为自动化设备一般自主完成，所以设备厂的设备直接发往比亚迪指定工厂。

相互竞争

方式2：集成商采购

部分锂电池客户将包含三种设备的中段工序自动化设备或部分自动化设备整包给集成商，三种设备作为关键单机设备，终端锂电池客户一般会指定设备品牌的可选范围作为对集成商整机设备的技术要求，然后由集成商直接采购。

这种情况下，集成商即为设备厂的直接下游客户。

下游集成商客户不

直接生产三种设备

由于终端客户需求存在差异，存在设备直接销往终端客户和销往集成商两种模式；

比如超声焊设备下游集成商客户生产的是以超声波设备为主要组成部分的极耳焊接自动化设备，并不直接生产超声波设备。

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03 安全性+高端化：芳纶涂敷，国产替代空间大

03 芳纶产业销售模式决定国产替代势在必行制造、销售与市场需求

锂电产业研究展望：需求催化，新技术产业化铸造新成长新能源产业研究系列（五）

□高端对位芳纶下游需求丰富，国产替代空间大

□芳纶产品主要采取直销的模式进行销售。公司针对国外市场对其芳纶和氨纶产品均采取经销、代理及直销相结合的销售模式。

□芳纶产品溶剂具有毒性，难以直接进口，进口产品需先退至纺丝状态半成品进口，进入国内市场再将纺丝半成品加工至液态，送至下游生产环节涂料涂覆等。

图：对位芳纶制造工艺

图：国内对位芳纶下游需求结构

图：海外对位芳纶下游需求结构

03 芳纶隔膜未来在锂电产业应用空间潜力巨大芳纶产业发展趋势

锂电隔膜芳纶涂覆市场需求前景广阔

作为四大材料之一，隔膜材料的技术创新、性能提升，对于动力电池整体性能及成本管控起到关键作用。

能量密度进一步提升，隔膜基膜向薄膜化方向持续发展。

√干、湿法分工趋于明确，干法隔膜将主要应用于大巴车、电动工具、储能领域，湿法隔膜将主要应用于乘用车、消费类电子领域。

√ 消费类电子领域，5um隔膜已成为主流，出货量超过50%，4um隔膜已实现量产出货。在动力领域，7um实现批量供应，目前出货量已经接近9um隔膜；5um隔膜初期开发完成，预计2023年下半年开始量产供应。

降本+出口，国产化趋势确定。

√出口快速增长，知识产权问题凸显。

当前动力电池产业趋势向全球化纵深发展，知识产权在竞争中被赋予的权重越来越高。

薄膜化安全性

电池企业对于安全性、生产加工性要求不断提高，推动涂布膜占比持续提升。

√ 手机、电动车及储能电站起火现象时有发生，电池企业对电池安全的重视程度与日俱增。

√功能涂布膜的优势在于，可提升隔膜热稳定性；防止正极侧隔膜氧化；防止负极析锂刺穿隔膜；赋予隔膜粘接性，方便裸电芯入壳、提升电芯生产效率；增加软包电池硬度防止变形，改善循环寿命。

恩捷股份超高耐热芳纶涂布膜已在46系大圆柱上应用。

一体化

一体化实现降成本增效，基膜涂布设备一体化成为趋势。

基膜-涂布一体化技术产线，可改善质量、提升效率、降低损耗，是实现降本增效，提高核心竞争力的有效手段

【03芳纶材料2020年以来国产化进程突破，0-1过程市占率持续上升业长源产业研究系列（五）

已有国内厂商实现规模化量产，芳纶0-1替代趋势确定

发展趋势

PVDF

PVDF市场价格或进一步上涨，与此同时，芳纶材料各项性能表现出明显优势、及明显性价比，预计PVDF比例将持续下降。

芳纶

随着芳纶材料国产化进程突破，国内已有部分厂商实现规模化量产，性价比进一步上升，预计芳纶材料市占率将持续保持上升态势，预计2025年在有机物中渗透率达20%。

PVDF、PMMA为当前主流有机涂覆材料。

PMMA

PMMA自身物理属性造成其耐热性能较差，预计短期内PMMA将替换部分PVDF用量，但其长期在隔膜涂覆中的应用比例将受限。

截至2022年底，PVDF、PMMA为主要有机涂覆材料，分别占比约57%、38%，芳纶占比5%。

图：有机涂覆材料市场空间（单位：亿元）

图：不同有机材料渗透率预测（单位：%）

图：截至2022年底各材料占比

01 技术突破，芳纶涂覆是解决锂离子电池安全性的最好选择

芳纶涂覆的优势与替代过程

适配发展

早期芳纶价格过高，仅作为特种隔膜应用于苹果、特斯拉部分高端产品

产业孵化中

性能优异

行业内开始出现龙头企业成为关注度极高的新兴产业

细分领域替代陶瓷涂覆(圆柱电池、3C电池)

□细分领域取代陶瓷涂覆：圆柱电池、3C电池、军用电池、出口电池领域。

性能优异：芳纶耐高温性能较陶瓷更优异、提升电解液浸润速度尤其适用于圓柱电池。

研究范式逐步确定行业赛道初见雏形

初期价格仍高于陶瓷，更适合于高端出口等细分领域。

扩大替代

替代PVDF+陶瓷

□ 芳纶作为水性粘接剂将取代现有粘接剂PVDF功能：陶瓷涂覆层骨架粘接处使用传统水性粘接剂，则耐温性能较差，当陶瓷受热温度扩散至粘接处时，易传导至隔膜、熔融破裂；使用芳纶制成水性粘接剂，芳纶涂层骨架本身有强度，可以承受高温下膜不收缩，提升张力、耐热性能。也可通过芳纶纤维改性使其具备粘接性能。

技术多元化发展应用范围逐步拓宽

国产替代3

效果更好逐步替代陶瓷涂覆市场

□逐步替代陶瓷涂覆市场。

芳纶材料本身与聚烯烃隔膜适配性高，涂覆后各项性能指标表现均优异，成为大部分中高端电池的首选。

芳纶材料国产替代，成本大幅降低，叠加涂覆一体化，进一步降本增效，芳纶隔膜成本逐步接近陶瓷膜，有望逐步替代陶瓷涂覆市场。

03 替代原理1：PVDF价格高企，芳纶涂覆性价比上チ

PVDF是传统涂覆材料与粘结剂，2020年四季度以来价格不断上涨，供需缺口支撑价格高位企稳，难以下跌。

PVDF是传统的有机物涂覆材料，具有低内阻、高（厚度/孔隙率）均一性、力学性能好、化学与电化学性能好等特点。

受到下游锂电和光伏的双重需求带动，叠加双控政策限制，PVDF从2020年四季度以来供应缺口不断扩大，产品价格持续上涨。

PVDF与芳纶价差缩小，替代效应

不断上涨的价格使PVDF失去性价比，芳纶材料性价比突显。

据卓创资讯，当前电池级PVDF价格已经从此前的9万元/吨左右，上涨到40万元/吨左右水平，其中隔膜涂覆级PVDF价格在20-30万元/吨。电池级PVDF中期价格不见回调态势，相较于芳纶、PMMA等材料失去性价比，被替代趋势显现。

□目前大多数厂商采用两步法。PVDF主要应用在光伏封装、建筑涂料领域，据粉体网，截至2022年年底，锂电隔膜、粘结剂仅占其下游应用10%。

图：PVDF价格（万元/吨）

03 替代原理2：国内芳纶企业突破技术壁垒，加速0-1商业化*化，新技术业化索长化工企业下场制膜，加快商业化进程

□国内芳纶企业突破技术壁垒，芳纶厂下场制膜，加速0-1商业化。

□早期国内隔膜厂制芳纶涂覆膜成本超5-6元/平，成本较高，限制应用场景。

√早期芳纶价格过高，仅作为特种隔膜应用于苹果、特斯拉部分高端产品。

恩捷股份等企业只能进口日本帝人等企业的芳纶纺丝半成品，进口后再二次加工成可涂覆的完成品，再叠加溶剂回收、专利费等额外费用，成本高昂。

□2022年以来，国内芳纶企业下场制芳纶涂覆膜，催化0-1商业化推广。

√ 理论量产成本降至2-3元/平，较陶瓷膜1.5-2元/平相对价格合理。

未来基膜+涂覆一体化企业将获得行业最优成本，有望持续渗透陶瓷涂覆膜市场。

图：基膜涂覆一体化生产芳纶涂覆膜成本最低（单位：元/平）

03 替代原理3：自身性能突出，最轻薄且可单独涂覆芳纶涂覆优势梳理

□芳纶是性能最优、最轻薄、且唯一可单独涂覆的涂覆材料。

芳纶膜最薄。芳纶材料的一致性好、无颗粒，涂层很薄，1.5um左右；相比之下，PVDF材料不可单独涂覆，需混合勃姆石等无机材料一起涂覆，底层需要在基膜上涂覆无机物实现造孔，PVDF+陶瓷混涂厚度常在2um以上。

√ 芳纶膜最轻薄。因芳纶的密度是所有涂覆材料中最低之一，是陶瓷的40%、PMMA的50%、PVDF的80%。

芳纶膜是唯一可单独涂覆的材料。芳纶自身孔隙率较高，是目前唯一可以不搭配无机材料而单独涂覆能保持高性能的有机材料。

图：芳纶涂覆膜涂覆材料的涂覆厚度最薄、单平重量最低（单位：吨/GWh）

产品	勃姆石	进口氧化铝国	产氧化铝	PVDF	芳纶-国产	芳纶-进口	PMMA
型号	BG-611	日本AI203	FJA-0719	LGB	间位芳纶	间位芳纶	旭化成80N
涂覆厚度(um)	2	2	2	1.5	1.5	1.5	2.5
比重 (g/cm3)	3.05	3.5	3.9	1.78	1.44	1.44	3
单平单面涂覆层涂覆材料重量(q/m2)	6.1	7	7.8	2.67	2.16	2.16	7.5
1GWh电池对应涂覆材料重量 (吨)	148	170	189	65	56	56	182

图：1GWh电池对应涂覆材料重量（单位：吨）

03 替代原理3：自身性能突出，最轻薄且可单独涂覆锂

芳纶涂覆优势梳理

□芳纶综合性能突出，其耐受温度高、提高对电解液的浸润性、抗穿刺性能佳。

芳纶涂覆使隔膜耐热性能大幅提升。芳纶在耐热性上较PVDF更具优势，芳纶耐热性达400度，180度下热收缩不到5%，不易燃易爆，陶瓷隔膜170度就会收缩；

√电解液亲润性好：芳纶是极性高分子有机物，与电解液亲润性高，有利于提高电池快充性能;

抗穿刺性能强：芳纶最大的优势之一是机械性能好，抗穿刺性能高于陶瓷隔膜，且提高隔膜的抗氧化性;

图：不同材料涂覆膜的性能对比

项目	PE基膜	PE- PVDF	PE-陶瓷	PE-芳纶
厚度均匀性	4	4	4	4
拉伸强度	4	3.5	3.5	3.5
穿刺强度	4	4.5	4.5	4.5
透气性	5	4.5	4.5	4
热稳定性	3	4	5	5
润湿性	4	5	5	5
电池能量密度	4	5	5	5
生产成本	3	4	4	5

国泰	项目		9um+3层涂覆	12um+4层涂覆	9um+2+2混合涂覆
	项目		芳纶单面	芳纶单面	芳纶双面
	厚度	偏差	12±1	16±1	13±1
	透气性（s/100c）	TD	200±30	240±40	200±40
	拉伸强度（Mpa）	MD	≥100	≥120	≥80
	穿刺强度（g）		≥435	≥600	≥250
	130度热收缩 (%)	TD	≤2	≤2	≤2
	130度热收缩 (%)	MD	≤2	≤2	≤2
	150度热收缩 (%)	TD	≤3	≤3	≤3
	150度热收缩 (%)	MD	≤3	≤3	≤3
	180度热收缩 (%)	TD	≤5	≤5	≤5
	180度热收缩 (%)	MD	≤5	≤5	≤5

数据来源：卓创资讯，粉体网，Wind，国泰君安证券研究

03 市场空间：2025年芳纶涂覆膜市场空间近140亿市场空间测算

锂电产业研究展望：需求催化，新技术产业化铸造新成长-新能源产业研究系列 (五)

假设：

□ 全球锂电池需求：2023、2025、2030年分别为1281、2281、7260GWh，CAGR=28%；

□全球涂覆膜需求：2023、2025、2030年分别为170、278、958亿平，CAGR=28%;

□芳纶涂覆膜渗透率：2023、2025、2030年分别为3.4%、8.7%、27.8%，CAGR=40% ；

□芳纶涂覆膜单价：2023、2025、2030年分别为10.6、5.3、2.5元/平，CAGR=-17%;

2025年涂覆用芳纶需求超5000吨，主要系动力高镍三元需求拉动。CAGR=69%，2025年芳纶涂覆膜市场空间近140亿。

□芳纶涂覆膜需求：2023、2025、2030年分别为6.8、26、193亿平，CAGR=76%;

□芳纶涂覆膜市场空间：2023、2025、2030年分别为72、138、483亿元，CAGR=46%。

图：芳纶涂覆膜渗透率（%）

图：芳纶涂覆需求与市场空间

图：全球芳纶涂覆市场空间（亿元）

未来趋势1：芳纶涂覆国产化势在必行，成本进一步下降*催化新产业泰新盛长涂覆一体化成本最优

■国产涂覆一体化成本优势明显。

√单面多层涂覆，单位用量及成本将增加。

据公司公告，勃姆石/进口氧化铝/国产氧化铝/PVDF/国产间位芳纶/PMMA原材料涂覆收得率为70%，进口间位芳纶为60%；1GWh涂覆隔膜用量为17000000平方米；勃姆石/进口氧化铝/国产氧化铝/PVDF涂覆厚度为2微米，芳纶为1微米，PMMA为2.5微米。

单GWh电池涂覆材料使用量=涂覆层厚度*涂覆材料密度=单GWh动力电池涂覆隔膜的使用量/隔膜生产良品率*单位涂覆层涂覆材料重量。

图：2022年隔膜涂覆材料单平成本（单位：元/平）

图：2022年隔膜涂覆材料单GWh成本（单位：万元/GWh）

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03 未来趋势2：加速0-1商业化，向涂覆一体化发展产业未来向一体化发展

锂电产业研究展望：需求催化，新技术产业化铸造新成长-新能源产业研究系列 (五)

-体化成本最低：除原材料成本外，减少专利费用、溶剂回收成本等额外费用及收率。

项目	国内芳纶企业	隔膜厂	一体化	外采
节省原材料成本	芳纶涂覆膜成本来自基膜+芳纶涂覆	提供基膜，售价1.2-1.5元/平，成本0.7-0.8元/平	直接使用芳纶聚合体，成本7-8万元/吨	国内外采购芳纶材料超60万元/吨
节省专利费用	对位芳纶涂覆及间位芳纶涂覆专利在住友化学及日本帝人	/		隔膜厂需要支付专利费0.2元/平授权
节省回收成本	芳纶企业无需重新建设回收装置	0元/平	/	另建回收装置
提高收率	原液直涂收率高于外购芳纶涂覆	高		低

图：DMAC溶剂回收装置

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04其他符合锂电材料迭代方向的新技术

04 正极：高端化：高镍三元正极天花板高，未来存在多种升级可能长

能量密度高

电池能量密度、安全性能等方面要求愈发严苛，同时随着锂电原材料价格跳涨，降本增效呼声渐高，倒逼锂电材料体系革新。在高镍化方面，8系高镍三元正极市场需求高速增长已经成为出货主力。出于提高能量密度与降低原料成本的综合考虑，下游对9系超高镍正极材料的需求增加以及海外市场高镍增量镍含量更高的高镍正极成为电池材料企业的布局重点，在此情况之下，容百科技、巴莫科技、振华新材等企业也加大对镍9系超高镍正极材料的研发布局，加速产业化进程.

从历史上看，正极基本保持两年左右代际更迭的频次，站在当前时点仍可看到持续进步的空间，不过可以预见的是，随着技术逐步趋于成熟，产品迭代的周期可能会拉长，但与之相关的壁垒将有所提升，技术进步依旧是正极的重要主线。

图：三元正极技术迭代路线图

5系/6系高电压；镍83
镍90；无钴；富锂锰基

表：高镍三元正极技术多种升级可能
材料体系升级	9系及超高镍	制造工艺更迭		掺杂	产线设备优化		窑体升级
	NCMA			单晶化			装填方式等优化
	镍锰二元			包覆			匣钵等环节优化
表：8系较5系克容量提升30mAh左右
材料	可逆比容量（mAh/g）电压（V）压实密度（g/cm3)
NCM523	165-170		3.66 (2.7-4.3)			3.5
NCM622	170-175		3.65 (2.7-4.25)			3.5
NCM811	190-200		3.61 (2.7-4.2)			3.5

诚信·责任·亲和·专业·创新

图：三元电池镍含量提升对应比容量提升

04 正极：高端化：锂硫电池与富锂正极还存在技术难点

锂硫电池

锂硫电池虽能量密度高，但存在循环寿命低、倍率性能低的问题。最主要问题在于使用醚电解液。其发挥容量作用必须经历溶解沉积过程。电池浸泡在醚里，必然产生硫的物质的穿梭，正极在不断改变，结构稳定性在变化，影响整个电池的能量发挥，影响循环次数。

锂硫（硒）电池是锂硫电池的改进型电池。锂硫（硒）电池的负极是金属锂，放电产物为Li2S或者Li2S2，理论能量密度达2600Wh/kg。硒和硫是同族元素，硒具有更高导电率，锂硒电池的能量密度却远低于锂硫电池，锂硫（硒）电池利用了硫和硒的协同作用。

锂硫（硒）电池优点缺点同样突出。虽能量密度较高，但充放电功率和循环寿命远不如锂离子电池。我们认为该电池未来可能在载人航天等领域中应用，中短期不会应用在动力电池领域。由于该电池使用金属锂作为负极，推广后可能进一步增加锂的需求。

图：锂硫（硒）电池

数据来源：NASA官网，翟鑫华.富锂锰基层状正极材料制备与改性研究

富锂正极

容量是根据材料里锂的个数和浓度决定，三元材料只有一个分子锂。富锂材料的层状结构相似，但在过渡金属层也含有一部分锂。

富锂材料存在三个技术难点。（1）结构逆变。富锂材料在第一周充放电中，经历结构不可逆转变，第一周充电是斜坡+平台，放电直接下来，第二种后都是缓慢上市斜坡。可能是阴离子氧化还原机制，导致不可逆的氧损失。(2）界面反应发生相变并增加表面阻抗。层状结构会向晶石转变，过渡金属层锂脱出后影响稳定性。(3）使用寿命短。需要抑制电解液表面腐蚀性为，提高锂离子导电性，减小锂离子脱出/嵌入过程中的结构畸变，提高循环稳定性。

因此，富锂材料难点在商业化批量生产。

图：富锂锰基层状正极材料xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M=Ni,Co,Mn)结构图

04 正极：安全性：镍锰酸锂热稳定性好热稳定性好

■镍锰酸锂材料有望作为三元5、6系替代。

LiNi0.5Mn1.5O4（LNMO）工作电压高、热稳定性好、价格低廉，具有很大的商业化潜能。LNMO工作电位高于传统三元电池（4.75Vvs.3.7V）,因而在目前较低的克容量下仍能保持超过270Wh/kg的电芯整体能量密度。相较于三元电池,LNMO为尖晶石结构晶体，热稳定性更佳，并且主要元素Ni、Mn具有丰富的储量和产能，整体原料成本更低。因此，该体系有望作为5、6系替代产品，凭借在安全性、能量密度以及价格方面的全面优势进行替代。

图：镍锰酸锂固态电池体系实现10000圈稳定循环

04 正极：安全性：无钴电池成本较低，安全性仍需改进

较811提升，性价比好

三元电池中钴对于材料性能提升不明显，二元无钴电池性能仍优秀。2022年11月21日，国家工业和信息化部对第365批《道路机动车辆生产企业及产品公告》进行了公示。新能源乘用车共88个车型，从配套的电池类型来看，磷酸铁锂电池35款、三元电池46款、无钴锂离子电池1款，其余车型未注明配套电池类型。继配套长城欧拉闪电猫、好猫、樱桃猫车型后，在本批次公告中，蜂巢能源无钴锂电池再添一款配套车型—一长城沙龙机甲龙。

国内蜂巢能源无钴电池已经量产。其已有产品采用单晶4.3V电极，单体能量密度240Wh/kg，成本较811低10%，安全性能较811提升。如果是做传统多晶无钴产品，专利在美国企业。而蜂巢能源自主开发的无钴产品是单晶层状结构无钴产品。

“大无钴系”主要包括蜂巢能源研发推出的层状无钴材料电池以及磷酸铁锂、磷酸锰铁锂等电池体系。蜂巢能源无钴锂电池已获得国内多家车企定点，同时也在同步推进与国际一线车企的配套验证。据公告，蜂巢能源还将于2023年推出第二代层状无钴材料电池，预计成本与磷酸铁锂接近，续航里程将达800km。

图：二元无钴电池性能优秀

图：蜂巢能源四款无钴电池，续航可达400-800KM

04 负极：高端化：硅基负极提升能量密度

负极材料是决定锂电池性能和成本的重要部分

□锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液、电池外壳组成。负极材料是锂离子电池的重要原材料之一，对于锂离子电池起关键作用。在充电过程负极材料中不断地与锂离子发生反应，将锂离子“擒获并存储”起来，亦将外部的功以能量的形式存储在电池中。在电池的放电过程中，锂离子从负极转移到正极，电池对外做功。因此，锂离子与负极材料的可逆反应能力决定着锂离子电池的储能效应，锂离子电池性能的提高在一定程度上取决于对负极材料性能的改善。

图：负极材料是决定锂电池性能和成本的重要部分

图：负极材料未来方向是硅基材料

04 负极：高端化：硅基负极提升能量密度（续）

锂电产业研究展望：需求催化，新技术产业化铸造新成长-新能源产业研究系列 (五)

硅碳和硅氧成为主要技术路线

硅基负极是提升电池能量密度的必经之路。硅基负极与高镍搭配的电池能量密度可以达到400Wh/kg。

目前商业化负极材料以人造石墨为主，但其有能量密度上限，硅基负极为未来方向。人造石墨的负极材料的理论容量为310-360mAh/g，产业日趋成熟，高端石墨已接近理论容量，提升空间较小。而硅材料的常温理论克容量为3580mAh/g，高温理论克容量为4200mAh/g。同石墨相比，硅基理论克容量接近其十倍。负极材料克容量越高，电池的整体质量则越低，相应的质量能量密度则越高，当质量能量密度要求达到280Wh/kg，就必须使用硅基材料作为负极。电池能量密度的提升，电动汽车的续航里程也将有效提高。

硅碳和硅氧成为主流的技术路线。结构设计来看，硅基负极目前两大技术路径主要是硅碳复合材料和硅氧复合材料，其中硅碳负极主要是通过减小硅的尺寸至纳米级别进而减小材料膨胀影响，而硅氧负极中的Si团簇、Si02团簇及其氧化界面，可以在合金化反应过程中起到缓冲体积膨胀的作用，两类技术路线在克容量、循环、首效等方面各有千秋。

表：三种硅基材料优劣势对比

种类	优势	劣势
SiO负极材料	A、可逆容量高，达1,700- A、 1,800mAh/g，接近理论容量需 B、循环性能和倍率性能相对于其他硅基负极材料好	首次效率低，无法单独使用，需要进行提高首效处理B、SiO工艺复杂，生产成本非常高
硅碳复合负极材料		A、克容量高B、首次充放A、大批量生产电化学性能优异的电效率高C、工艺相对于其产品难度较高B、循环性能和首次他硅基负极材料较为成熟效率有待提高C、电极膨胀率较高
硅基合金负极材料	体积能量密度高	A、工艺难度大、成本高B、首次充放电效率低C、循环性能较差

图：硅基负极一般制备流程

04 负极：高端化：锂金属负极将成为终极方向

发展固态电池的必经之路

锂金属负极或是下一代负极技术方向。

锂金属具有氧化还原电位最低（相对于标准氢电极为-3.040V），理论比容量高（\~3860mAh/g）、密度低（\~0.59g/cm3）等优点而受到了广泛的关注。锂金属电池质量能量密度在400wh/kg以上，体积能量密度极限值可以与化石燃料媲美。SES此前推出Apollo电池能量密度417Wh/kg，enpower推出479 wh/kg的锂金属负极电池。

■但锂金属负极还面临锂枝晶、SE膜不稳定、体积效应等问题。仍需在电解液、负极涂层、铜箔等技术方向进行进一步改善和研究。

图：锂金属电池质量能量密度至少400wh/kg起步

图：锂金属负极极限体积能量密度媲美化石燃料

04 电池：安全性+高端化+轻量化：固态电池将成为电池的终极形态素列新长乐观看来2030初步量产

固态电池就是采用固态电解质的电池。

与液态电解质相比，固态电解质优点较多。首先电池安全性得到极大提高，因为固态电解质机械强度高，且不会形成漏液，不会受到锂枝晶的刺穿影响使得电池短路，极大地提高了电池的安全性，同时电压温度，可以采用锂金属负极大幅提高电池的能量密度，完美解决目前新能源汽车的里程焦虑问题，续航可超过1000公里，另外固态电池无需电液和隔膜，极大地简化了电池结构，推动电池向轻量化迈进，是锂电池的未来方向。

□ 固态电池实用化面临的四大挑战：固态电解质属性、界面表征技术、规模化设计生产、可持续发展。

固态电解质(SSE)现有四种研究路线：硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、聚合物固态电解质、复合固态电解质。

图：固态电解质的锂金属电池的三种技术挑战

04 电池：安全性+高端化+轻量化：固态电池将成为电池的终极形态臻长乐观看来2030初步量产

氧化物固态电解质按物质结构可分为两类：晶态电解质和玻璃态(非晶态)电解质。氧化物电解质机械好、化学稳定性好，且原材料丰富易得。晶态电解质包括石榴石型、钙钛矿型等，玻璃态(非晶态)电解质包括反钙钛矿型等，石榴石型是目前研究热点。氧化物固态电解质锂离子迁移数接近于1，电化学窗口超过5V，比较稳定，热稳定性好，机械强度高。但氧化物电解质在室温下离子电导率较低，且与电极相容性较差。

硫化物电解质在室温下离子电导率较高，同时具备高变形能力适用于目前的粘合剂和有机溶剂，与正负极兼容性较好。但硫化物电解质也存在较多问题，如对空气较为敏感，且本身不稳定，暴露在空气中易发生水解反应，导致电导率大幅下降，且硫化物合成过程及相应电池的组装过程均需在惰性气体中进行，寻致其成本极高。

聚合物固态电解质指含有聚合物材料且能够发生离子迁移的电解质，由高分子主体物、金属盐和添加剂三部分复合而成。高分子主体物含有能配位的电子基团，提供支撑和离子传递作用，通常选择介电常数高、具有极化基团的有机聚合物。金属盐则提供金属离子，一般是离散常数高且稳定性好的锂盐，加入少量添加剂改善电解质性能，可以使聚合物基体发生溶胀转变为凝胶状态，提高离子电导率。聚合物固态电解质成本低且机械性能好，但也存在着室温条件下性能较差等问题。

图：硫化物体系离子电导率最高的，达到解决液态电解液的水平（10-2S/cm）

数据来源:Solid-State Battery Roadmap 2035+，国泰君安证券研究

图：氧化物电解质机械好、化学稳定性好，且原材料丰富易得

图：聚合物电解质易加工，且机械性能好柔性佳

04模组结构：安全性+高端化+轻量化：CTP/CTC实现高集成化新技产业盛

结构创新，CTP已经量产，CTC2025-2030量产装车

■从CTP到CTC是结构创新。结构创新属无奈之举。

目前动力电池的体积能量密度(240-280Wh/L）距离整车企业的装车要求相差太大，大概有10倍之多。传统走650km的燃油车燃油的体积（45L）能量密度贡献度在13-18km/L（混合动力车大概15-20km/L），而走500km的纯电动汽车动力电池系统体积（450-500L）能量密度贡献度在1.1-1.3km/L。

面对动力电池系统体积能量密度与车辆要求相差较大，短时间内无法解决根本问题，电池企业就建议整车企业采用CTP、CTC结构。这是让整车企业在车身上进一步挖掘空间潜力，以提高动力电池系统的体积能量密度，目前可提升20%左右，达到1.32-1.56km/L。提升有限，但效果与离缩小差距的要求之间影响很小，没有解决根本性问题。

即使固态电池单体能够达到500Wh/L、800Wh/L的水平，动力电池系统的能量密度可达350Wh/L、450Wh/L的水平情况下，纯电动汽车动力电池系统的体积能量密度贡献度金达到2.1-3.2km/L，需达到8-10kmL才有竞争力。

图：各结构创新的特点

	传统技术	CTP/刀片电池	CTC
集成方案	电池集成后安装在车上		车身地板作为电池上盖
电池载荷	否	否提高成组率、空间较CTP技术进一步	是
优势	维修方便，可单独更换模组	利用率，增加电池提升空间利用率，电量	提升续航里程
劣势	空间利用率差, 续航能力差	池兼容性差	安全性要求高，维对热管理能力要求修难度打，刀片电高，维修难度打，换电芯需重新密封

图：三种技术路线对比

04 模组结构：安全性+高端化+轻量化：CTP/CTC实现高集成化（续）化

4680与麒麟电池完美解决安全性与成本问题

以8系高镍为主宁德时代的“CTP"技术可以将磷酸铁锂电池能量密度提升至160Wh/kg以上，用在三元上则可以提升至200Wh/kg，新推出的麒麟电池达250Wh/kg。

√特斯拉推出4680电池，采用CTC技术，推动宁德时代更新升级原本的方壳体系，匹配更高性能低成本的要求

竞争对手为比亚迪推出的刀片电池，比亚迪的长刀结构显著提升了整个Pack模组的集成效率。与之竞争，宁德时代只能从化学体系升级能量密度和pack设计提升集成效率两个方面进一步挖掘。由此宁德时代推出麒麟电池，国内高端车型客户已在接触，已部分导入高端车型客户与传统主机厂。海外客户也在接触中，较国内更保守，有待安全性验证后大规模导入

√ 麒麟电池能量密度大幅提升，可做到250Wh/kg。单芯提升能量密度的最主要因素即正极材料的快速导入

√ 麒麟电池主要优势在于高能量密度的同时快充且安全，其安全性提升出去电池设计原因，即主材方面，采用了容量更高稳定性更好的正极材料。麒麟电池并未采用中镍高电压，使用高镍电池。高镍电池搭配高电压其循环性能与安全性会显著下降

图：特斯拉4680电池拆解图

图：麒麟电池的优势

05风险提示

□新能源车销售不及预期，政策变动，产品研发不及预期等。

□新能源车销售或不及预期。受疫情或宏观因素影响，且行业已过高速增长期，处于1-N的中高速增长期，全球新能源车或销量不及预期。

□全球地缘政治因素等或导致政策变动风险。或因宏观环境导致政策方面有所限制，影响产业链产品供应或研发等。

□产业产品研发或不及预期。新能源产业中诸多新技术，技术落地或不及预期，落地过程中或产生新的难题，影响产品研发进度。

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新能源产业研究系列（五）：锂电产业研究展望， 需求催化，新技术产业化铸造新成长-20230307-国泰君安-65页

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