产品的关键性问题，总是需要产业革新来实现
图源：中国电池网
近日，在产品上车、安全事件频发、厂商技术突破的多重影响下，热度刚刚降低一些的复合集流体，再次呈现出炙手可热的状态。
6月2日，据宁德时代官方信息，搭载宁德时代CTP3.0麒麟电池的极氪001千里续航套装日前完成交付，宁德时代董事长曾毓群和极氪智能科技CEO安聪慧出席交车仪式，而其上使用的NP2.0无热扩散技术首次采用了复合集流体，在电芯出现热失控时保证了驾驶员的安全。
6月5日，在杭州某收费站出口，一辆大众新能源车飞速撞到出口一侧的石墩上，瞬间起火，造成车上4人全部遇难，进一步催化了民众、车机厂商们对电池安全性的重视，更是用血的代价证明了复合集流体、固态电解质的重要性。
而在厂商技术进展方面，日前，头部厂商宣布，其PET铜箔已经进入第二轮测试关键期，高温循环测试已突破1500次，这标志着制约复合集流体发展的技术难题被陆续突破，随着量产能力的提升和订单的逐步落地，复合集流体行业将迎来“稳定增长期”。
那么，复合集流体对于电池安全，究竟扮演了怎样的角色？这样一个即将完成从0到1，启航1到100的产业链情况又是怎样？又将出现哪些上市公司的投资机会呢？
01
复合集流体便宜还能防自燃？
在了解复合集流体产业链之前，我们需要先明白集流体在电池中的作用。
集流体作为锂离子电池的关键辅材，主要承担着导电的任务，即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。而在当前的电池制作中，通常选择电势较低的铜箔作为负极集流体，选择电势较高的铝箔作为正极集流体。
在相同体积的锂离子电池中，铜箔的厚度越薄，浆料涂敷厚度越厚，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。
但铜箔在工作过程中是需要保证一定的机械强度的，越薄的集流体抗张能力和抗压变形能力越低，箔面出现断裂或裂缝的可能性较大，从而容易引发热失控，同时，传统集流体在受外力碰撞时容易产生毛刺，进而引发短路等安全隐患。此外，超薄铜箔的加工费也十分昂贵，导致整体成本不降反增。
此时，在安全性与经济性的共同要求下，复合集流体应运而生。
复合集流体是一种新型集流体材料，与传统的传统箔材不同，采用了夹层式结构，两侧是厚约1微米的铜材，中间一层是PET、PP或PI材质的基层薄膜。
与传统集流体相比，复合集流体具有安全性高、制造成本低、兼容性强等优点，而使用复合集流体的电池也在能量密度与循环寿命层面上有着不俗的提升。
资料来源：金美新材料官网，东亚前海证券研究所
在民众最关注的安全性方面，复合集流体可以很好地抑制锂枝晶生长，穿刺时阻断电流，防止热失控的情况出现。
热失控作为电池安全研究中的一个关键问题，受到了众多专家的长期关注，而电滥用、机械滥用和热滥用均能引发电池热失控。
三大滥用中，电滥用是指锂电池过充电、过放电容易引起锂枝晶生长，枝晶穿刺隔膜将会导致正负极相接，进而引发电池短路；机械滥用是指电池在外力作用下发生形变，如碰撞、挤压、穿刺、振动等，容易导致隔膜被破坏，电池正负极短路而诱发热失控；热滥用是指锂电池在高温环境下长时间工作，会使得隔膜在高温下瓦解，进而导致电池短路。
而复合集流体使用高分子材料作为中间层，便解决了三大滥用的问题。
在动力电池处于电滥用或机械滥用环境中时，一方面，柔性高分子材料的应力松弛机制能够使得锂均匀沉积从而抑制锂枝晶生长，避免薄膜断裂产生毛刺，另一方面，即便电池发生短路，材料的电绝缘性能够降低电池短路电流，改善电池的安全性。
资料来源：Nature Energy，川财证券研究所
此外，当动力电池处于高温环境或发生热失控时，由于高分子材料在热源影响下， 会向远离热源方向收缩，进而牵引靠近热源的铜膜远离热源，自动切断失效电路，几乎完全杜绝了热失控发生的情况，给予了电池更高的安全系数。
在安全性之外，成本的降低是复合集流体前进的最大推力。
与传统铜箔相比，复合集流体缩减了金属铜的用量，进而减少了铜箔单位面积的成本。
传统铜箔在“铜价+加工费” 模式定价下，原材料成本占比较大。根据中一科技22H1报告披露，原材料铜占成本比重基本处于70%-85%区间。
而与近7万元的电解铜价格不同，截至一季度末，PET材料参考价为 7690元/吨，PP材料参考价为 7825元/吨，即使未来铜价持续下降，复合集流体仍具有显著原材料成本优，据华安证券测算，在未来三年中电解铜价格与PET与PP基膜价格持续下降的情况下，PET/PP铜箔每平米原材料成本约为传统铜箔的34%左右。
同时，替换复合集流体的电池明显地降低了集流体的重量，从而提升了电池的能量密度。
复合集流体使用了低密度的分子材料替换了部分金属铜，降低了集流体的重量和厚度，从而提升了整个电池的能量密度。
根据比亚迪的实验数据，负极采用3μm 的基膜+上下各 1μm 铜箔层的复合集流体，电池能量密度较 6μm 的传统铜箔集流体可提升 3.3%；若正极也采用复合集流体，电池能量密度可合计提升 6.1%。
在安全性与经济性的共同推进下，随着复合集流体技术进步及应用场景的增加，复合集流体的市场渗透率将不断提升，带来市场需求增量空间。
根据华安证券测算，在如下假设条件下：①复合集流体市场渗透率不断提高，预计2025年达到 12%；②每GWh锂电池所需的复合集流体面积假设为1000 万平方米③同一年度，乐观情形下，复合集流体市场渗透率相比中性情形会高出5%，而悲观情形下则反之。
2021——2025年复合集流体市场空间敏感性测算
资料来源：华安证券研究院测算
根据中性情景测算，预计2025 年复合集流体市场空间将达到179.05亿元；而在乐观情形下，2025年预计复合集流体市场需求有望突破291亿元。
02
复合集流体产业链上中下游
三年上百亿的替代增量空间，带动了整个产业链的发展。
复合集流体产业链上游主要为相关设备厂商、基材、靶材等材料厂商及添加剂厂商，中游则为复合集流体生产厂商，而下游为电池生产厂商，包含动力电池、储能电池、消费电池等。而截至目前，主要投资机会出现于上游材料端、设备端与中游的生产端。
在上游的材料端中，主要预期差存在于高分子基膜材料与铜靶材材料中。
靶材方面，复合集流体所需靶材的发展趋势为大尺寸、长寿命、高品质，但全球靶材市场呈现寡头竞争格局。不过，经历多年发展，国内外的差距正在不断缩小，头部厂商成长迅速，以阿石创、隆华科技为代表的厂商已经掌握了溅射靶材生产的核心技术，所生产的高纯度铜靶材均可用于复合集流体磁控溅射环节。
资料来源：前瞻产业研究院
基膜材料方面，制备的难点主要在于薄，而我国呈现低端过剩、高端短缺的局面。其中低端BOPET薄膜产能充足，但高端、特种聚酯薄膜依赖进口，被日本的东丽、三菱、东洋纺，美国的 3M 和韩国的SKC等公司垄断。
但是，目前国内基膜产品正向高附加值、高技术含量发展，进展较快的企业有双星新材、康辉新材和东材科技，在复合集流体用基材上基本实现了对日本东丽等传统行业龙头的国产化替代。
上游除材料端之外，由于工艺不同，设备端的主要投资也分为了真空镀设备与水电镀设备两种不同的发展方向。
从工艺上来看，当前复合集流体的工艺路线包括一步法、两步法和三步法3种，本质上来说其实是各项工艺的排列组合，而水电镀在两步法和三步法中必须使用到。
具体而言，一步法采用了磁控溅射、蒸镀、化学镀三类方法之一；两步法首先通过磁控溅射或化学镀对基材进行金属化处理，再通过水电镀对镀层进行增厚，目前主流的两步法生产工艺为磁控溅射结合水电镀；而在两步法中间加入蒸镀工艺即为三步法，目的在于提升镀层沉积速率。
资料来源：高工锂电，元琛科技专利，重庆金美专利，东亚前海证券研究所
这三种工艺各有所长，也就导致了复合集流体主流的生产工艺未定，虽然目前两步法以良率较高、成本压力低等综合优势，产业化进程较快，有望在消费电池优先进行应用，但另外两类工艺方法也在持续推进中，也让多类镀铜设备持续推进。
在前道工序（干法）中，主要包括磁控溅射和蒸镀的真空镀设备。
磁控溅射是利用磁场约束电子运动进行溅射，使靶材原子沉积到基材表面形成镀膜，但磁控溅射沉积效率较低，单次溅射的镀层只能达几纳米，40纳米铜膜需要重复二十几次，同时由于难以保证氩离子均匀轰击靶材，故导致存在着靶材的消耗量大，利用率低的情况。
蒸镀则是通过在真空环境下加热铜金属，使大量的原子或分子蒸发并沉积在基膜表面。该方法可以均匀地蒸发镀在基膜的表面上，在效率上强于磁控溅射，但该法中金属原子对高分子材料几乎没有冲击力，因此铜膜的附着力较低，且在蒸镀过程中对温度要求较高，存在温度过高造成基膜被烫损或卷皱的情况。
在后道工序（湿法）中，则主要涉及水电镀增厚铜膜的设备。
水电镀采用无氧铜作为阳极，以膜面金属层为阴极，在外电场的作用下，金属铜经电极反应还原成金属原子，并在高分子材料上进行金属沉积形成铜膜。
与磁控溅射和真空蒸镀相比，水电镀沉积效率极高，所以往往在前道工序后被用于加厚沉积的铜层，也成为了复合集流体最核心的工序之一。
而在上游的材料和设备外，中游的复合集流体制造厂商则是产业化前夕的最重要一环。
进入2023年以来，复合集流体明显进入了产业化量产前夕，部分厂商已进入验证阶段，产业启动信号明显。中游铜箔厂商稳步扩建产能，积极推动复合集流体的研发与送样验证。
目前生产复合集流体的厂商主要分为传统锂电铜箔生产商及技术上具备共同性适合转型至复合集流体领域的两类参与者。
前者主要包括诺德股份、嘉元科技、中一科技等，此类公司已通过原有业务与下游客户建立深度合作，有望凭借市场优势实现业务条线从传统铜箔到复合集流体的顺利转移。后者主要包括宝明科技、双星新材、阿石创等，此类公司一般主营复合集流体相关业务，通过ITO镀膜、PET基膜制造等原有技术积累跨业进入复合集流体制造领域。
03
东威科技主攻水电镀设备，宝明科技主打生产制造
与产业链一致，复合集流体行业有竞争力的头部厂商，也主要出现于上游材料端、设备端和中游制造端的企业之间。
在上游，水电镀作为目前最广泛的镀铜方法——两步法的必需步骤，其设备的制造企业有着较为良好的投资机会。但相关厂商十分稀缺，目前只有东威科技实现了量产。
东威科技作为PCB电镀设备厂商，多年从事高端精密电镀设备及其配套设备的研发、设计、生产及销售。产品设计PCB电镀专用设备，五金表面处理专用设备，新能源动力电池负极材料专用设备、光伏领域专用设备、真空溅射专用设备的研发与制造。
公司的垂直连续电镀设备已具有较强的市场竞争力及较高的品牌知名度。目前东威科技的下游客户已覆盖大多数国内一线PCB制造厂商，同时公司已成功将产品出口至日本、韩国、欧洲和东南亚等地区，受到国外客户的认可，具有不错的技术力和广泛的客户资源。
而在复合集流体业务方面，东威科技凭借在PCB电镀领域的技术积累丰厚，率先切入复合集流体专用设备领域，为目前国内唯一能够批量化生产水电镀设备的厂商，设备良率已达90%以上。
根据东威科技公告，公司开发的12靶的磁控溅射设备已于2022年12月19日完成出货，并预计23年内，水电镀设备产能提至100-300台，磁控溅射设备产能提至50台。目前公司在手订单已接近300台，订单金额达到20多亿元，预计在24年底完成交付。
资料来源：东威科技官网
而在制造端中，宝明科技是大批量送样最早的厂商。
成立于2006年的宝明科技，主营业务为 LED 背光源和电容式触摸屏，2020年以来，受下游消费电子景气度降低影响，公司业绩出现亏损，而公司针对该情况积极调整产品结构，在提升车载、笔电、平板等背光源产品占比的同时，进入复合集流体的赛道。
由于面板镀膜技术与PET铜箔领域具有相通性，所以作为赛道的新入者，宝明科技表现极为强势，复合集流体的生产进度甚至遥遥领先于传统铜箔企业。当前公司PET、PP铜箔双线并行，但目前PP铜箔进展较快，复合集流体生产良率接近90%。目前已在比亚迪拿到认证，未来或与国轩高科达成合作。
在产能规划上，宝明科技于去年7月宣布投资60亿建设赣州复合集流体基地，其中一期项目11.5亿，计划于23年二季度实现量产，全部达产后年产复合集流体1.5亿平米，配套电池约为14-15GWh。而二期项目投资达到了48.5亿元，预计达产后实现年产能7亿平米复合集流体，配套电池约60GWh。
资料来源：赣州房天下，东亚前海证券研究所
此外，据宝明科技披露，公司已经向TOP30动力电池厂商送样，二线电池厂评价很高，材料测试参数较为领先，现已具备量产条件，在当前阶段具备较强的先发优势。
04
写在最后
从宁德时代2018年对复合集流体的首次应用算起复合集流体的产业化已经走过了将近五个年头。
然而，时至今日，复合集流体依然鲜有大规模量产和应用的报告，这也意味着行业目前仍处于产业化的早期阶段，仍然存在一定的问题。
首先，从技术上来说，目前仍然不够成熟，两种性能迥异的材料如何找到完美的复合方法，仍在继续探索中，此外，在生产中还容易出现非均匀溅射、漏镀、针孔、打皱等情况，这都是无法接受的瑕疵，都需要相关科研人员与业内企业在技术上的推进。
而从应用上来说，目前除了少数车机厂龙头应用外，其他厂商都处于技术前期的观望状态，质量标准、行业联盟也尚未形成，大规模生产、使用的情况也仍在前方。
展望远期，复合集流体作为一种优势明显，但并没有压倒式、革命性的产品，仍需要时间来推进。
不过，让人欣慰的是，目前头部厂商推进十分迅速，整个产业也进入了量产前夕的时间点，而更多的问题将在量产、上车后被一一处理，相关企业的价值也将伴随着行业的发展而提升。
参考资料：
1.《复合铜箔开启集流体变革产业元年》，东亚前海证券；
2.《优势突出空间广阔加速突破，复合铜箔全产业链分析》，华安证券；
3.《新技术迎来突破，产业化黎明将至》，西南证券；
4.《复合铜箔产业化进程加速，PET铜箔为当下主流》，川财证券；
5.《增效降本安全高，全方位对比测算复合铜箔与传统铜箔》，华安证券；
6.《复合铜箔行业深度：时人不识凌云木，直待凌云始道高》，东海证券；
7.《新材料受热捧！复合铜箔，成色如何？》，星空财富；
