电动车行业深度报告：站在产业蓬勃的前夕看复合集流体

证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明——电动车行业深度报告站在产业蓬勃的前夕看复合集流体民生电新 邓永康团队2022年08月06日股票报告网证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明3• 复合集流体的替代逻辑：• 铜箔集流体的轻薄化可以降低成本，提升能量密度，是集流体降本增效的明确方向。复合集流体相比电解铜箔具备三种优势：• 1）高安全性：复合铜箔在受到穿刺时产生的毛刺较小，还可以减缓锂枝晶生长，降低电池短路风险；有机基膜热稳定性高，在其中掺杂阻燃剂可进一步提高抗燃性；• 2）低成本：根据我们测算，传统铜箔的成本为4.09元/平米，在80%良率条件下，复合集流体量产后的成本为2.83元/平米，远低于传统铜箔；当良率达到95%，复合集流体的成本约2.38元/平米，较传统铜箔成本降低近70%；• 3）高能量密度：高分子有机材料密度远低于铜，6μm的复合集流体中，铜箔层厚度仅为2μm，有机层厚度4μm，相较6μm的传统铜箔，复合集流体重量大幅降低，电池的重量能量密度有效提升。• 复合集流体的空间测算：• 我们认为复合集流体在未来主要的市场空间源于对传统铜箔的替代，根据测算：• 1）乐观情景下，2022年复合集流体的需求量约3.0亿平米，2025年需求量约73.1亿平米，22-25年CAGR达191%；• 2）中性情景下，2022年复合集流体的需求量约3.0亿平米，2025年需求量约33.7亿平米，22-25年CAGR达125%。• 投资建议：• 重点推荐：【诺德股份】、【嘉元科技】，建议关注：【重庆金美】（未上市）、【东威科技】、【宝明科技】、【双星新材】、【万顺新材】。• 风险提示：• 1、新能车销量不及预期；2、复合铜箔产业化进度低于预期；3、集流体材料迭代速度超预期；4、测算误差风险。摘要1股票报告网证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明目录C O N T E N T S202复合集流体的空间测算03复合集流体的替代逻辑01投资建议04风险提示105附录股票报告网证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明复合集流体的替代逻辑01.3股票报告网证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明3图表：集流体起到汇聚电子的作用资料来源：A review of current collectors for lithium-ion batteries，民生证券研究院• 集流体的作用：在锂离子电池放电过程中，正极活性颗粒内部的电子在各个颗粒间传输后，需要汇流到集流体上，然后通过外部电路传输到负极，完成一个完整的放电循环过程。因此集流体起到的作用为降低电池的内阻，提高电池的库伦效率、循环稳定性和倍率性。• 通常来讲，传统集流体中，负极使用铜箔，正极使用铝箔，原因为:• 正极：正极电位高，铜箔的氧化层较为疏松，高电位下容易被氧化，而氧化铜是半导体，厚度较大，因此会增加电池内阻，而铝表面本身包裹一层致密的氧化层，并且由于氧化层很薄，电子可以通过隧道效应实现电导，所以正极使用铝箔；• 负极：负极电位低，铝金属的晶格空隙与锂离子大小相近，在低电位下容易与锂发生合金化反应，消耗活性锂离子，而铜的嵌锂容量很小，因此负极使用铜箔。01集流体的概念4股票报告网证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明3• 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，我们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。另一方面，铜箔的原材料电解铜价格高涨，从21年二季度开始至22年二季度，铜价横盘高位，在7万元/吨上下波动。• 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：1. 降低成本；2.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、6、4.5𝜇m，相较8𝜇m，6𝜇m和4.5𝜇m的铜箔可以提升能量密度5.1%、8.8%。01集流体降本增效的方向明确——轻薄化525.50%14.50%6.90%8.10%11.20%3.60%30.20%正极负极集流体-铝集流体-铜电解液隔膜结构件图表：集流体质量占比15%资料来源：A review of current collectors for lithium-ion batteries（2021年），民生证券研究院61.97%8.96%1.40%8.94%9.45%2.83% 6.44%正极负极集流体-铝集流体-铜电解液隔膜结构件图表：集流成本占比10.4%资料来源：鑫椤锂电，民生证券研究院测算股票报告网证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明复合集流体——为技术迭代提供新思路01资料来源： Ultralight and fire-extinguishing current collectors for high-energy and high-safety lithium-ion batteries ，民生证券研究院4图表：复合集流体的三明治结构01• 然而，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。• 以崔屹教授的实验为例，复合集流体以PI为基材，上下两层的镀铜层仅500nm，整体质量约1.54 mg/𝑐𝑚2，而传统铜箔的厚度为6𝜇m，质量约5.38 mg/𝑐𝑚2，PI铜箔的质量是传统铜箔的1/7，并且PI铜箔可以提升电芯16-26%的能量密度。• 总体来讲，相较传统铜箔，复合铜箔具备三大优势：更高安全性、更低成本、更高能量密度。6复合集流体的优势高安全性低成本高能量密度图表：复合集流体的优势资料来源：民生证券研究院股票报告网证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明复合集流体——高安全性01资料来源： 重庆金美官网 ，民生证券研究院4图表：复合集流体穿刺后的毛刺较小01• 复合铜箔在受到穿刺时，产生的毛刺较小，降低电池短路风险。• 传统铜箔在受到穿刺时会产生较大尺寸的毛寸，毛寸有可能会刺穿隔膜从而引发电池内短路。而复合集流体在受到穿刺时，由于基膜为高分子材料层，可有效吸收形变应力，使得产生毛寸的尺寸较小，降低电池内短路的风险。• 有机基膜的热稳定性更高，并可以通过掺杂阻燃剂提升安全性。• 根据崔屹教授实验，以PI作为基膜的复合铜箔具有极强的抗燃性，主要原因为PI具有很高的热稳定性，可承受400℃以上的高温，并且在复合铜箔内添加阻燃剂后，即使将电池置于明火中燃烧，火苗也可以迅速熄灭。7图表：使用复合集流体的电池抗燃性极高资料来源： Ultralight and fire-extinguishing current collect