鋰電銅箔行業研究及投資全景圖:登峰造“極”

2022年10月17日18:29:19 熱門 1022

(報告出品方/作者:華安證券,王洪岩)

1、鋰電銅箔:鋰電負極集流體,技術工藝要求高

1.1 鋰電銅箔是鋰電池負極集流體的核心材料

什麼是電解銅箔?電解銅箔作為電子製造行業的功能性關鍵基礎原材料,主要 應用於鋰離子電池和印製線路板的製作,根據應用領域的不同可以進一步分為鋰電 銅箔以及標準銅箔。在鋰電池的廣泛應用成為電解銅箔成長的主要亮點,本文也將 重點分析鋰電銅箔的供需格局以及技術發展趨勢等。在鋰電池電芯材料中,鋰電銅 箔的成本佔比達到 5%-8%,是動力電池企業供應鏈布局中的重要一環;它既是負極 活性材料的載體,又是負極電子收集與傳導體,主要作用是將電池活性物質產生的 電流彙集起來,以產生更大的輸出電流。由於鋰電銅箔具備導電和機械加工性能良 好、質地較軟、製造技術較成熟、成本優勢突出等特點,因而成為鋰離子電池負極集 流體的首選,且被替代的可能性較低。

根據應用領域的不同,電解銅箔可以分為鋰電銅箔以及標準銅箔。鋰電銅 箔主要是指應用在鋰離子電池中作為集流體的銅箔,目前市場的主流產品 規格為 6μm 和 8μm;標準銅箔主要指應用在印刷電路板(PCB)的銅箔, 一般比鋰電池銅箔更厚,大多在 12-70μm。根據 CCFA 的數據統計,2020 年國內電解銅箔產量中,標箔佔比 69%,鋰電銅箔佔比 31%,其中鋰電銅 箔由於受到下游新能源的高景氣度影響,產量佔比持續提升。

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根據銅箔厚度的不同,可以分為極薄銅箔(≤6μm)、超薄銅箔(6-12μ m)、薄銅箔(12-18μm)、常規銅箔(18-70μm)和厚銅箔(>70μm)。 目前國內鋰離子電池應用較多集中在極薄銅箔中的 6μm 產品,在提升能 量密度以及降低度電成本的驅動下,“極薄化”帶動了 4.5μm 產品的研發 和應用。生產過程中,主要通過調整直流電的大小以及陰極輥的轉速來控 制銅箔的厚度。

根據表面狀況不同可以分為雙面光銅箔、雙面毛銅箔、雙面粗銅箔、單面 毛銅箔和超低輪廓銅箔(VLP 銅箔)。銅箔的光面是陰極輥表面的鏡面反應, 毛面是光面的相反面。其中,雙面光電解銅箔具有雙面結構對稱、表面輪 廓度極低、較高的延伸率與抗拉強度等特性;與單面毛、雙面毛鋰電銅箔相 比,其與負極材料粘貼時,接觸面積成倍增長,可以明顯降低負極集流體與 負極材料之間的電阻,提高鋰離子電池的體積容量與結構的對稱性,同時 雙面光鋰電銅箔負極集流體具有較好的耐冷熱膨脹性能,可以明顯延長電 池的壽命。

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1.2 鋰電銅箔技術指標複雜、要求高

隨着電子產品微型化、尖端化發展,以及新能源汽車對動力的續航能力、安全性 能提出更高要求,鋰離子電池也朝着高容量化、高密度化以及高速化發展,對電池 材料的要求也隨之提高。高性能鋰電銅箔呼之欲出,且整體技術性能提升,包括但 不限於銅箔表觀質量、物理性能、穩定性以及均勻性等,與電池性能息息相關。

1)厚度:影響電池能量密度。厚度越薄,能量密度越高。根據我們的測算, 6 μm 和 4.5μm 的鋰電銅箔的能量密度分別為 240.49Wh/kg、248.98Wh/kg, 相比較 8μm 銅箔能分別提升能量密度 5.11%和 8.82%;

2)抗拉強度及伸長率:影響負極製作的成品率、電池容量、內阻和循環壽命等。 在製作鋰離子電池負極時,塗覆活性材料的電極在進行軋輥壓延等壓平工 序過程中,若銅箔的抗拉強度較低,則容易導致電極尺寸穩定性和平整性變 差,且易產生銅箔斷裂;若銅箔的伸長率低,則銅箔與活性材料間的接觸性 能會變差,且銅箔自身將產生內應力,而出現裂痕。

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3)表面粗糙度(輪廓):影響電池內阻和循環壽命等。銅箔本身需要一定的粗 糙面能使得負極材料較好地附着在銅箔表面而不脫落。但是,粗糙度不是越 高越好,隨着表面粗糙度的增加,會使得負極材料的接觸性能變差,致使負 極活性材料在銅箔表面附着力下降,從而使塗覆活性材料更容易脫落,直接 影響到電池內阻和循環壽命等性能;

4)厚度均勻性:影響電池一致性、穩定性以及容量大小。均勻度不一致將影響 負極電極實際活性物質的塗覆量,而負極塗覆活性物質的質量波動情況將對 電池容量和一致性產生直接影響;

5)銅箔表面質量:若銅箔表面出現缺陷,如條紋、凹陷、褶皺、針孔、斑點和 機械損傷等,則將導致負極材料在銅箔上的附着力下降,塗布後出現露箔點, 兩面活性材料塗覆將對容量、內阻、循環壽命等電池性能產生很大的影響, 甚至直接導致電極報廢等嚴重問題。

6)抗氧化性及耐蝕性:影響導電性等。①銅箔表面易與空氣中的氧發生氧化反 應,形成氧化膜。該表面氧化膜是半導體,電子能導通,但是若這一層鈍化 膜太厚,阻抗較大,則會增加電池內阻,從而使鋰離子電池容量降低。相反, 若銅箔的氧化膜層比較疏鬆,則會使負極活性材料的附着能力有所減弱。因 此,鋰電銅箔在製造過程必須採取措施增加其抗氧化能力,以保持其導電性 能良好。②鋰離子電池使用的有機電解液有較強腐蝕性,為了保持銅箔的化 學性能與電化學性能的穩定,銅箔需要有較強的耐腐蝕性。

7)孔隙率:影響負極活性物質在銅箔表面的附着力。

1.3 電解銅箔製造工藝

1.3.1 四大製造工序:溶銅、生箔、後處理及分切,生箔是核心

電解銅箔的製造過程主要有四大工序,包括溶銅、生箔、後處理以及分切工序。

①溶銅:主要涉及電解液製備,在特種造液槽罐內,用硫酸、去離子水將銅料制 成硫酸銅溶液,為生箔工序提供符合工藝標準的電解液。

②生箔:核心設備是生箔機,生箔機的核心部件是陰極輥。在生箔機電解槽中, 硫酸銅電解液在直流電的作用下,銅離子獲得電子,並於陰極輥表面電沉積製成原 箔,經過陰極輥的連續轉動、酸洗、水洗、烘乾、剝離等工序,銅箔被連續剝離、收 卷而形成卷狀原箔。

③後處理:對原箔進行酸洗、有機防氧化等表面處理工序後,使產品技術指標 符合客戶要求。

④分切:根據客戶對於銅箔的品質、幅寬、重量等要求,對銅箔進行分切、檢驗 和包裝。 標箔和鋰電銅箔的製造工藝差別主要在後處理環節。

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標準銅箔與鋰電銅箔的前 期生產設備、生產工藝(包括溶銅、生箔和分切工藝)相同,主要區別在於後期抗氧 化處理工藝,其中標準銅箔使用電鍍工藝,並且需要經過粗化、固化、灰化、鈍化以 及多次水洗等步驟,而鋰電銅箔使用化學材料進行表面抗氧化處理。之所以存在這 種差別,主要是因為 PCB 板和鋰電池對於銅箔功能要求不同,鋰電池中的銅箔僅僅 是為了彙集並傳導電流,能夠使電流越大越好,而 PCB 板還要在銅箔上刻蝕印刷電 路,銅箔對導電的要求更高,電流需要按照規定的路線在覆銅板上傳導,這對於標 箔的表面要求更高。

1.3.2 添加劑配方+設備調製構築產品 know-how

需求驅動技術革新,工藝技術與銅箔產品質量的穩定性有較強的相關性,生產 工藝技術即體現在對生產設備以及電解液、添加劑的選型、工藝配方、操作方法等 多方面的要求。

嘉元科技為例,在電解液及添加劑控制技術方面,公司積累豐富的工藝 knowhow。電解液和添加劑中的指標,包括直流密度、電解液溫度、電解液的 PH 值、電 解液的潔凈度和添加劑的選型、配方等,直接影響生產的銅箔是否滿足高品質需求。 尤其是添加劑(主要作用有:細化晶粒的平整作用、降低電極與溶液間的表面張力、 改善電解液對電極的表面濕潤性等),作為最主要的控制因素之一,決定了銅箔的產 品性能和用途。

在生產控制技術方面,銅離子濃度、硫酸濃度、電解液溫度、電解液流速、流 量、添加劑的選型、組合和添加方式、電流密度等,各個參數之間相互影響又獨立作 用,因而更需要生產企業具備動態監測以及實時調整的能力,最大程度保障產品的 高品質。(報告來源:未來智庫)

2、鋰電銅箔的需求趨勢如何?

2.1 登峰造“極”,大勢所趨

銅箔行業的發展經歷了生產工藝的演變,從傳統的壓延工藝改進到目前的電解 工藝,顯著降低生產成本並提升銅箔產品品質;而未來,極薄化將繼續成為鋰電銅 箔的發展方向。縱觀全行業,極薄化趨勢極為顯著:2016 年,國內的動力電池主要 應用 9-12μm 銅箔產品;2017 年,8μm 產品逐漸成為主流產品;2017 年下半年 開始,6μm 產品開始進入市場,隨後市佔率不斷提升;2020 年,4.5μm 銅箔進入 量產期,國內部分龍頭企業具備規模化供應的能力。而通過對嘉元科技產品結構升 級路徑的梳理,我們同樣發現極薄銅箔的產品研發生產進程也在不斷加快。

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我們認為支撐極薄化鋰電銅箔滲透率提升的邏輯有四: 1)電池能量密度提升需求驅動極薄化; 2)下游電池企業降本訴求驅動極薄化; 3)極薄化銅箔提升產品溢價; 4)寧德時代等下游電池廠商的設備技術突破。

支撐邏輯一:電池能量密度提升需求驅動極薄化。

電池能量密度關乎着電動汽車的續航,可以說續航時間和里程是制約電動車發 展的重要因素,因此提升電池能量密度也就成為了鋰電池廠商的必然選擇。鋰電池 能量密度基本由電池正負極決定,而單純的正負極活性材料不能保證電池能發電, 電池內必須要有電解液、隔離膜、粘結劑、導電劑、集流體、基體、殼體材料等非活 性物質,這樣才能獲得穩定的、持續的、安全的電能載體。我們可以這樣形容,正負 極活性材料相當於“紅花”,而非活性材料是“綠葉”,有了綠葉的襯托,紅花才能更 好地完成任務,但如果能通過降低綠葉重量的同時,保證綠葉依舊能夠穩定地襯托 紅花,那麼剩餘的空間可以增加更多的紅花,使得花兒更加鮮艷。在本文開篇的鋰 電池質量佔比中可以看到,正負極材料以外的部分質量佔據電池的 60%,這其中就 蘊含著增加活性物質、提升電池能量密度的空間。

定性看,通過降低銅箔厚度,可以實現電池在電芯體積不變的情況下,增加活性 材料用量,進而增加漿料塗覆厚度,從而使得電芯的能量密度提升,最終汽車續航 里程增加。

定量看,6μm 和 4.5μm 的鋰電銅箔相比較於 8μm 的銅箔能提升 5.11%和 8.82%的質量能量密度。根據鋰電池質量能量密度的計算公式:質量能量密度=電池 容量/電池質量。即,理論上可以通過保持電池容量不變的情況下,減小電池質量以 提升質量能量密度;或通過保持電池質量不變的情況下,提升電池容量。極薄化的 鋰電銅箔能通過第一種方式實現能量密度的提升;同時,更薄的鋰電銅箔也能降低 電池內阻,實現更好的電池性能。根據我們的測算,6μm 和 4.5μm 的鋰電銅箔的 能量密度分別為 240.49Wh/kg、248.98Wh/kg,相比較 8μm 銅箔能分別提升能量 密度 5.11%和 8.82%。

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我們根據以下假設進行測算:

1)單位面積質量:根據靈寶華鑫官網數據,8μm、6μm 和 4.5μm 鋰電銅箔 的單位面積質量分別為 72 g/㎡、54 g/㎡、40 g/㎡;

2)鋰電銅箔面積單耗:假設在不同的銅箔厚度情況下,單位能量使用的銅箔面 積相同,均為 11.81 ㎡/kWh;

3)鋰電銅箔質量單耗:根據《中國有色金屬報》的測算,8μm 銅箔質量單耗 為 830-1000g/kWh,保守測算,按照 850g/kWh 計算;6μm、4.5μm 銅箔 的質量單耗分別為 638g/kWh、496g/kWh;

4)單車帶電量:根據中國汽車動力電池產業創新聯盟的月度數據顯示,2021 年 10 月純電動乘用車的單車帶電量為 47.6kWh;

5)鋰電銅箔質量能量密度:根據 CCFA 數據統計,8μm 鋰電池的質量能量密 度為 228.80Wh/kg,據此測算出 8μm 鋰電池質量以及銅箔以外的鋰電池 材料質量;

6)假設電池質量中,除銅箔質量外,其他電池材料以及電池包裝等質量相同;

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支撐邏輯二:下游電池企業降本訴求驅動極薄化。

定性看,雖然 6μm 和 4.5μm 的銅箔加工費可能較 8μm 更高,但是通過銅箔 厚度的減小使得“原材料減少”帶來的降本空間大於“加工費的增加”,因此極薄銅 箔的單車銅箔成本更為划算。在降本的訴求驅動下,下游電池廠商具備較強的動機 進行研發並生產極薄銅箔。

定量看,我們了解到使用 8μm/6μm/4.5μm 銅箔的電動 乘用車單車的銅箔用量分別為 40.6kg/30.3kg/23.6kg;銅箔定價以“銅價+加工費” 為依據:銅價方面,根據上市公司公告披露的信息,多採用長江有色金屬網月度銅 均價做基礎來定價,根據近期的銅價走勢,這裡設定銅價為 7 萬元/噸;加工費方面, 根據上海有色網等公開信息來源的數據,設定 8μm/6μm/4.5μm 銅箔的加工費分 別為 3.6 萬元/噸、4.6 萬元/噸、7.5 萬元/噸。根據以上設定進行測算,使用 8μm/6 μm/4.5μm 銅箔的電動車單車銅箔成本分別為 4293 元、3515 元、3422 元,使用 6μm 和 4.5μm 銅箔分別較使用 8μm 銅箔的電動車單車節約成本 18.1%和 20.3%。

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支撐邏輯三:極薄化銅箔提升產品溢價。

定性看,銅箔產品的定價模式為“銅價+加工費”,其中銅價基本採用 m-1 價格 為基準,銅價波動可以較快地傳遞給下遊客戶,因此銅價波動對銅箔廠商毛利影響 不大。而在加工費方面,率先實現極薄化銅箔生產將使得企業享受更多的技術溢價, 毛利率更高、定價權更強,激勵銅箔企業加速實現極薄銅箔產能擴張。

定量看,通過不同厚度銅箔加工費的變化趨勢不難發現,6μm 銅箔加工費始終 與 8μm 銅箔拉開差距,但差距在縮小。目前,8μm/6μm/4.5μm 銅箔的加工費分 別為 3.6 萬元/噸、4.6 萬元/噸、7.5 萬元/噸。根據諾德股份副總裁陳郁弼在高工鋰 電峰會上的演講,2021 年 H1 寧德時代 4.5μm 銅箔用量約為 600-700 噸/月,H2 增長至 2000 噸/月左右,滲透率有望從 3%提升至 10%以上;中航鋰電國軒高科億緯鋰能比亞迪力神等在進一步提升其 6μm 銅箔的滲透率;當前頭部動力電池 企業的 6μm 滲透率超過 90%,其他動力電池企業的 6μm 銅箔滲透率也在快速提 升。迅速放量的輕薄化需求和高加工費都驅動着頭部銅箔廠商加速生產更輕薄的銅 箔產品。

輕薄銅箔毛利率更高,高利潤也驅動着銅箔廠商生產極薄化銅箔。以中一科技 為例,2021 年 H1,雙面光鋰電銅箔中,8μm 及以上、6μm、4.5μm 產品的毛利 率分別為 21.47%、29.27%、39.70%,6μm、4.5μm 銅箔毛利率分別較 8μm 及 以上銅箔毛利率高 7.80pct、16.23pct。

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支撐邏輯四:寧德時代等下游電池廠商的設備技術突破。

寧德時代利用先進的研發優勢率先引入 6μm、4.5μm 的極薄銅箔並向銅箔廠 商批量訂貨。塗布工序是鋰電池廠商遲遲未從 8μm 向 6μm 轉型的重要技術障礙, 塗布工序是將攪拌好的漿料塗在銅箔上,最重要的是塗漿厚度和重量的一致性,極 薄化的銅箔很容易在塗布過程中出現斷帶、打褶,塗布還要避免粉塵顆粒混入極片。 寧德時代率先研發設計出專門用於 6μm 極薄銅箔的塗布機和全球首台 6μm 極薄 銅箔高速卷繞機,2018 年解決 6μm 極薄化銅箔應用難題,2019 年使用 6μm 極薄 銅箔作為動力鋰離子電池的主要負極集流體。寧德時代還從 2020 年開始引入 4.5μ m 銅箔進入電池生產。可以說,寧德時代等鋰電池下游廠商的設備技術突破是極薄 化銅箔需求迅速放量的重要因素。

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2.2.1 鋰電池行業天花板不斷提升,增長動能切換

簡單回溯鋰電發展史,大致可以分為三個階段:

1)粉墨登場(1991-2000):鋰電池憑藉能量密度、循環壽命以及性能提升,彌 補了二次電池在消費電子領域的痛點,自 1991 年索尼公司首次實現鋰電商業化之 後的 10 年間,日本公司憑藉技術專利壟斷全球市場,2000 年日企市佔率高達 93%。

2)日韓爭霸(2001-2010):這一時期,移動電話、隨身聽等消費電子產品的興 起讓鋰電行業的市場快速成長,日企技術升級緩慢並且開始外溢,韓國三星LG 抓 住機遇,開放的供應鏈體系和產能擴張優勢幫助韓企迅速佔據市場份額,2010 年, 日韓的市佔率分別為 43%和 39%,鋰電池行業形成了日韓爭霸的格局。這期間,中 國憑藉勞動力等成本優勢承接鋰電產業鏈加工產能,杉杉科技、貝特瑞、當升科技 等公司都是從這一時期開始積蓄力量,從無到有地學習生產和管理經驗。

3)大水養大魚,增長動能切換(2011 至今):從消費電子切換為新能源汽車是 這一時期的主旋律,動力電池賽道已成為兵家必爭之地。智能手機和平板出貨量沖 高回落,消費電子對鋰電池的需求增長後繼乏力,2016 年,鋰電池出貨結構中,動 力電池佔比超過數碼電池。近幾年各國開始大力發展新能源行業,新能源汽車也成 為了政策主推的產業,經濟性逐漸成為新能源汽車需求增長的支撐,2020 年得益於新能源汽車、儲能、電動自行車、電動工具等新興產業及領域對鋰電池市場需求的 增長,中國鋰電池出貨量為 142.9GWh。新能源汽車需求徹底引爆鋰電需求,市場 天花板再度提升,大水養大魚,來自電池廠的鋰電銅箔需求不斷攀升。

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2.2.2 新能源汽車市場擴容,銅箔行業極富成長性

新能源汽車市場空間廣闊,2021 年前 10 月國內銷量 254 萬輛,動力電池成為 鋰電銅箔需求增量的最主要推動力。根據中汽協的數據,2021 年 1-10 月中國新能 源汽車銷量達到 254.2 萬輛,已接近 2020 年全年銷量 136.7 萬輛的 2 倍;同時,1- 10 月的新能源汽車滲透率突破 10%,新能源汽車產銷量的增長以及不斷加速的滲透 率都為未來的增長空間創造了良好的基礎。

新能源汽車已成為世界各國產業發展戰略的重點領域:

(1)中國:根據國務院印發的《新能源汽車產業發展規劃(2021—2035 年)》, 到 2025 年,新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售總量的 20%左右;中國汽車 工程學會編製的《節能與新能源汽車技術路線圖 2.0》則明確,到 2025、2030、2035 年,新能源汽車銷量佔比分別達到 20%、40%、50%。而根據中汽協的數據,2021 年上半年的新能源汽車銷量的滲透率僅為 10%,未來幾年我國新能源汽車替代空間 很大。

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(2)歐洲:供給和補貼的增加推動新能源汽車銷售放量。一方面,歐洲各國普 遍提高了新能源汽車的政府補貼額度,以德國為例,補貼逐漸從 2019 年的最高金額 2,000 歐元提高到 9,000 歐元。另一方面,歐洲主要國家相繼宣布燃油車禁售時間 表,其中最早的為 2025 年,最晚的也將在 2040 年全面禁售。

(3)美國:2021 年 8 月 5 日,拜登簽署行政命令,聲明將採取措施推動美國 在清潔汽車和卡車方面的領導地位,目標是新能源汽車在新車和小型卡車中的比例 到 2030 年提高到 50%。2021 年 11 月 19 日,美國眾議院通過了 1.75 萬億元的支 出計劃(Build Back Better),其中包括新能源汽車稅收抵免法案,計劃為電動汽車 提供最高達 12500 美元的稅收抵免,抵免政策還需要參議院和總統拜登簽署。2022 年開始,美國電動車有望呈現大爆發態勢。

造車新勢力加速發展,傳統車企紛紛切入新能源汽車賽道。目前的新能源汽車 市場格局方面,特斯拉一騎絕塵,市佔率排名第一,根據 EV Sales 的數據,特斯拉 的全球新能源汽車市佔率為 16.64%,蔚來、理想、小鵬等中國新能源汽車廠商也占 據一定市場份額。由於各國的限售或禁售燃油車的政策推動,傳統車企的生存空間 受到擠壓,面對新能源汽車這片藍海市場,傳統車企也紛紛切入新能源汽車賽道。(報告來源:未來智庫)

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2.3 國內銅箔市場空間測算

2.3.1 相關假設

1)磷酸鐵鋰電池的滲透率:之所以要對磷酸鐵鋰電池滲透率做設定,主要是因 為磷酸鐵鋰電池和三元電池的單 GWh 銅箔消耗量有所不同。2019 年以前,國家對 新能源汽車行業進行精準補貼,能量密度是重要的考察標準,三元電池憑藉高能量 密度、長續航優勢,滲透率持續提升。

而伴隨着補貼退坡,降本成為車廠的重要訴求,磷酸鐵鋰電池使用鐵而非鎳、鈷 等價格較高的元素,成本優勢凸顯,在電池廠的 CTP、刀片、JTM 等技術的加持下, 磷酸鐵鋰電池的滲透率不斷提升。國內新能源汽車月度銷量排名前十中,宏光MINI、 特斯拉 Model 3、比亞迪宋等爆款車型均使用磷酸鐵鋰電池,這也能側面佐證磷酸鐵 鋰電池滲透率的提升。

根據以上定性分析,我們假設國內動力電池磷酸鐵鋰電池滲透率在 2021 年至 2025 年由 50%逐漸提升至 55%。

2)1GWh 銅箔消耗量:考慮到磷酸鐵鋰電池需要消耗更多銅箔,因此假設 1GWh 三元電池,對於 8μm 銅箔消耗量為 900 噸,對於 6μm 銅箔消耗量為 700 噸;假 設 1GWh 磷酸鐵鋰電池對於 8μm 銅箔消耗量為 950 噸,對於 6μm 銅箔消耗量為 750 噸。

3)不同規格銅箔的滲透率:由於目前 4.5μm 銅箔僅有寧德時代小批量用貨, 目前極薄化仍然以 8μm 向 6μm 滲透為主,假設國內 6μm 銅箔滲透率在 2021 年 至 2025 年逐漸由 70%提升至 93%,海外 6μm 銅箔滲透率在 2021 年至 2025 年逐 漸由 20%提升至 48%。

4)消費電池及儲能電池出於安全性考慮,假設均採用 8μm 鋰電銅箔。

2.3.2 鋰電銅箔需求測算

根據我們的測算,預計 2021-2025 年,全球鋰電銅箔需求量分別達到 33.03/44.45/53.70/64.89/78.92 萬噸,未來 5 年 CAGR=30.05%。

3、擴產受限疊加供需錯配,緊平衡提升景氣度

3.1 龍頭廠商積極擴產,但未來兩年仍存在供需缺口

產量方面,鋰電銅箔全球出貨量達 18.3 萬噸,其中國內出貨量為 9.9 萬噸,占 比超 54%。根據高工鋰電的數據統計,2020 年,鋰電銅箔的全球以及國內產量分別 為 18.3 萬噸、9.9 萬噸,預計 2025 年分別達到 70.4 萬噸、37.0 萬噸,5 年 CAGR 分別為 30.9%、30.2%。

國內產品結構方面, 8μm 仍保持穩定增長,6μm 快速成為主流產品,4.5μ m 出現能夠量產的廠商。根據 CCFA 的數據統計,2020 年,8μm 產品產量為 6.67 萬噸,佔比 44%;6μm 產品產量 5.24 萬噸,佔比 34%;4.5μm 產品產量 0.47 萬 噸,佔比 3%。2020 年產量增長主要在 8μm 產品,6μm 產品的產量和佔比都稍有 下降,主流廠商開始實現量產 4.5μm 產品,其中,諾德和嘉元的產量均突破千噸。

落實到國內主流廠商的產量,2020 年國內鋰電銅箔產量達 15.34 萬噸,同比增 長 10.8%。根據 CCFA 的數據統計,2020 年國內廠商鋰電銅箔產量的前三名為龍電 華鑫、諾德股份、嘉元科技,產量分別達到 4.35 萬噸、2.04 萬噸、1.43 萬噸,前三 名的市場集中度達到 50.96%。

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產能方面,根據我們的測算,2020 年全球鋰電銅箔有效產能為 25.7 萬噸,國 內有效產能為 19.5 萬噸。

市場上有眾多機構給出了鋰電銅箔產能的數據:以 2020 年數據為例,EV Tank 統計的全球產能為 35 萬噸,按照 69%的佔比測算,國內產能為 24.2 萬噸;上海有色網統計的國內產能為 21.6 萬噸;CCFA 統計的國內產能為 22.90 萬噸;中商產業研究院統計的國內產能為 30.0 萬噸。之所以出現這 種差異,一方面是因為各家機構的統計方法不一致,有些機構是根據主要 企業的產能加總進行測算,有些機構是通過抽樣統計等方法測算;另一方 面是因為統計口徑有區別,有些測算是針對名義產能,有些則是針對有效 產能,對於名義產能中有效產能佔比的估算也不盡相同;此外,一些企業並 未公布銅箔產能中鋰電銅箔產能的佔比,標箔和鋰電銅箔的產能也存在動 態的轉變,因此也會造成一些估算的差別。

我們根據公開信息以及對鋰電銅箔廠商產能的梳理,對鋰電銅箔產能進行 了測算。測算基於以下假設:

1)企業統計產能時採用原箔作為統計指標,而最終供應成品銅箔,期 間存在一定損耗,假定綜合良品率為 75%,並逐漸小幅提升。

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2)銅箔廠商新建產能需要逐漸經過調試與生產才能有效利用產能,另 外部分由標箔轉為鋰電銅箔的產能需要經過技改才能利用,生產 6μm 及以下的部分產能尚不能有效進行批量生產,假定產能利用率為 80%。

根據我們的測算,預計 2021-2023 年,國內有效產能分別為 23.2/32.9/39.9 萬噸,同比增速 18.9%/41.7%/21.2%;全球有效產能分別為 32.1/42.1/49.5 萬噸,同比增速 25.0%/31.2%/17.4%。

國內(大陸地區)產能佔全球產能的 76%,其他地區產能以韓國、日本、中國 台灣為主。鋰電銅箔產能集中於國內,並且產能前三名廠商諾德股 份、靈寶華鑫、九江德福均為國內廠商。

海內外均有擴產計劃,國內廠商擴產步伐更大,預計 2022-2023 年鋰電銅箔迎 來擴產潮。2022 年國內和全球鋰電銅箔產能分別擴張 9.7 噸、10.0噸;2023 年國內和全球鋰電銅箔產能分別擴張 7.0 噸、8.4 噸。

攻城掠陣靠擴產,國內主流廠商均有擴產計劃。頭部企業諾德股份、嘉元科技、 龍電華鑫、九江德福、銅冠銅箔、中一科技等均有較大規模的擴產計劃。而花園銅 業、江銅耶茲、深根銅箔等國內廠商也均有擴建產能的規劃。

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我們認為企業之所以進行如此大規模的擴產,有以下兩點內在驅動力: 第一,以新能源車動力電池為代表的需求拉動; 第二,滿足頭部電池廠准入條件:產能規模不具備優勢的銅箔廠商可能無法從 頭部電池廠獲得大量訂單,市場份額向龍頭銅箔廠集中,並且頭部電池廠會要求供 應商產能與自身電池規劃產能相匹配,以滿足其材料供應的穩定性。 然而,擴產計劃雖然很大,但近兩年的鋰電銅箔產能(尤其是極薄銅箔產能) 相當受限,我們認為主要有以下四點原因:1)陰極輥設備;2)工藝、認證、資金 等壁壘;3)產能周期長;4)產能利用率下降。

3.2 工欲善其事必先利其器,陰極輥設備是擴產受限的關鍵

陰極輥是電解銅箔製造的核心設備,其質量決定着銅箔的檔次和品質。銅離子 電解液沉積在陰極輥表面並生成銅箔,同時輥筒連續旋轉做圓周運動,使銅箔能夠 連續不斷生成和剝離,最終卷制箔材。在整個生箔過程中,陰極輥是最重要的設備。

晶粒度、均勻一致性是影響陰極輥生箔質量的重要因素。陰極輥表面是銅箔沉 積成箔的基礎,輥面質量與銅箔光面的表觀質量有直接關係,鈦層表面晶粒越細膩, 越容易形成晶粒細小、超薄韌性的光面;鈦層幾何形狀和排列會對銅箔內部品粒的 緻密性、均勻性和細化程度等內在品質以及粗糙面微觀形態產生影響,因此要求陰 極輥表面晶粒細微,幾何形狀一致、細小均勻且排列一致。

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日韓陰極輥廠商技術先進但產能有限,國內陰極輥廠商受技術限制: 日韓企業在銅箔設備生產領域具有較為顯著的技術與產品優勢,全球 70%以上 的陰極輥來自三船、新日鐵等日企,國外廠商生產的陰極輥均勻一致性較好,晶粒 度達到 12 級以上,能夠較好地滿足 6μm 及以下厚度的極薄銅箔生產需求。

但陰極 輥生產周期長,日本三船的生產能力僅為 6-8 台/年,日本陰極輥的年產量約為 230- 280 台,每台陰極輥對應 250-300 噸銅箔產能,粗略估算可滿足 6-7 萬噸銅箔新增 產能,無法滿足每年新增約 10 萬噸的銅箔產能。並且日企擴產意願低,陰極輥廠商 交付訂單已經排期至 2024 年,從銅箔廠下單到陰極輥交付的間隔時間較長,無法滿 足國內廠商銅箔擴產需求。

國內目前僅有少數企業可以生產陰極輥,主要廠商為洪田科技、西安泰金、航天 四院 7414 廠三家,其中,洪田科技核心技術來自日本愛機,目前在國產陰極輥中占 比超 50%,西安泰金與航天四院 7414 廠為自主研發,國產陰極輥目前已導入諾德、 嘉元等主流銅箔廠商,新進入銅箔行業的海亮、江銅等企業也主要使用國產陰極輥, 國產陰極輥相較於進口陰極輥價格更低,目前日本生產的陰極輥價格大約 240-250 萬元/台,國產陰極輥價格大約為 160-180 萬元。但國產陰極輥技術仍然相對落後, 均勻一致性相對不夠好,晶粒度目前也只能做到 10 級,無法滿足極薄化銅箔生產。 並且鈦圈製備需要 0 級海綿鈦,並且鈦圈此前主要應用于軍品,軍品旺盛的需求也 會擠占陰極輥的產能。

綜合以上分析,日本陰極輥產能不足且排產周期長,國產陰極輥雖然能夠提供 一定的增量,但目前只能充當“救火隊員”的角色,主要應用於新增產能中的 8μm 及以上厚度產品,銅箔極薄化趨勢下,國產陰極輥設備是否能較好地服務於極薄銅 箔的生產還有待驗證,極薄銅箔擴產受限。

3.3 工藝、認證、資金壁壘構築護城河

銅箔行業中,生產工藝 know-how 需要長期積累,鋰電池下游大客戶認證偏好 產能穩定並具有一定規模的廠商,重資產模式也大幅拉升了擴產的投資門檻。龍頭 廠商憑藉規模和先發優勢盡享行業紅利,中小廠商則很難在競爭中取勝。

在生箔過程中,存在磨輥工藝、添加劑選型、設備調試與參數設置等明顯 的技術壁壘。 1)磨輥工藝:為了使得陰極輥表面粗糙度降低到足以製作極薄銅箔,需要 採用先進的磨輥工藝技術,相應參數調試要滿足各項嚴格條件,才有利於 極薄銅箔從陰極輥表面剝離出來。 2)添加劑選型:為了保證極薄銅箔的高性能和穩定性,需要對多種添加劑 組合進行組合調試,同時對添加劑的添加量、滴加頻率等進行控制調試。 3)設備調試與參數設置:為防止斷帶、褶皺,需要優化生箔設備結構,校 對、調試對生產電流和電壓輸出效率等設備參數進行設置。

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客戶認證壁壘高、周期長。銅箔下游的鋰電池廠商供應鏈體系龐大而獨立, 為了保證生產的穩定和連續性,鋰電池廠商的供應鏈認證體系對供應商的 技術、產量規模等均有較高要求,中小廠商很難大規模進入其供應鏈,而為 了保證產品質量的穩定性,鋰電池廠不會輕易改變供應商,客戶粘性高。即 便能夠通過認證,仍然需要 6 個月小批量供應階段,隨後才有機會承接大 批量訂單。這也造成了許多中小廠商有較多名義產能處於閑置狀態。

重資產模式下資金門檻較高。在正極、負極、電解液、隔膜等鋰電材料中, 銅箔的固定資產投資相對較高。為了說明這點,我們進行定量分析: 1)測算銅箔單噸及單 GWh 固定投資額:根據嘉元科技、諾德股份、超華 科技等主流公司公告披露的部分擴產項目,鋰電銅箔的單噸固定資產投資 約為 6-7 萬元,1GWh 固定資產投資約為 4500-5500 萬元。

2)鋰電材料 1GWh 固定投資額對比:通過統計鋰電池材料的單位固定投 資額(噸或萬平方米),以及預估各種材料的單耗,我們測算出鋰電材料 1GWh 的固定投資規模,計算公式為:單位質量或面積的固定資產投資*單 耗=單位 GWh 固定資產投資。對於 1GWh,銅箔投資規模(4500-5250 萬 元)低於正極(7200-10800 萬元)和隔膜(6600-11000 萬元),高於負極 (1700-2200 萬元)和電解液(9120-240 萬元),屬於重資產模式。

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3.4 擴產周期長且產能利用率有待提升,供給進一步受限

雖然各家銅箔廠商都紛紛提出自己的擴產計劃,但擴產能否迅速而有效地兌現 仍然存在較多不確定因素。

鋰電銅箔擴產周期長,速度明顯慢於下游電池廠擴產計劃。鋰電銅箔新建產能 一般需要大約 2 年的時間,中間經歷項目規劃、基建工程、裝修工程、設備採購及 安裝、人員招聘與培訓、試運行等過程,而產能建成後還需要經歷大約 1 年的產能 爬坡過程,整個過程持續大約 3 年,明顯慢於下游電池廠擴產速度。

以中一科技招股書中披露的募投項目的產能建設和達產時間表為例,產能建設 時間長達 21 個月,而產能爬坡還要從 30%逐漸向 80%、100%過度,最終實現達產 100%還需要 15 個月。

國內產能利用率有待進一步提升。根據高工鋰電的數據統計,2020 年國內產能 利用率為 42.1%,隨着新建產能逐漸達產,產能利用率將逐漸提升。

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產能利用率處於低位與主客觀因素均有關聯:

客觀來看:

1)鋰電銅箔分切導致損耗。陰極輥設備的主流寬幅為 1380mm(國 內鋰電銅箔產能超 95%的陰極輥均為此寬幅),寬度為 1380mm 的 母卷由於卷邊等原因,可用寬幅約為 1300mm,但下游鋰電池廠商 並未形成統一標準,使用的銅箔寬度各有不同,總體上寬度一般在 700-800mm 區間,這造成母卷利用效率大大降低,因此產量與產 能之間存在一定差距。

2)從產品結構上來看,超薄銅箔對生產工藝的高要求降低了生產 效率,極薄化趨勢使這種產能損失被進一步放大。

①負荷率低。超薄銅箔對工藝穩定控制要求、設備精度要求、自控 精度控制要求較高,需要適度降低生箔電流負荷生產,方可實現無 瑕疵連續長時間生產,而銅箔產量與負荷正相關,負荷降低導致產 能效率降低。

②成品率低。超薄銅箔的單位寬度抗張強度與箔面抗壓變形能力均 較低,致使部分隱性質量缺陷形成顯性質量缺陷(量變引起質變), 成品率自然而然降低,進而引發產能進一步下降。

③開工率低。超薄銅箔對設備精度、控制精度等要求較高,設備計 劃檢修、非計劃被迫檢修頻次提升,降低了設備有效開工時間,進 而導致產能進一步下降。

主觀來看:

3)中小廠商大量擴產,中小廠商容易遇到無法通過客戶認證等壁壘, 因此產能中相當一部分無法投入生產。

4)主流廠商紛紛新建、改擴建產能,而鋰電銅箔的產能完全得以釋放 需要經過一定時間的爬坡階段,這也是目前產能利用率降低的重要原 因。

3.5 小結

本章主要梳理了鋰電銅箔廠商的產量與擴產規劃,並詳盡分析了限制產能迅速 擴張的主要瓶頸。

1)產量方面,2020 年全球鋰電銅箔產量為 18.3 萬噸,與 21.2 萬噸的需求相 比,出現了 2.91 萬噸的缺口,並且根據我們的測算,供需缺口會逐年拉大。

2)產能方面,根據我們的測算,2020 年全球鋰電銅箔有效產能為 25.7 萬噸, 國內有效產能為 19.5 萬噸。海內外均有擴產計劃,國內廠商擴產步伐更大,預計 2022-2023 年鋰電銅箔迎來擴產潮。銅箔廠商擴產有以下兩點內在驅動力:第一, 以新能源車動力電池為代表的需求拉動;第二,滿足頭部電池廠准入條件。

3)限制產能擴張的瓶頸主要有以下幾點:

①陰極輥設備是擴產受限的關鍵,日韓陰極輥廠商技術先進但產能有限,國內 陰極輥廠商受技術限制;

②工藝、認證、資金壁壘較高:在生箔過程中,存在磨輥工藝、添加劑選型、設 備調試與參數設置等技術壁壘;客戶認證壁壘高、周期長;重資產模式下資金門檻 較高;

③鋰電銅箔擴產周期長,速度明顯慢於下游電池廠擴產計劃;

④國內產能利用率有待進一步提升:客觀來講,鋰電銅箔分切導致損耗,超薄銅 箔對生產工藝的高要求降低了生產效率,極薄化趨勢使這種產能損失被進一步放大; 主觀來講,中小廠商大量擴產,主流廠商紛紛新建、改擴建產能,標箔需求的提升以 及更高的成材率提升了利潤,也對鋰電銅箔產能提升存在牽制。(報告來源:未來智庫)

4、鋰電銅箔投資全景圖

鋰電銅箔領域主要存在兩家上市公司,分別是諾德股份和嘉元科技;目前處於 IPO 階段的銅冠銅箔、中一科技均已成功過會;另外,海亮股份、江西銅業等銅產業 鏈的龍頭公司也有新建產能規劃。

首先對主流廠商進行簡要介紹:

行業內第一梯隊的諾德和嘉元兩家上市公司均有相當高的產量,也均是寧德時 代等大客戶的重要供應商,技術上也較其他公司更加領先,6μm 和 4.5μm 產品均 已實現量產並得到客戶訂單。

1)諾德股份:產能加速釋放疊加大客戶需求旺盛,量價齊升帶來業績觸底反彈。 公司目前擁有青海和惠州兩大生產基地合計 4.3 萬噸的年產能,目前月出貨量超 3000 噸,訂單需求旺盛。公司 2020 年 12 月募資 14.2 億元投向青海 1.5 萬噸二期 項目,2021 年 6 月募資 22.88 億元投向青海 1.5 萬噸三期項目及惠州 1.2 萬噸三期 項目,全部達產後諾德將形成 8.5 萬噸的年產能。諾德 21Q1-Q3 實現營收 32.4 億 元,同比+137%;歸母凈利潤 3.2 億元,同比+2070%。其中 Q3 歸母凈利潤實現 1.2 億元,同比+8663%,今年下游的旺盛需求帶來量價齊升,驅動業績增長。

2)嘉元科技:良品率高疊加優秀的費用控制帶來領先的單噸盈利能力,擴產規 劃多點開花。公司良品率在 80%以上,而銅冠、中一的鋰電銅箔良品率大約處在 65- 75%區間;優秀的成本控制使得嘉元的單噸盈利能力始終保持在 1 萬元之上,21Q3 單噸凈利達到 2.1 萬元,高於諾德、銅冠、中一,再加上頭部廠商的產銷量優勢,嘉 元 21Q1-Q3 實現營收 19.87 億元,同比+151.91%;歸母凈利潤 3.94 億元,同比 +238.21%。其中,21Q3 公司實現營收 7.82 億元,同比+103.90%,環比+15.85%; 歸母凈利潤 1.50 億元,同比+154.65%,環比+11.94%。擴產規劃方面,嘉元除了現 有的 2.1 萬噸梅縣產能,21 年 11 月底白渡鎮 1.5 萬噸項目開始投產,再加上 20 年 11 月公告的寧德 1.5 萬噸(22 年 H2 投產)和龍南 2 萬噸標箔、21 年 3 月公告的 白渡鎮 1.6 萬噸、收購山東信力源 2 萬噸,23 年嘉元產能將達到 10 萬噸。

行業內第二梯隊中的銅冠銅箔和中一科技均已 IPO 順利過會,鋰電銅箔的重資 產模式下,上市籌資擴產成為必然選擇。

3)銅冠銅箔:銅陵有色旗下銅箔廠商,兼顧標箔與鋰電銅箔。銅冠銅箔是銅業 巨頭銅陵有色的子公司,目前 4.5 萬噸的年產能中,標箔產能 2.5 萬噸,鋰電銅箔產 能 2 萬噸,IPO 募資投向為標箔項目,但公司也在積極關注鋰電銅箔項目。由於標 箔市場需求也充分向好,加之標箔的高良品率,標箔業務盈利能力也較強,同時公 司也具備標箔鋰電箔相互轉換的能力,20 年公司的標箔與鋰電銅箔營收佔比分別為 64%和 24%。

4)中一科技:鋰電銅箔產能瞄準 6μm 及以下的極薄銅箔,實控人更迭後上市 重啟進展順利。公司目前的業務構成方面,鋰電銅箔營收佔比 55%,其中 6μm 營 收占鋰電銅箔營收的 96%(均為 21H1 數據),公司最大客戶為寧德時代,由於寧德 供應商青海電子(諾德股份旗下子公司)停產改造,公司抓住時機成為寧德供應商。 通過集中精力發展極薄銅箔的策略,2021H1 實現營收 9.6 億元,同比+113%;實現 歸母凈利潤 1.9 億元,同比+470%。在中一科技的 IPO 過程中,經歷了實控人去世, 原實控人之子繼承股權後成為實控人,IPO 重啟並順利過會。

第二梯隊的上市公司中,超華科技也是較為純正的銅箔標的,但目前的產能均 為標箔,未來鋰電銅箔產能投產後也將進入鋰電池產業鏈;遠東股份綁定寧德時代, 銅箔業務也實現較好的增長。此外,鋰電銅箔也吸引了多家銅產業鏈龍頭企業的視 線,包括海亮股份、江西銅業等公司均有較大的產能規劃。銅管龍頭海亮股份於 21 年 11 月公告擬投資 89 億元建設年產 15 萬噸銅箔項目(12 萬噸鋰電銅箔+3 萬噸標 箔),項目分三期(每期 5 萬噸)建設,一期 21 年底開工(22 年 Q4 投產 2.5 萬噸, 23 年 Q2 投產 2.5 萬噸);江西銅業現有子公司江銅耶茲 1.5 萬噸鋰電銅箔產能,江 銅 21 年 7 月公告年產 10 萬噸項目,一期 5 萬噸將於 23 年底投產。

其次,我們對主流廠商的擴產進度進行了梳理: 我們對諾德股份、嘉元科技、銅冠銅箔、中一科技的擴產規划進行了梳理,但名 義產能與實際產能可能會有些出入,嘉元等頭部廠商實際產能可能會高於名義產能。

鋰電銅箔行業研究及投資全景圖:登峰造“極” - 天天要聞


產品毛利率方面,嘉元科技的鋰電銅箔產品毛利率最高。嘉元科技的極薄銅箔 產品佔比提升較快,而我們在第三章測算銅箔產品毛利率,極薄銅箔擁有更高的毛 利率;嘉元科技的產量處於第一梯隊,規模化優勢降低了成本,並且產品更多地進 入大客戶,也使得標準化更為方便,小訂單由於要求的產品規格不盡相同,會造成 一定的產品損耗及效率損失。而同為龍頭的諾德之所以毛利率低於嘉元,與其近兩 年因技改導致青海產能無法得到充分利用有關,並且毛利率測算中,其他三家廠商 的毛利率均只針對鋰電銅箔產品,而諾德的毛利率針對鋰電銅箔和標箔,雖然佔比 不高,但也相對拉低了毛利率。


(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫】。未來智庫 - 官方網站

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