长江证券-机械&电新行业复合集流体系列报告:制备工艺多元化发展,设备企业成长迅速-221209

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复合集流体:锂电集流体新技术,安全优势突出
复合集流体结构类似于“三明治”,主要由“金属材料-高分子-金属材料”复合而成。具体来看,是以高分子膜为基材,随后在两侧镀上金属材料(铜或铝),以实现安全、降本、降重等目标。复合集流体具备高安全性能、高能量密度、低制造成本、长电池寿命、高兼容性等优势。当前阶段,复合集流体的优势主要体现在提升电池寿命和安全性。
多种技术路线并存,包括一步法/两步法/三步法
复合集流体从制备工艺来看,分为干法+湿法制程、干法制程、湿法制程;从工艺路线来看,分为一步法、两步法、三步法,涉及的技术主要包括磁控溅射、真空蒸镀、水电镀、化学沉积等。
目前,两步法工艺较为成熟,核心设备为磁控溅射和水电镀设备。三步法在两步法的基础上增加真空蒸镀环节,通过增加真空蒸镀环节,提升铜沉积速度,以满足电镀对铜膜厚度的需求。一步法磁控溅射具备镀膜稳定性好、重复性好、均匀度好,适合连续大面积镀膜,膜层致密、保证良好的结合力等优点,但需要考虑收放卷张力控制、镀膜效率等问题。一步法真空蒸镀操作相对简单,且具备成膜速度快、镀膜均匀、成本低等优点。但需要考虑膜层结合强度、蒸发温度过高膜材不适用等问题。一步法化学沉积可以做出更大的幅宽,但需要考虑化学药水中金属材料的回收、环保、配方调配等问题。
膜材选择:目前PET相对较优,材料改性有望得到更优方案
高分子膜材有PET、PP、PI等。当前,复合铜箔生产厂商多采用PET、PP进行测试,也有厂商用PI测试。当前阶段PET是最好的用于复合集流体的材料,应用最为广泛;复合集流体厂商在考虑对各类高分子材料进行改性,以达到更好的制备效果。
电池制造工艺:新增超声波滚焊环节
复合集流体由高分子材料和金属材料组成,而高分子材料具有绝缘性,在极耳焊接时如果只考虑焊接一面铜层,会导致另一侧铜层无法导电,因此需要利用超声波对高分子材料和金属材料两者进行熔接。所以,在复合集流体替代传统的铜箔和铝箔时,锂电池生产辊压前增加超声波滚焊工艺,所采用的设备为超声波高速滚焊设备。
设备空间:产业发展,设备先行,设备企业充分受益
测算两步法工艺设备市场空间,预计2022-2024年新增投资额将达到120亿元,年均新增设备投资额41亿元。预计2022-2025年电池生产环节超声波滚焊设备投资额超40亿元。复合铜箔设备厂商及超声波滚焊设备制造商有望充分受益。
东威科技:水电镀龙头,磁控溅射有望量产出货
东威科技将PCB电镀技术横向迁移至复合铜箔行业,率先实现水电镀设备量产。截至目前,公司已取得来自多家客户的水电镀订单或销售协议。同时,公司进行一体化布局,已成功研发出磁控溅射设备,有望今年实现出货。此外,公司积极布局产能,有望实现快速增长。
风险提示
1、复合集流体量产进展不及预期;
2、复合集流体渗透率不及预期。