导 读
电池技术的不断发展叠加电池企业的降本需求，驱动动力电池产业链各环节技术持续更新迭代，设备企业有望迎来新的发展机遇。目前复合集流体处于从 0 到 1 的产业化前夜，复合铝箔商业化进展快但降本难度较高，复合铜箔技术路线尚存分歧。
产业化渐行渐近，设备环节有望迎来百亿市场。今年以来，广汽埃安弹匣电池2.0、宁德时代麒麟电池均采用复合集流体材料，麒麟电池已装车极氪 001 和009，问界 M9 也或将应用复合集流体，产业化趋势愈发明朗。从产业链现状来看，复合铜箔目前多种技术路线并存，玩家陆续入局，共同探索商业化路径。
1）基材端，由于 PET 耐酸碱性较弱，在测试中出现高温循环跳水，复合铜箔基材或从 PET 转向 PP。2）工艺设备端，“磁控溅射”+“水电镀”的两步法正逐步成为行业主流，成为宝明科技、纳力新材等进展较快、产能规划较大的复合铜箔材料厂主流选择的工艺路线。3）以目前复合铜箔主流两步法工艺测算，预计2025 年磁控溅射+电镀设备+超声波滚焊设备市场空间合计达到 143 亿元。
1 产业链进展不断，商业化趋势明朗
从产业链上下游来看，复合集流体上游为包括高分子基材、铜、铝等在内的原材料厂商以及设备厂商，中游为复合铜箔、复合铝箔制造商，下游为各个动力电池企业和车企。
复合铝箔产业化进展较快，复合铜箔产业链不断迎来催化。早在 2021 年 7 月，OPPO 就发布了引入复合集流体技术的五层夹心式安全电池，实现了复合集流体在消费电子领域的应用。2022 年 11 月，重庆金美率先实现 8μm 复合铝箔量产下线。今年 3 月，广汽埃安发布采用复合集流体材料的弹匣电池 2.0，并通过军标级枪击测试，将首先搭载于埃安豪华超跑品牌 hyper。天能电池发布了用于两轮车领域的新一代锰铁锂电池 TP-MAX，同样以复合集流体的应用作为安全升级的亮点。
今年 4 月和 6 月，搭载宁德时代麒麟电池的极氪 009 和极氪 001 均使用了复合集流体。年底上市的塞力斯问界 M9 也或将应用复合铝箔。复合铜箔由于基材、工艺路线分歧等原因，产业化进展较复合铝箔相对缓慢。但今年以来产业链上不断迎来催化，趋势愈发明朗。6 月，双星新材、万顺新材公告获得首张复合铜箔订单。道森股份子公司洪田科技研自今年 4 月发布一步法真空磁控溅射一体机后，分别于 7 月和 9 月获得 7000 万元和 1.84 亿元订单。9 月 4 日，嘉元科技公告，与三孚新科在复合铜箔产业链建立战略合作关系，并签订“一步式全湿法复合铜箔电镀设备”采购合同，确认合同金额 2.43 亿元。
10 月 9 日，璞泰来发布公告，与宁德时代签订《战略合作协议》，双方同意就复合铜箔集流体业务建立长期合作机制，共同开拓新能源海内外市场；公司溧阳基地预计将在2024 年逐步实现产能投放。宁德时代作为下游电池厂龙头，这一战略协议表明复合集流体产业化趋势的进一步明确。
2 多种路线齐头并进，两步法或成复合铜箔主流路线
从产业链现状来看，复合铜箔目前多种技术路线并存，共同探索商业化路径。
1）基材端，或从 PET转向 PP。复合铜箔中可选用的高分子材料主要包括 PET、PP 和 PI 等。PI 具有优异的机械性能、化学稳定性和较宽的温度范围，但由于其生产技术难度高且成本昂贵，很难批量生产，还未进入导入阶段。产业端主流选择为 PET 和 PP。相比于 PP，PET 在耐温性、附着力、抗拉伸性等方面更具优势，因此各材料厂早期多选用 PET 作为中间层，应用已相对成熟。
尽管 PET 具备更强的物理性能，但其容易在乙二醇、水、甲醇、氨中发生降解。锂电池负极端存在催化 PET 降解的醇基锂（SEI 膜的成分），可显著促进 PET 的降解。若溶解到电解液中会增加电解液粘度，减缓离子传输速度，增加锂离子电池的内阻。随着循环时间的增加，PET 溶胀溶解反应，使得金属层和PET 之间的化学键会在长期使用过程中逐渐老化，金属层与基底的界面粘结性和剥离强度逐渐减弱，从而导致循环容量下降。因此在测试中，使用 PET 作为基材的复合铜箔出现高温循环跳水，需要对电解液进行改性。
PP 相对于 PET 附着力和抗拉伸能力较弱，但其分子链中只存在碳碳键，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外,对其它各种化学试剂都比较稳定，而且也极难发生断链降解，化学稳定性极强。因此目前部分材料厂已经对 PP 基材的复合铜箔进行送样测试，尚需解决 PP 与铜金属的结合力问题。
2）工艺设备端，“磁控溅射”+“水电镀”的两步法正逐步成为行业主流。从产业链来看，目前“磁控溅射+水电镀”的两步法由于其在良率、成本、效率等方面的综合优势，成为宝明科技、江阴纳力、双星新材、英联股份等进展较快、产能规划较大的复合铜箔材料厂主流选择的工艺路线。前道磁控溅射设备厂商主要包括腾胜科技、汇成真空等，水电镀设备厂商为东威科技。三孚新科凭借其在 PCB 和通用电镀化学品及设备领域的积累，推出一步全湿法路线，推出化学沉积与水电镀相结合的复合铜箔电镀设备，并与嘉元科技签订战略合作协议和 2.43 亿元设备采购合同。道森股份收购洪田科技切入铜箔设备领域，先后推出卷绕磁控溅射镀膜机、卷绕磁控溅射蒸镀复合镀膜机、卷绕蒸发镀膜机等复合铜铝箔一体机设备，并已获得订单。
3）材料端，玩家陆续入局，产能投入节奏加快。宁德时代、广汽等龙头电池厂和车企对复合集流体的应用为行业树立了风向标，推动产业化进程加速发展。各路玩家纷纷投建产能基地，入局复合集流体产业链。根据 GGII，2023 年复合集流体规划产能超过 30 亿平方米/年。其中进展较快的箔材厂商为重庆金美、宝明科技、纳力新材、英联股份等，嘉元科技、诺德股份等传统锂电铜箔厂商入局则相对较晚。
3 2025 年复合铜箔设备空间有望超百亿
从产业链上下游布局来看，复合铜箔产业化趋势明朗，以目前主流两步法工艺测算，预计 2025 年磁控溅射+电镀设备+超声波滚焊设备市场空间合计达到 143 亿元。根据主流电池厂商产能规划，假设 2023-2025 年，复合铜箔在新增电池市场中渗透率为 0.5%/5%/13%。按单 GWh 需 2 台磁控溅射设备和 3 台电镀设备，单台价格分别为 1400 万元/1000 万元，需超声波滚焊设备价值量 1000 万元，随着效率和良率的提升，单 GWh 所需设备数量和单台设备价值量逐步减少。则到 2025 年，真空磁控溅射设备和电镀设备市场规模将分别达到 57.6 亿元和 58.0 亿元，超声波滚镀设备市场规模 27.7 亿元。
4 工艺设备仍存问题亟待优化
采用磁控溅射技术制备聚合物复合铜箔时，由于非金属聚合物基材的结晶度大、极性小、表面能低，溅镀时会影响镀层与基材之间的附着力，且聚合物基材为不导电绝缘体，无法进行电镀增厚。因此，需要先进行表面活化处理，形成导电金属膜，然后进行电镀增厚工艺。所以，聚合物表面种子层质量的优劣最终决定了复合铜箔的质量。由于聚合物基体厚度仅为几微米，磁控溅射沉积技术在工艺及设备方面面临较大难度。
1、工艺端
（1）铜种子层结合力差。常规磁控溅射沉积粒子能量较低，无法对高分子聚合物基体表面进行有效活化处理，导致铜种子层与聚合物基体间的结合力较差。
（2）铜膜针孔率高。常规磁控溅射沉积区域较小，在宽幅较大的聚合物基材表面沉积制备的铜种子层结构可控性、致密性、均匀性差，进而极大增加了电镀增厚过程中产生孔洞的概率
（3）基材褶皱、穿孔。铜金属在磁控溅射到高分子聚合物基材表面时，由于溅射的铜原子具有较高的能量，会使基体温度显著升高，造成局部褶皱现象；同时高温熔融状态的铜金属沉积物可能会熔穿聚合物，出现穿孔问题，进而在后续卷的连续生产过程中引起断带等问题。采用磁控溅射制备复合铜膜时，为提高铜种子层与基膜的结合力，解决上述存在的问题，通常需对基膜进行预热处理，使得基底温度控制在40~50 ℃为宜
（4）铜种子层与电镀工艺匹配性问题。铜种子层的致密性和粗糙度等因素会因末端放电效应，影响最终复合铜箔的质量。
2、设备端
（1）张力控制问题。为能满足在聚合物基体表面连续沉积铜薄膜，需要使用真空卷对卷连续沉积，而聚合物因厚度仅为几微米，其抗拉强度较低，在生产宽幅材料时容易拉扯变形，出现起皱、断带等问题。
（2）镀膜均匀性低。在磁控溅射时，若对于磁场喷射角度或大小等未调控好，可能会造成种子层粘附不均匀，导致最终产品面密度差异性较大。
（3）靶材利用率低。靶材作为聚合物复合铜箔的关键基材之一，在磁控溅射过程中消耗量巨大，利用率约占 30%。如何提高靶材利用率是目前制约该行业进一步发展的技术壁垒。
（4）磁控镀膜沉积速率低。虽然常规的磁控溅射设备在进行金属沉积时具有较快的速率，但在溅射过程中因金属具有较高的能量，使得基膜温度明显升高，进而导致聚合物出现高温收缩变形现象，因此需要散热处理。在保证快速沉积的前提下，如何使基体保持较低温度，是目前仍未解决的难题。
（5）溅射沉积种子层与电镀增厚装备的匹配性问题。常规磁控溅射沉积换样时需要对磁控镀膜室进行破空，因而需要大量的抽真空时间，导致溅射沉积效率低下，难与电镀增厚设备匹配。
精选报告来源：银创智库新能源/新材料/高端装备制造
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