鑫鼎晟深度調研顯示，集流體是鋰電池的重要組成，對其安全性、循環壽命、能量密度、質量以及價格均有重要影響。未來鋰電行業輕量化發展將進一步帶動複合集流體需求。新能源汽車和儲能領域的快速發展拉動鋰離子電池需求，進而爲鋰電集流體行業帶來發展空間。鋰電集流體朝着更高的安全性、性價比、輕薄化發展，但具有一定侷限性。複合集流體是最具替代潛力的新型集流體材料，對鋰電安全性提升、材料成本下降、能量密度提升均有重要作用。各企業積極佈局複合集流體材料，複合集流體市場規模不斷擴大，目前行業處於爆發前期，相關企業先發優勢明顯。1）鋰離子電池是新能源行業發展的重要組成在全球能源、石油資源緊張的環境下，各國積極推進節能減排和可持續發展目標，使得新能源汽車行業實現高速發展，極大地拉動了動力鋰離子電池的需求。2022年全球動力電池裝機量近518GWh，同比增長74.5%。我國動力電池裝機量約295GWh，同比增長91%，佔全球裝機量的57%。在各國政府的關於禁售燃油車以及新能源汽車產業鏈建設的指導下，全球新能源汽車銷量保持增長態勢，將進一步帶動動力鋰電池的出貨。預計到2027年，全球新能源汽車銷量將達2914.6萬輛，五年複合增長率將達29%；全球動力鋰離子電池需求量將達1748.7GWh。與此同時，儲能領域快速發展，在新型儲能方式中，鋰電池儲能裝機規模逐年擴大，從2017年的2.7GWh增長到2022年的46.9GWh，年均複合增速達到77%。截至2022年底，全國新型儲能裝機中，鋰離子電池儲能佔比高達94.5%。儲能領域是未來新能源領域主要的增長點。電化學儲能的應用將在儲能新增裝機量中保持較高的佔比。同時，鋰電儲能是未來主要的電化學儲能方式，佔比達到94%。隨着鋰電儲能在儲能領域的快速滲透，2027年全球電化學儲能累計裝機量將達到965.49GWh，五年複合增長率達到53%。鋰電儲能累計裝機量將達到888.25GWh。2）鋰電池性能不斷迭代滿足下游需求新能源汽車和儲能市場增長確定性強，由此帶動了鋰電池的需求量，但隨着行業的快速發展，其對於鋰電池的性能提出了更高的要求，新能源汽車開始追求更高的安全性、續航能力以及安全性，儲能領域也追求更長的電池使用壽命、充放電時長以及性價比。鋰電池是新能源汽車和儲能的重要組成，因此鋰電池的安全性、循環壽命、能量密度和性價比需要不斷進行迭代和突破以滿足下游需求，鋰電池行業中充滿了變革。1）新能源汽車輕量化需求引發電池輕量化新能源汽車輕量化是各新能源汽車廠商重點研究方向之一。新能源汽車輕量化有利於提升其續航里程、能耗節約。目前新能源汽車的質量較傳統燃油車增加10%，尤其是其三電系統導致整車額外增加200—300kg的重量。在新能源汽車中，電池包重量約佔整車重量的18%-20%，電芯重量佔電池的80%。有研究表明，純電動汽車重量每降低10千克，續航里程可增加2.5千米。在未來新能源汽車更長的續航里程、安全性以及性價比的發展基礎上，新能源汽車減重需求迫切。2）集流體是鋰離子電池的重要組成集流體是鋰離子電池中不可或缺的組成部件之一，鋰離子電池正極和負極上均搭載着不同的集流體材料，正極爲鋁箔，負極爲銅箔。銅箔集流體在鋰電中質量和成本佔比較高，電池輕量化的關鍵點在於集流體，但集流體材料的減薄程度存在一定侷限。集流體材料的無限減薄將影響其機械強度，在電池循環過程中易導致安全問題。同時，超薄銅箔、鋁箔加工費昂貴，成品率低，導致整體成本不降反增。因此，集流體材料行業正在尋求變革。3）集流體材料整體朝輕薄化方向發展我國是集流體材料的主要供應國，目前行業技術在於研究如何能讓正負極箔更薄，但集流體材料減薄目前存在阻礙：①傳統銅箔的生產受制於設備在銅箔的製作過程中，陰極輥是銅箔製造的關鍵設備，又被稱爲鋰電銅箔的“心臟”。其質量直接決定銅箔的檔次和品質。受技術壁壘高等因素影響，我國陰極輥完全依賴進口。由於鋰電行業的快速發展，銅箔的需求量激增。海外進口陰極輥交付週期長，設備昂貴且售後服務難以得到保證，國產替代的陰極輥產品處於較爲初期的階段。因此，行業中銅箔的產量常受制於陰極輥的供應。②傳統集流體材料存在熱失控安全隱患傳統集流體對鋰電池安全性有着重要影響。電池安全性失效的誘因主要分爲兩類內部因素和外部因素。內部因素：如在製造缺陷中，集流體與金屬極耳間通過焊接與電池正負端子相連，焊接過程會產生毛刺，會穿透相鄰電極層之間的隔膜，從而引起電池內短路。另外電池老化造成的性能衰退，如內阻增大、鋰枝晶沉積等也會造成內部短路。外部因素：在電池運輸或工作過程中，電芯產生形變，組件發生位移，可能造成傳統金屬箔材集流體斷裂產生毛刺，刺穿隔膜，發生短路；或者由於電濫用（過充、過放）導致過量鋰嵌入，造成枝晶生長，穿透隔膜，最終導致熱失控。熱濫用很少獨立存在，往往是從機械濫用和電氣濫用發展而來，並且是最終直接觸發熱失控的一環。因此，在鋰電池不斷朝着更高的安全性、高能量密度、高循環壽命、高性價比的發展趨勢下，集流體行業不斷尋求變革，對新材料的需求十分迫切。1）複合集流體材料爲下一代集流體材料由於傳統集流體的侷限性，促生了複合集流體材料產業的發展，複合集流體爲當下最具替代性的新型集流體材料。複合集流體延續了銅箔輕薄化的思路，即用部分有機物替代金屬，進一步降低金屬用量。從結構上來看，複合集流體的構造類似“三明治”，即中間層爲有機物，上下層爲鍍銅、鍍鋁。目前中間的有機物層常見的有PET（聚對苯二甲酸類酯）、PP（聚丙烯）、PI（聚酰亞胺）等。相較傳統集流體材料，複合集流體材料優勢在於更高安全性、更低成本、更高能量密度、更長的電池使用壽命及廣泛的兼容性。複合集流體材料處於產業鏈中游。其產業鏈上游主要爲PET/PP基膜、銅合金靶材，磁控濺射、蒸鍍、電鍍設備等；中游產業爲複合銅箔、鋁箔製造企業；產業鏈下游主要爲電池廠商。2）複合集流體優勢①複合集流體材料爲鋰電池提供更高的安全性保障複合集流體材料有利於減少鋰電池內短路風險。複合集流體材料可有效吸收形變應力，減小因碰撞而產生的毛刺。同時，複合集流體材料的柔性大，可使鋰離子更均勻地在表面沉積，抑制鋰枝晶的生長，進而降低電池內短路。因此，複合集流體材料可爲鋰電池提供更高的安全性保障。②複合銅箔集流體材料解決降低電池重量的難題複合集流體相比傳統集流體在質量上有大幅下降，爲動力電池的輕量化賦能，符合新能源汽車行業發展趨勢。在厚度相同的情況下，複合集流體材料中間的高分子材料的密度遠低於金屬密度，因此複合箔材集流體單平米質量相比傳統箔材集流體有較大幅度降低。在6.5μm複合銅箔集流體中，中間高分子層（PP基膜）厚度爲4.5μm，銅箔的厚度總計爲2μm，銅箔的重量比佔82%。通過測算，6.5μm複合銅箔集流體的質量較6μm、4.5μm銅箔在質量上分別減輕59%、46%。③複合集流材料帶動鋰電池能量密度提升複合集流體材料可有效提升鋰電池的能量密度。複合集流體材料的厚度相較純金屬集流體更薄，在電芯體積不變的情況下，電芯內可填充活性物質的空間增大，通過增大活性材料的用量及增厚漿料的塗敷厚度，可以進一步提高電池體積能量密度。電池能量密度可以實現提升5%-14%。④複合集流體在材料成本上更具優勢傳統集流體爲純銅箔或鋁箔生產製造而成，而複合集流體採用高分子材料替換部分金屬，原材料成本更低。按PP爲0.78萬元/噸、銅6.76萬元/噸與鋁價1.89萬元/噸，結合密度可計算得出6.5μm及8μm的複合銅箔及複合鋁箔成本分別爲1.24元/㎡，0.14元/㎡，較傳統銅箔、鋁箔減少65.8%/73%的原材料成本。因此複合集流體對核心金屬原料的需求減少，受金屬價格波動影響較傳統集流體材料更小。⑤複合集流體材料適配性廣泛複合集流體材料可適配不同的電極材料。硅基負極具有能量密度高，放電平臺合適等優點，是較具潛力的下一代負極材料之一，已被頭部電池廠商運用在新型的高性能、高安全性的電池上（例如麒麟電池—硅碳負極）。硅基負極材料問題在於充放電過程中，硅顆粒體積發生變化、負極材料膨脹和收縮，導致負極材料應力不均勻，造成材料的結構破壞、顆粒剝落或開裂。同時，硅顆粒的膨脹和收縮減少了電解質和集流體的有效接觸面積，阻礙鋰離子的傳輸，降低電池的性能。複合集流體可有效緩解上述問題。3）複合機流體制備工藝概況及技術路徑複合集流體可採用的基膜有PI（聚酰亞胺）、PP（聚丙烯）和PET（聚對苯二甲酸乙二酯）。PET膜在溫度性能和機械拉伸性能方面優越，而PP膜材質更薄，具有更高的化學穩定性，利於電池能量密度提升，因此PP和PET是目前運用最多的基膜材料。基膜的選擇決定了複合箔後續製備工藝路線和參數細節。目前複合銅箔集流體行業中技術多樣，複合銅箔集流體的主要技術路線包括一步法、兩步法和三步法。一步法：即化學鍍。其是通過化合物塗布改善化學鍍性能，理論良率較高，且無需施加外力或加熱，可有效避免薄膜變形、斷帶、薄膜穿孔等現象的發生。但化學鍍銅的速度較慢，且成本較高。兩步法：即爲磁控濺射—水電鍍。三步法：即爲磁控濺射—蒸鍍—水電鍍。①磁控濺射式複合銅箔的核心工藝真空磁控濺射技術是複合銅箔製造工藝的核心。真空磁控濺射工藝對設備要求較高，是影響產品良率和性能的關鍵。磁控濺射過程中容易出現箔材穿孔、銅膜結合力差、產線效率低等問題。同時，磁控濺射沉積銅的效率相對於真空蒸鍍和水電鍍較低，是影響產線線速度的主要環節。真空磁控濺射的原理是用氬離子轟擊銅合金靶材，使靶材發生濺射，在濺射粒子中，中性的銅原子或部分銅離子沉積在基膜上形成薄膜，厚度一般爲20-40nm。②蒸鍍工藝有利於提高銅層的均勻性真空蒸鍍是三步法制備複合銅箔的關鍵步驟。三步法相較於兩步法增加了真空蒸鍍的工藝，能夠有效提高銅層的均勻性。真空蒸鍍蒸發銅的量大於磁控濺射，所以此步驟可用於磁控濺射之後，對基材銅層進行加厚，從而減少水電鍍用時，在一定程度上提高產線速度。蒸鍍的沉積效率更高，缺點是需要在高溫下進行，容易造成高分子材料的損傷，從而導致良率降低。真空蒸鍍是指在真空條件下，通過一定的方式將金屬銅（蒸發源）加熱至蒸發，蒸汽運動到基材表面沉積形成銅層的過程。③水電鍍工藝成熟水電鍍工藝負責加厚銅沉積層，工藝技術相對成熟。水電鍍又稱離子置換反應，是通過外加電源，溶液中的銅離子在基膜側得到電子還原爲銅原子，沉積在基膜表面加厚銅層，而銅源表面的銅失去電子形成遊離銅離子不斷補充溶液中的銅離子。水電鍍工藝分爲兩個環節：鹼性水電鍍和酸性水電鍍。鹼性水電鍍得到的鍍銅層與基膜的結合力強，形成的銅層晶粒緻密被稱爲“高密度銅層”，而酸性水電鍍陰極電流效率高，鍍層光亮平整。總體來說，目前複合鋁箔工藝路線明確，以蒸鍍爲核心。蒸鍍工藝通過高溫熔化金屬材料，蒸發到基膜上實現鍍銅/鋁，相比於磁控濺射速度更快，效率更高。複合鋁箔蒸鍍工藝流程主要包括真空反應鍍膜（CVD形成氧化鋁基底）、真空鍍膜（PVD）、分切、打包儲存等步驟，且所有反應在一個真空腔體中進行，較於傳統鋁箔長達10步的工序，工藝流程縮短，但蒸鍍工藝反應溫度高，蒸鍍次數增多，高溫下對基膜穩定性要求高。1）複合集流體生產的核心設備已經實現國產化複合集流體主要設備包括磁控濺射設備、水電鍍設備、真空鍍設備等，目前關鍵設備已經實現國產化。真空鍍設備方面，國內已研製出首臺量產型複合銅箔的真空鍍膜設備，在複合銅箔、複合鋁箔材料工藝及裝備上積累了深厚的技術經驗，深耕於真空鍍膜設備。設備已經供應國內外等頭部企業；水電鍍設備方面，我國已有可量產複合銅箔工藝中電鍍增厚設備（水電鍍設備），同時也在重點研發磁控濺射設備。2）複合集流體行業即將爆發未來新能源汽車行業和儲能行業的快速發展將拉動鋰電池的市場需求，將進一步提升對集流體材料的需求。假設1GWh鋰電池正極、負極的銅箔集流體用量爲750噸、鋁箔集流體用量爲400噸。結合動力鋰電池的市場需求量進行計算，2027年全球動力鋰電池領域銅箔集流體需求量爲177萬噸、鋁箔集流體需求量爲94.4萬噸。結合儲能領域鋰電池的需求量計算，2027年全球儲能鋰電池中銅箔集流體的需求量爲17.3萬噸、鋁箔集流體需求量爲9.22萬噸。合計來看，2027年全球鋰電銅箔、鋁箔需求量分別達到194萬噸、104萬噸。複合集流體材料是最有望替代傳統鋁箔、銅箔的新型集流體材料，未來複合集流體市場需求呈高增長態勢。預計2025年複合集流體行業爆發，到2027年複合銅箔的市場滲透率達到45%，複合鋁箔的市場滲透率達到2%。2027年全球複合銅箔需求量達到87.4萬噸，即爲139.9億平方米，五年複合增長率爲105.8%；複合鋁箔市場需求量達到2.1萬噸，五年複合增長率爲68%，即爲6.2億平方米，未來複合集流體市場規模將超千億。3）複合集流體驗證時間長，但相關企業先發優勢明顯雖然未來複合集流體行業市場規模將會急速增長，但複合集流體行業入局存在一定技術壁壘，且其在客戶端導入週期長。電池廠商至少需要6—9個月對材料性能進行反覆測試和驗證，在此期間材料廠商需和電池廠商不斷磨合，對材料性能不斷優化。材料的驗證並非止步於此，後搭載複合集流體的電池在車企需要至少1年裝車試驗。因此，率先與電池廠商達成合作的企業更具競爭力，更快掌握試驗數據以及工藝know-how，率先實現量產供貨。同時，其產能、出貨量、營收規模也會至少領先同行2年時間，在行業中形成一家獨供的局面。目前不同類型企業紛紛佈局複合集流體的研發與生產，目前大部分企業處於送樣、小試階段，但也有小部分相關企業率先獲得頭部電池廠商訂單並得到裝車運用。集流體材料是鋰離子電池的重要組成部分，其對於鋰離子電池的安全性、能量密度、循環壽命、重量以及成本均有着重要的影響。傳統的銅箔、鋁箔集流體材料在性能以及成本上的迭代存在瓶頸，在鋰電池需要不斷進行迭代的趨勢下，集流體行業也需要進行材料上的優化。複合集流體是目前最具有替代傳統金屬集流體潛力的新型集流體材料，可爲鋰電池提供更高的安全性保障、更低的材料的成本和質量、爲鋰電池的安全性、能量密度、性價比的提升賦能複合鋰電池的發展需求。複合集流體行業呈現多技術路線並行局面，產品需要長期的客戶應用與驗證。同時，複合集流體量產壁壘高，需要大量的技術積累和數據積累。行業中各企業正在積極佈局複合集流體材料的研發、生產，業內已有少部分企業具備複合集流體量產能力，其複合集流體得到下游客戶多次驗證以及裝機應用，具備明顯的先發優勢。未來，隨着技術的不斷進步和市場對輕量化、高性能材料需求的不斷攀升，複合集流體在新能源領域有望迎來廣闊應用前景。