锂电中游材料第四篇:铜箔

前几篇写了锂电中游材料中的隔膜、正极、负极,今天再写个铜箔,然后锂电中游这个行业研究系列就暂时告一段落。

今天讲的是铜箔,锂电铜箔是用电解法生产的铜箔,在锂电池中主要用来当作负极活性材料的载体以及电子收集和传导的集流体,换句话说就是将电池活性物质产生的电流汇集起来,以便形成较大的电流对外输出。锂电铜箔在锂电池整体成本中占到5%-10%左右,但对于电池性能影响较大,尤其是对能量密度等参数至关重要。

近年来轻薄化的趋势越发明显。轻薄化可以带来电池能量密度的提升,与8微米相比,6微米和4.5微米分别可以提升5%和9%的电池能量密度。另一方面,轻薄化可以带来原材料用量的下降,有利于电池成本的降低。稍微计算了一下4.5微米铜箔的铜耗大约是8微米的60%左右,有非常明显的下降。目前国内动力电池已经基本普及6微米铜箔,部分龙头例如宁德已经开始导入4.5微米,海外则依旧以8微米为主。

锂电铜箔行业在不断追求高品质、低厚度,对工艺控制、流程管理以及设备精度都提出了更高要求,技术壁垒持续上升。同时,铜箔的设备投资额也较高,翻了一下龙头最近的扩产计划,1万吨产能大约对应7-10亿元左右的设备投资,在锂电环节高于负极和电解液。这样看起来,锂电铜箔仍然是一个存在技术和资金壁垒的中游环节。

行业还没有出现绝对的老大,市场集中度不算很高,CR3目前为50%。但龙头凭借技术、客户等优势,还是有一定的市场话语权,其中龙电华鑫28%、诺德股份13%、嘉元股份9%,其余企业市占率均不足5%。

展开说说锂电铜箔的核心技术壁垒。锂电铜箔主要包括四大工序:溶铜-生箔-后处理-分切,其中最关键同时难度最大的是生箔工序,也是各家企业的技术核心所在。生箔核心工序包括添加添加剂,利用低电压、大电流技术使溶液中的铜离子均匀的附着在高性能钛制阴极辊上,逐渐积累到需求的厚度,形成铜箔。

电解工序的核心设备是生箔机,技术的关键又在于阴极辊,主要由日韩企业生产。目前国内设备商生产的阴极辊还无法达到海外设备的精度,尤其是6微米以下差距较大。未来行业的扩产受限于设备的有限供给,主要产地日本每年大约生产230-280台,对应铜箔新增产能6-7万吨。海外生箔机厂商未来数年的产量均已经被预定,加上日企的扩产意愿较低,想要实现供需平衡还要继续关注国产设备的技术迭代和追赶。

铜箔环节盈利提升主要是通过技术迭代达成。铜箔的定价模式遵循“原材料成本+加工费”模式,加工费的高低取决于环节的供需、产品技术以及企业自身的议价能力。从上下两端来看,上游类似大宗商品,下游客户话语权强,铜箔环节几乎不具备议价能力,想要通过原材料降本来提升盈利的道路基本堵死;超额收益的来源主要还是来自于技术迭代带来的加工费上升,例如轻薄化。轻薄化铜箔的生产难度较高,市场也愿意给与较高的价格,11月市场测算的8微米和6微米锂电铜箔加工费分别为3.5万/吨和5.2万/吨,价格相差接近50%,盈利空间有明显区别,4.5微米更是高达7万/吨。

轻薄化并不是轻易能做到的,想要得到厚度更薄的铜箔,就需要降低电流负荷进行生产以确保精度,同时高精度生产导致检修的频次可能相应增加,开工效率有所降低;铜箔厚度降低的同时,产品的抗张强度和抗压变形能力降低,成品率下降;对于添加剂的品质要求也会提升,设备精度上升,成本提高。也就是说,光是从生箔环节来看,想要做薄,就要面临效率和良率下降以及成本提升,对企业的生产和成本管理均构成了不小的考验。

与隔膜环节十分相似,铜箔需要根据客户定制要求,进行裁剪,过程中会产生一定损耗,整体的产能利用率约为80%。随着厚度的持续下降,良率也会随着下跌,6微米及以下的产能利用率还要再下降10%左右,而可以实现4.5微米量产的企业更为稀少,目前主要是诺德和嘉元等。

从产能的建设来看,一方面由于优质设备数量和产量有限,限制了锂电铜箔大幅扩产的速度;另一方面,项目建设周期一般是2年左右,再加上产品的认证周期通常为6个月,产能无法做到短时间内大量提升。2020年国内锂电铜箔产能22.9万吨,而21年需求约为19万吨,考虑到平均开工率一般为80%,行业逐渐体现供需紧张的态势。目前行业内主要企业的扩产计划预计在22年下半年开始陆续投产,考虑到产能爬坡仍需要一定时间,供应紧张的情况预计要延续到2023年。

资金壁垒相对较高,优质设备海外垄断,国产设备性能落后,产能建设不及需求,良率效率处于低位,是不是和隔膜的情况很像?所以行业目前的逻辑还是看好龙头,主要是龙头的产能相对充足,以及优秀的流程管理和高端产品带来的盈利空间较大。和隔膜环节类似,未来行业是否会出现破局,需要继续跟踪国产设备进程,什么时候可以实现大规模的设备国产化,那么行业的产能限制就将会被打破,同时成本将有所下降,环节盈利将得到较大改善。

需要注意的是,虽然看起来铜箔市场和隔膜的壁垒有些相似,但隔膜的技术壁垒会更高,同时市场格局也更为集中,虽然都受制于设备供应紧张,扩产困难,但投资的逻辑不能直接照抄。

再提一下市场关注的PET铜箔。PET铜箔结构和三明治类似,两头是铜,中间是PET基层,成品的厚度一般是4微米左右,其中夹心层(PET)2微米,两头的面包(铜)1微米。优点主要在于铜耗降低了一半,重量也下降,提升了电池能量密度,同时夹心层具有阻燃结构,可以提高电池安全性。但这么复杂的工艺,势必带来高昂的加工成本,同时生产效率也较低,夹心层也会一定程度增加电池内阻。从目前行业的验证来看,PET还处于产业早期,我们保持关注即可。

研究铜箔,其实就注意两个大方向,轻薄化以及设备国产化进程。轻薄化可以更好的体现企业之间的技术差距,可以直观的从毛利率上看出;国产化会动摇行业目前的瓶颈,改变供需格局,对企业的盈利等均造成冲击。

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