2023年新能源行业专题报告 锂电铜箔需求空间广阔

复合铜箔

复合铜箔有望引领负极集流体创新发展新趋势

复合铜箔是传统电解铜箔的良好替代材料 。 铜箔是锂离子电池负极集流体的核心材料，复合铜箔是以厚度4-6μm的超薄型 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等高分子材料作为基材，先采用真空沉积铜的方 式制作一层约50-80nm的金属层，将薄膜金属化，然后采用水介质电镀的方式 将铜层加厚到1μm。 提升基材与镀层之间的结合力是关键 。高分子基材能够改善锂离子电池的安全性，提升能量密度，但是与金属镀层之 间结合力较差，导致金属镀层容易从基材表面脱落。 复合铜箔对基材的弯折性、透明度、绝缘性、耐油性及耐酸性均有一定要求， 目前个别厂商已有量产PET复合铜箔的能力，大部分厂商的PP复合铜箔处于试 制阶段。

重庆金美主要采用“两步法”生产复合铜箔

重庆金美主要采用“两步法”即通过真空溅射及离子置换方式生 产复合复合铜箔 。 真空磁控溅射活化/镀铜工艺采用真空磁控溅射方式，在真空磁 控溅射设备中进行两次镀膜； 两次离子置换实现镀铜层增厚，导电性提升至目标水平； 为了提升水电镀前材料表层平整度，可引入真空蒸镀工艺。 传统纯铜箔生产基于电解原理，存在流程复杂，污染物多等问题。

优势1：打开铜箔轻量化天花板，动力电池能量密度再上台阶

PET路线打开铜箔轻量化天花板，单位面积铜箔质量对镀铜层厚度敏感性高。 PET基材与铜的密度相差6.47倍，相同厚度下逐步提升基材厚度占比，降低镀铜层厚度占比可进一步提升铜箔轻量化水平， 且PET铜箔单位面积重量对镀铜层厚度的敏感性高于基材厚度。

成本目前受制于设备，远期成本相比超薄铜箔有优势

按照现阶段铜价PET铜箔对6μm传统铜箔可实现降本4.67% 。 按照上海有色网2022年电解铜平均价5.98万元/吨测算（不含增值税），根据我们测算，PET铜箔的单位面积成本相比6μm铜箔实现降本6.68%， 在当前良率下与4.5μm铜箔仍有一定差距。 多因素共振影响下，PET铜箔有望实现28.94%降本空间，相较传统铜箔存在25.14-40.67%的成本优势。 未来基于铜价价格保持现状59800元/吨，PET铜箔成本为2.26元/m2，相比当前有36.31%降本空间，相较于4.5、6μm传统铜箔将分别实现 21.57%、40.57%的成本优势。

打开轻量化天花板，安全性和循环性能提升

PET路线打开铜箔轻量化天花板，单位面积铜箔质量对镀铜层厚度敏感性高。 PET基材与铜的密度相差6.47倍，相同厚度下逐步提升基材厚度占比，降低镀铜层厚度占比可进一步提升铜箔轻量化水平，且PET铜箔单位面积重量对镀铜层厚度的敏 感性高于基材厚度。

传统铜箔存在一定的安全弊端 。 一般来说，锂离子电池发生事故主要是由于不可预测的内短路所造成热失控引起的。传统铜箔在金属疲劳断裂或意外损坏情况下产生毛刺，穿透隔膜后使正负极接触 发生短路引起热失控，从而导致电池自燃引起火灾和爆炸。

复合铜箔通过基材熔断效应、吸收疲劳应力，双管齐下提升动力电池安全性 。 高分子材料弹性较大，可吸收部分疲劳应力减少金属材料的疲劳断裂。同时，复合材料绝缘性好，可以形成隔膜材料穿透的阻隔，在刺穿过程能够形成断路，避免短 路导致热失控。

表面光洁度高、温度应力下材料变形协调性高，助推电池循环寿命提升 。 复合铜箔提升电池寿命的关键在于：第一，水电镀工艺制备铜箔的表面均匀性及光洁度好，表面缺陷少，能够有效降低充放电过程锂离子在集流体上的消耗，增加电 池中自由移动的锂离子数量。第二，集流体表面会涂敷导电浆料，充放电等温度变化过程中易出现浆料的脱落，而高分子基材的热膨胀系数较小，能够保持集流体界 面的完整性，根据东威科技公司公告，复合铜箔可以实现电池循环寿命5%左右的提升。

空间：从0到1突破，需求爆发增长

锂电池开启扩产狂潮，锂电铜箔需求空间广阔。 截至2022年9月，全球主要电池厂商的产能规划已达5.09TWh，电池铜箔作为锂电关键材料之一，未来有望随锂电池实际新增 产能的释放而快速放量。 预计2025年，全球复合铜箔需求量达48.62亿m2，2023-2025年CAGR为214.97% 。 假设2025年前复合铜箔应用集中体现在对动力电池领域传统锂电铜箔的替代，预计到2025年，动力领域渗透率达23%，储能 和消费领域渗透率达10%，对应复合铜箔需求量为48.62亿m2，2023-2025年CAGR分别为214.97%。

氢能

制氢：氢能需求随碳中和增长，氢能产业链投资增加

氢能需求不断攀升，全球碳中和已经达成共识 。 2021年全球氢气产量9400万吨，中国氢气产量达3300万吨，2030年全球氢气产量1.5亿吨，2050年达到3.2亿吨，在全 球终端能源消费量中的占比可高达25%，在全球终端能源消费量中的占比可高中国氢气产量达3781万吨。 经济占全球GDP70%的18个政府已经制定了部署氢能源解决方案的详细战略。截至2022年年底全球氢能领域的直接投资 额近2500亿美元。据国际氢能委员会预测，到2030年该投资总额将升至5000亿美元。

制氢：政策、技术驱动下全球电解槽市场空间广阔

中国电解槽出货量逐年增加，政策、技术驱动下全球电解槽市场空间广阔 。在双碳目标驱动下，国家层面出台的氢能行业相关政策数目持续增加，示范项目不断出现。2021年中国制氢电解槽出货 量达466MW。2022年国内电解槽出货量达到近722MW（含出口）。 随我国电解水制氢技术的不断突破及可再生能源制氢方案的逐步成熟，绿氢下游应用的不断拓展将带动电解槽销量增加， 2025年预计达到1GW，2035年达到6GW。2022年中国电解槽市场规模为40亿元。 全球电解槽产能快速增加，预计2030年将达到54GW。预计2030年全球电解槽市场规模将上涨至2202亿元。

储运：储运环节至关重要，产业链快速发展

储运是氢能产业的重要环节，气态高压储运为目前主流方案，且已相对成熟 。 处于氢能产业链关键中间环节的氢储运方面技术路线尚未成熟，是未来氢能产业链攻坚破难的重要方向，未来物理吸附、 氢化物、液氢与管道运输有望成为最主要的氢气储运方式。 气态氢运输目前主要为两种方式：1.车载运氢。在制氢厂产氢后，通过压缩机将氢气储存，再由拖车运输至下游。2.氢 气管道运氢。制氢厂生产的氢气直接通过输氢管道输送至下游，途中需压缩机提供动力。 气态高压储运技术突破主要有两个方向：1.优化储氢瓶材料。因氢气具有能量密度低、扩散系数大、燃点低、爆炸极限 宽的特点，储运安全性极为重要。2. 加压减容。目前氢能源储存所需空间远大于燃油能源，且70MPa以上的压力对密 度的提升存在边际递减的同时成本大幅增加，限制了车载储氢瓶的发展。

液态、固态储氢未来可期 。 尽管高压气氢为目前主流储氢方案，其仍有着储氢密度低，容器耐压要求高等缺点，未来液态、固态储氢替换存在较大的 空间。液态氢国内目前主要应用于航天、军事等对氢气纯度有高要求的领域，而在国外已得到商业化应用的验证。未来有 望在液化技术突破，成本降低的基础下实现对气氢储运的部分替代；固态储氢则相较于液态和气态储氢有着更高的密度与 运输效率，但目前仍处于研发阶段，在更远的未来有望随着技术的迭代逐渐开始商业化进程。

燃料电池：燃料电池稳健发展，进一步完善氢能产业链

全球燃料电池车蓬勃发展 。 2022年全球主要国家燃料汽车保有量分别为韩国29369辆，美国14979辆，中国12306辆，日本8150辆，德国2135辆；销 量分别为韩国10164辆，中国3367辆，美国2707辆，日本848辆，德国835辆。近年来全球燃料电池汽车保有量稳步增长， 2020-2022年保有量分别为33245辆，49563辆和67488辆，同比增长率分别为41.3%，49.1%和36.2%。随着氢能产业链 的不断成熟，燃料电池汽车有望保持高速增长。

政策发力推动燃料电池车发展。 2020 年 9 月五部委联合发布了《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》，2021 年 8 月，京津冀、上海、广东三大城市 群示范区首批入选，2021年12月，河北、河南城市群第二批入选。截止目前五大示范城市群燃料电池汽车推广实施均已度 过首年，其中仅京津冀完成首年目标，广东、河北首年目标完成率不足50%。整体看，燃料电池汽车城市群示范推进进度 较慢，或因疫情与谨慎的政策规定所致，未来有望加速发展。2020-2022年中国燃料电池保有辆分别为7352辆，10700辆和12306辆，2021年与2022年分别同比增长45.54%和 15.01%。根据国家发改委等部门发布的《氢能产业中长期发展规划2021-2035年》，预计燃料电池汽车保有量将于2025 年达到50000辆，未来有着加速发展的空间。

钙钛矿电池

优质的晶体结构塑造新一代太阳能电池材料

钙钛矿为ABX3型的化学组成的化合物，可结合无机与有机材料优势。钙钛矿一般为立方体或八面体形状（分子式为ABX3的一类化合物），A位离子通常是稀土或者碱土具有较大离子半径的金属元素，B位一般 为离子半径较小的元素（一般为过渡金属元素），X为卤素离子。其中金属阳离子B和卤素离子X通过强配位键形成八面体结构，B位于八面体 的体心，X位于八面体的顶点，八面体通过角共享扩展形成三维网络结构，而A位阳离子则填充于八面体三维网络形成的空隙中，使得晶体结 构得以稳定。

钙钛矿太阳电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料，通过光电效应直接把光能转化成电能的装置 。在光照下，钙钛矿活性层吸收具有一定能量的光子，最高占据分子轨道能级（HOMO）上的电子跃迁到最低未占据分子轨道能级上。电子在 MAPbI3/ETL界面的能级势垒作用下注入到电子传输层，形成自由移动的电子，然后经过电子传输层传输到FTO导电玻璃被收集。空穴在 MAPbI3/HTM界面的能级势垒作用下注入到空穴传输层，形成自由移动的空穴，然后经过空穴传输层传输到对电极被收集。负载在外电路接 通下产生回路电流，带动负载开始工作，实现光电转换。

核心优势突出：高效率、低能耗、应用广

钙钛矿电池理论转换效率最高可达45%，远高于其他类别电池 。 从理论极限转换效率看，单结钙钛矿电池理论极限转换效率为超31%，叠层钙钛矿电池理论极限转换效率则可达45%。而各类晶体硅太阳能电池的理论极限转换率 均不足30%。与其他类别电池相比，钙钛矿电池打破理论极限转化效率30%大关，未来有望开启光伏电池行业效率提升新阶段。

钙钛矿原料来源充足，杂质容忍度高，制造能耗更低，具有综合成本优势。钙钛矿主要由化工产能材料合成，原材料来源充足。在原料纯度上，太阳能级的硅料纯度要求达到99.9999%以上，而钙钛矿可容忍1%级别的杂质，通常只要95% 的纯度即可满足光伏电池组件的制作。在单瓦能耗上，晶硅电池的最高工艺温度为1700℃，而钙钛矿组件最高工艺温度为150℃，制造时的单瓦能耗为0.12KWh， 仅为晶硅电池的1/10。在应用条件上，钙钛矿组件在弱光及低温和高温下可不受环境、温度变化影响正常工作，综合成本优于晶硅电池组件。

钠离子电池

钠电池性价比突出，低温性和快充性较好

钠离子电池主要由正极材料、负极材料、电解质和隔膜等关键部件组成 。 钠离子电池的工作原理和锂离子电池相似，都属于“摇椅式”。充电时钠离子从正极材料脱出后，经过电解质嵌入负极材 料中。与此同时电子则从正极经由外电路运动到负极，以维系整个系统的电荷平衡。放电过程则与充电过程相反。 与锂电池相比，钠电池的优势在于：1)资源丰富和低成本：钠离子在地壳元素中的储能更丰富，因而成本低，截至2023年 5月数据，碳酸钠价格约为碳酸锂价格的1/100；2)宽温性：在-40℃~80℃的温度范围内均有较好的容量保持率；3) 快充 和倍率性好：相同浓度的钠离子电池电解液比锂离子电池电解液具有更高的离子电导率，同时钠离子在极性溶剂中具有更 低的溶剂化能，使其在电解液中具有更快的动力学性质，具有更高的电导率；4)安全性：钠电池可在零电压下保存及运输， 无运输安全风险，在短路时，自发热热量少，无起火/爆炸等隐患。

空间：应用前景广阔，2025年全球需求98GWh

钠电池应用路线相对明晰，2025年全 球需求量或达98GWh 。钠电池早期有望先在A00级和A0级电 动车、后备电源、启停电源等领域对 铅酸电池和锂电池进行替代，之后在 家庭储能、电力储能和A级电动车领域 实现更大范围渗透。为此我们分别按 照电动两轮车、储能(含通信储能、备 用电源等)和低速车(含专用车、商用车 和低速乘用车)三大应用场景对钠电池 的渗透率进行预测，我们预计在2025 年钠离子电池全球需求量有望达到 98GWh，其中两轮车、储能、 A00+A0级车、A级车的全球需求量分 别为6.4、55.5、18.4和17.5GWh， 对应正极、负极、电解液、隔膜、铝 箔的全球需求量为22.5万吨、13.0万 吨、13.9万吨、19.1亿平方米及7.4万 吨。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）