工艺门

锂电铜箔的黄金时代动力消费储能共同拉

发布时间:2024/8/12 12:22:22   
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报告出品方/分析师:开源证券研究所/赖福洋

铜箔分为标箔和锂电铜箔,前者是覆铜板的重要原料,而锂电铜箔则是锂电池负极材料载体的首选,其厚度与锂电池能量密度直接挂钩。伴随锂电池向体积更小、能量密度更高的方向发展,“极薄化”铜箔成为大势所趋。为了精确刻画锂电铜箔的景气度,我们将从供需着手,进而研判加工费的走势和上涨持续性。

1、锂电铜箔:“极薄化”铜箔渗透率提升是主流趋势

1.1、锂电铜箔是锂电负极材料的重要载体

铜箔是通过电解、压延或溅射等方法加工而成的厚度在μm以下的极薄铜带或铜片,在电子电路、锂电池等相关领域应用广泛。

根据加工方法的差异,铜箔可以分为电解铜箔和压延铜箔。电解铜箔是指将铜原料制成硫酸铜溶液,再利用电解设备使溶液在直流电的作用下电沉积成铜箔;压延铜箔是通过物理手段将铜原料反复辊压加工而成。

电解铜箔应用更为广泛。电解铜箔具有生产成本低、技术门槛较低、应用规模大的优势,多用于刚性覆铜板PCB和锂电池相关领域;压延铜箔生产成本和技术门槛高,虽然具有更好的延展性和抗弯曲性,但应用规模小,主要应用在柔性覆铜板。根据中电材协电子铜箔材料分会(CCFA)数据,年中国电解铜箔产量43.06万吨,压延铜箔产量吨;由于产能规模和成本效应,电解铜箔是市场主流产品。

根据应用领域的差异,电解铜箔分为锂电铜箔和标准铜箔。锂电铜箔是锂电池负极材料集流体的主要材料,作用是汇集电池活性物质产生的电流;标准铜箔是覆铜板(CCL)和印制电路板(PCB)制造的重要原材料,作为导电体沉淀于电路板基板上,起导电导热的作用。-年我国锂电铜箔产量占电解铜箔产量的比重分别为20.33%、29.10%、32.16%,锂电铜箔占比逐年提升趋势明显。

根据薄厚程度,铜箔分为厚、常规、薄、超薄、极薄铜箔。目前PCB铜箔大多采用薄铜箔(12-18μm)和常规铜箔(18-70μm),而锂电铜箔主要为超薄铜箔(6-12μm)和极薄铜箔(≤6μm),受锂电池往高能量密度、高安全性方向发展的影响,锂电池铜箔正向着更薄、微孔、高抗拉强度和高延伸率方向发展。

表2:铜箔按生产工艺分为电解铜箔和压延铜箔,按厚度分类分为厚、常规、薄、超薄、极薄铜箔

锂电铜箔是锂电池负极材料载体和集流体的首选材料。锂电铜箔在具备良好的导电性、延展性、化学性质稳定等特性的同时,拥有原料资源丰富、加工技术成熟、加工成本低廉等优势,因此是锂电池负极材料载体和集流体的首选,起传导、汇集电流以产生最大输出电流的作用。从锂电池的组成来看,锂电池铜箔占锂电池材料成本的5-10%,占锂电池质量的10-15%,是锂电池的重要组成部分。

锂电铜箔产业链由上游原材料及设备供应、中游锂电铜箔加工制造、下游锂电池生产三个环节构成。

产业链上游端:铜是锂电铜箔最主要的原材料,原材料铜价格变化直接影响锂电铜箔的价格走势。铜箔的原材料主要是铜线以及少量的硫酸(用于制作硫酸铜电解液)、明胶(用于添加剂)、BTA(用于抗氧化后处理),直接铜材料占产品成本的79%,因此目前大宗铜价居于高位直接导致铜箔价格显著提升。

产业链中游端:企业盈利模式为“铜价+加工费”,率先实现极薄化铜箔生产的厂家享有加工费的技术溢价。铜箔生产企业均采用“铜价+加工费”的定价模式,有助于在实际生产中采取以销定产的生产模式,转移分散铜价波动风险;纯加工费的上涨是企业盈利增长的关键因素,铜箔厚度越薄,加工费、毛利率越高,推出更轻薄的铜箔产品会使生产厂家率先享有技术领先带来的定价优势。

产业链下游端:下游的参与者为锂电池生产企业,如宁德时代、国轩高科、中航锂电等。根据用途划分,锂电池可以分为动力电池、3C消费电池和储能锂电池。

1.2、生箔工艺是制造锂电铜箔的关键

目前锂电铜箔均为电解铜箔,电解法制造铜箔包括溶铜造液、原箔制造、表面处理和分切检验四个环节。其中核心环节在于利用生箔机电解制备原箔,电解液在直流电和水分子的极性作用下发生电离,铜离子向生箔机的阴极辊移动被还原成铜,沉积形成铜箔。

生箔环节的Know-how形成技术壁垒。在原箔生产过程中,涉及到添加剂配方调试、阴极辊表面研磨、生产电流电压输出效率校对等环节,也是各铜箔厂商生产技术工艺产生差距、打造自身技术壁垒的环节。根据对嘉元科技的核心技术梳理,公司拥有的核心技术涉及超薄和极薄电解铜箔的制造技术、添加剂技术、阴极辊研磨技术、溶铜技术和清理铜粉技术,共计5大板块,其中有3项用于生箔工艺,生箔工艺对应的专利数达21项,占核心技术总专利数的比重高达68%。

1.3、锂电铜箔极薄化能有效提升锂电池能量密度

锂电铜箔技术指标众多,厚度、抗拉强度等指标直接影响锂电池产品的能量密度、寿命、安全性。衡量铜箔物理性能的指标主要包括厚度、厚度均匀性、表面密度、表面粗糙度、抗拉强度、延伸率、孔隙率等,化学性能指标主要包括抗氧化性、耐腐蚀性、耐热性等耐性指标。相对而言,铜箔厚度越薄,发生断裂的可能性越大,影响锂电池安全性,因此极薄、超薄铜箔需同时具备更高的抗拉强度,对铜箔产品的综合性能提出了更高的技术要求。

“极薄化”成为锂电铜箔技术路径趋势。锂电铜箔厚度指标与锂电池能量密度直接挂钩,锂电池产品向体积更小、使用更轻便、能量密度更高的方向发展时,也对锂电池的厚度提出更高要求。铜箔的厚度轻薄可以减轻锂电池质量,使得电阻减小,单位体积电池所包含的活性物质量增加,从而实现同体积下电池容量增加。

目前,8μm、6μm、4.5μm锂电铜箔分别对应铜箔质量单耗为g/kWh、g/kWh、g/kWh,对应锂电池单位质量的能量密度为Wh/kg、Wh/kg、Wh/kg;6μm铜箔较8μm铜箔能量密度优化达3.36%,4.5μm铜箔较8μm铜箔能量密度优化达5.73%,平均铜箔厚度每降低1μm实现电池能量密度提升2.56Wh/kg。因此,随着动力电池对能量密度要求快速提高,极薄化成为铜箔技术迭代更新的主要方向,目前正由主流的8μm超薄铜箔向6μm、4.5μm的极薄铜箔发展。

1.4、下游驱动国内锂电铜箔极薄化快速推进

动力电池能量密度的提升对极薄化铜箔渗透有更高的要求,国内电池厂商加速推进铜箔极薄化,海外极薄化渗透进度显著落后。伴随中国新能源汽车市场规模扩大,动力锂电池在锂电铜箔下游消费市场的比重迅速增加,成为锂电铜箔市场最主要的增长点;同时国内新造车势力异军突起,在续航能力提升、电池能量密度增大等方面提出了更高的技术要求,电池厂商需求向极薄铜箔集中,极薄铜箔加速渗透。

目前,国内动力电池厂商宁德时代已规模化使用6μm锂电铜箔,比亚迪、国轩高科、天津力神等主流厂商均提速6μm锂电铜箔的全面使用。同时,头部铜箔厂商4.5μm铜箔产能扩张和规模化生产的进程加快。据诺德股份预测,年动力电池6μm锂电铜箔的渗透率达到80%,在大型电池厂商产线匹配率和渗透率的支持下,6μm铜箔已成为主流,4.5μm铜箔规模化生产进程加快,-年渗透率有望快速提升。

海外锂电铜箔主流产品为8μm铜箔,极薄化铜箔渗透进度显著落后。海外铜箔生产主要集中在日本、韩国,虽然日本在5年已实现3μm和5μm铜箔的生产,且近年部分日韩企业已经实现1.5μm铜箔生产,但其产品主要集中在高端铜箔,应用领域多在PCB领域以及特殊电池。由于海外电池厂材料迭代周期相对较长,国际头部电池制造商松下、LG化学、三星SDI、SKInnovation在动力电池制造上仍以8μm铜箔为主,极薄化铜箔的渗透进度较国内显著落后。

小结:锂电铜箔作为锂电池负极材料载体和集流体的首选材料,未来受益于新能源汽车的带动,铜箔将成为产业链中的重要战略资源。本章中,我们从产业链和基本面梳理了锂电铜箔的行业情况,论证了锂电铜箔向“极薄化”发展的必然趋势。为了进一步判断未来锂电铜箔的景气走势,我们接下来将重点量化未来铜箔供需演变态势。而在新能源需求方向较为确定的情况下,锂电铜箔的供给状况便尤为关键。

2、供给端:短期产能扩张受限,高精度产能尤为稀缺

2.1、国内产能占全球产能近8成,产能扩张规划大幅提速

全球锂电铜箔产能集中在亚洲地区,国内产能占比近8成。年全球锂电铜箔产能43.5万吨,中国占比76%,韩国占比12%,日本占比8%,全球锂电铜箔产能集中在亚洲地区。同时,日本、韩国具备更为先进的铜箔生产技术,日本铜箔厂商古河电工、日本电解、三井金属主要提供用于柔性印刷电路板以及高频、高密度的封装基板等高端铜箔产品,用于锂电池铜箔的放量主要依赖于国内铜箔厂商,海外电池厂商高度依赖我国的锂电铜箔供应。

表8:年全球锂电池出货量前10的头部电池厂商高度依赖国内锂电铜箔供应

之前我国铜箔行业产能利用率偏低,主要原因是普通锂电铜箔产能过剩以及极薄化铜箔产能发挥受制约。GGII数据显示,-年我国锂电池铜箔产能利用率分别为73.4%、69.5%、50.5%,即便考虑年疫情对新能源汽车放量的影响,锂电铜箔产能利用率仍呈现下降趋势,主要原因为:一方面大量规划产线处于建设、投产阶段,面临生产设备安装调试及工艺流程磨合工作,产能利用率较低;另一方面极薄化铜箔的渗透加强对8μm及以上铜箔产生挤出效应,产品订单减少导致原有锂电铜箔产线产能利用低下。

极薄化铜箔应用国内领先,率先实现批量6μm供货的同时向4.5μm时代进军。截至年底,国内诺德股份、灵宝华鑫、嘉元科技等锂电铜箔出货量领先,合计占比39%。其中,6μm铜箔成为市场主流产品,-年渗透率分别为30%和60%,预计年达到80%,极薄化铜箔市场渗透率持续提升;而能够实现4.5μm铜箔批量化生产的只有诺德股份、嘉元科技、灵宝华鑫等个别头部企业。根据嘉元科技招股说明书,年其6μm极薄铜箔收入占比已达到69%,极薄铜箔批量供给已经实现,目前实现4.5μm铜箔小规模生产,预计未来成为公司核心产品。

国内产能扩建计划快速上马。面对新能源车快速渗透、储能设备前景广阔等需求端利好,铜箔厂商纷纷进行产线技改以及产能扩张,诺德股份旗下子公司青海诺德新材料有限公司总计规划实施年产4万吨动力用锂电铜箔项目,年8月青海诺德(一期)年产1万吨锂电铜箔投产;嘉元科技于年11月设立江西嘉元,在赣州建设“年产2万吨电解铜箔项目”;年超华科技年产2万吨锂电铜箔项目开工。除此之外,灵宝华鑫、中一科技、华威铜箔、九江德福、圣达电气也开始进行产能扩张。

但锂电铜箔的产能扩张并非易事,在扩张过程中其面临着资金、认证以及技术壁垒,目前的产能扩张规划多由行业龙头推动,中小企业即便扩张,未来能否转化成行业有效供给仍存疑虑。

2.2、认证壁垒、资金壁垒、工艺壁垒制约锂电铜箔产能扩张

我国锂电铜箔厂商众多,中小厂商实际有效产能小于名义产能。据EVTank统计数据显示,年大型锂电铜箔企业占据了国内65%的市场份额,中小型铜箔厂商占据剩余的35%份额。我们认为未来行业龙头市占率会进一步提升,这是由其资金壁垒、认证壁垒以及工艺壁垒决定的。

认证壁垒:下游车电厂商对锂电铜箔产品有完善严格的认证流程,铜箔供应商需要经历“样品检测—少量试制—现场审核—小批量试制—评估”的全流程、多环节的认证,才能被纳入合格供应商名单,认证周期达到6-9个月,海外客户更是长达一年时间。中小厂商大多采用国产生产设备,产品一致性、稳定性与头部厂商存在差距,同时对于大型电池企业而言,费时费力对其产品进行认证,最后能采购的原料却十分有限,投入产出比很低。

资金壁垒:锂电铜箔产能建设需要大量的资金投入,据我们统计,主要上市公司项目新建平均吨投资达到7.53万元,单位投资额明显高于新能源产业链的负极、隔膜、电解液、铝箔等其他环节。同时,若扩建的铜箔项目不能保证一定的体量规模则很难进入车电供应体系,也就是说未来新建项目不仅吨投资高昂而且产能项目普遍数万吨起步,这对于中小铜箔厂商而言无疑存在较高的门槛。

工艺壁垒:极薄化锂电铜箔生产在磨辊工艺、添加剂配置、产线调试三方面工艺技术壁垒高,需要长周期的科研投入与长期生产实践的经验总结,工艺壁垒限制了极薄铜箔产能目前集中在长期深耕锂电铜箔的龙头公司,中小型铜箔厂商产能扩建后的产品质量和产能利用率仍有差距。

(1)为使阴极辊表面粗糙度降低到足以制作极薄铜箔的薄度,需要采用先进的磨辊工艺技术,相应参数调试要满足各项严格条件,才能使极薄铜箔从阴极辊表面剥离;

(2)为保证极薄铜箔产品高质量且性能稳定,需要对添加剂的种类、组合、滴加频率等进行控制调试;

(3)为保证极薄铜箔不发生断带、褶皱等问题,需要对生产电流和电压得输出效率进行校对与设备参数调试。

产品认证壁垒、资金壁垒、工艺壁垒共同决定了铜箔行业“强者恒强”的局面,中小型企业即便具有名义产能和产能规划也很难将其转化为被下游需求方所消化的实际产能,市场上有效产能与名义产能存在很大差距。除此之外,即便是能够突破这些壁垒的头部厂商仍面临诸多影响产能释放的限制,下面我们对此进一步探讨。

2.3、产能释放受限,锂电铜箔短期供给紧张局面难以缓解

超薄、极薄铜箔产能受限因素来自于生产环节的方方面面。主要包括:(1)核心生产设备阴极辊依赖日本进口,供货周期长,产能扩张受限;(2)铜箔极薄化过程中导致的产能效率损失;(3)PCB铜箔对锂电铜箔具有牵制作用,原有产线技改转化率较低;(4)铜箔生产建设周期长达2年,短期产能释放有限。

2.3.1、核心生产设备阴极辊依赖进口,产能受限

生箔是铜箔生产的核心环节,阴极辊是生箔机的核心部件。阴极辊的关键技术在于钛辊,通过钛晶粒沉积铜离子形成铜晶体,最后形成铜箔;阴极辊表面钛晶粒越细小,电解沉积的铜层就越容易形成晶粒细小、超薄韧性的箔材,生产极薄化、高性能的铜箔就对阴极辊提出更高的要求。

在阴极辊的供给端,高精度锂电铜箔生产主要依赖于日本进口阴极辊。目前,全球70%以上的阴极辊由日本新日铁、三船等公司提供,日本阴极辊工艺水平先进,钛辊表面晶粒度达到12级以上,可用于生产高精度的极薄化(6μm以下)铜箔;但其产能不足且价格昂贵,一台阴极辊设备价格为万元,每台阴极辊对应-吨铜箔的年产量;同时海外设备厂商扩产进度相对缓慢,订购阴极辊需提前1年下单排期,目前日本阴极辊设备交付订单已经排到年,生产设备的供给紧张进一步导致铜箔的扩产周期增加。目前,日本阴极辊单年产量约为-台,我们预计进口阴极辊每年可带动全球锂电铜箔产能增长7万吨,按照国内产能占全球产能76%进行预测,国内锂电铜箔产能增长大约为5万吨。

国内阴极辊市场中,中日合资阴极辊厂商产能释放一定程度缓解进口供给紧张,但核心设备依赖进口。目前,中日合资阴极辊企业上海洪田可以提供与进口产品性能无差异的阴极辊,其具备采购阴极辊核心部件的渠道优势且扩产意愿良好,但仍面临依赖进口的产能限制,其产品主要作为进口产能的直接补充满足头部铜箔厂商(诺德股份、嘉元科技、华威铜箔、九江德福等)的扩产需求。

国产阴极辊替代加速,但性能与进口仍存差距。面对进口设备限制产能的瓶颈,国内厂商加快产品技术研发,国产阴极辊实现批量生产并逐渐导入6μm及以上铜箔生产过程。相比进口设备,国产阴极辊性能存在一定差距:

我国阴极辊最高晶粒度达到9-10级,大部分生产企业为7-8级制造水平,精密度上的差距导致国产设备主要应用在6μm及以上铜箔的生产上,4.5-6μm的极薄铜箔生产仍依赖于进口设备;

国产阴极辊生产铜箔的产品良率、一致性相较于进口有一定程度的差距;

进口设备6个月需进行一次保养维护,国产阴极辊2个月即需进行保养维护,生产效率存在一定差距。

进口、合资阴极辊产能扩张有限背景下,国产设备可为铜箔扩产提供支持。国内阴极辊生产厂商主要有航天科技集团四院厂、西安泰金等,其阴极辊产品产量较为充足,已经供货诺德股份、嘉元科技、九江德福、圣达电气等铜箔厂商,即便与进口产品存在性能差距,但仍能实现6μm及以上铜箔产品的生产,作为进口设备的补充在一定程度上缓解铜箔厂商扩产面临的生产设备短缺的问题。

国产阴极辊对进口阴极辊的批量替代短期并不会使极薄铜箔面临供过于求的风险。即便国产阴极辊厂商扩产意愿良好且能保证较为充足的供应量,但由于其无法满足小于6μm的极高精度铜箔生产以及在性能效率上存在诸多差异等因素,目前头部铜箔企业生产小于6μm铜箔仍高度依赖进口设备,部分厂商采用国产阴极辊更多出于满足6μm铜箔产能扩建的最基本要求,是后续换用进口设备的过渡选择,在可以选择进口设备时会对国产设备进行更换。因此,在4.5μm铜箔开始渗透与更迭的未来,即便国产设备具备相当供应规模,但其设备水平差距在短期内仍然存在,国产阴极辊的放量难以实现带动更轻薄铜箔的供给持续加大。

2.3.2、极薄化工艺要求高,客观上导致生产效率损失

在锂电铜箔厚度变薄、生产工艺提高的过程中,负荷率、成品率、开工率变低,进一步限制了产能的发挥。

厚度越薄,负荷率越低:产品厚度变薄,其工艺稳定控制要求、设备精度要求、自控精度控制要求越来越高,生产难度增加,为实现工艺条件稳定执行、设备稳定运行、质量稳定控制目标,生箔电流符合须适度降低,才可实现无瑕疵连续长时间产品的生产;与此同时,低电流负荷下生产未能发挥全部的产能。

厚度越薄,成品率越低:产品厚度变薄,产品单位宽度抗张强度与箔面抗压变形能力降低,致使部分隐性质量缺陷形成显性质量缺陷,成品率降低,引发产能进一步下降。

厚度越薄,开工率越低:产品厚度变薄,设备精度、控制精度等要求越来越高,设备计划检修、非计划被迫检修频次提升,降低了设备有效开工时间,导致产能进一步下降。

除此之外,由于铜箔生产的连续性,厂商根据订单调整不同型号锂电铜箔生产而进行设备切换也会导致效率损耗。同时,国内铜箔产能95%的生产设备(阴极辊)宽幅集中在mm,而下游锂电池客户大多使用宽幅-mm的铜箔产品,造成铜箔厂商对母卷的利用率低下,标准产能和实际供应量的差距进一步加大。

2.3.3、产线技改转化率低下,标箔对锂电铜箔具有牵制作用

生产电解铜箔的厂商大多能生产标准铜箔和锂电铜箔两种产品,锂电铜箔产能扩张除了新建产能外还可以通过原有产线的技术改造实现。产线技术改造仍存在跨产品类型技改意愿不足、同产品跨型号技改建设周期长等问题限制产能发挥。由标准铜箔产线向锂电铜箔产线的技术改造:12-15μm的标准铜箔产品与锂电铜箔产品具有叠加性,厂商会根据市场价格和供需情况在产品主体之间切换。

-年全球电子铜箔产能从35.1万吨增长到50.4万吨,复合增长率为7.50%,同期锂电铜箔复合增长率为19.85%,期间锂电铜箔的需求旺盛促使标准铜箔产能转向锂电铜箔,锂电铜箔产量占比明显增加;但是当前新基建、5G基站建设的大背景下,通信电子产品推动标准铜箔需求增长,企业为了稳定原有客户资源,大规模转产锂电铜箔的意愿并不足。

2.3.4、铜箔产能建设周期长达2年,短期产能释放有限

铜箔新建产能至铜箔生产需经历“新建产能规划、一期工程建设投产、一期工程达产、二期工程建设投产、二期工程达产”等过程。以诺德股份新建产能扩建进程为例,全部产能规划会分期完成,一期工程普遍实现总规划产能的25%-35%,前期工程建设期间或完成时开始下一期工程建设;单期工程从建设开工到实现满产的扩产周期在2年左右,期间从建设到投产需要1年时间,从投产到达产需要1年产能爬坡过程。据我们测算,假设规划分三期实现10万吨铜箔产能建设,每一期产能建设达产期为2年,预计共需5-6年实现10万吨实际产能投产。

2.4、锂电铜箔产能预测:规划总量快速增长,有效供给转换有待提升

据上文介绍,需求利好推动铜箔厂商开拓客户、扩建产能,规划产能总量快速增长;但面临着中小铜箔厂商由于产品认证壁垒、资金壁垒、工艺技术壁垒导致实际可以释放的有效产能与规划的名义产能存在很大差距;除此之外还面临着生产设备限制、生产损耗、产能建设周期长等问题,行业实际释放的产能与规划产能存在差距。

为进行供给测算,我们梳理了国内锂电铜箔生产厂家产能规划,并推测全球锂电铜箔及极薄锂电铜箔总名义产能和有效产能供给情况。为了缩小规划产能与实际产能之间的差距,我们做出如下假设:

结合进口生产设备对产能的限制,我们充分考虑了进口阴极辊和国产阴极辊所能提供的产能建设规模;

结合中小企业较难通过产品认证、有效产能低的问题,我们对中小企业名义产能部分进行弹性测算,得到有效产能。

2.4.1、整体供给:预计-年全球锂电铜箔产能复合增长率达24.11%

预计年底全球锂电铜箔名义总产能约为50.07万吨。据我们测算,-年全球锂电铜箔有效产能将分别达到50.07万吨/年、63.67万吨/年、77.13万吨/年,复合增长率达到24.11%。说明如下:

根据锂电铜箔行业主要厂商的扩产计划及进度的披露,我们对未来3年每年锂电铜箔产能实现情况进行预计,假设主要厂商(公开披露信息明确具备6-8μm锂电铜箔生产能力的厂商)产能均能被需求端消化,成为有效产能;

考虑到由于其他小型铜箔厂商的锂电铜箔产能中存在无法通过下游厂商产品认证的部分,无法成为有效产能,因此实际梳理出的名义总产能存在“虚高”部分,为了排除“虚高”产能的影响,我们对小型铜箔厂商的产能进行系数调节,得到有效总产能的弹性测算;

目前我国锂电铜箔产能占全球产能的70%,同时相较海外厂商,我国铜箔厂商扩产计划数量大、时间密集度高,因此假设国内产能占全球产能的比重将会进一步提升。

根据有效产能的弹性测算,当国内中小铜箔企业有效产能占总名义产能的60%中性情况下,预计-年全球锂电铜箔有效产能分别为47.10万吨/年、60.55万吨/年、74.03万吨/年,复合增长率达到25.37%。

表16:弹性测算的中性情况下,预计年全球锂电铜箔有效产能达74.03万吨/年

2.4.2、结构供给:预计-年全球极薄锂电铜箔产能复合增长率达54.37%

由于6μm及以下的极薄锂电铜箔的生产具备严格的技术壁垒和长期的投产周期限制,目前具有极薄锂电铜箔产能的厂商十分有限,有效产能供给主要集中在嘉元科技、诺德股份、灵宝华鑫、圣达电气以及中一科技等厂商中。根据具备极薄铜箔有效产能的公司的产能情况以及极薄铜箔的渗透情况,我们对-年的极薄锂电铜箔有效产能进行预测,预计中性情形下-年6μm以下极薄锂电铜箔有效产能分别为9.35万吨、14.85万吨、22.28万吨,复合增长率为54.37%。基本假设如下:

由于6μm及以下极薄锂电铜箔的全球供给集中在国内市场,目前海外需求端绝大部分应用8μm锂电铜箔,国内极薄铜箔渗透率明显快于全球水平。因此可以假设:在乐观情形下国内6μm铜箔产能占比与国内极薄铜箔渗透率持平,在悲观情形下国内6μm铜箔产能占比与全球极薄铜箔渗透率持平,中性情形介于两者之间。

小结:全球锂电产能集中在亚洲地区,国内产能占比近8成;但由于中小企业面临资金壁垒、产品认证壁垒,锂电铜箔产能释放存在障碍;在假设市场上主流铜箔企业扩产规划可以完成的情况下,我们测算全球整体锂电铜箔产能复合增长率达27.95%,极薄锂电铜箔产能复合增长率达54.37%;而供给增速的相对高低判断须在与需求增速结合对比才具备意义,两者共同决定行业景气程度,因此接下来我们将从锂电铜箔的需求端入手,测算锂电铜箔的需求水平。

3、需求端:动力、消费、储能共同拉动铜箔需求快速增长

动力电池、消费(3C数码、智能设备、电动工具)电池、储能电池是锂电池的三大应用板块,分别从“短期拉动、基本盘稳固、长期增长”共同拉动锂电池需求扩张。

新能源汽车市场渗透率持续上升,动力锂电池的需求直接拉动锂电铜箔市场规模上升,短期未来3年内电动化趋势在超预期兑现;

过去锂电池的主要应用领域是3C数码电池,传统消费电子渗透率趋于饱和形成稳固基本盘,伴随5G商业化应用进程加速以及无线耳机、智能手表、AR/VR等可穿戴设备的日益普及,消费锂电池将带动锂电铜箔迎来新的增长空间;

国家发改委推动储能发展指导意见落地,储能市场开启新篇章,长期赋予锂电池需求增长更大想象力。

3.1、新能源车成为锂电铜箔增长的主要推动力,极薄铜箔持续渗透

3.1.1、新能源车放量带动动力电池需求大幅增长

新能源汽车市场高速增长,锂电铜箔持续受益。目前我国新能源汽车进入加速放量的阶段,-年,我国新能源汽车产量由34.1万辆增加到.3万辆,年复合增速达到31.35%,产业链上游锂电铜箔行业带来丰厚的发展红利。作为新能源汽车的动力来源,全球动力锂电池出货量大幅增长,由年的31.1Gwh增长到年的.2Gwh,年复合增速达到38.45%。同时,动力电池锂电铜箔占锂电铜箔比重由32.36%增长至53.72%,新能汽车成为锂电铜箔需求增长的主要驱动力。

根据年工信部、中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,工信部明确规划了新能源车产业未来的发展路径:到年,新能源车销量占总销量的20%左右;到年,新能源车销量占总销量的40%左右;到年,实现汽车产业的电动化转型,节能汽车和新能源汽车销量各占50%。在清晰的产业政策指引下,乘联会数据显示,年1-8月份新能源汽车销量就已经达到.9万辆,其中8月销量24.9万辆,当月新能源汽车渗透率突破17%大关,距离20%仅有一步之遥。

3.1.2、热门车型点燃市场购买热情,新能源汽车超预期放量

新能源车是典型的“供给创造需求”的产品,双积分政策接棒新能源汽车补贴退坡政策说明新能源车已经由“需求促进”迈向“供给驱动”。疫情过后伴随新能源车企的全面复产复工,新造车势力进入高速放量时期,特斯拉、蔚来、小鹏、比亚迪等爆款车型接连面向市场,不断在性能上优化突破,优质产品创造需求的逻辑得到印证。年开始,电动化趋势、新能源车的渗透出现超出原有预期的增长,积蓄的需求释放会更为集中。年1-8月我国新能源车销量.9万辆,同比增长2倍,已经超过年全年水平。

3.1.3、极薄化铜箔的加速渗透源于电池厂商降本效应和产品升级的驱动

目前锂电铜箔中的“极薄铜箔”全部应用在动力电池中,虽然4.5μm、6μm铜箔相较于8μm铜箔加工费更高,但是支撑极薄化铜箔渗透率持续加速的核心逻辑在于电池厂商的“降本效应”和“产品升级”。

一方面由于生产同一容量的电池,铜箔使用量随着铜箔厚度的降低而减少,更薄的铜箔所耗费的铜原料更少,原料成本的节约就更大;与此同时,伴随极薄铜箔技术逐渐成熟,加工费也会相对下降。

另一方面由于耗费同一重量的铜箔,随着铜箔厚度的降低,电池的能量密度更大,对应动力汽车的续航里程更高。因此目前主流动力电池厂商基本实现6μm铜箔的覆盖,宁德时代率先小批量应用4.5μm铜箔,未来极薄化铜箔的持续渗透势不可挡。

3.2、消费电子锂电池迎来新一轮发展期

在动力电池普及之前,消费电子用电池是锂电池的主要需求端。出于消费电子产品的安全性考量以及产品无需过高的电池能量密度,目前主要消费电子锂电池大多采用8μm锂电铜箔,与轻薄化导向的动力电池形成互补。

近5年传统消费电子渗透率趋于饱和,3C锂电池需求增长疲软,而5G商业化应用的大背景下,智能手机市场有望逆转增长颓势。回顾4G商用化历程,9年12月北欧及波罗的海地区最大运营商TeliaSonera全球首个4GLTE商用网络在挪威奥斯陆和瑞典斯德哥尔摩同时启用,标志着全球4G商用化的开端,4G普及带动-年全球智能手机出货量的迅速上升。我国5G基站从年起开始在国内试点使用,年在部分地区和城市试点推广,预计-年实现普及;虽然目前全球智能手机渗透已稳定,但5G商用的普及需要智能手机硬件升级相匹配,因此有望一定程度上复刻4G时期发展趋势,为全球带来3-5年的智能手机更换浪潮,拉动手机锂电池的需求增量。

随着健康监测、蓝牙耳机、智能手表、AR/VR等可穿戴设备的日益普及,消费锂电池迎来另一需求增长推动。根据IDC数据显示,年全球可穿戴设备出货量为1.13亿台,年为4.45亿台,年复合增长率达57.79%,在新型消费电子市场的快速发展下,消费锂电池将获得新的增长空间。

3.3、发改委加快推动储能发展,未来储能电池放量可期

“碳中和、碳达峰”大背景下,储能市场展现出高成长性和高确定性。年7月15日,国家发改委、国家能源局正式印发《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,明确到年新型储能装机规模达30GW以上,未来五年将实现新型储能从商业化初期向规模化转变,到年实现新型储能全面市场化发展。根据CNESA数据,截至年末,中国电化学储能累计装机规模达3.28GW,其中锂电池占比88.8%,对应累计装机量2.91GW,按照发改委的储能发展目标预计,未来五年复合增速超56%,储能行业迎来发展机遇期将长期拉动锂电铜箔的需求。

图29:年我国新型储能项目(除抽水储能)装机中,锂电池占比达89%

3.4、全球锂电铜箔需求量未来3年复合增长率高达35.43%

经我们测算,全球年锂电铜箔需求量有望达到65.50万吨,-年复合增长率达到35.43%;其中,6μm及以下铜箔全球需求量达到33.55万吨,复合增长率达到79.03%。核心假设如下:

全球动力电池方面:据SNE预测,全球动力电池-年装机量分别为Gwh、Gwh、Gwh,按照历史装机量与电池产量的比重73%进行预估,同时考虑未来产量利用率的提升,假设-年装机量与电池产量的比重分别为75%、78%、80%,预估未来3年全球动力电池产量分别为Gwh、Gwh、Gwh;其中,动力电池的海外产量主要由韩国提供。

国内动力电池方面:据中汽协、工信部、GGII对国内未来动力电池增长率的预估以及年上半年动力电池产量情况,假设未来3年国内动力电池产量分别为Gwh、Gwh、Gwh。

消费电池方面:据GGII统计得到年全球及中国消费锂电池出货量数据,消费锂电池中智能手机占比92.45%,可穿戴设备占比7.55%,假设未来3年智能手机增长率为1%,可穿戴设备增长率58%,加权增长率为5%。

储能电池方面:根据发改委对我国储能市场的规划,预计未来中国储能市场复合增长率40%-50%;根据FrostSullivan对海外未来储能电池增长率的预估,假设海外储能增长率30%。

小结:动力电池、消费(3C数码、智能设备、电动工具)电池、储能电池是锂电池的三大应用板块,分别从“短期拉动、基本盘稳固、长期增长”共同拉动锂电池需求扩张。我们测算,-年全球锂电铜箔需求量复合增长率达35.43%,极薄铜箔需求量复合增长率达79.03%;至此我们完成了锂电铜箔供给、需求两侧的测算,将两者结合可以得到锂电铜箔行业的供需平衡,进而探讨行业景气程度。

4、供需平衡:年极薄铜箔将出现缺口并持续扩大

4.1、整体供需平衡:预计未来3年全球锂电铜箔供给紧缺进一步加剧

根据上文测算,-年全球锂电铜箔需求量预测分别为35.72万吨、50.71万吨、65.50万吨,总名义产能供给预测为50.07万吨、63.67万吨、77.13万吨,未来3年全球锂电铜箔供需差值持续缩小,产能利用率预计从71.30%提升至84.93%,产能利用率持续提高。

考虑到中小厂商有效产能远远小于名义总产能,该差距导致按总名义产能口径计算的产能利用率明显低估了有效的产能利用率,因此我们结合前文的有效产能弹性测算得到产能利用率的弹性区域。若中小企业有效产能占名义总产能的比重中性情况为60%,未来产能利用率预计从75.84%提升至88.49%;未来3年锂电铜箔产能扩产大多处于产能建设、投产爬坡阶段,相对刚性的供给和快速扩张的需求促使行业产能利用率明显提升,锂电铜箔景气度有望不断提升。

图31:预计-年全球锂电铜箔产能利用率提升明显(基于有效产能口径)

图32:预计-年全球锂电铜箔供给增长率明显大于需求增长率

4.2、结构供需平衡:预计年全球极薄锂电铜箔或将出现供需缺口

根据上文测算,-年全球6μm及以下的极薄锂电铜箔需求量预测分别为10.47万吨、21.35万吨、33.55万吨,有效供给预测为9.35万吨、14.85万吨、22.28万吨,预计全球极薄锂电铜箔将在年出现1.12万吨的供需缺口,年缺口扩大至11.27万吨。相比8μm及以上锂电铜箔,极薄锂电铜箔具有更高的技术壁垒、更旺盛的市场需求,供给紧张程度将持续提升,刚性供需缺口短期难以弥补。

图34:预计-年全球极薄锂电铜箔供给增长率明显大于需求增长率

图35:相比全部锂电铜箔,预计-年极薄铜箔出现供需缺口并持续扩张

小结:在分别测算铜箔供给和需求的基础上,我们得到了供需平衡:-年名义总产能下全球整体的锂电铜箔供需趋紧,产能利用率从71.33%提升至84.93%;全球极薄锂电铜箔出现供需缺口,目前已经处于超负荷生产的状态,预计产能利用率将从.93%上升至.54%。供给持续收紧、产能利用率大幅提升显示未来3年铜箔市场的景气程度将不断提升,接下来我们将进一步探讨在供需格局改善的背景下铜箔加工费的变动情况。

5、铜箔加工费预测:温和但确定性的上涨

由于整体锂电铜箔的供需收紧以及极薄铜箔供给缺口的出现,我们预测未来锂电铜箔加工费将持续上行,但是与锂矿这样的跳跃式上涨相比,预计其价格走势会更为温和。偏紧的供求关系决定了其加工费上涨的必然性,但铜箔下游的超高集中度、相对滞后的调价机制使得起加工费上涨更为温和理性,主要逻辑如下:

5.1、锂电铜箔加工费上涨更为理性温和

5.1.1、下游超高的集中度是制约加工费上涨的主要原因

铜箔下游客户超高的集中度导致铜箔价格无法复制锂矿上涨趋势,使铜箔价格上涨面临天花板。锂矿、铜箔均为锂电池不可或缺的重要材料,但前者涨幅远大于后者,除了锂矿供需更为紧张的事实之外,其调价机制与下游客户的差异也是重要原因。锂矿下游的正极材料主要包括三元、磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂等多种类型,而我国锂电池正极材料生产厂商有多达余家,因此锂矿厂商面临高度分散的客户群体,价格传导机制顺畅,具备更高的议价优势。铜箔的下游客户是宁德时代为代表的大型电池制造企业,年全球锂电池厂商CR5高达82.2%,这种超高的客户集中度制约了其价格上涨弹性。

5.1.2、调价机制拉低铜箔快速上涨的可能性

锂电铜箔价格变动具有滞后性和短期刚性,压低了铜箔价格快速上涨的概率。虽然我们看到诸如百川、上海有色等资讯机构会更新铜箔日度加工费数据,但铜箔大厂的调价却相对滞后,调价周期并不固定,有时甚至拉长到半年维度。所以虽然有时市场报价先于上涨,但对于铜箔企业而言其真实加工费却并未变动,这跟锂矿实现月度调价有天壤之别。除此之外,即便行业供需偏紧,但铜箔厂商出于跟下游客户长久合作考虑,可能长时间维持价格的相对稳定,短期价格刚性较强。但需要指出的是,虽然铜箔上涨受到客户与调价机制的制约,但在产业景气度持续走高之际,加工费的上涨仍是大势所趋,下面我们将通过具体的量化拆分进行论证。

5.2、铜箔加工费上涨的逻辑:下游厂商对加工费上涨接受程度高

5.2.1、前期上涨系“修复性涨价”

铜箔加工费自年下半年以来出现明显上涨,其背后逻辑是疫情后复产复工带动以及新能源车需求快速释放带来的加工费水平的修复。以8μm锂电铜箔为例,年下半年加工费稳定在4.2万元/吨水平,年疫情影响跌至2.3万元/吨,目前回升至3.6万元/吨水平,价格上涨更多源于加工费对正常水平的恢复与回归,未来在刚性供给紧缺导向下仍有进一步提升的空间。

5.2.2、铜箔成本增加对电池总成本影响小,下游接受程度高

虽然调价机制和客户集中度在一定程度上制约了铜箔加工费的弹性,但由于铜箔成本在电池总成本中占比小,下游厂商对其加工费的提涨将具备较高的容忍度。

锂电铜箔成本占锂电池总成本的5%-8%,按照铜价现行价7万元/吨进行假设,我们以电池厂商生产单个50Kwh的锂电池为例,对由于铜箔加工费变动而导致的单个电池成本变动进行敏感性分析。

据我们测算,8μm铜箔加工费每上涨元仅导致单个电池总成本上涨元,占总成本比重为0.32%;4.5μm铜箔加工费每上涨元仅导致单个电池总成本上涨元,占总成本比重为0.25%;因此,铜箔加工费上升对电池总成本提升影响程度小,下游电池厂商对锂电铜箔涨价具备一定容忍度。

5.2.3、极薄铜箔带来的降本效应客观上有利于其加工费上涨

即便不考虑极薄铜箔带来的电池能量密度提升,其带来的整体降本效应客观上有利于其加工费上涨。对于生产同一电池容量的电池而言,一方面若采用更轻薄的铜箔,加工费会随铜箔厚度的降低而增加;但另一方面,轻薄化铜箔具备更高的能量密度,生产同一容量电池所需铜箔质量会随铜箔厚度的降低而减少,从而减少“铜箔原料成本”;因此对于电池企业而言,其铜箔成本需综合考虑“加工费”和“原料成本”的变动情况。

对于同一能量密度的锂电池而言,采用更薄的铜箔可以带来成本降低的原因是由于所需铜材质量减少而减少的“原料成本”明显大于由于极薄铜箔加工工艺提升而增加的“加工费”。

我们对锂电铜箔加工费变动导致电池厂商成本变动进行了测算分析,具体假设、步骤如下:

由锂电铜箔单耗可知,同样生产50kwh锂电池,若采用8μm铜箔需要消耗41.5kg的铜材料,采用6μm铜箔需要消耗31kg铜材料,4.5μm铜箔需要消耗24kg铜材料;

按照目前现行价假设:铜价为7万元/吨,8μm铜箔加工费为4万元/吨,6μm铜箔加工费为5万元/吨,4.5μm铜箔加工费为7万元/吨。

据测算,若采用8μm铜箔生产单个50Kwh电池所需铜箔成本元,其中铜价部分元,加工费部分0元;若改用6μm铜箔生产同一电池,由于耗费的铜材质量减少,铜价部分成本变为元;在6μm铜箔加工费为5万元/吨的情况下,铜箔总成本为元,直到6μm铜箔加工费达到8.0万元/吨时,单电池的铜箔总成本才超过采用8μm铜箔的电池铜箔总成本。

由于铜箔厚度变薄导致同一能量密度下铜材料消耗量减少所带来的原材料成本减少远远大于铜箔加工费上涨所带来的成本增加,未来即便极薄铜箔加工费进一步上涨其对锂电企业来说也是划算的,后续4.5μm、6μm铜箔加工费相较8μm产品溢价将进一步拉大。

图39:未来6μm铜箔加工费相较8μm产品的差值或将进一步拉大

6、受益标的

前文我们分析了未来几年锂电铜箔供需走势,断言未来锂电铜箔将持续收紧,并重点论证了极薄铜箔的成长空间和加工费上涨的必然性。因此具备极薄化铜箔批量化生产能力并快速扩张的行业龙头需要重点

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