原标题：复合集流体行业研究报告：下一代锂（钠）电池集流体，即将开启高速成长期（附下载）

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  集流体是锂（钠）电池中的关键材料之一，在锂(钠)离子电池中既充当正、负极活性物质的载体，又充当其电子流的收集 与传输体。目前压延铝箔、电解铜箔由于导电性良好、制作流程与工艺较为成熟等，是主流的正、负极集流体材料，其99.5%以 上的成分为纯铝/纯铜，在锂电池中的成本占比合计约为11%。集流体的抗拉强度、延展性、致密性、表面粗糙度、厚度均 匀性及外观品质等对锂(钠)离子电池正负极制作工艺和锂(钠)离子电池的电化学性能有着非常大的影响，因此锂（钠）电池对集流体的厚度、抗氧化性能及粘附性能等提出了多方面的要求。然而传统集流体厚度较厚、重量较重、料用量较大、抗拉 强度和延展性有限，随着锂(钠)离子电池性能、成本一直在优化，需要新型集流体材料来满足锂(钠)离子电池升级对集流体提 出的更加高的要求。复合集流体是一种以高分子绝缘树脂材料作为“夹心”层，上下两面沉积金属铜或铝，制成“金属导电层-高分子材料支撑 层-金属导电层”三明治结构的新型锂电材料。复合集流体用密度及成本更低的绝缘高分子材料对原来部分金属材料来替 代，对锂电池单位体积内的包含的能量提升、安全性提升、成本降低具备极其重大的意义。

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  复合铜箔相于比传统电解铜箔：1）优点是成本低、更安全、减重、单位体积内的包含的能量高等，减重方面，由于PET/PP的密度是 1.38/0.9g/cm³，小于铜的8.9g/cm³，因此相同厚度下复合铜箔相比于传统铜箔质量能够降低56%/60%，生产每GWh锂电池所 需用量能够降低63%/66%；2）缺点在于生产的基本工艺较复杂、良率较低，且铜层更薄导致电导率较低、容易发热。

  复合铝箔相于比传统铝箔：1）优点是更安全、减重、减薄、单位体积内的包含的能量高、工艺流程短等，减重方面，由于PET/PP的密 度是1.38/0.9g/cm³，小于铝的2.7g/cm³，相同厚度下质量降低32%/45%，生产每GWh锂电池所需用量降低19%/35%；2）缺 点在于制造成本比较高，且铜层更薄导致电导率较低、容易发热。

  ① 我们预测，2023、2024、2025年全球储能电池以及动力电池需求共为1379/1868/2388GWh；② 假设复合铜箔渗透率2023-2025年从1%提升至10%，复合铝箔渗透率从0%提升至5%；预计复合集流体的市场空间将从2023年的10亿元逐步增长至2025年的230亿元，发展前途广阔。

  溶铜：先将干净铜料加入到溶铜罐内，关闭溶铜罐盖，再加入少数的纯水和硫酸，然后通入空气进行氧化化合反应，形成硫酸铜 溶液。反应完毕后，硫酸铜溶液经过滤除杂质，再通过热交换降温、添加纯水调节硫酸铜溶液浓度等处理,形成生产的基本工艺所需的硫酸铜 溶液。化学反应方程式：2Cu+ 2H2SO4+O2=2CuSO4 +2H2O。

  生箔：采用电解铜法，在专用的生箔机中，在直流电的作用下，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。在阴极上Cu2+得到2个电子还原成 Cu,在阴极辊上电化结晶形成生箔。随着阴极辊的不断旋转，铜不断地在辊面上析出，而不断析出的铜从辊面上剥离，经过水洗、烘干， 收卷成铜箔。化学反应方程式：CuSO4+H2O → Cu+H2SO4+1/2O2 ↑。

  表面处理及分切：将铜箔在铜缓蚀剂溶液中浸泡，铜缓蚀剂可以吸附在金属表明产生一层很薄的膜，保护铜免受大气及有害介质的腐 蚀。铜箔经表面处理使用纯水清洗。铜箔表面残留的水分通过表面处理机生产线上配备的电烘干机将铜箔上残留水分烘干，再利用收 卷机将铜箔卷成卷状。将产出的原箔按订单需求的来分切、检验、包装、出货。

  目前多数厂商选择使用两步法生产复合铜箔：首先采用磁控溅射真空镀膜技术对基础材料表明上进行金属化处理，确保材料 导电以及膜层的致密度和结合力达到一定要求，之后通过水电镀将铜层增厚。1）磁控溅射：利用稀有气体产生的等离子体在电场和磁场的作用下对阴极铜靶材表明上进行轰击，进而把靶材表面的分子、原子、离子及电 子等溅射出来，被溅射出来的粒子沿一定方向射向基膜表面，进而基膜表明产生镀层，实现基膜非金属材料金属化。2）水介质电镀：高分子材料薄膜通过磁控溅射附着金属层后，在外电流的作用下，用水介质电镀的方式将铜层增厚至1μm。优势：1）溅射原子能量高，薄膜与基底的附着力强；2）经过控制靶电流来控制膜厚，可控性和重复性好；3）不会混入坩埚加热器的材料 成分，金属膜层纯度高质量好。难点：1）溅射为点对点碰撞，成膜速度慢；2）高真空、高电压，装置结构较复杂；3）溅射原子热量高，均匀度差、缺陷密度高。

  全干法（仅真空磁控溅射法或真空蒸镀法）：使用纯磁控溅射工艺或开发磁控溅射和真空蒸镀一体机镀铜，通过反复 磁控溅射或反复蒸镀，并利用多靶材、多腔体提高效率，最终将镀铜层沉积至1微米。

  全湿法（化学沉积法）：是利用化学还原的方法，使原来不导电的塑料表面沉积一层导电的铜层。全湿法的详细步骤 以专利《一种塑料用化学镀铜液及其制备方法》为例：1）预处理：将塑料置于预处理液（为王水和苯并三氮唑的混合溶液）中进行超声处理，之后用去离子水清洗；清洗之后 放入预处理液中（次氯酸钠、HCl 和 H2O2 的水溶液）进行超声处理，处理完成后用去离子水清洗，干燥后得到预处理塑 料。2）化学镀铜：将预处理塑料置入化学沉积铜溶液中，用氢氧化钠调 pH 值，常温下超声沉积，静置后过滤、洗涤、干燥 ， 得到表面镀铜塑料。化学沉积铜溶液为硫酸铜、甲醛、乙二胺四乙酸二钠和柠檬酸钠的水溶液。

  优势：1）生产步骤减少，利于提升产品良率。2）通过化学反应沉积或纯真空镀铜，可以省去水电镀环节，解决边缘效 应，从而提升均匀性，使得幅宽做得更宽。3）不需要夹杂有机添加剂，沉积为纯铜，纯度更高。难点：1）污水处理成本高；2）连续的磁控溅射会减弱复合铜箔的物理性能，而真空蒸镀技术实际实施起来难度很大。总体工艺目前尚处于实验室研发阶段且无实质应用和市场进展，发展速度较慢，生产所带来的成本较高。

  1）真空反应镀膜：在原材料原膜上使用化学气相沉积方式（CVD）的方法沉积 5-15nm 的铝的氧化层，作为膜面的活化物质。线Pa，使用蒸发舟作为铝的蒸发载体向高温的蒸发舟上送入铝丝，加热方式为电加热，利用热传导的方式在950-1000℃的 条件下，使固态铝转变为气态铝，铝蒸汽沿垂直热场方向向基体表面扩散，在铝蒸汽扩散的通道上同时通入氧气，使氧气与铝分子发生反应 生成金属化合物，并沉积在基体表面，形成致密性好、抗蚀辅助层。发生的反应主要为：Al +O2→Al2O3 。2）真空镀膜：使用镀膜氧化铝的物料作为基膜，使用物理气相沉积方式（PVD）, 线Pa，使用蒸发舟作为铝的 蒸发载体向高温的蒸发舟上送入铝丝，加热方式为电加热，利用热传导的方式在 950-1000℃的条件下，使固态铝转变为气态铝，气态铝原 子的平均自由程大于蒸发源和基体之间的距离，而后沉积到基体表面，形成具备特殊性能的金属铝薄膜，厚度一般为 800-1000nm，膜面导 电性可达到 40-30mΩ。工艺亮点：整个镀敷过程在真空室内进行，且膜面背面紧贴通入-20℃至-30℃冷却液的钢棍，使膜在受热的同时能够直接进行急速降温，使分 子迅速凝结在膜面，经过控制冷却液钢棍的温度保证膜面温度可从始至终保持在膜热熔温度以下，不会使膜发生形变。

  （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。）

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