引言
在新能源汽車的浪潮之下,鋰電材料端的投資機遇不容小覷。作為鋰電材料系列報告第 一篇,我們聚焦於應用於鋰離子電池中的鋰電銅箔。值得注意的是,在提升能量密度、 降低度電成本的推動下,「極薄化」發展方向進一步抬升了鋰電銅箔行業的技術和工藝 壁壘,中期偏緊的供需格局有望帶動極薄鋰電銅箔邁入新一輪高景氣成長周期。
而當前普通和極薄鋰電銅箔行業長期需求趨勢和競爭格局幾何?極薄鋰電銅箔的行業 護城河何在?哪些公司又有望脫穎而出?本文將通過歷史復盤、供需測算等闡述行業發 展趨勢來解答上述問題。
技術更迭推動性能更優的極薄銅箔嶄露頭角
當前全球新能源汽車加速放量在即,作為重要鋰電材料的鋰電銅箔為提升能量密度持續 向「極薄化」的方向發展,而受益於工藝日趨成熟、度電成本具備性價比、產業鏈下遊 配套升級等因素,我國鋰電極薄銅箔(下文均簡稱為極薄銅箔)的市場滲透率不斷提高。
鋰電銅箔是鋰離子電池的關鍵材料之一
銅箔一般是指銅或銅合金,通過壓延、電解等工藝加工而成、厚度在 200μm 以下的銅 帶(片),且分類標準比較多。
根據生產工藝可分為壓延銅箔和電解銅箔:壓延銅箔性能更優,但技術要求和生產 成本高,僅掌握在少數日美企業手中;電解銅箔由電沉積製得,生產效率高、成本 低,佔我國目前銅箔總產能 95%以上。
根據下遊應用可分為鋰電銅箔和電子銅箔(PCB 銅箔):鋰電銅箔為應用於鋰離子 電池中的銅箔,佔我國當前銅箔總產能 38.7%,主流產品厚度為 6μm 和 8μm; PCB 銅箔主要作為導電體沉澱於電路板基板上,起導電導熱作用。2019 年全球和 中國電解銅箔產量分別為 60.6 和 43 萬噸;鋰電銅箔產量分別為 20.7 和 13.9 萬 噸,分別佔比為 34%和 39%,並且鋰電銅箔佔比逐年提升的趨勢明顯。
根據厚度可分為厚、常規、薄、超薄及極薄銅箔:通常而言,厚度≤6μm 的銅箔 為極薄銅箔,目前國內極薄銅箔主要應用於鋰離子電池,因此下文出現的極薄銅箔 特指鋰電極薄銅箔。
鋰電銅箔是鋰電池關鍵材料之一。由於銅電導率優良、資源豐富、廉價易得、延展性好, 且化學性質穩定,但在較高電位下易被氧化,進而易發生嵌鋰發應,因此常被用作石墨、 矽、錫以及鈷錫合金等負極活性物質的集流體。鋰電銅箔作為負極集流體應用於鋰電池 中,集流體可以承載電極活性物質,並將其產生的電流匯集並輸出。通常來說,從鋰離 子電池的質量構成來看,鋰電銅箔質量佔比約為 13%,僅次於正負極材料與電解液;從 成本構成來說鋰電銅箔佔比約為 7%,是構成鋰離子電池的核心材料之一。
極薄銅箔成為國內鋰電銅箔的技術發展方向
以史為鑑,我們針對銅箔行業進行歷史復盤,旨在探究其行業發展的內在驅動力,並總 結出當前鋰電銅箔產能格局、定價模式及技術發展趨勢。(1)從產能格局來看:產能經歷了逐漸從歐美日轉移至中國及東南亞地區的過程,目前中國已成為全球最大銅箔生產 國;(2)從定價模式來看:鋰電銅箔定價為銅價+加工費的成本加成模式,加工費為企 業盈利的核心驅動因素;(3)從發展趨勢來看:「極薄化」已成為當前鋰電銅箔確定的 發展方向,並且中國企業在領銜這一發展進程。
產能格局:集中於亞洲,中國成長為世界最大生產國
銅箔產能主要集中於美國、日本和亞洲,行業先後經歷了兩次大規模的產能轉移,而中 國逐步成長為全球最大的銅箔生產國。
階段一:從美國主導到日本主導。從美國主導到日本主導。銅箔發展起源於美國, 隨後美國銅箔企業相繼在全球各地進行技術輸出,自三井金屬 1974 年收購Anaconda 後,全球銅箔業逐步進入日本主導的發展階段,一直持續到 2000 年。
階段二:從日本向亞洲擴散。從日本向亞洲擴散。2000-2008 年,美日歐環保趨嚴 且人工成本上升,銅箔產能逐步向中國大陸及東南亞轉移。
階段三:中國成長為世界最大生產國。隨著中國新能源汽車的快速發展,核心銅箔 產能開始進一步向中日韓集中。2019 年中國鋰電銅箔產量 13.9 萬噸,全球佔比 67%;全球前十大銅箔生產商中,中國企業佔據 7 席。
定價及盈利模式:銅價+加工費,加工費為企業盈利的驅動因素
鋰電銅箔定價模式為原料+加工費,本質為成本加成的加工製造環節。通過對鋰電銅箔 價格的歷史復盤可以看到加工費與鋰電銅箔價格相關性較強。(1)2016 下半年受新能 源汽車需求崛起驅動鋰電銅箔進入漲價周期,價格從 2016 年下半年低位上漲 35%至 9.65 萬元/噸水平,其中加工費同步上漲 27%至 5.1 萬元/噸水平;(2)2017 下半年新 能源汽車補貼滑坡,動力電池廠商降本壓力傳導至上遊,疊加供給端產能釋放迅猛,鋰電銅箔價格下降至 8.95 萬元/噸,其中加工費下降至 4.7 萬元/噸水平;(3)2020 上半 年受疫情影響需求顯著下滑,大批銅箔企業為求生存採取低價策略,鋰電銅箔價格大跌 至 7 萬元/噸,加工費隨之跌至歷史低位 2.6 萬元/噸水平。
從鋰電銅箔的成本結構來看,根據某銅箔上市公司公告,通常情況下直接材料成本佔比 在 70%以上,其中銅線在直接材料中的佔比在 95%以上;製造費用包括電費消耗、固 定資產折舊、機物料消耗等,但製造費用往往成本佔比不足 20%。鋰電銅箔企業一般自 主採購原料,通過加工以成品打包價的形式銷售;廠商訂單往往月度議價,因此原材料 成本傳導至產品價格大致有一個月左右的滯後期。一般而言,廠商會將部分或者全部原 料進行套保來減小原料價格波動帶來的盈利風險。因此,加工費為核心驅動因素,直接 決定企業盈利能力。從某銅箔上市公司招股說明書披露的數據也可看出,近年來鋰電銅 箔產品的加工費與毛利率呈現較高的正相關性。
發展趨勢:中國領銜鋰電銅箔的極薄化進程
下遊設備技術率先突破,中國領銜鋰電銅箔極薄化進程。更薄的銅箔對下遊塗布機與卷 繞機技術要求也更高,產品品質控制難點包括:打褶、斷帶、高溫被氧化、切片易掉粉。
國內寧德時代率先研發 6μm 極薄銅箔的塗布機和全球首臺 6μm 極薄銅箔高速卷 繞機,極大推動極薄銅箔產業在國內的發展及應用。
海外受限於技術、成本、安全性等眾多因素,國際三大電池製造商松下、LG、三 星的動力電池產品均在 8μm 銅箔應用上徘徊不前。因此當前極薄銅箔供需主要集 中於國內,且中國未來在銅箔極薄化方向的競爭優勢將會更加明顯。
極薄銅箔優勢明顯,成為國內鋰電銅箔的技術發展的確定方向。極薄銅箔可以進一步提 升動力電池能量密度,加之考慮到生產工藝日趨成熟、度電成本初具性價比、產業鏈上 下遊綁定式同步升級,其優勢集中體現在以下方面:
能量密度可以提升至少 5%。積分法下,提升續航裡程成為車企努力的方向,而在 體積不變的情況下,通過提升動力電池能量密度來提高續航裡程成為關鍵。銅箔的厚度更小,可以讓鋰電池質量減輕,電阻變小,且單位質量電池所含有的活性物質 的量增加,使用 6μm 銅箔較 8μm 銅箔電池能量密度可以提升至少 5%。
物理性能和化學性能逐漸穩定。隨著技術更新,6μm 鋰電銅箔逐步實現單位面積 質量穩定於 50-55g/cm2、抗拉強度大於等於 30kgf/mm2、延展率≥2%、表面粗 糙度≤0.43μm 的指標要求,物理化學性能逐漸穩定。
在成本方面具性價比優勢。與 8μm 鋰電銅箔相比,6μm 鋰電銅箔生產設備裝置並 沒有太大區別,但是因為厚度更薄,度電消耗量越少,經測算度電成本降低 8%。 但是需考慮實際生產 6μm 鋰電銅箔在試劑配方、工藝參數控制上的要求更高使良品率更低,進而導致實際生產成本更高的因素。
新能源汽車帶動極薄銅箔邁入需求高景氣成長期
在雙積分的約束和高競爭力車型的驅動下,疊加疫情將產銷增長曲線陡峭化的效應,我 國新能源汽車將進入加速放量的階段。現階段極薄銅箔幾乎全部應用於動力電池之中, 且滲透率不斷提升將使其需求增速有望高於新能源汽車增速。經測算,到 2025 年我國 極薄銅箔需求將達到 27.7 萬噸,考慮 3C 後預計在 30.5 萬噸,較 2020 年複合增長近 38%,將明顯高於鋰電池行業的成長速度。
疫情使得新能源車增長曲線更加陡峭
極薄銅箔現階段幾乎全部應用於新能源汽車領域。鋰電池的下遊主要集中於 3C 消費電 子、儲能領域以及新能源汽車、電動自行車等動力電池領域。而因為知名 3C 數碼終端 廠商(三星、蘋果等)出於安全隱患等考慮目前多採用 8μm、甚至更厚的鋰電銅箔,因 此現階段極薄銅箔幾乎全部應用於動力電池中。無論從政策指引還是市場表現而言,目 前新能源汽車發展趨勢強勁。新冠疫情更多為短期影響,對新能源汽車行業需求更多起 推遲作用,不改其長期增長邏輯。根據中國《新能源源汽車產業發展規劃(2021-2035 年)》,2025 年新能源汽車滲透率將達 20%。
疫情使得新能源車增長曲線更加陡峭。突如其來的全球疫情推遲了新能源車的生產和銷 售,但並未推遲歐盟的碳排放考核。新能源車爆發的起點被推後,但目標卻沒有推後, 增長曲線將因此變得更加陡峭,也增大了供給向需求匹配和同步的難度。2021 年在歐 美帶領下,全球新能源車產銷將實現跨越式增長,其中歐洲核心是嚴苛的碳排放考核+ 高額補貼刺激的雙重邏輯,美國核心則是高確定性的特斯拉新車型投放下進一步放量。
經測算,全球 2025 年鋰電銅箔需求量有望達到 69.8 萬噸,2020-2025 年 CAGR 達 34.3%,而 2021-2023 年增速較快。核心假設如下:
在雙積分的約束和高競爭力車型的驅動下(按照 50%/100%的結轉比例測算,國 內市場 2021 年實現總體正積分的最低新能源車產銷量做參考),預計 2021 年國 內新能源乘用車產銷量約 152 萬輛;且受益於 LFP 版 Model3 和比亞迪漢 EV 兩 款明星車型放量,2021 年中國乘用新能源乘用車 LFP 市佔率約 36%。
歐洲按照整體避免碳排放考核罰款測算,2021 年整體新能源乘用車需要至少達到 約 14%的滲透率,對應約 182 萬輛產量;美國特斯拉驅動下,2021 年新能源乘用 車產量預計達 59 萬輛。2021 年海外新能源乘用車產量預計總共達 264 萬輛。
三元動力電池用鋰電銅箔需求量為 0.8 噸/MWH,鐵鋰動力電池需求量為 1 噸 /MWH,鐵鋰電池電芯能量密度較低,因而需要更多的惰性材料。
極薄銅箔滲透率提升加速其需求放量
在行業高速增長的同時,動力電池企業加速導入極薄銅箔,其中關鍵因素在於,一是對 高能量密度電芯方案的追求,二是 6μm 工藝水平的成熟化:
1)以引領 6μm 工藝的寧德時代為例,某銅箔上市公司公告數據,2018 年其供貨寧德 時代的方案中 8μm 佔比依舊過半,2019Q1 即以 6μm 為主,預計彼時 6μm 滲透率已達 到 90%左右,6μm 滲透率快速提升,且寧德時代已經開始逐步小批量試用 4.5μm 的鋰 電銅箔;
2)比亞迪高能量密度鐵鋰方案「刀片電池」是其後續重要的戰略布局,當前「第一代刀 片電池」能量密度達到接近 170Wh/kg,較上一代鐵鋰方案已有提升,伴隨刀片電池後續亦有進一步提升能量密度的規劃,預計極薄銅箔將成為重要選項。刀片電池已陸續配 套漢、唐、宋、秦、e 系列,2020 年 9 月已佔比亞迪裝機的 30%以上。
3)此外我們亦觀察到,國內電池新銳中的孚能科技、中航鋰電、國軒高科等,電芯能量 密度均有或計劃提升,預計上述企業的極薄銅箔導入進程也將提速。
就 2021 年來看,在國內產銷加速提升以及國內動力電池企業出口放量的背景下,國內 銅箔需求有望快速增長,其中寧德時代依舊是對 6μm 需求拉動最大的電池企業,中性估計的 6μm 銅箔需求 5.3 萬噸,樂觀條件下有望達到 5.9 萬噸。此外,預計比亞迪、孚 能科技、國軒高科等電池廠也將加速 6μm 滲透率提升。中性情況下,預計全行業 6μm 需求達到 7.0 萬噸,樂觀情況下有望達到 7.8 萬噸。此外,3C 用的鋰電銅箔每年消耗 6 μm 銅箔 2.5-2.8 萬噸,故預計 2021 年 6μm 銅箔需求在 9.7-1.06 萬噸的水平。
從中長期看,預計 2025 年國內動力電池產銷(含出口,不考慮海外設廠)接近 400GWh, 動力 6μm 銅箔整體滲透率有望接近 90%,對應需求 27.7 萬噸,考慮 3C 後預計在 30.5 萬噸,較 2020 年複合增長近 38%,將明顯高於鋰電池行業的成長速度。
極薄銅箔存在較高壁壘,產能擴張速度多維受限
極薄銅箔的行業護城河較高,高壁壘使得產能擴張速度相對受限,我們認為新建設產能 從開工建設到建成投產至少需要 3 年時間才可以達到穩定生產狀態,因此在需求快速增 長的大背景下極薄銅箔供給將長期處於偏緊態勢。極薄銅箔的核心壁壘主要體現在工藝、 認證與資金三個方面:(1)工藝:極薄銅箔的生產是高投入、長周期、低產出的科研工 作,目前行業僅有少數公司有穩定生產能力;(2)資金:新建 1 萬噸極薄銅箔產線需要 至少 7 億元資本開支,建設時間超過 2 年;(3)認證:存在嚴苛的產品認證環節。
工藝、認證、資金三重壁壘抬升行業護城河
極薄銅箔生產壁壘主要體現在核心工藝、認證及資金三個方面,高壁壘決定了極薄銅箔 新建產能周期相對偏長,龍頭公司較新進入玩家至少有 2-3 年的領先期。
核心工藝壁壘:鋰電銅箔生產有溶銅、生箔、後處理、分切四步工序,生產過程中 生產需要勻速,使得鋰電銅箔的產能彈性較小、產能利用率較低,行業平均產能利 用率為 70-80%。其中的核心在於添加劑,其決定了銅箔的產品性能和用途,生產 商需要對多種添加劑組合進行選擇,同時控制添加量、滴加頻率等來保證產品性能。 極薄銅箔生產的核心壁壘在於對生產工藝、設備等的 Know-How,該過程是高投 入、長周期、低產出的科研工作。龍頭公司通過工藝的積累和沉澱往往產能利用率 更高,可以進一步降低攤銷成本;並且產品附加值更高,擁有更強的盈利能力,推 動公司進一步擴產實現更大的規模效應。因此,行業整體呈現強者恆強的競爭趨勢。
認證壁壘:行業下遊企業對原材料供應要求嚴格,動力電池廠商有各自的原材料認 證體系,為避免出現質量波動風險,其一般不會輕易更換供應商,訂單粘性極大。 即使技術層面被認可,仍存在小批量訂單試用階段,隨後才會逐步承接大批量訂單。
資金壁壘:綜合上遊設備購置時間、產線建設時間、試產時間、產能爬坡時間等, 新建 1 萬噸極薄銅箔產線大致需要 2 年時間,7 億元投入。在整個新能源上遊材料 環節中,鋰電銅箔營收/投資額相對較小,重資產屬性明顯,資金壁壘凸顯。
除此之外,前端生產裝置受限於陰極輥性能和產能限制。陰極輥作為電解銅箔成套設備 的核心及關鍵部件,被稱為電解銅箔生產的心臟,鈦晶粒的大小均勻性、幾何形狀、晶 粒結晶方向、晶粒的晶軸排列一致性、晶粒分布密集一致性、電場能的均勻一致性等, 都會影響最終產品性能,生產 6μm 鋰電銅箔對陰極輥的要求也更高。而全球高端焊接 陰極鈦輥生產商極少,產能大部分集中於日新鐵公司,高性能陰極輥產能嚴重限制了極 薄銅箔產能的擴張進度。而目前我國高端、大直徑陰極鈦輥多由日本直接進口,極少量 採購自國內;並且值得注意的是,日本企業一直沒有擴產,還會優先保障原有客戶需求, 因此中國企業往往需要提前 1 年預訂日本陰極輥設備。
普通鋰電銅箔產能過剩,短期難以改變
我國鋰電銅箔目前產能過剩明顯,且至 2022 年依舊有大量新增產能。2019 年我國電解 銅箔行業整體存在明顯的產能過剩現象,全年銷量 41.36 萬噸,產能超出銷量 33.7%。 鋰電銅箔過剩更為顯著,產能利用率1逐年下滑,2019 年僅為 65%。根據測算,我國 2020-2022 年鋰電銅箔產能將分別達到 32.95、37.95、40.45 萬噸。而當前中國鋰電銅 箔供應市場中,(1)產品結構而言,6μm 已經成為主流,2019 年產量佔比達 41%;(2) 集中度而言,2019 年鋰電銅箔產量 CR5 達 66%,供應十分集中。
供需錯配現缺口,加工費有望修復
擴產周期長且存在工藝壁壘,極薄銅箔擴張速度有限
考慮到銅箔企業具備鋰電 6μm、8μm、標箔等不同類型的產能,我們假設包括:
1)僅考慮鋰電銅箔產能,暫不考慮標箔切鋰箔;
2)對於新建產能,按 6μm 口徑統計,同時考慮極限產能利用率的制約;對於原有的 8 μm 產能,假設在特定條件下轉為 6μm 產能,則考慮一定的折扣(有經驗的企業按 7 折, 無經驗企業按 5 折);
3)部分企業有海外銷售,海外客戶以 8μm 為主,則考慮一定的產能佔用;
基於上述假設,我們得出結論:1)目前已經具備 6μm 生產條件的企業,折算 6μm 產 能合計 11.5 萬噸,而需求全年為 9.7-10.6 萬噸(考慮淡旺季,下半年預計在 5.5-6 萬 噸),則下半年既有的 6μm 銅箔供應商或出現供需緊平衡;2)8μm 產能目前看仍明顯 過剩,達到接近 12 萬噸,存在向 6μm 切換的可能,不過考慮到部分企業尚無 6μm 生 產經驗,是否轉產及效果存在不確定性。
整體上看,我們預計 6μm 企業的產能利用率在 2021 年將顯著提升,且下半年可能存在 供需緊平衡(前提是其他銅箔企業 6μm 技術不達預期),加工費預計有一定的修復空 間。
極端情況之一:關注國內 PCB 銅箔轉產及 8μm 鋰電箔 技改的供給擾動
(1)對於 PCB 銅箔轉產極薄銅箔:PCB 銅箔是具備轉換成鋰電銅箔產能的可操作性, 但是當前電子銅箔格局更優,加工費差別有限,產能轉換概率較小。PCB 銅箔可以分為 常規銅箔以及高性能銅箔兩類,2015-2016 年因新能源汽車增速快,鋰電銅箔利潤更為 豐厚,且兩類銅箔當時厚度相似,出現較大規模的轉產潮,但是當前由於以下三點原因, 我們認為整體轉產可能性較小:
當前 PCB 銅箔格局更優:2018-2020 年 PCB 銅箔整體供需平衡,鋰電銅箔產能 過剩,更優的格局削減轉產意願。
主流銅箔產品厚度差距大,轉產困難加劇:在電子電路銅箔的各種厚度規格中,18 μm、35μm 兩種規格的銅箔品種仍是主流(分別佔 32.6%和 45.2%),與鋰電銅箔 主流產品厚度相差甚遠。
發展方向不同,對產品性能的要求差異更大:PCB 銅箔未來下遊主要由 5G、雲計算、PC 等需求驅動,而其中 5G、雲計算因為涉及到信號傳輸的損耗問題,需要 用到高頻高速的 CCL 材料。而高頻高速電路用銅箔由於趨膚效應,其追求更低的 粗度及更高的剝離強度,並不追求更薄。
(2)此外,國內部分銅箔企業目前以生產 8μm 產品為主,是否具備 6μm 生產能力和 轉產意願存在不確定性,我們認為其受到 6μm、8μm 的加工費價差影響,即若 6μm 加 工費上漲超過一定幅度時,8μm 企業在一定的轉產效率下將獲得更優的盈利水平,進而 提升轉產意願,進而增加 6μm 的潛在供給。經過測試,我們得出若二線企業轉產效率 達到 60%,則 6μm 與 8μm 的加工費價差臨界值在 2 萬/噸左右;若二線企業轉產效率僅50%,則加工費價差臨界值在 3 萬/噸左右。核心背景及假設如下:
背景:歷史及現在都存在現有 8μm 產品技改升級至 6μm 的可能性。
可轉產能:具備轉產能力的公司為能夠生產極薄銅箔且具有普通 8μm 鋰電銅箔產 能公司,經統計該部分產能 2020-2021 年大致為 11-12 萬噸。
盈利差距帶來的轉產動力:關於是否轉產,廠商主要會考慮兩類銅箔加工費差額所 帶來的盈利差距(當前大致為 2 萬元/噸),此外還會考慮產線技改增加設備所帶來 的額外資本開支。
產能轉換率:產線技改存在一定的產能損失,根據相關資料,8μm 技改至 6μm 轉 化率為 60-70%,但無 6μm 生產經驗的企業或更低。
極端情況之二:關注海外產能擴張帶來的進口衝擊
考慮到我國 2019 年電子銅箔進口量為 10.45 萬噸,進口額為 13.14 億美元,貿易逆差 達 10.55 億美元。因此對於極薄銅箔供給增量的極端情況,我們也考慮海外進口對其衝 擊的影響。
極端情況下,我們認為 2020-2022 日韓 6μm 極薄銅箔滲透率達 100%,韓國日進或將 是最大變量。全球非中國地區鋰電銅箔產區主要為日韓,根據公開數據整理及推測,韓 國的 ILJIN(日進)或成為極薄銅箔最大變量,在國內加工費大幅上漲的窗口有望衝擊 國內市場。
雙星閃耀,關注龍頭配置價值
極薄銅箔生產壁壘極高,國內能穩定量產的企業相對較少。並且,隨著極薄化帶動鋰電 銅箔邁入新一輪景氣周期,具備產能優勢的企業將更大程度地享受行業高景氣帶來的紅 利。此外考慮到極薄銅箔幾乎全部應用於動力電池中,對於銅箔生產企業而言,與寧德 時代、比亞迪、國軒高科等頭部動力電池公司有長期穩定的合作的龍頭公司有望脫穎而 出。建議關注行業龍頭諾德股份等,看好在極薄銅箔景氣上升周期的配置價值。
諾德股份:產能規模優勢明顯,順行業東風底部反彈
諾德股份是國內最早開始做電解銅箔的企業,也是國內最早批量化生產 6μm 及 4.5μm 極薄銅箔的企業。公司核心優勢有三:(1)產能規模大:擁有銅箔產能 4.3 萬噸,鋰電 銅箔產能及市佔率全國第一;(2)技術先發優勢明顯:最早進行極薄銅箔研發的公司, 技術先發優勢明顯;(3)與優質客戶深度合作:目前寧德時代是公司第一大客戶,同時 與 LG 化學、SKI 等國際知名電池廠商達成合作。
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(報告觀點屬於原作者,僅供參考。報告來源:長江證券)
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