4.5微米锂电池铜箔应用前景广阔

2022-02-23 10:12:22 来源：中国有色金属工业网

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简介：目前，锂电池负极多采用8μm以下厚度的锂电铜箔。根据应用领域划分，电解铜箔可以分为应用于印制电路板的电子电路铜箔，以及应用于锂电池的锂电铜箔；根据铜箔厚度划分，按照通行标准可以分为极薄铜箔（≤6μm）、超薄铜箔（6~12μm）、薄铜箔（12~18μm）、常规铜箔（18~70μm）和厚铜箔（＞70μm）。目前，锂电铜箔多采用8μm以下的铜箔产品，而电子电路铜箔一般较锂电铜箔更厚，大多在12μm~70μm。

目前，锂电池负极多采用8μm以下厚度的锂电铜箔。根据应用领域划分，电解铜箔可以分为应用于印制电路板的电子电路铜箔，以及应用于锂电池的锂电铜箔；根据铜箔厚度划分，按照通行标准可以分为极薄铜箔（≤6μm）、超薄铜箔（6~12μm）、薄铜箔（12~18μm）、常规铜箔（18~70μm）和厚铜箔（＞70μm）。目前，锂电铜箔多采用8μm以下的铜箔产品，而电子电路铜箔一般较锂电铜箔更厚，大多在12μm~70μm。
相较8μm锂电铜箔，采用6μm和4.5μm锂电铜箔可提升锂电池5%和9%的能量密度。根据锂电池能量密度计算公式：质量能量密度=电池容量/电池质量，即可通过电池容量恒定时减少电池质量，或保持电池质量不变而提升电池容量两种方式来提升能量密度。《电动汽车观察家》2019年6月份数据显示，新能源汽车动力电池单体平均能量密度为228.8Wh/kg，若把目前新能源汽车电池普遍使用的8μm铜箔换成6μm或4.5μm铜箔，则可得到单位能量所需铜箔分别减少为0.62kg/kWh（6μm铜箔）或0.47kg/kWh（4.5μm铜箔），进一步计算可以得到铜箔使用量减少后的新能量密度分别为：240.2Wh/kg（6μm铜箔）和249.6Wh/kg（4.5μm铜箔），较之使用8μm铜箔的锂电池，铜箔轻薄化使电池能量密度分别显著提升5%（6μm铜箔）和9.1%（4.5μm铜箔）。
全球锂电产量将维持较高增速
2021年，我国锂电池出货量合计达306.5GWh，同比增长114%，在动力电池领域的占比扩大至72%。2021年至今，国内新能源（锂电新能源材料生产废水处理及零排放技术对接会）汽车市场呈现爆发式增长态势，数码产品市场的增长稳定，锂电池储能应用广泛。根据高工锂电（GGII）统计数据，2021年，中国动力电池出货量为220GWh，同比增幅达175%，终端占比由2020年的56%扩大至72%；储能电池和小动力电池的出货量分别为37GWh和10GWh，分别占比12%和3%。近年来，我国3C数码电池出货量增速相对稳定，预计2021年我国3C数码电池出货量约为39.5GWh，占比为13%。
高工产业研究院预测，2020—2025年，全球锂电池出货量年复合增长率达37.8%。自2020年起，受全球新能源汽车市场增速上升，特别是欧洲市场大爆发的推动，全球锂电池出货量为306GWh，同比增长34.8%。其中，动力电池全年出货量为186GWh，成为全球最大的锂电池消费端，终端消费占比为60.8%；数码锂电池出货量为77GWh，主要受电动工具、不停车电子收费系统（ETC）、移动机器人（AGV）、可穿戴设备等应用终端快速兴起带动；储能锂电池及小动力电池进入快速发展期，全年出货量分别为27GWh和16GWh。叠加2021年以来中国锂电需求的爆发式增长，高工产业研究院预测，未来几年，全球锂电池市场仍然将保持中高速增长态势，预计到2025年，全球锂电池出货量有望达到1523GWh，2020—2025年年复合增长率达37.8%。
锂电池（锂电材料制备与标准化应用技术研讨会）应用场景，分为动力、3C数码和储能等三个应用领域。2020年，全球新能源汽车销量为315万辆，同比增长42.5%。预计2021—2023年，动力电池装机量分别为290GWh、475GWh、655GWh，同比增速分别为113.0%、63.8%、37.7%。2021—2023年，3C数码消费电池装机量预计分别为90GWh、95GWh、100GWh，同比增速为5.9%、5.6%、5.3%。预计2021—2023年，储能及其他电池装机量分别为94GWh、139GWh、187GWh，同比增速分别为81%、48%、34%。综上所述，预计2021—2023年，全球锂电需求量或将分别达474.35GWh、709.55GWh和941.5GWh，年均复合增速为51%。
笔者预计，锂电池未来两年的装机产量比仍将维持低位，全球锂电产量保持高增速。根据万得（Wind）数据统计，我国动力电池2019—2021年锂电装机量仅占当年产量约71%、78%、70%，产量和装机量之间的差距系电池以及下游行业的库存周期所致，考虑到2021年年底以来正极材料和电池厂商大规模扩产计划，预计装机产量比未来两年仍将维持低位。
极致能量密度需求
推升极薄锂电铜箔应用
动力锂电向高能量密度方向发展的趋势已定，对锂电铜箔极薄化提出了高要求。宁德时代、比亚迪等公司动力锂电池企业6μm锂电铜箔已应用成熟并快速切换，其他动力锂电池企业也在加速6μm锂电铜箔的应用，极薄锂电铜箔产品已逐步在骨干企业中开展应用。据高工产业研究院统计，2020年，极薄锂电铜箔渗透率为50.4%；2021年上半年，渗透率已经达到55.6%。在电池厂商高能量密度及降低成本的要求下，继6μm锂电铜箔之后，4.5μm锂电铜箔未来有望成为主流产品之一。据高工锂电数据，宁德时代2021年上半年4.5μm锂电铜箔用量为600吨~700吨/月左右。
由于锂电铜箔产品迭代加速，4.5μm锂电池铜箔的应用前景广阔。下游应用企业的技术要求升级驱动上游铜箔技术迭代加速。此前，锂电铜箔由12μm向8μm过渡经历了一个较长的周期。而短短几年，我国已经大范围实现了7μm~8μm铜箔到6μm锂电池铜箔的升级，并且已经出现了5μm、4.5μm、4μm等更薄规格的锂电铜箔(锂电材料制备与标准化应用技术研讨会)。随着4.5μm铜箔的产业化技术逐渐成熟及电池企业应用技术逐步提高，4.5μm锂电池铜箔的应用将逐渐增多。我国锂电池铜箔技术实力处于国际领先水平，而海外电池制造商尚未大规模使用6μm锂电池铜箔。