铜箔行业掀起扩产高潮,解密厚积“箔”发的技术创新之旅

材料人柱力 2022-06-27

铜箔锂电锂电池设备

2931 字丨阅读本文需 7 分钟

在行业高需求背景下,近一年来锂电铜箔价格大幅上涨,进入2022年2月,国内市场铜箔价格已经突破11万元/吨,目前仍在高位徘徊。光大证券研报指出,2021年锂电铜箔需求旺盛,由于设备制约与扩产周期长,锂电铜箔供不应求使得加工费上涨。2022年预计铜箔供需紧平衡状况将延续,铜箔有望维持高位。

其实,相关企业早就已经“闻到”行业的商机,早早已经布局扩产项目。

铜箔行业掀起扩产高潮

为抢占更多的市场份额,3月24日嘉元科技公告,公司在做好位于江西省赣州市龙南市年产2万吨项目的基础上,拟以全资子公司江西嘉元科技有限公司作为项目实施主体,投资建设江西嘉元新增年产1.5万吨电解铜箔项目,投资金额不超过10亿元。

嘉元科技表示,投资建设高端电解铜箔项目,实现优化产业布局和适度扩大高端电解铜箔产能规模的目标,进一步拓宽铜箔应用领域和拓展高端电解铜箔市场份额,有利于与上下游产业链、供应链的紧密合作,提升公司产品的核心竞争力,使公司在激烈的市场竞争中占据更有利的地位。

在此之前一周,华创新材全资子公司江西华创新材有限公司年产10万吨超薄锂电铜箔项目在江西南昌开工建设。华创新材是浙江华友控股集团设立的一家专业从事锂电铜箔研发与制造的企业。据悉,该项目总投资约100亿元,占地面积750亩,计划于2023年下半年正式量产,2024年上半年全面达产。

值得注意的是,今年2月铜箔行业已经掀起过一波扩产高潮。正威国际集团总投资200亿元锂电铜箔项目落户福州,主要建设5-20万吨锂电铜箔生产线;总投资2.7亿元的西安泰金高强极薄铜箔产业化项目开工,可实现年配套铜箔阳极5000套的产能;总投资100亿元的龙电华鑫铜箔项目开工,可年产3万吨4-8微米高性能超薄铜箔材料;嘉元科技募资56亿元与宁德时代建设合资公司,规划建设年产10万吨高性能铜箔项目。

锂电池助推极薄化铜箔需求迅速放量

当前,锂电铜箔产业正朝着轻薄化发展,主流的铜箔厚度已经从8μm减少更迭至6μm,并在加快进行5μm以下极薄铜箔的导入替代。对动力电池而言,一方面更薄的锂电铜箔具有更高能量密度、更良好的物理性能和更稳定的化学性能;另一方面,也更能满足头部电池厂商寻求差异化竞争力的诉求。

越是轻薄的铜箔毛利率越高,高利润也驱动着铜箔厂商尽力研发生产极薄化铜箔。以国内某铜箔厂商为例,其2021年上半年双面光锂电铜箔中,8μm及以上、6μm和4.5μm产品的毛利率分别为21.47%、29.27%和39.70%,可以看出6μm和4.5μm铜箔毛利率分别较8μm及以上铜箔毛利率高7.80%和16.23%。

从电池应用端来看,宁德时代、比亚迪、国轩高科、天津力神等动力电池主流厂商已规模化使用6μm锂电铜箔。2021年动力电池企业明显加快了对6μm铜箔的导入,多家铜箔企业6μm铜箔出货量占到企业铜箔产品出货量的80%以上。宁德时代从两年前已开始引入4.5μm铜箔进入电池生产。业内分析指出,宁德时代等锂电池下游厂商的设备技术突破,是极薄化铜箔需求迅速放量的重要因素。

从铜箔供应端来看,嘉元科技表示已稳定批量向下游客户供应4.5μm锂电铜箔。德福科技称,目前公司4.5μm铜箔已经给头部动力电池企业小批量供货。铜冠铜箔表示,公司已掌握4.5μm极薄锂电池铜箔及高抗拉锂电池铜箔的核心制造技术。据悉,目前诺德股份4-5μm超薄高抗拉锂电铜箔已开始大批量稳定供货,3.5μm超薄高抗拉锂电铜箔可接受送样。

据东方证券测算,2020年我国动力电池业≤6μm锂电池铜箔使用量的占比达85%,到2023年这一数字将接近100%。该机构预计,2021-2023年,国内动力电池4.5μm锂电铜箔的渗透率将从12%提升至47%,相应地在一定程度上挤压6μm锂电铜箔的空间。海外动力电池锂电铜箔的应用正在逐渐向6μm切换的过程中,而且4.5μm锂电铜箔仍将处于起步阶段。

行业内人士表示,目前下游新能源汽车处于高景气下,下游需求增速明显高于铜箔产能释放增速,动力锂电铜箔缺货从2021年下半年逐渐明显,再加上新扩张的铜箔产能产线调试和爬坡时间较长,预计2022年供不应求局势还将持续,尤其是高端4.5um-6um动力电池用铜箔。

那么,我国是如何突破高端的铜箔生产技术呢?接下来,我们透过嘉元科技的技术攻关故事来了解其中的坎坷和励志精神。

厚积“箔”发的铜箔之旅

一根头发的直径通常在60—90微米,分叉13—20次后,才可达到一页极薄铜箔的厚度——4.5微米。

嘉元科技有限公司技术研发部副部长郭志航将两条细长铜箔放置在称重仪的密闭容器中,称盘上的数字跳到0.001克,这样“九牛一毛”般的材料,看似微不足道,但在其应用场景中,却不容小觑。铜箔是锂电池中的关键材料,其极薄化是锂电池提升能量密度和减少电池体积的重要基础之一。

八年前,郭志航毕业后入职了梅州市梅县区雁洋镇的一家高科技企业——嘉元科技股份有限公司,这个群山环绕、仅有一间厂房的企业,当年以生产八九微米的铜箔为主;八年后,不断扩产能的嘉元科技早已抢占了4.5微米铜箔量产的技术高地。

每一次技术更迭都来之不易,对于团队夜以继日搞研发生产的经历,郭志航记忆犹新。他一直庆幸自己当初的选择,加入了一个有创新氛围的企业,赶上了国家大力支持新能源发展的东风。

自2014年大学毕业加入嘉元科技后,郭志航就没有离开过,他一直坚守在技术研发部,从事高性能电解铜箔的研究、制造以及工艺维护。

近些年,锂电池市场的快速发展带动了铜箔行业的大步前进,铜箔是锂电池中的关键材料,并最终应用在新能源汽车动力电池、储能设备及电子产品等领域。目前,海外电池厂多采用8微米铜箔,国内主流是6微米铜箔,而4.5微米铜箔仅部分龙头锂电厂使用。

郭志航刚来时,公司还处于发展的起步阶段,只有一个生产车间,现在仅总部就扩建到五间,盘踞在青山之下,梅江一旁。这些年,他作为科研攻关小组成员,参与了6微米超薄铜箔和4.5微米极薄铜箔的研发量产工作,不停地在苦乐之间穿梭。

2017年,公司着手研发6微米铜箔,郭志航所在团队24小时轮守在产线一侧,在厂房的试验机上不断调试。从研发到量产,遭遇的困难不一而足,而最大的阻碍通常就是断带,铜箔无法实现连续批量的生产。

对极薄铜箔而言,厚度只有千分之几毫米,生产过程中对工艺及设备精度的要求极高,任何细微变化都可能会导致平衡点发生改变,最终出现断带问题。

断带让人心焦,郭志航曾受到过质疑:这个厚度究竟能不能量产?郭志航也在内心问过自己,“6微米很薄,只有头发丝的十分之一,这个东西能不能做出来?”

开弓没有回头箭,继续做下去既是技术团队的要求,也是企业增强核心竞争力、满足市场需求的必然选择。越来越薄的铜箔可以减轻锂电池质量,提升锂电池的能量密度;同时,随着动力锂电子电池的技术性能要求进一步提高,锂电铜箔极薄化已成为目前产业发展的主要方向。

解决断带问题需要硬件与软件的配合,一个是设备的精度要达到对应要求,另一个是添加剂的适当调配。郭志航和同事调整了部分设备,在工艺上调试了多种配方,在一次次尝试中总结经验,分析数据,再调整参数。“当看到那个合格品出来那一刻,我们感到无比兴奋。”郭志航说。

尾声

从梅县城区驱车半小时,经过连绵的群山,才能抵达郭志航工作的地点。记者在技术研发部见到郭志航,他戴着眼镜,身穿白色实验服,语速不紧不慢,讲话真诚,常拿着一条铜箔来回试验。

近年来,国家提倡新能源产业发展,郭志航所在的铜箔行业也因此受益。据了解,目前,全球锂电铜箔产能约80%集中在中国,预计未来这一占比将持续提升。

在行业飞速发展的过程中,郭志航的生活也同步前进。入职八年以来,他见证了诸多改变,小到公司附近建起了饭馆商店,大到公司量产极薄铜箔,扩产能,建分公司。这些变化不是抽象的,而是予人以实实在在的福利:小店铺为郭志航们提供深夜热腾腾的饭菜,扩产能则让奋斗者们有了更多施展抱负的空间。

来源:南方日报,电池中国网,证券时报e公司

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