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电子电路板上的“神经网络”,锂电负极的必备载体
铜箔并非是传统的金属铜产品,它是结合了复合材料、纳米材料技术等设计理念,加上内 部微观组织的不同,导致铜箔的特性不同于传统的纯铜性质。铜箔应用主要着眼于导电、 导热、电磁波屏蔽特性。按主要应用分类,可大致分为印刷电路板用途与非印刷电路板用 途两大类别(锂电负极载体、屏蔽材料等)。
铜箔按制备工艺分为压延铜箔和电解铜箔两大类,其中电解铜箔占市场的绝大多数。据中 电协铜箔分会(CCFA),目前国内铜箔厂商主要集中于电解铜箔生产,19 年国内电解铜 箔产能预计接近 60 万吨,而压延铜箔产能仅约 1 万吨。本文重点分析电解铜箔的相关行 业概况与应用发展。
铜箔产业隶属于铜加工产业,是利用压延、电解和溅射等手段,将铜加工为极薄的铜带或 铜片,并将其作为工业原材料进一步地应用在各种下游产品之中。铜箔的厚度往往在 200μm 以下,视使用的场景不同厚度也不尽相同。
压延铜箔是将铜板经过多次重复辊轧而制成的原箔,根据要求再进行粗化处理。由于压延 铜箔受加工工艺的限制,其宽度很难满足刚性覆铜板的要求,所以压延铜箔在刚性覆铜板 上使用极少;但由于压延铜箔耐折性和弹性系数大于电解铜箔,故常用在柔性覆铜板上。电解铜箔是将铜经过溶解制成硫酸铜溶液,再在专用的电解设备中将硫酸铜电解液在直流 电的作用下,电沉积而制成原箔,最后根据客户要求对原箔进行表面处理、耐热层处理及 防氧化处理等表面处理工序。
电解铜箔按下游应用分类常被分为两大类,一是电子电路铜箔,进一步可以被划分为覆铜 板(CCL)用铜箔和印刷电路板(PCB)用铜箔;二是锂电铜箔,被用作锂电负极材料的 载体。
11-18 年全球电解铜箔产量 CAGR11.48%
近几年,由于电子和新能源产业快速发展,全球铜箔产能增长迅速。据 CCFA,全球产能 从 2011 年的 59 万吨增长到 2018 年的 88 万吨,年复合增长率 5.85%;产量从 2011 年 的 35 万吨增长到 2018 年的 75 万吨,年复合增长率 11.48%,产能利用率呈上升趋势, 从 2011 年的 59%上升到 2018 年的 85%。
全球铜箔主要产自亚洲,其中日本、台湾地区长期占据主导地位,尤其是在高精度电子铜 箔领域技术优势明显。近几年国内铜箔产能发展迅速,同时日台两地的企业也纷纷在国内 开设分厂,目前海外铜箔厂主要有日本的古河电工,三井金属以及台湾的南亚等。日本垄 断了全球高端铜箔市场,伴随可穿戴设备、新能源汽车等概念迅速崛起,储能电池与电动 汽车所需的锂电铜箔需求量增加,部分铜箔企业退出标箔市场,转产至锂电铜箔。
据 CCFA,2018 年我国国内电解铜箔的总产能达到 46.39 万吨,较 2017 年( 37.65 万吨) 增加了 8.74 万吨,yoy23.2%。2018 年成为 2010 年以来,中国电解铜箔的产能年增长率 最高的一年。产量方面,2018 年我国电解铜箔的产量为 39.52 万吨,比 2017 年(33.69 万吨)增加了 5.83 万吨,年增长率为 17.3%。锂电铜箔增速尤其显著,18 年产量达 11.92 万吨,增长约 67%。
目前国内市场中电解铜箔产量占绝对优势。与电解铜箔相比,压延铜箔的生产企业较少, 产能主要集中在山东天和、灵宝金源朝辉铜业、中色奥博特苏州福田和众源新材五家。电 解铜箔的生产企业相对较多,但电解铜箔的产能依然集中于部分企业。据 CCFA,18 年前 14 家电解铜箔厂商总产量占国内总产量的 79%。港日台合资企业以生产电子电路铜箔为 主,内资铜箔厂商以生产锂电铜箔为主。
铜箔企业的定价模式为:国内铜价+不同类型产品的加工费。在成本加成法定价下,企业 间盈利能力的差异主要在于产品差异化。
近两年由于产能快速扩张,铜箔市场由此前的供不应求到现在的紧平衡。CCFA 预计 19 年锂电铜箔供需缺口(产量-需求)为-0.5 万吨;电子电路铜箔 19 年预计仍有约-6.4 万吨 的供需缺口。截至 2020.2.13, 据我们统计 2020 年已披露新增铜箔多集中在锂电铜箔,新 增产能仍有近 4 万。
电子电路铜箔:5G 相关高性能产品国产替代空间广阔
电子电路铜箔在印制电路板(PCB)中,起到导电、导热的重要作用,被誉为 PCB 上的神经 网络。当前把电子电路用铜箔(PCB 铜箔)分为两大类,即常规铜箔和高性能类铜箔。在 高性能类铜箔中,按照应用领域划分为五类:高频高速电路用铜箔;IC 封装载板用极薄铜 箔;微细电路(HDI)用铜箔;大功率大电流电路用厚铜箔;挠性电路板用铜箔(含电解铜 箔、压延铜箔)。
铜箔会在覆铜板生产和 PCB 生产这两个环节用到。据观研天下,18 年覆铜板原材料成本 中,铜箔占比达到 40%(厚覆铜板) 、50%(薄覆铜板),在 PCB 原材料成本中,铜箔成 本占比为 11%,加之覆铜板在 PCB 的制造成本中占比约 36%,结合来看,最终的 PCB 产品成本中铜箔占比可达到 25%~29%,属于相当重要的原材料之一。
PCB 行业属于电子信息产品制造的基础产业,据 Prismark,2018 年全球 PCB 产值约为 623.96 亿美元,同比增长约 6%,其增长的主要驱动因素已由 2017 年的手机出货量过渡 到数据中心的服务器和网络设备;2018 年中国 PCB 产值约为 327.02 亿美元,同比增长 约 10%,占全球 PCB 产值的比重约为 52.41%,中国已成为全球最大的印制电路板生产 地区。
2019 年以来,在全球贸易争端加剧的形势下,尤其随着中美经贸摩擦加剧,经济不确定 性增加,PCB 产业短期可能存在波动,但从中长期看,Prismark 预计未来全球 PCB 行业 仍将呈现缓慢增长的趋势,2019年全球PCB产值约为 613.42亿美元,同比下滑约 1.7%, 2018-2023 年全球 PCB 产值复合增长率约为 3.7%,预计到 2023 年全球 PCB 产值将达 到约 747.56 亿美元;2019 年中国 PCB 产值约为 322.66 亿美元,同比下滑约 1.3%, 2018-2023 年中国 PCB 产值复合增长率约为 4.4%,预计到 2023 年中国 PCB 产值将达 到约 405.56 亿美元。
尽管整体呈现缓慢增长趋势,但部分领域如 5G、汽车电子、IC 封装载板等市场发展迅速, 带动相关 PCB 需求上升。据 Prismark 预计,18-23 年全球服务器/数据存储、无限基础设 施、汽车的 PCB 产值复合增速分别为 5.8%、6.0%、5.6%。从产业发展上看,全球 PCB 产业均在向高精度、高密度和高可靠性方向靠拢,不断提高性能、提高生产率,以适应下 游各电子设备行业的发展。企业在技术研发上的投入也将进一步增加,多层板的高速、高 频率和高热应用将继续扩大。据 Prismark 预测,到 2023 年多层板仍将保持重要的市场地 位,为 PCB 产业的整体发展提供重要支持。从产品结构来看,中国 PCB 市场中,8-16 层多层板、18层以上超高层板 2018-2023年复合增长率 Prismark 预计将分别达到 8.6%、 10.4%,在各 PCB 产品中增速最高。
上述 PCB行业分析可以看出,行业增速最高的方向是服务器/数据存储、及无线基础设施。 且国内多层板 18-23 年复合增速较高,势必对铜箔用量带来更大提升。据 CCFA,在目前 PCB 市场发展背景下,对于高档高性能铜箔如高频高速电路用铜箔、IC 封装载板极薄铜 箔、大功率及大电流电路用厚铜箔等需求增加明显。应用于常规领域 PCB 的铜箔需求则 不会有明显改善。
5G 时代驱动高频高速 PCB 高增长,带动高性能铜箔发展
据深南电路债券募集说明书,集成电路技术和下游电子行业的发展驱动着 PCB(含封装基 板)技术不断进步,代表未来产业方向的下一代通信、工控医疗、航空航天、汽车电子等 领域将对 PCB 技术提出更高要求,高速、高频和高系统集成将成为未来的主要发展方向。
据 CCFA,高频高速 PCB 用铜箔市场需求的品种主要是:超低轮廓型(HVLP)(表面粗糙 度(Rz)≤2.0um)的铜箔、以及反转铜箔(RTF)。 据 CCFA,全球高频高速 PCB 用铜 箔 2018 年总需求量为 3.8 万吨左右,其中 RTF 铜箔为 2.8 万吨,VLP+HVLP 铜箔为 1.0 万吨。中国高频高速电路铜箔需求量占全球总需求量的 45%,约 1.7 万吨。
近些年中国铜箔产量快速提升,但高性能电子电路铜箔产量仍然占比较低。据 CCFA,18 年国内内资企业电子电路铜箔产量约13.31万吨,但高性能铜箔的占比仍然较低,仅为1.38 吨,占总产量的 10.3%,高频高速电路用铜箔年产量仅 0.15 吨,占比为 1.1%。高端铜箔 市场仍被日本、欧洲(主要指卢森堡电路铜箔公司)铜箔厂家所占领。中国高性能铜箔仍 需进口,这部分国产的替代空间广阔。
与海外铜箔厂商技术仍有差距,后续有望破势而立
以 18 年来看,高频高速铜箔厂商第一梯队为日本的三井金属铜箔公司、福田金属箔粉公 司(主要由苏州福田金属公司提供)、台湾长春铜箔公司、卢森堡电路铜箔公司,四家企 业铜箔产品在中国大陆的高频高速 PCB 用铜箔市场占有率总计约 75%以上;第二梯队为 台湾南亚公司、安徽铜冠铜箔公司、古河电工公司、金居铜箔公司等。国内内资企业,铜 冠铜箔、超华科技等提供的铜箔量约占整个国内高频高速 PCB 用铜箔需求量的 9%。
据 Prismark,2018 年无线基础设施 PCB 产值约 156 亿元,2023 年有望达 214 亿元。18 年铜箔占 PCB 原材料成本的比例约为 25%~29%。根据我们的测算,假设 2023 年该成本 占比维持不变,估计 18 年无线基础设施领域(不含服务器、数据存储等其他领域)的高 频高速铜箔产值约 40-45 亿元,预计 23 年产值有望达 54-62 亿。目前多数中国内资企业 不具备高频高速铜箔量产能力,18 年市占率仅 9%,国产替代空间大,后续大概率刺激国 内铜箔龙头企业技术升级与产品结构调整。
上市公司标的方面,铜陵有色旗下铜冠铜箔是国内少有能够自主生产 5G 用高频高速铜箔 企业,19 年拥有 4.5 万吨铜箔产能,含国内仅有的 5000 吨产能 RTF 和 VLP 产线,并自 主开发满足 5G 通讯中高频需求的 RTF 新产品,19 年 7 月实现量产。该产线产品目前能 满足 5G 通讯中高速铜箔的需求。据 2019.11.13 公司公告(2019-051),公司拟增资扩股, 通过安徽省国资委认可的产权交易所公开挂牌,引入一名战略投资者。本次增资扩股,拟 新增注册资本 2,176.17 万元,募集资金不低于 1.03 亿元,增资后,投资者对应的持股比 例为 3.5%。公司放弃上述增资扩股的优先认缴出资权。
锂电铜箔:高端锂电铜箔供不应求,绑定核心下游成胜负手
动力电池领域受全球新能源汽车市场快速发展带动,成为近年来拉动全球锂离子电池市场 高速增长的主要因素。据高工产研锂电(GGII), 2018 年全球锂离子电池市场产量同比 增长 21.81%,达 188.80GWh,14-18 年 CAGR(年复合增长率)达 27.12%。GGII 预 计 19、20 年全球锂离子电池总产量分别达 254、348GWh,增速分别为 35%、37%。
从细分应用领域来看,传统 3C 数码市场增速逐渐放缓,过去 5 年 CAGR 为 6.05%; 储能市场增速较快,过去 5 年 CAGR 为 31.57%;动力电池领域受新能源汽车市场的 快速发展带动,成为增长最为强劲的细分领域,过去 5 年 CAGR 达 66.87%。
替代燃油车指日可期,后续动力电池有望持续高增长。GGII 预计未来 5 年动力电池仍将 是锂离子电池行业增长最快的板块,其增长主要受全球各国及地区积极开发、推动新能源 汽车带动。在新能源汽车产业规划方面,挪威、芬兰、德国、英国、法国分别宣布在 2025 年、2025 年、2030 年、2040 年、2040 年开始全面禁售燃油车。全球各大车企也在纷 纷发布新能源汽车发展战略。
国内方面,据 GGII,2018 年中国锂离子电池市场产量同比增长 26.71%,达 102.00GWh, 中国在全球产量占比达 54.03%,GGII 预计 19 年产能有望达 141GWh,同比增长 38%。从中国锂离子电池的下游应用来看,2018 年动力电池受新能源汽车产业快速发展带动, 产量同比增长 46.07%,达 65GWh,成为占比最大的细分领域;2018 年 3C 数码电池 市场整体增长平稳,产量同比下降 2.15%,达 31.8GWh;储能电池领域虽然市场空间大, 但目前受成本、技术等因素限制,仍处于市场导入期,基数仍然较低,2018 年中国储能 锂离子电池产量增长 48.57%,达 5.2GWh。
GGII 预计 2020 年中国锂离子电池市场产量有望达 205.33GWh,较 19 年增长 46%;动 力电池仍是主要增长来源,产量有望达 160GWh,同比增长 59%;储能产量增速同样较 快有望达 9.5GWh,同比增 40%。随着各国燃油车限售禁令逐步开启,后续新能源车销量 有望维持高增长,我们预计锂离子电池市场需求高增速仍有望维持。
国内行业发展由量转质,优质高性能产品成核心竞争力
全球锂离子电池产业快速发展,锂电铜箔作为锂离子电池的负极集流体,是锂离子电池行 业重要基础材料,锂电铜箔需求同样维持较高增速。从细分应用领域来看,动力电池市场 依旧是中国锂电铜箔市场保持高增长的主要驱动因素。据 GGII,预计 2019 年动力电池 用锂电铜箔产量同比增长 35.77%,达 8.35 万吨,超过数码电池领域需求量,在中国锂 电铜箔中的占比超过 50%。GGII 预计到 2020 年,中国动力电池产量将超过 158.8GWh, 动力电池用锂电铜箔产量将突破 11 万吨,成为中国锂电铜箔市场的主要增长点。
近两年由于产能快速扩张,铜箔市场由此前的供不应求到现在的紧平衡。CCFA 预计 19 年锂电铜箔供需缺口(产量-需求)为-0.5 万吨。截至 2020.2.11, 据我们统计 2020 年已 披露新增铜箔产能多集中在锂电铜箔,新增产能仍有近 4 万吨。据 CCFA 专家,目前国内 锂电铜箔行业已出现低端产能过剩,高端产能不足的现象。据 Wind,主流的 8µm 厚度的 锂电铜箔价格出现小幅下滑,8µm 以上的中低档铜箔价格更是出现较大幅下滑。我们认为 锂电铜箔行业已进入了由量转质的阶段,积极提升产品性能才是核心竞争力。
锂电铜箔轻薄化成趋势
锂电铜箔产能快速扩张除了下游需求旺盛原因外,还在于行业入门壁垒相对较低,铜箔主 要生产设备阴极辊垄断在日韩手中,据 CCFA 专家,国内大多数企业均是从日韩购买主要 设备,主要生产设备并不存在较高门槛。铜箔行业入门容易,但高端产品难做,在上述 PCB 铜箔行业分析中可知,我国目前高性能 PCB 铜箔市场份额仍然非常低,高端锂电铜 箔生产难度相较高性能 PCB 铜箔较容易些,但仍对于锂电铜箔厂家存在不小挑战。
电解铜箔的技术特点在于必须严格控制电解液、添加剂中的各种技术条件,因此仅拥有设 备仍不足以生产出高性能铜箔;高性能铜箔对于生箔设备中阳极板、阴极辊的材质、设备 加工精度及一致性有着较高要求;生产过程中需要及时监测电解液中铜、酸浓度并进行实 时调整。以上要求均需要铜箔厂商具备丰富生产经验团队。
高端锂电铜箔需要满足动力电池高能量密度、高安全性、轻量化等特点,这也是未来动力 电池发展的趋势。为了满足上述特点,更薄的锂电铜箔意味着更小的电阻,因此电池的能 量密度等性能将得到提升。而且,锂电铜箔的厚度越薄,则相应的电池的重量也将越轻。 在薄化的同时,锂电铜箔还需要兼具抗张强度、延伸率等指标的提升,否则容易造成铜箔 断裂,影响电池安全性。因此,未来使用更加轻薄、且满足上述指标的锂电铜箔是大势所 趋。
目前中国锂电铜箔产品以 8µm 为主;为了提高锂离子电池能量密度,更薄的 6µm 铜箔 成为国内主流锂电铜箔生产企业布局的重心。目前 6µm 铜箔因批量化生产难度大,国内 仅有少数几家企业能实现其批量化生产,如嘉元科技、诺德股份和超华科技。随着 6µm 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,6µm 锂电铜箔的应用将逐渐增 多。国内行业头部企业的铜箔制造技术主要处于量产 6μm 极薄锂电铜箔的水平、研发 5μm 极薄锂电铜箔以及小批量生产 4.5μm 极薄锂电铜箔的水平。
据嘉元科技招股说明书,与海外先进企业相比,日本早在 2005 年前就已实现 3μm 和 5μm 电解铜箔生产,近年来,部分日韩企业已经实现了 1.5μm 铜箔的生产,同时,日本多家铜 箔厂商在 2000 年前后就已经在国内成立下属公司,如古河电工(上海)有限公司、东莞 日矿富士电子有限公司、三井铜箔(苏州)有限公司,但主要集中在高端铜箔生产上,且 应用领域多在 PCB 领域或特殊电池。由于国际三大电池制造商松下、LG、三星此前都在 动力电池制造用 8μm 超薄铜箔上徘徊不前,上述国外极薄铜箔在锂离子电池中应用难度 较大,全球知名锂离子电池制造厂商向其采购的量较少。
与重要锂离子电池生产商形成产业链合作是显著优势
尽管铜箔厚度逐渐变薄成为趋势,但动力电池厂商使用 6μm 及以下的极薄铜箔时,由于 涂布机、卷绕机等关键设备以及工艺技术水平无法解决生产过程中遇到的褶皱、断带和高 温被氧化等问题,导致无法批量生产高良率的极薄铜箔。另一方面,目前 6μm 以下极薄 铜箔的厚度、抗拉强度、延伸率、耐热性和耐腐蚀性等重要技术指标难以满足下游的客户 应用需求。
目前国内仅少数动力电池巨头可以规模化运用 6μm 极薄铜箔生产锂离子动力电池,如宁 德时代、比亚迪等,其余厂商尚不能妥善解决上述问题。
极薄铜箔生产具备较高壁垒,且生产出的产品仍需满足下游锂离子电池厂商的多项要求。 对于投资者来讲,不应只关注厚度单一指标,并非所有铜箔厂商生产的 6μm 铜箔是一致 的,也并非越薄越好。抗拉强度、延伸率、耐热性、耐腐蚀性和良品率等指标同样是下游 厂商重点考虑的,能否通过下游厂商的标准才是关键。因此与下游重要锂离子电池生产商 达成供货合作的铜箔厂商具备显著优势。
建议关注具备量产 6μm 锂电铜箔能力的厂商
嘉元科技:公司于 2001 年成立,主要从事各类高性能电解铜箔的研究、生产和销售,主 要产品为超薄锂电铜箔和极薄锂电铜箔,主要用于锂离子电池的负极集流体,是锂离子电 池行业重要基础材料。同时,公司生产少量 PCB 用标准铜箔产品。已批量生产 6μm 极薄 锂电铜箔和 7-8μm 超薄锂电铜箔,已开发出 4.5μm 极薄锂电铜箔,实现小批量生产。公 司已与宁德时代、宁德新能源、比亚迪等电池知名厂商建立了长期合作关系,并成为其锂 电铜箔的核心供应商,于 2018 年度荣获宁德时代锂电铜箔优秀供应商称号,是唯一一家 获此称号的锂电铜箔供应商。
诺德股份:公司前身为中国科学院长春应用化学研究所于 1987 年创办的长春热缩材料厂。 诺德股份的锂电铜箔产品主要用于动力电池生产,少部分用于消费类电池和储能电池生产。 据公司 18 年年报,其在国内动力锂电铜箔领域的市场占有率稳居国内市场第一。其技术 水平一定程度代表着国内主流锂电铜箔厂商的技术先进程度。公司在 2018 年加大了对 6μm 极薄锂电铜箔生产。已研制成功 4μm 极薄锂电铜箔并实现了终端试用。主要客户包 括宁德时代、比亚迪、国轩高科、天津力神、LG 化学等国内外知名电池厂商。
超华科技:公司成立于 1999 年,主要从事高精度电子铜箔、各类覆铜板等电子基材和印 制电路板的研发、生产和销售,目前已具备目前最高精度 6μm 锂电铜箔的量产能力,成 功研制出抗拉强度达 400-700MPa 的高抗拉强度锂电铜箔(目前锂电铜箔抗拉强度行业标 准约为 300MPa),在锂电铜箔抗拉强度问题上取得突破。主要客户包括飞利浦、美的、 健鼎科技、景旺电子、生益科技等。
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(报告来源:华泰证券)
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