在鋰電池材料領(lǐng)域,提升能量密度、提高安全性與降低成本構(gòu)成了難以兼顧的“不可能三角”,而復(fù)合集流體的出現(xiàn)打破了這一規(guī)律。這種采用“金屬—高分子材料—金屬”三明治結(jié)構(gòu)的新型材料,通過高分子基膜替代部分金屬,不僅能降低30%以上的原材料成本,還能實現(xiàn)電池減重,使能量密度提升5%~10%。
更重要的是,中間的高分子層具備良好的絕緣阻燃特性,可有效避免傳統(tǒng)純金屬集流體因毛刺導(dǎo)致的短路起火風(fēng)險,完美契合新能源汽車動力電池的安全升級需求。目前主流的復(fù)合集流體為“復(fù)合銅箔”及“復(fù)合鋁箔”,據(jù)高工鋰電測算,傳統(tǒng)銅箔占鋰電池總成本的 8% ,作為關(guān)鍵材料,復(fù)合集流體的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用有望降低電池材料成本。
在新能源汽車與儲能等高景氣帶動下,鋰電池出貨量高速增長,有望刺激集流體市場快速擴大。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,2025年,復(fù)合銅箔的滲透率將提升至10% ,對應(yīng)25億平方米需求,市場規(guī)模有望達(dá)到140億元;而根據(jù)預(yù)測,2030 年,復(fù)合銅箔的滲透率有望達(dá)到40% ,市場需求約180億平方米。若按照4.5元/平方米售價預(yù)測,屆時復(fù)合銅箔的市場規(guī)模將超過800億元,再加上復(fù)合鋁箔市場,2030年復(fù)合集流體總體有望成為千億級的市場賽道。
一、復(fù)合集流體與蓬勃發(fā)展的鋰電池產(chǎn)業(yè)同頻共振
2025至2030年,全球及中國鋰電池產(chǎn)業(yè)將在規(guī)模上迎來數(shù)倍增長,并在技術(shù)、應(yīng)用和競爭格局上經(jīng)歷深刻變革。其發(fā)展核心可概括為:市場總量倍增、 中國主導(dǎo)地位持續(xù)、固態(tài)電池商業(yè)化落地以及應(yīng)用場景全面爆發(fā)。
1.市場規(guī)模持續(xù)增長
全球鋰電池出貨量預(yù)計從2025年的約1.8TWh,增長至 2030年的5.1TWh。增長接近3倍。而中國市場預(yù)計將占據(jù)全球70%的市場份額。
2.主導(dǎo)技術(shù)路徑
2025年-2030年液態(tài)電池仍是絕對主流;固液電池實現(xiàn)從實驗室到產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵跨越,在高端汽東、無人飛行器、智能機器人等局部領(lǐng)域開始發(fā)力,但全固態(tài)電池因為成本及技術(shù)成熟度影響仍無法產(chǎn)業(yè)化。
3.主要增長動力
2025年-2030年動力與儲能是兩大基石;電動船舶、 eVTOL、人形機器人等新興場景成為爆發(fā)性增量。
4.產(chǎn)業(yè)與競爭格局
2025年-2030年中國憑借完整產(chǎn)業(yè)鏈主導(dǎo)全球,2025年市場份額超60%;企業(yè)加速全球化布局和技術(shù)制高點爭奪。生態(tài)特征上呈現(xiàn)從“單點高增”走向“多點爆發(fā)”的全域電動化。
市場規(guī)模上將持續(xù)高速增長,中國主導(dǎo)全球產(chǎn)業(yè)已從過去幾年的調(diào)整中復(fù)蘇,并進(jìn)入明確的增長新周期。預(yù)計到2030年中國將占據(jù)70%的市場份額。液態(tài)電池持續(xù)優(yōu)化,以高鎳、磷酸錳鐵鋰、硅碳負(fù)極等為代表的新材料體系,以及大圓柱、快充等結(jié)構(gòu)創(chuàng)新,將繼續(xù)提升現(xiàn)有電池性能。從技術(shù)迭代上, 固態(tài)電池商業(yè)化進(jìn)程加速。
5.應(yīng)用場景:新能源汽車和儲能仍然是增長的雙引擎。預(yù)計到2030年,全球動力電池出貨量有望達(dá)到3.7TWh ,儲能電池達(dá)到1.4TWh。
6.產(chǎn)業(yè)格局:中國已形成全球最完整、規(guī)模最大的鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈,并將憑借規(guī)模化、成本控制等優(yōu)勢,在未來一段時間內(nèi)保持電池及主要材料領(lǐng)域80%以上的全球市場份額。競爭焦點從產(chǎn)能擴張轉(zhuǎn)向 “價值創(chuàng)造”,核心是技術(shù)創(chuàng)新能力。同時,為貼近市場和資源,中國鋰電企業(yè)將加速海外建廠,進(jìn)行全球化布局。
7.產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與挑戰(zhàn)
材料方面,下游需求將帶動電池組件的穩(wěn)定增長,集流體作為電池組件的重要組成部分,將于電池行業(yè)同頻共振、水漲船高。復(fù)合集流體將逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)集流體,市場份額迅速提高。
隨著技術(shù)進(jìn)步和成本下降,以及在固態(tài)電池等新興領(lǐng)域快速發(fā)展,復(fù)合集流體憑借高安全和低成本等優(yōu)勢,未來有望成為鋰電池集流體的主流選擇。
二、復(fù)合集流體步入產(chǎn)業(yè)化元年
什么是集流體?鋰電池的結(jié)構(gòu)主要包括:正負(fù)電極、隔膜、電解液、極耳和殼體。其中電極由正/負(fù)活性材料層和集流體組成。集流體是鋰電池的主要材料之一,在鋰電池中充當(dāng)正極、負(fù)極活性物質(zhì)的載體,主要負(fù)責(zé)電子流的收集與傳導(dǎo),將活性物質(zhì)產(chǎn)生的電子進(jìn)行匯集后形成較大電流輸出,從而實現(xiàn)電池由化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。正極集流體通常采用鋁箔,負(fù)極集流體通常采用銅箔。
集流體(銅箔/鋁箔)在鋰電池中的成本和重量方面占據(jù)重要比例。在目前動力電池技術(shù)狀態(tài)下,集流體在鋰電池中的成本占比約為13%,重量占比約為18%。
傳統(tǒng)集流體的厚度較厚、重量較重、金屬材料用量較大、抗拉強度和延展性等有限。隨著鋰電池對性能和成本的要求不斷提高,需要新型集流體材料來滿足鋰電池升級對集流體提出的更高要求。
復(fù)合集流體是一種新型的集流體材料,不同于傳統(tǒng)鋰電池集流體使用純銅箔/純鋁箔,復(fù)合集流體是采用“金屬-高分子基材-金屬”的三明治結(jié)構(gòu)。其核心結(jié)構(gòu)包括以 PET/PP/PI等高分子材料作為中間層基膜,通過磁控濺射、真空蒸鍍、水電鍍等工藝,在基膜兩側(cè)鍍鋁/銅導(dǎo)電層所形成的復(fù)合材料。復(fù)合銅箔是新型負(fù)極集流體材料,復(fù)合鋁箔是新型正極集流體材料。相較于傳統(tǒng)集流體,復(fù)合集流體在成本和性能方面均具有優(yōu)勢:低成本和高安全是核心,此外還有輕量化、提高能量密度、改善循環(huán)壽命等方面的優(yōu)勢。其中,復(fù)合銅箔主要在于降低成本,復(fù)合鋁箔主要在于提高安全性。
1. 降低電池制造成本
銅價持續(xù)上漲推動復(fù)合銅箔的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用,成為降低鋰電池成本的關(guān)鍵之一。復(fù)合銅箔相比傳統(tǒng)銅箔的最大優(yōu)勢在于降本。目前復(fù)合銅箔主要采用PET/PP等高分子材料作為中間層基膜,由于減少對金屬銅的用量從而實現(xiàn)降本。未來復(fù)合銅箔的成本有望隨工藝和設(shè)備的成熟進(jìn)一步下降,而電解銅箔的成本下降空間已有限。傳統(tǒng)鋰電銅箔已經(jīng)達(dá)到4.5微米的厚度,存在斷帶問題,無法通過傳統(tǒng)工藝進(jìn)一步降低成本。
根據(jù)金美新材料,復(fù)合集流體的原材料成本相比傳統(tǒng)箔材可以降低50%以上。截至2025年7月30日,銅現(xiàn)貨價為 7.9萬元/噸,鋁現(xiàn)貨價為2.1萬元/噸。近五年銅價呈震蕩上行的態(tài)勢,鋁價相對穩(wěn)定。
目前復(fù)合集流體的主要基膜材料PET和PP的價格遠(yuǎn)低于銅價,且常年較為穩(wěn)定。截至2025年7月30日,PET現(xiàn)貨價為6067.5元/噸,PP現(xiàn)貨價為7375元/噸。
傳統(tǒng)銅箔的原材料成本占比較大,銅的比重基本處于70%-85%區(qū)間。以6.5μm的復(fù)合銅箔為例,每平方原材料成本約為1.25元,相比于6μm的傳統(tǒng)銅箔原材料成本下降幅度超60%,相比于4.5μm的傳統(tǒng)銅箔原材料成本下降幅度超50%。從成本結(jié)構(gòu)來看,原材料的占比從傳統(tǒng)銅箔中的80%左右下降至復(fù)合銅箔中的30%左右。
在鋰電池持續(xù)降本增效的發(fā)展趨勢上,以LFP電池為例,2023年初至今,LFP正極、負(fù)極、隔膜、電解液、鋁箔的價格均呈現(xiàn)不同程度的下降。但是由于銅價的持續(xù)上漲,銅箔這一環(huán)節(jié)的價格不降反升。因此,傳統(tǒng)銅箔向復(fù)合銅箔迭代預(yù)計將成為未來2-3年內(nèi)電池材料端的最大降本環(huán)節(jié)。
2.提高電池安全性
復(fù)合集流體可以解決新能源汽車電池爆炸起火的隱患。普通集流體材料在受到穿刺時會產(chǎn)生大尺寸毛刺,造成內(nèi)短路,引起電池?zé)崾Э?,而熱失控是新能源汽車電池爆炸起火的直接因素。而?fù)合集流體材料在受到穿刺時產(chǎn)生的毛刺尺寸小,并且因為高分子材料層在電池短路或受刺時熔斷,形成“點斷路”效應(yīng),可控制短路電流不增大,以有效控制電池?zé)崾Э?,從而降低電池爆炸起火的風(fēng)險。
3.輕量化和提升能量密度
復(fù)合集流體采用高分子材料替代60%以上的金屬。而高分子材料的密度(PET1.38g/cm3、PP0.9g/cm3)遠(yuǎn)低于金屬的密度(銅8.96g/cm3、鋁2.7g/cm3),使得復(fù)合集流體的重量顯著降低。同時,高分子材料的輕質(zhì)特性也有助于減輕電池重量,提高電池整體能量密度,從而增加續(xù)航里程,緩解新能源汽車?yán)锍探箲]的問題。根據(jù)金美新材料,采用復(fù)合集流體可以使得電池能量密度提升5%-10%。
4.延長電池循環(huán)壽命
復(fù)合集流體的多孔結(jié)構(gòu)或3D設(shè)計可以優(yōu)化鋰沉積,減少鋰枝晶穿透風(fēng)險。高分子基材(如PET、PP)具有較好的彈性模量、硬度等力學(xué)性能,不僅能夠為復(fù)合集流體起到穩(wěn)定支撐作用,還進(jìn)一步提高復(fù)合集流體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,通過吸收電極材料在充放電過程中的體積膨脹應(yīng)力,減少極片開裂或脫落。同時,傳統(tǒng)銅箔易被電解液腐蝕,導(dǎo)致SEI膜不穩(wěn)定,而復(fù)合集流體的高分子基材通常具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性,減少電解液分解和副反應(yīng)。此外,復(fù)合集流體的多孔碳層具有高導(dǎo)電性和均勻孔隙結(jié)構(gòu),能夠改善電流分布,減少局部極化,從而延長電池循環(huán)壽命。采用復(fù)合集流體可使電池壽命提升5%。
三、復(fù)合集流體在固態(tài)電池中凸顯優(yōu)勢
復(fù)合集流體不僅在液態(tài)電池當(dāng)中作用突出,而且在固液電池、全固態(tài)電池當(dāng)中優(yōu)勢不減。
1.固態(tài)電池加速導(dǎo)入復(fù)合集流體
隨著主流車企和電池廠商相繼公布固態(tài)電池裝車/量產(chǎn)時間表,固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速。半固態(tài)電池將于 2025年左右開始小批量生產(chǎn),可以預(yù)見,2027年準(zhǔn)固態(tài)電池將會登上歷史舞臺。固態(tài)電池相關(guān)材料體系將迎來迭代升級的需求。其中,復(fù)合集流體作為一種新型集流體材料,正在加速導(dǎo)入固態(tài)電池應(yīng)用中。
固態(tài)電池更適配復(fù)合集流體,這一趨勢源于固態(tài)電池對集流體在鋰枝晶、固固界面穩(wěn)定性、能量密度提升等方面有嚴(yán)苛的需求,而復(fù)合集流體通過材料創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)設(shè)計,能夠成為解決這些問題的方案之一,凸顯其能夠提高電池安全性和能量密度的優(yōu)勢。具體而言,復(fù)合集流體對于固態(tài)電池的適配性在于:
①減少鋰枝晶:復(fù)合集流體具有柔軟特性,可為鋰離子沉積提供均勻電場,引導(dǎo)鋰離子均勻分布,從根源減少鋰枝晶形成,提升全固態(tài)電池的安全性。政策紅利的持續(xù)釋放更為行業(yè)發(fā)展注入強心劑。2025年3月實施的《電動汽車用動力蓄電池安全要求》(GB38031-2025)首次將“不起火、不爆炸”列為強制性要求,而復(fù)合集流體的熱失控抑制特性使其成為車企滿足新國標(biāo)的重要選擇。
②控制負(fù)極膨脹:硅基負(fù)極的應(yīng)用更符合固態(tài)電池對于高能量密度的要求,而硅基負(fù)極有體積膨脹率高的缺陷,復(fù)合銅箔結(jié)構(gòu)能夠有效的吸收硅基負(fù)極膨脹和收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力,可保持銅箔與硅基負(fù)極界面間的平整及良好結(jié)合;
③鞏固固固界面接觸:由于復(fù)合集流體材料結(jié)構(gòu)具有較強的應(yīng)力吸收作用,在固態(tài)電池中,可有效地保持與之結(jié)合的固固界面的完整性;
④抗腐蝕:全固態(tài)電池的主流技術(shù)路線硫化物固態(tài)電解質(zhì)易腐蝕傳統(tǒng)銅箔材料,需要在銅箔的表面涂覆其他化學(xué)物質(zhì),才能避免該副作用的發(fā)生。目前最好的解決方案是鎳基復(fù)合集流體,其抗腐蝕性優(yōu),適配全固態(tài)電池的需求。因此,選擇正確的集流體,被認(rèn)為是打通硫化物全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化“最后一公里”的關(guān)鍵鑰匙。
2.復(fù)合集流體市場規(guī)模有望迎快速增長
復(fù)合集流體在安全性能、原材料成本、輕量化以及對電池能量密度提升方面的優(yōu)勢明顯,契合鋰電池集流體未來發(fā)展的趨勢。尤其是隨著固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速,復(fù)合集流體憑借高安全和低成本等優(yōu)勢,未來有望成為鋰電池集流體的主流選擇。

