“鋁代銅”之爭：必須跨越三道關鍵門檻

2025-12-23 來源：電子工程專輯

進入2025年末，全球大宗商品市場依舊波詭云譎。其中，被譽為“銅博士”的銅價走勢尤為引人注目。

實際上，自2024年初以來，LME期銅價格整體呈現強勁的上升通道，期間雖有短暫回調，但整體重心不斷上移。進入2025年，這一勢頭得以延續，銅價在多個交易日突破了11,000美元/噸大關，甚至在今年10月接近12,000美元/噸，逼近或刷新了歷史最高紀錄。

在此背景下，一個多年的話題——“鋁代銅”，被重新推上了風口浪尖。這不僅是企業應對成本壓力的“無奈之舉”，更演變為一道關乎技術創新、供應鏈安全與市場戰略的“必答題”。

一方面，鋁的資源儲量遠比銅豐富，價格優勢顯著，且中國作為全球最大的電解鋁生產國，推動“鋁代銅”有助于降低對進口銅礦的依賴，保障國家資源安全。另一方面，鋁在導熱性、耐腐蝕性、機械強度等方面的固有性能弱于銅，引發了業界對于產品性能、耐用性和安全性的擔憂與爭議。

目前，消費者、制造商、行業協會乃至標準制定機構，都被卷入了這場“銅鋁之爭”的激烈討論中。作為銅消費大戶，家電行業首當其沖。近日，美的、海爾、奧克斯、海信、小米、TCL、美博等多家空調企業高調宣布推動“空調鋁強化應用研究工作組自律公約”，該公約禁止惡意攻擊行為，科學宣傳鋁換熱器空調的特點，不得夸大或進行虛假承諾。

然而，“空調龍頭”格力卻選擇“按兵不動”。董明珠多次公開表態：“直到鋁能夠完全替代銅，我一定上鋁?！边@一立場贏得大量消費者支持，“格力良心”“董明珠硬氣”等話題熱度高漲，資本市場也給出積極反饋。

這一場看似是材料替代的技術討論，實則折射出中國制造業在全球資源格局劇變、地緣政治沖突加劇、綠色轉型加速背景下的深層焦慮與戰略重構。

銅價飆升的驅動因素

2024年至2025年的銅價上漲并非短期市場炒作，而是由供需基本面的結構性失衡所驅動的長期趨勢。

從供給端來看，本輪銅價上漲的最根本原因在于全球銅供應增長的乏力，難以匹配需求的擴張速度，導致市場長期處于緊平衡甚至短缺狀態。

全球主要礦山運營中斷與減產：近年來全球多個大型銅礦遭遇了運營困境。比如，巴拿馬政府下令關閉第一量子礦業公司旗下的Cobre Panama銅礦，該礦山產量占全球總供應量的1%以上，其關閉對市場造成了直接的供應沖擊。此外，智利、秘魯等傳統產銅大國的礦山也因品位下降、水資源短缺、勞工問題和社區沖突等因素，面臨產量下滑或增長不及預期的困境。印尼的Grasberg、剛果（金）的Kamoa-Kakula等世界級礦山也時有生產擾動發生。這些意外的供應中斷事件疊加在一起，顯著削減了全球精煉銅的原料供應。

新項目開發周期長、投資不足：銅礦的勘探與開發是一個資本密集、技術復雜且周期漫長的過程，一個新礦從發現到投產通常需要10-15年時間。過去十年，由于銅價相對低迷，全球礦業資本開支普遍不足，導致近年來可投產的新增大型項目寥寥無幾。即便當前銅價高企，也很難在短期內迅速形成新的有效供應來彌補缺口。

日益嚴格的環境法規與運營挑戰：更為關鍵的是，全球對環境保護和ESG（環境、社會和治理）的要求日益提高，這增加了銅礦開發的合規成本和不確定性。同時，勞動力短缺、能源成本上升、極端天氣等自然災害也頻繁對礦山運營構成挑戰，進一步限制了供應彈性。

與供應端的產能不足形成鮮明對比的是，全球銅需求正迎來一輪由綠色能源轉型驅動的結構性增長。

新能源汽車（EV）的滲透式增長：電動汽車的銅消耗量是傳統燃油車的3-4倍，主要用于電池、電機、電控系統以及充電樁。隨著全球主要經濟體加速推進汽車電動化，新能源汽車市場的蓬勃發展正創造著巨大的銅需求增量。

可再生能源發電的蓬勃發展：無論是風力發電還是太陽能光伏發電，其發電設備本身（如發電機、逆變器）以及配套的輸電網絡都需要消耗大量的銅。風電和光伏的單位發電量耗銅量遠高于傳統的火電和水電。值得一提的是，當前AI大模型的訓練，需要巨大的算力支持，也直接導致了大量的電力需求。而可再生能源被認為是滿足這一電力需求的重要路徑之一。

電網升級與擴建：為了接納大規模的可再生能源并網、滿足電動汽車充電需求以及提升電網韌性，全球各國都在大力投資于電網的現代化升級和擴建，這同樣是銅需求的一個關鍵增長點。

當然，除了新興領域，建筑、家電、電子、工業機械等傳統領域對銅的需求依然穩固。全球范圍內，尤其是在發展中經濟體的基礎設施投資熱潮，也為銅需求提供了有力支撐。

值得一提的是，美國正通過紐約商品交易所（COMEX）的期貨溢價機制，大規模囤積銅資源。美國的戰略目標是建立160萬–180萬噸的銅戰略儲備，以應對未來新能源、AI、國防等關鍵產業對銅的剛性需求。當前72萬噸的庫存僅完成不到一半，缺口仍達100萬噸左右。有機構分析指出，若美國對華加征銅關稅的預期不變，這種“虹吸效應”將持續至2026年關稅落地前夕，甚至可能加速。

“鋁代銅”：成本倒逼下的技術突圍

數據顯示，目前上?，F貨銅價及期貨價格均接近9.5萬元/噸，創歷史新高。而鋁現貨價格約2.2萬元，兩者價差超過4倍，且鋁的密度僅為銅的1/3，在同等體積下，銅的材料成本是鋁的12.7倍。

面對高昂的銅價，“鋁代銅”成為家電行業降本增效的焦點。然而，這并非簡單的材料替換，而是一項涉及材料科學、結構設計、制造工藝和產品可靠性的系統工程。

“鋁代銅”在家電產業中并非一個全新的概念。早在數十年前，行業內就已開始探索在特定部件上使用鋁材。其中，冰箱是“鋁代銅”應用最為成熟的領域之一，其冷凝器、蒸發器的鋁化率已相當高，技術和市場均已接受。在汽車空調領域，全鋁的微通道換熱器也早已成為主流技術，證明了鋁材在制冷換熱系統中的應用潛力。

然而，在家用空調領域，“鋁代銅”的進程相對緩慢且充滿爭議。

這是因為空調的運行工況（如高溫高壓、頻繁振動）比冰箱更為嚴苛，對材料的耐壓性、耐腐蝕性和抗疲勞性提出了更高的要求。傳統的“銅管鋁翅片”式換熱器因其成熟的工藝和可靠的性能，長期占據主導地位。隨著的銅價飆升，無疑為家用空調的“鋁代銅”進程踩下了“加速油門”。

在此，通過對兩種材料的核心性能進行量化對比，來評估“鋁代銅”的可行性。

從導熱與導電性能對比來看，純銅的導熱系數約為386-401 W/(m·K) 而純鋁約為237 W/(m·K)。這意味著，在相同的結構尺寸下，鋁制換熱器的換熱效率會低于銅制換熱器。而且，銅是僅次于銀的優良導體，其導電率通常被定義為100% IACS（國際退火銅標準）。鋁的導電率約為61%-64% IACS 。在電機繞組等需要高導電性的應用中，用鋁替代銅意味著需要更粗的線徑才能達到相同的載流量，這會影響電機的體積和效率。

從機械性能與加工性對比來看，鋁的密度約為2.7 g/cm3，而銅的密度為8.96 g/cm3，鋁的密度僅為銅的三分之一。這意味著“鋁代銅”可以顯著減輕家電產品的重量，這不僅有利于運輸和安裝，也符合產品輕量化的發展趨勢。同時，純鋁的機械強度遠低于銅，但通過添加合金元素（如鋅、鎂、硅等）和熱處理，可以顯著提高鋁合金的強度。盡管如此，在同等強度下，鋁合金的延展性和韌性通常仍不及銅。此外，鋁材的塑性好，易于擠壓、拉伸和鑄造成型，適合大規模工業化生產，但鋁材較軟，在彎管、脹管等加工過程中更容易出現劃傷或破裂。

從耐久性來看，這是“鋁代銅”爭議最大、也是消費者最為關心的問題。在耐腐蝕性方面，在一般大氣環境下，鋁的耐腐蝕性甚至優于銅。這是因為鋁在空氣中會迅速形成一層致密、穩定的氧化鋁（Al?O?）薄膜，具有優異的耐腐蝕性，能有效阻止內部金屬的進一步氧化。然而，這層氧化膜在氯離子（如沿海地區的鹽霧環境）或某些酸堿性介質中容易被破壞，引發點蝕或縫隙腐蝕。

而且，在實際工況中，腐蝕環境會顯著降低鋁合金的疲勞壽命，即所謂的“腐蝕疲勞”。振動、壓力波動和腐蝕介質的協同作用，可能導致鋁管連接處或彎曲處出現微裂紋并最終擴展至失效。這是格力等企業對“鋁代銅”持謹慎態度的主要技術原因之一。

“鋁代銅”的技術挑戰與解決方案

資料來源：根據公開資料整理

整體來看，“鋁代銅”在家電領域是可行的。通過采用微通道換熱器、開發高性能鋁合金、優化結構設計和改進制造工藝，可以有效克服鋁在導熱性、強度等方面的固有弱點。然而，在長期可靠性，特別是腐蝕疲勞壽命和連接點可靠性方面，仍需更多、更權威的實驗數據和長期的市場驗證。

未來路徑：多元共存，而非非此即彼

盡管銅在導熱性、耐腐蝕性、焊接可靠性等方面顯著優于鋁，長期被視為空調換熱器的“黃金標準”，但高昂且不穩定的銅價已讓企業難以承受。相比之下，鋁的優勢顯而易見：

一是資源自主可控：中國鋁產能占全球60%以上，產業鏈完整，價格相對穩定。

二是輕量化優勢：鋁密度僅為銅的1/3，有助于整機減重與運輸成本降低。

三是技術進步顯著：近年來，國內企業已在防腐、導熱效率等關鍵瓶頸上取得突破。有行業報告指出，通過技術改進，冰箱冷凝器鋁化率已達90%，空調換熱器實現100%鋁化后，耐腐蝕性可提升50%。

還有媒體報道稱，美的通過對微通道換熱器結構的持續優化和換熱面積的擴容設計，已經實現了鋁制換熱器整機能效與銅材持平，部分產品甚至達到了國家一級能效標準。在耐用性方面，美的宣稱其鋁制換熱器的耐腐蝕性得到顯著提升，設計壽命可達10年，并通過了嚴苛的2000小時鹽霧測試，性能已非常接近銅材。

值得一提的是，在“鋁代銅”的應用上，一些日本企業甚至走在了中國企業的前面。其中，大金（Daikin）、松下（Panasonic）、日立（Hitachi）、三菱（Mitsubishi）等日本空調巨頭，早已在市場上推出了采用全鋁換熱器的產品。日本市場對全鋁換熱器的接受度較高，相關技術應用也更為廣泛。據報道，大金等公司甚至已經開發出銅用量減少60%的全鋁空調原型機。這表明，“鋁代銅”是全球家電行業共同面對的課題和發展方向。

正因如此，“鋁代銅”并非簡單的“降配”，而是一場系統性的技術升級。中國家用電器協會近日明確指出：“這是技術路徑的多元化探索，而非行業整體的‘一刀切’轉型?！?/span>

事實上，“鋁代銅”并非要徹底取代銅，而是構建一個多層次、場景化、可選配的產品體系。

對此，中國家用電器協會也建議：一是在氣候溫和、使用強度低的地區優先試點鋁換熱器產品；二是高負荷、高腐蝕風險區域（如南方沿海、工業區）仍應堅持使用銅；三是高端機型可保留銅配置，滿足對性能與壽命有極致要求的用戶；四是中低端機型可采用鋁方案，降低購機門檻，惠及更廣泛人群。這種“因地制宜、因需制宜”的策略，既尊重技術規律，也兼顧市場現實。

目前，包括小米、格力、美的、海爾、海信、TCL、奧克斯在內的多家主流空調制造商，共同簽署了行業自律公約，承諾在確保產品性能和可靠性的前提下，有序推進空調核心部件中鋁對銅的替代。這標志著行業內部就“鋁代銅”的大方向達成了初步共識。

當然，除材料替代外，還可通過能效提升、智能制造、供應鏈優化、模塊化設計等方式增強抗風險能力，避免將所有壓力轉嫁給材料端。