“铝代铜”之争：必须跨越三道关键门槛

2025-12-23 来源：电子工程专辑

进入2025年末，全球大宗商品市场依旧波诡云谲。其中，被誉为“铜博士”的铜价走势尤为引人注目。

实际上，自2024年初以来，LME期铜价格整体呈现强劲的上升通道，期间虽有短暂回调，但整体重心不断上移。进入2025年，这一势头得以延续，铜价在多个交易日突破了11,000美元/吨大关，甚至在今年10月接近12,000美元/吨，逼近或刷新了历史最高纪录。

在此背景下，一个多年的话题——“铝代铜”，被重新推上了风口浪尖。这不仅是企业应对成本压力的“无奈之举”，更演变为一道关乎技术创新、供应链安全与市场战略的“必答题”。

一方面，铝的资源储量远比铜丰富，价格优势显著，且中国作为全球最大的电解铝生产国，推动“铝代铜”有助于降低对进口铜矿的依赖，保障国家资源安全。另一方面，铝在导热性、耐腐蚀性、机械强度等方面的固有性能弱于铜，引发了业界对于产品性能、耐用性和安全性的担忧与争议。

目前，消费者、制造商、行业协会乃至标准制定机构，都被卷入了这场“铜铝之争”的激烈讨论中。作为铜消费大户，家电行业首当其冲。近日，美的、海尔、奥克斯、海信、小米、TCL、美博等多家空调企业高调宣布推动“空调铝强化应用研究工作组自律公约”，该公约禁止恶意攻击行为，科学宣传铝换热器空调的特点，不得夸大或进行虚假承诺。

然而，“空调龙头”格力却选择“按兵不动”。董明珠多次公开表态：“直到铝能够完全替代铜，我一定上铝。”这一立场赢得大量消费者支持，“格力良心”“董明珠硬气”等话题热度高涨，资本市场也给出积极反馈。

这一场看似是材料替代的技术讨论，实则折射出中国制造业在全球资源格局剧变、地缘政治冲突加剧、绿色转型加速背景下的深层焦虑与战略重构。

铜价飙升的驱动因素

2024年至2025年的铜价上涨并非短期市场炒作，而是由供需基本面的结构性失衡所驱动的长期趋势。

从供给端来看，本轮铜价上涨的最根本原因在于全球铜供应增长的乏力，难以匹配需求的扩张速度，导致市场长期处于紧平衡甚至短缺状态。

全球主要矿山运营中断与减产：近年来全球多个大型铜矿遭遇了运营困境。比如，巴拿马政府下令关闭第一量子矿业公司旗下的Cobre Panama铜矿，该矿山产量占全球总供应量的1%以上，其关闭对市场造成了直接的供应冲击。此外，智利、秘鲁等传统产铜大国的矿山也因品位下降、水资源短缺、劳工问题和社区冲突等因素，面临产量下滑或增长不及预期的困境。印尼的Grasberg、刚果（金）的Kamoa-Kakula等世界级矿山也时有生产扰动发生。这些意外的供应中断事件叠加在一起，显著削减了全球精炼铜的原料供应。

新项目开发周期长、投资不足：铜矿的勘探与开发是一个资本密集、技术复杂且周期漫长的过程，一个新矿从发现到投产通常需要10-15年时间。过去十年，由于铜价相对低迷，全球矿业资本开支普遍不足，导致近年来可投产的新增大型项目寥寥无几。即便当前铜价高企，也很难在短期内迅速形成新的有效供应来弥补缺口。

日益严格的环境法规与运营挑战：更为关键的是，全球对环境保护和ESG（环境、社会和治理）的要求日益提高，这增加了铜矿开发的合规成本和不确定性。同时，劳动力短缺、能源成本上升、极端天气等自然灾害也频繁对矿山运营构成挑战，进一步限制了供应弹性。

与供应端的产能不足形成鲜明对比的是，全球铜需求正迎来一轮由绿色能源转型驱动的结构性增长。

新能源汽车（EV）的渗透式增长：电动汽车的铜消耗量是传统燃油车的3-4倍，主要用于电池、电机、电控系统以及充电桩。随着全球主要经济体加速推进汽车电动化，新能源汽车市场的蓬勃发展正创造着巨大的铜需求增量。

可再生能源发电的蓬勃发展：无论是风力发电还是太阳能光伏发电，其发电设备本身（如发电机、逆变器）以及配套的输电网络都需要消耗大量的铜。风电和光伏的单位发电量耗铜量远高于传统的火电和水电。值得一提的是，当前AI大模型的训练，需要巨大的算力支持，也直接导致了大量的电力需求。而可再生能源被认为是满足这一电力需求的重要路径之一。

电网升级与扩建：为了接纳大规模的可再生能源并网、满足电动汽车充电需求以及提升电网韧性，全球各国都在大力投资于电网的现代化升级和扩建，这同样是铜需求的一个关键增长点。

当然，除了新兴领域，建筑、家电、电子、工业机械等传统领域对铜的需求依然稳固。全球范围内，尤其是在发展中经济体的基础设施投资热潮，也为铜需求提供了有力支撑。

值得一提的是，美国正通过纽约商品交易所（COMEX）的期货溢价机制，大规模囤积铜资源。美国的战略目标是建立160万–180万吨的铜战略储备，以应对未来新能源、AI、国防等关键产业对铜的刚性需求。当前72万吨的库存仅完成不到一半，缺口仍达100万吨左右。有机构分析指出，若美国对华加征铜关税的预期不变，这种“虹吸效应”将持续至2026年关税落地前夕，甚至可能加速。

“铝代铜”：成本倒逼下的技术突围

数据显示，目前上海现货铜价及期货价格均接近9.5万元/吨，创历史新高。而铝现货价格约2.2万元，两者价差超过4倍，且铝的密度仅为铜的1/3，在同等体积下，铜的材料成本是铝的12.7倍。

面对高昂的铜价，“铝代铜”成为家电行业降本增效的焦点。然而，这并非简单的材料替换，而是一项涉及材料科学、结构设计、制造工艺和产品可靠性的系统工程。

“铝代铜”在家电产业中并非一个全新的概念。早在数十年前，行业内就已开始探索在特定部件上使用铝材。其中，冰箱是“铝代铜”应用最为成熟的领域之一，其冷凝器、蒸发器的铝化率已相当高，技术和市场均已接受。在汽车空调领域，全铝的微通道换热器也早已成为主流技术，证明了铝材在制冷换热系统中的应用潜力。

然而，在家用空调领域，“铝代铜”的进程相对缓慢且充满争议。

这是因为空调的运行工况（如高温高压、频繁振动）比冰箱更为严苛，对材料的耐压性、耐腐蚀性和抗疲劳性提出了更高的要求。传统的“铜管铝翅片”式换热器因其成熟的工艺和可靠的性能，长期占据主导地位。随着的铜价飙升，无疑为家用空调的“铝代铜”进程踩下了“加速油门”。

在此，通过对两种材料的核心性能进行量化对比，来评估“铝代铜”的可行性。

从导热与导电性能对比来看，纯铜的导热系数约为386-401 W/(m·K) 而纯铝约为237 W/(m·K)。这意味着，在相同的结构尺寸下，铝制换热器的换热效率会低于铜制换热器。而且，铜是仅次于银的优良导体，其导电率通常被定义为100% IACS（国际退火铜标准）。铝的导电率约为61%-64% IACS 。在电机绕组等需要高导电性的应用中，用铝替代铜意味着需要更粗的线径才能达到相同的载流量，这会影响电机的体积和效率。

从机械性能与加工性对比来看，铝的密度约为2.7 g/cm³，而铜的密度为8.96 g/cm³，铝的密度仅为铜的三分之一。这意味着“铝代铜”可以显著减轻家电产品的重量，这不仅有利于运输和安装，也符合产品轻量化的发展趋势。同时，纯铝的机械强度远低于铜，但通过添加合金元素（如锌、镁、硅等）和热处理，可以显著提高铝合金的强度。尽管如此，在同等强度下，铝合金的延展性和韧性通常仍不及铜。此外，铝材的塑性好，易于挤压、拉伸和铸造成型，适合大规模工业化生产，但铝材较软，在弯管、胀管等加工过程中更容易出现划伤或破裂。

从耐久性来看，这是“铝代铜”争议最大、也是消费者最为关心的问题。在耐腐蚀性方面，在一般大气环境下，铝的耐腐蚀性甚至优于铜。这是因为铝在空气中会迅速形成一层致密、稳定的氧化铝（Al₂O₃）薄膜，具有优异的耐腐蚀性，能有效阻止内部金属的进一步氧化。然而，这层氧化膜在氯离子（如沿海地区的盐雾环境）或某些酸碱性介质中容易被破坏，引发点蚀或缝隙腐蚀。

而且，在实际工况中，腐蚀环境会显著降低铝合金的疲劳寿命，即所谓的“腐蚀疲劳”。振动、压力波动和腐蚀介质的协同作用，可能导致铝管连接处或弯曲处出现微裂纹并最终扩展至失效。这是格力等企业对“铝代铜”持谨慎态度的主要技术原因之一。

“铝代铜”的技术挑战与解决方案

资料来源：根据公开资料整理

整体来看，“铝代铜”在家电领域是可行的。通过采用微通道换热器、开发高性能铝合金、优化结构设计和改进制造工艺，可以有效克服铝在导热性、强度等方面的固有弱点。然而，在长期可靠性，特别是腐蚀疲劳寿命和连接点可靠性方面，仍需更多、更权威的实验数据和长期的市场验证。

未来路径：多元共存，而非非此即彼

尽管铜在导热性、耐腐蚀性、焊接可靠性等方面显著优于铝，长期被视为空调换热器的“黄金标准”，但高昂且不稳定的铜价已让企业难以承受。相比之下，铝的优势显而易见：

一是资源自主可控：中国铝产能占全球60%以上，产业链完整，价格相对稳定。

二是轻量化优势：铝密度仅为铜的1/3，有助于整机减重与运输成本降低。

三是技术进步显著：近年来，国内企业已在防腐、导热效率等关键瓶颈上取得突破。有行业报告指出，通过技术改进，冰箱冷凝器铝化率已达90%，空调换热器实现100%铝化后，耐腐蚀性可提升50%。

还有媒体报道称，美的通过对微通道换热器结构的持续优化和换热面积的扩容设计，已经实现了铝制换热器整机能效与铜材持平，部分产品甚至达到了国家一级能效标准。在耐用性方面，美的宣称其铝制换热器的耐腐蚀性得到显著提升，设计寿命可达10年，并通过了严苛的2000小时盐雾测试，性能已非常接近铜材。

值得一提的是，在“铝代铜”的应用上，一些日本企业甚至走在了中国企业的前面。其中，大金（Daikin）、松下（Panasonic）、日立（Hitachi）、三菱（Mitsubishi）等日本空调巨头，早已在市场上推出了采用全铝换热器的产品。日本市场对全铝换热器的接受度较高，相关技术应用也更为广泛。据报道，大金等公司甚至已经开发出铜用量减少60%的全铝空调原型机。这表明，“铝代铜”是全球家电行业共同面对的课题和发展方向。

正因如此，“铝代铜”并非简单的“降配”，而是一场系统性的技术升级。中国家用电器协会近日明确指出：“这是技术路径的多元化探索，而非行业整体的‘一刀切’转型。”

事实上，“铝代铜”并非要彻底取代铜，而是构建一个多层次、场景化、可选配的产品体系。

对此，中国家用电器协会也建议：一是在气候温和、使用强度低的地区优先试点铝换热器产品；二是高负荷、高腐蚀风险区域（如南方沿海、工业区）仍应坚持使用铜；三是高端机型可保留铜配置，满足对性能与寿命有极致要求的用户；四是中低端机型可采用铝方案，降低购机门槛，惠及更广泛人群。这种“因地制宜、因需制宜”的策略，既尊重技术规律，也兼顾市场现实。

目前，包括小米、格力、美的、海尔、海信、TCL、奥克斯在内的多家主流空调制造商，共同签署了行业自律公约，承诺在确保产品性能和可靠性的前提下，有序推进空调核心部件中铝对铜的替代。这标志着行业内部就“铝代铜”的大方向达成了初步共识。

当然，除材料替代外，还可通过能效提升、智能制造、供应链优化、模块化设计等方式增强抗风险能力，避免将所有压力转嫁给材料端。