“蓝烟”为隔热材料带来技术变革,电动汽车将成为未来重要增长级,产业链如何把握布局?

材料天团 2022-11-18
2162 字丨阅读本文需 6 分钟

气凝胶是目前已知导热系数最低、密度最低的固体材料,具有超长的使用寿命、超强的隔热性能、超高的耐火性能等,被誉为“改变世界的神奇材料”,又因轻若薄雾颜色泛蓝,又被称为“蓝烟”。

由于其超强隔热等性能,早期主要应用在航天、军工和国防领域,随后逐步扩展至石化、工业、建筑、交通、日用等领域;在电极载体材料、催化材料、传感材料、纳米灭菌材料、药物释放等诸多新兴领域均有广泛研究。

目前,气凝胶下游集中在工业管道保温,如油气项目、工业隔热,以及建筑建造隔热等领域,同时,为新能源汽车电池隔热等领域带来技术变革。

根据中国化工新材料产业发展报告数据,2021年全球气凝胶市场规模约8.7亿美元,预计2030年可达到37.43亿美元,未来10年年均复合增长率约17.6%。

在新能源汽车方面,气凝胶能够有效解决低温环境下磷酸铁锂电池的保温问题以及高温环境下三元电池热失控扩散问题,是锂电隔热的首选材料。

ID TechEx数据显示,气凝胶未来在建筑和电池组市场收入占比增长迅速。

在碳中和的背景下,气凝胶有望重回高速增长阶段

随着碳中和下,智慧工业园区的改造、新能源汽车都将广泛应用到气凝胶这一新型材料。目前氧化物气凝胶技术和应用最为成熟,目前研究最多的是SiO2、ZrO2、Al2O3以及复合气凝胶。其中,SiO2气凝胶最早被发现,也是应用最广、产业化最为成熟的一种气凝胶。

气凝胶是国家基础战略性前沿新材料,对降低碳排放、实现“双碳”目标具有重要战略意义。

电动汽车或将成为未来重要增长级, 气凝胶可为动力电池隔热提供安全保障,除用于动力电池电芯之间,还可用于模组与壳体之间、电池箱外部。 宁德时代、中航锂电、国轩高科等全球前十大动力电池厂商均有采购气凝胶产品。国内航天乌江、埃力生、爱彼爱和、岩拓、中凝科技等气凝胶生产企业均有供应电池用气凝胶产品。国AspenAerogels在2021年年报中表示,计划在佐治亚州建立第二个气凝胶厂以将满足电动汽车需求。 我国部分高铁和地铁中已采用气凝胶保温材料;国内埃力生、爱彼爱和、岩拓等企业均有生产和销售相关产品。

气凝胶在航天军工领域运用最早最成熟。气凝胶起始就是应用在航天军工领域,已被应用于飞船、卫星、火箭、导弹、战机、军车等重要零部件的隔热保温。

随着规模化效应,如果气凝胶的成本下降,那么气凝胶才建筑材料将有广阔的应用空间。我国建筑全过程能耗主要来自生产和运行阶段,分别约占50%和46%。因此,不论是生产阶段工业炉体等隔热保温,还是运行阶段墙体、玻璃等隔热保温,气凝胶材料都有非常大的应用潜力;建筑领域将成为气凝胶的一大主场。我国建筑保温材料市场规模巨大,产值规模超过2500亿元,未来有望进一步扩大。2020年我国墙体保温材料市场近1500亿元。我国建筑涂料产量715万吨,占总产量29.1%,产值预计在1300亿元;玻璃产值926亿元。

各玩家竞争力分析

(1)短期看干燥技术的突破与优势竞争

在气凝胶的合成过程中,干燥步骤具有较强的技术壁垒,干燥技术路线的选择直接影响气 凝胶性能。国内气凝胶企业也根据干燥技术路线的不同而被划分为多个派别。由于国内企 业大多以与学校合作的方式引入干燥技术而起家,因此也根据各家技术来源进行划分。国 内最早的气凝胶企业纳诺科技在 2004 年通过引入清华大学的二氧化碳超临界技术起家, 随后又在 2007 年与同济大学合作开发常压干燥技术。目前最大的气凝胶厂商广东埃力生 的技术来源于国防科技大学,以二氧化碳超临界技术为主。中国化学参股的贵州航天乌江 以设备起家,2011 年开始从气凝胶设备提供商转向气凝胶生产,其二氧化碳超临界技术 来自于航天三院,华陆新材的工艺技术也由航天乌江提供。厦门纳美特、安徽弘辉、华夏 特材等一些中小企业则使用厦门大学的酒精超临界技术。

当前国内三种干燥路线并行发展,由于二氧化碳超临界干燥技术综合性能最佳,目前大多 数产能以二氧化碳超临界干燥为主,采用二氧化碳超临界干燥路线的企业在当前阶段具有 一定优势。当前常用的三种干燥工艺有二氧化碳超临界干燥、乙醇超临界干燥和常压干燥。 从设备投资来看,常压干燥的成本最低,从安全性来看,常压干燥的安全性最高,而从生 产效率来看,乙醇超临界的生产效率最高,从产品性能来看,乙醇超临界的产品性能稍弱 于二氧化碳超临界和常压干燥。

(2)中期看产业链分工

在全行业大多数玩家突破干燥过程中的壁垒并产出相对均质化的产品后,我们认为届时产 业链分工决定企业竞争力。气凝胶细分环节分为生产企业、加工企业以及生产加工一体化 企业,目前国内除了纳诺科技和爱彼爱和既可以生产又可以加工气凝胶制品外,埃力生等 企业则只提供气凝胶材料给加工厂,通过加工企业进一步加工成制品。加工企业通常外购 气凝胶材料,再根据下游客户的定制化需求加工成特定形状。在气凝胶行业发展初期,各 厂商的产品具有较大差异,产业链话语权掌握在生产企业手中,即为当前气凝胶行业现状。 而在生产环节技术取得突破即全行业大多数企业产出相对均质化的产品后,客户资源将成 为各个企业角逐的重点。生产和加工环节一体化布局的企业一方面掌握生产环节,另一方 面直接与下游客户对接,具有较强的渠道壁垒,该类企业将在气凝胶行业发展中期最具优 势。

(3)长期看原料自给优势

由于原料成本占比超过 50%,当气凝胶行业产能开始过剩时,原料自给能力成为气凝胶 企业竞争力的重要考量。我们根据纳诺科技 1 万方气凝胶超级绝热材料项目对二氧化硅气 凝胶的合成成本进行拆分。该项目采用乙醇超临界干燥技术,根据我们的测算,单方总成 本为 9067 元,其中原材料成本占比 66%、能源成本占比 11%、人工成本占比 5%、折旧 成本占比 19%。从气凝胶成本结构中可以看出,原材料占较大比例,对于二氧化硅气凝胶 而言,原材料一般为无机硅源和有机硅源,硅化工企业在这一阶段的成本优势凸显。

文章来源: 乐晴智库,红都财经资讯,未来智库

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