• 氣凝膠:4年規模增超7.5倍 坐穩“雙碳”、新能車多風口的新材料
    來源:全景財經作者:全小景2022-11-24 21:26
    (原標題:氣凝膠:4年規模增超7.5倍 坐穩“雙碳”、新能車多風口的新材料丨黃金眼)

    氣凝膠,又一個將被“雙碳”、新能源汽車動力猛推一把的新型材料。

    01、氣凝膠是什么?

    氣凝膠是一種納米級的多孔固態新型材料,具有導熱系數低、防火等級高、防水效果好、使用溫度范圍廣、使用壽命長等優良性能,是巖棉、硅酸鋁針刺毯等傳統保溫材料的重要替代產品。

    初期僅應用于航空航天、國防軍工等高端領域,現已全面應用于石油石化、工業、建筑節能、交通運輸、電力等領域,應用場景不斷拓展,其中油氣是當前最主要的下游應用領域。

    氣凝膠材料具有獨特的微觀結構,是由三到五個二氧化硅納米顆粒在空間組成30到50納米的孔結構,賦予了其隔熱能力強、重量輕、使用壽命長等特性。

    與傳統保溫材料相比,其保溫性能是傳統材料的2-8倍,在同等保溫效果下氣凝膠用量更少;氣凝膠更換周期在15年以上,而傳統保溫材料的更換周期在5年左右,因此全生命周期的使用成本更低。再加上防火等級高、使用溫度范圍廣,還兼具防水效果,因此正成為替代傳統的新型保溫材料。

    根據IDTechEX數據,油氣領域是當前氣凝膠最主要的應用領域,2021年占總需求量的比例高達56%,另有18%用于工業隔熱,9%用于建筑建造,8%用于交通運輸。

    資料來源:中凝科技官網

    02、為何當下節點談起氣凝膠?

    技術帶來成本下降、雙碳趨勢以及新能源汽車安全需求,都在推動氣凝膠市場普及率快速提升。

    我國氣凝膠產業起步于21世紀,仍處于早期發展階段。過去5年國內氣凝膠市場通過技術進步實現產量的快速躍升及成本的快速下降,目前在石化管道、高溫反應釜、熱網管道、鋰電池方面具有極具競爭力的性價比,且下游龍頭企業的切換訴求強烈。

    同時, 在“碳達峰、碳中和”的大背景下,油氣領域需要減少高溫油氣管道熱量損失、大力發展建筑節能和新能源汽車等碳減排重點領域,有望大幅拉動氣凝膠的需求。

    在我國建筑業低碳、零碳的產業轉型升級的過程中,也對建筑保溫材料的節能效果的要求也愈發嚴格,這將催化對性能更加優異的新型保溫材料的需求,并且降低對其成本的敏感性。

    而在新能源汽車領域,鋰電池安全性能備受重視,但是熱安全問題一直以來是鋰電池的痛點。

    動力電池包的工作溫度范圍一般在+5℃-+40℃內,高溫、過充、內短路以及機械破壞都可能引發鋰離子電池組的熱失控,從而引發火災或爆炸,低于此溫度范圍也會導致鋰電池性能不佳。鋰電池的安全性能亟待提高,2020年5月,由工信部發布的《電動汽車用動力蓄電池安全要求》明確提出,在電池單體發生熱失控后,電池系統需要在5分鐘內不起火、不爆炸。

    通常來講,在鋰電池的電芯之間以及模組、PACK的上蓋采用防火保溫材料,能夠延緩或者阻止電池組的熱擴散,在電池艙與客艙之間安裝防火層,能夠有效減緩火勢的蔓延,從而減弱電池事故帶來的不利影響。

    具有導熱系數低、不產生有毒氣體、質輕、厚度薄等優勢的氣凝膠,就能夠有效解決低溫環境下動力電池的保溫問題以及高溫環境下動力電池的熱失控問題、實現對電池組的有效熱管理,是單位體積下隔熱效果優良、安全性能較佳的動力電池隔熱阻燃材料。

    例如,SiO?氣凝膠玻纖氈復合材料的高溫耐受能力高于800℃,能夠抵御電池包短路造成的高溫能量瞬間沖擊,有效防止鋰離子動力電池箱中單塊電池單體過熱造成的連鎖效應。

    并且,氣凝膠還可以應用于汽車的整車結構,如車頂、門框、發動機罩等,可以起到車廂內保溫、節能減排的效果,且占用空間可大幅縮小。根據美國航天航空管理局下屬公司、全球氣凝膠龍頭Aspen Aerogel推算,平均每輛新能源到汽車可用到7.32平方米氣凝膠產品。

    在新能源產業高速發展,鋰電池朝著更高的安全性和更高能量密度的方向進步的當下,氣凝膠在新能源汽車動力電池包中的需求有望大幅提升。

    資料來源:《Recent progress and applications of aerogels in China》(JunShen)

    此外,氣凝膠憑借其優異的吸附性能,還是一種極具潛力的儲氫材料。

    新型納米多孔碳氣凝膠材料具有納米級孔洞,孔洞率高達80%以上,比表面積可達400-1600m2/g,并具有易成型、結構可控、易摻雜等優良特性,是一種極具潛力和競爭力的多孔吸附儲氫材料,未來有望應用于氫燃料新能源汽車等領域,需求空間有望拓寬。

    03、未來市場空間到底有多大?

    隨著氣凝膠應用技術的不斷成熟、產業化的不斷推進,疊加政策的大力支持,近年來產量和需求量已經在大幅提升了。

    產量方面,2021年我國氣凝膠材料和氣凝膠制品的產量分別為12.1萬立方米、15.4萬噸,2016-2021年CAGR分別為20.8%、32.6%。需求方面,2021年我國氣凝膠材料和氣凝膠制品的需求量分別為11.9萬立方米、17.9萬噸,2016-2021年CAGR分別為25.1%、21.2%。市場規模方面,2018-2021年,我國氣凝膠市場規模由9.25億元增長至17.56億元,年增長率均維持在20%以上。

    未來在節能減排的大背景下,隨著氣凝膠產業化的不斷推進,其成本有望持續下降,在油氣領域作為需求基石的同時,建筑建造、交通運輸和其他新興領域正成為氣凝膠需求增長新動能。

    根據住建部及國家統計局數據,2021年我國油氣管道里程累計達到15萬公里,集中供熱管道里程50.7萬公里。假設2022-2025年每年新增油氣和集中管道供熱里程為2017-2021年每年新增里程的平均值。機構測算,預計到2025年,我國境內油氣長輸管道和集中供熱管道對氣凝膠的總需求量約為92.3萬立方米,對應金額約為124.6億元。

    而在新能源車領域,根據中國汽車工業協會數據,2021年我國新能源汽車銷量高達352.1萬輛,同比增長157.6%。乘聯會預測2022年我國新能源汽車銷量將達600萬輛,IDC預測2025年將增至1300萬輛。泛亞微透招股說明書(2020年發布)提到,每輛新能源汽車的SiO?氣凝膠復合材料使用量為2-5平方米,售價約為100元/平方米。機構以此基礎測算出,到2025年,我國新能源汽車用氣凝膠的需求空間有望增至19.5億元。

    根據Aspen Aerogel 2020年年報預測,2025年國內氣凝膠需求將達到100萬m3/年,對應市場空間約150億元,較2021年增長7.5倍以上;全球需求量將達到160萬m3/年,市場規模達到46億美元。

    又據艾邦高分子引用的Aspen預測數據,2021至2030年,氣凝膠產品在電動汽車隔熱領域的市場空間將高達300億美元,行業成長空間很大。

    數據來源:智研咨詢

    04、產業鏈上又有哪些企業?

    氣凝膠產業鏈包括上游硅源、中游氣凝膠材料制品以及下游應用。

    硅源根據干燥方式以及制備方法種類的不同,可分為無機硅源和有機硅源。無機硅源包括四氯化硅和硅酸鈉,有機硅源則包括正硅酸甲酯和正硅酸乙酯,有機硅源是目前市場上主流路線。

    中游氣凝膠產品種類多樣,以納諾科技、晨光新材、宏柏新材、埃力生等生產廠家為代表。氣凝膠的下游應用市場較為廣泛,目前主要集中于管道保溫行業、石油化工行業、爐體保溫、建筑保溫、汽車保溫、艙體保溫、軍事領域、航空航天等領域。

    資料來源:頭豹研究院

    首先從技術角度考慮,氣凝膠的制備過程分為兩步:制備濕凝膠、將濕凝膠通過特殊手法干燥。干燥過程是生產氣凝膠的核心過程,工藝包括超臨界干燥、常壓干燥、真空冷凍干燥以及亞臨界干燥等。其中,超臨界干燥是最早實現批量制備氣凝膠技術,目前已經較為成熟,也是國內外氣凝膠廠商所廣泛采用的技術。

    短期內行業技術壁壘在于常壓干燥技術的突破。

    二氧化碳超臨界干燥技術是最早實現批量生產的技術,目前大多數產能以二氧化碳超臨界為主。常壓干燥技術具有設備簡單,成本低廉的優勢,通過此技術持續降低氣凝膠制備成本是行業內公認的趨勢。常壓干燥技術難點在于如何通過配方設計、工業流程設計、設備匹配設計等匹配常壓干燥技術。目前國內擁有常壓干燥技術的氣凝膠公司較少,僅有納諾科技、中凝科技、陽中新材三家公司。

    而長期來看,硅源獲取途徑決定氣凝膠成本,因此產能規模、產業鏈一體化等因素需要重點關注。

    目前國內氣凝膠產能主要集中在頭部企業埃力生(7萬m3/年)和納諾(3萬m3/年)。

    宏柏新材則是已滿足生產納米孔多功能氣凝膠材料生產線建設的條件,正在推進“功能性氣凝膠生產基地建設項目”,建成后將新增1萬立方米功能性氣凝膠年產能,據其2021年報,該項目預計于2022年底將釋放部分產能,2023年逐步達產。

    泛亞微透通過與浙江大學合作,開發出兩種高性能SiO?氣凝膠復合材料,可分別用于汽車隔熱保溫箱體與新能源動力電池包中,目前在建有1604立方米/年氣凝膠、24萬立方米/年SiO?氣凝膠與e-PTFE膜復合材料產能。

    晨光新材擬建設“年產21萬噸硅基新材料及0.5萬噸鈷基新材料項目”,其中包括5萬噸氣凝膠產能。另外,公司又規劃建設“年產2.3萬噸特種有機硅材料項目”,其中包括2000噸氣凝膠產能。

    此類企業有望在氣凝膠需求放量期間,收獲一波發展助力。

    責任編輯: 高蕊琦
    聲明:證券時報力求信息真實、準確,文章提及內容僅供參考,不構成實質性投資建議,據此操作風險自擔
    下載“證券時報”官方APP,或關注官方微信公眾號,即可隨時了解股市動態,洞察政策信息,把握財富機會。
    網友評論
    登錄后可以發言
    發送
    網友評論僅供其表達個人看法,并不表明證券時報立場
    暫無評論
    為你推薦
    時報熱榜
    換一換
      熱點視頻
      換一換
      亚洲ⅴa中文字幕无码毛片