除受益于绿色轮胎和复合材料等行业拉动外,功能性硅烷行业还受益于当前气凝胶领域需求的快速增长,新能源汽车市场迅猛发展为气凝胶需求增长创造了空间。”随着我国新能源产业链的崛起,气凝胶在新能源领域的应用快速增长
气凝胶为什么会受到市场关注?
作为材料领域的“隔热王者”,气凝胶是目前已知导热系数最低、密度最低的固体材料、由于防火等级高、防水效果好、使用温度范围广、使用寿命长等优良性能,过去一直应用于航天军工、石化等领域。近几年新能源汽车动力电池也开始加入了气凝胶材料的应用场景,随着技术迭代、产业跃迁及大规模量产后带来的降本效应,相信气凝胶的商业应用场景也会迅速增加,惠及一系列需要满足防寒、隔热、防火、防水、降噪等相关领域的产业基础材料中,其中包括了绿色节能建筑、新基建、服装等。
在民用领域,根据IDTechEX数据,2021年油气领域对气凝胶的需求占总需求量的比例高达56%,另有18%用于工业隔热,9%用于建筑建造,8%用于交通运输。根据产业相关数据显示气凝胶材料未来在新能源汽车及储能行业的应用场景广泛,细分产业未来3-5年的年复合增长率高达150%-200%。
气凝胶凭借超低的导热系数、超疏水、A1级阻燃、使用温度范围广(-200~650℃)、寿命长、抗压、无毒等特点,被认为是目前可应用于新能源汽车及动力电池最薄最高效的保温隔热材料,可以有效减少电池组自燃概率。此外,由于气凝胶保温效果更持久,非常擅长处理寒冷的冬天,因此可以改善新能源电池组的耐久性问题,提升电池组低温表现,延长电池组使用寿命。
目前气凝胶材料在动力电池市场上的应用逐渐被市场认可,主要由下游电池厂向中游的包封模切厂直接下单采购可直接用于动力电池上的气凝胶隔热产品,中游企业向上游气凝胶原材料厂商采购气凝胶原材料进行加工。
产品隔热性能优异 , 新能源汽车行业带动气凝胶市场规模急速增长,一个赛道能够快速增长 , 一定意味着它的核心价值被市场重估了 。气凝胶赛道的增长,核心原因还在于动力电池以及整个新能源汽车市场的带动。防火隔热是气凝胶产品的核心价值,到了汽车行业中,这种隔热价值,进一步延伸为“安全”价值,从而开启了赛道的快速增长之路。
气凝胶产品的产业链条是怎样的?
这个行业产业链的最下游是动力电池厂商,中游的是一些模切涂胶封装厂商,然后是上游的原材料厂。目前产业的商业链条是由宁德时代这类电池厂商向模切厂下单,由模切厂向上游原材料商采购原材料加工成最终用在电池上的气凝胶产品。
由于物理结构的特性,气凝胶原材料需要经过模切加工,因为最上游的原材料其实主要是二氧化硅,在加工的过程中不可避免的会出现掉粉的问题,因此涂胶封装的加工工艺十分关键。气凝胶掉粉这一现象会影响电子元器件和螺栓螺丝,包括对传动机构也有一些负面影响,所以掉粉这一现象是对电池箱体乃至整辆汽车的一个技术障碍。
所以,模切厂的角色就很关键 , 由于气凝胶是粉末状的,通过各种介质的加工形成了气凝胶原材料 , 而原材料掉粉问题就需要模切厂去以加工和封装的形式去把这个材料去做成产品 , 而具体的工艺与品控就显得十分重要了 。
要知道,每辆电动车电池上需要覆盖的气凝胶平均超过100片。所以,当气凝胶成品用在动力电池上时,车内用于放置整个电池组的空间相对有限,如果单片气凝胶产品的尺寸不符合装配标准,上百片的气凝胶产品叠加在一起后是装不进车里的,所以品控的细节是很重要的。 这也是厦门力富这类企业的核心价值之一,正是因为 涂胶封装加工工艺的精细化程度可能直接影响到终端的应用 。
开启数字化 、 自动化升维之路 , “双碳”成长逻辑下降本是关键
“双碳”背景之下,新能源汽车产业的增长势必会拉动气凝胶市场需求的整体增长。
除了动力电池之外,气凝胶还可以应用于汽车的整车结构,如车顶、门框、发动机罩等,可以起到车厢内保温、节能减排的效果,且相对于普通材料,气凝胶的车内占用空间可大幅缩小。在气凝胶市场增长的过程中,行业有望迎来进一步的技术与自动化生产的改革从而带来的降本效应。新技术应用于产业,需要跨过重要的节点是成本的控制,制约市场规模扩容的核心因素也是成本。
首先是寻找新的商业落地场景,比如汽车后市场等,挖掘市场新需求。其次是产业更成熟之后,人工生产线被自动化的生产线取代,产业成本大大降低,进一步拓展应用空间。有数据显示,在气凝胶行业中的成本结构中,制造成本占了45%左右。对于仍然处在行业萌芽期的气凝胶来说,工艺的改良和成本的下降,将成为释放赛道成长价值的关键 。
气凝胶在比亚迪、LG、三星、宁德时代等龙头企业的应用情况
气凝胶市场规模逐渐升高,价格与利润率较高,新能源领域的3种气凝胶产品的市场份额有所变化,宁德时代与比亚迪的气凝胶需求量占据整个市场份额的主要部分。
比亚迪的电池生产技术逐渐成熟,其生产的电池品类较丰富,其中三元锂电池的生产必须使用气凝胶;较多新能源汽车厂商使用方形电池,圆柱电池与软包电池的缺点较多;电池生产技术的巨大突破将对气凝胶市场造成较大影响,宁德时代进行的原毡验证成功将使气凝胶失去在电池生产中的不可替代性。
比亚迪2022年的气凝胶使用量较大,预计其2023年气凝胶使用量将进一步增大,原因为其生产的电池出口量增大,向特斯拉供给的4680电池与三元锂电池的气凝胶需求量较大;比亚迪的刀片电池与磷酸铁锂电池的生产技术较成熟,其电池结构设计与TMS系统较好,生产该类电池可用硅胶泡棉代替气凝胶;硅胶泡棉的耐温较低,其压缩回弹性较好,营造的充放电的环境较气凝胶好,价格较低。
全球新能源汽车需求量增加,带动气凝胶市场规模扩大。预计2022年气凝胶市场增量较大,三星、LG等厂商规划扩大气凝胶插片使用量。新能源领域的气凝胶龙头企业实力雄厚,厂家之间竞争较大。新能源领域的气凝胶交易费用较低,下游厂家验证时间较长,弃单率较高。石化行业的气凝胶毛利率差异较大,国企相较于私企的利润率管理较严格。
气凝胶品质影响电池品质,大厂商采购价格优势与合作信任,成本主要来源为设备与硅源采购,干燥技术突破可降低成本,产能利用率低,扩产能导致降低利用率,淡季难以开展生产。陶纤气凝胶价格较高,下游厂家可指定模切厂家,成本主要由设备、硅源、人工及电费等组成,硅源采购成本暂未降低,超临界干燥法技术未实现突破,规模化生产可对冲消耗,科学家研究提取碳酸氢盐可降低90%+成本。
国内气凝胶行业市场占有率较高的生产厂家为泛锐熠辉,其次为爱彼爱和、海鹰特材、安珈、纳诺科技及埃力生。不同企业主要生产的气凝胶品类不同,部分企业自有模切厂可为下游厂商提供便利与扩大产品利润空间。电池技术的革新迭代带动气凝胶不同品类的使用量变化。2022年玻纤气凝胶的使用量大于陶纤气凝胶使用量,原因为若电池厂家使用玻纤气凝胶,可同时使用玻纤气凝胶与陶纤气凝胶。
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来源:贤集网——材料那些事
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2023-07-19 08:09:55