一、氣凝膠分類

　　1、材料分類

　　氣凝膠可分為無機氣凝膠、有機氣凝膠、混合氣凝膠和復(fù)合氣凝膠。常見的氣凝膠主要是硅氣凝膠、碳氣凝膠和二氧化硅氣凝膠，新進發(fā)展的氣凝膠主要是氧化石墨烯氣凝膠、富勒烯氣凝膠和纖維/二氧化硅氣凝膠。

　　目前國內(nèi)最常使用的氣凝膠材料為SiO2氣凝膠。根據(jù)Allied Market Research及西部證券研報數(shù)據(jù)，從市場占比來看，SiO2氣凝膠市場占比約為70%。

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　　2、應(yīng)用領(lǐng)域

二、生產(chǎn)工藝

　　1、關(guān)鍵技術(shù)突破

　　從國內(nèi)氣凝膠技術(shù)發(fā)展歷程來看，2012年國內(nèi)首套1000L超臨界二氧化碳氣凝膠干燥設(shè)備的生產(chǎn)，標志著國內(nèi)氣凝膠實現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)，這也成為2014年開始國內(nèi)氣凝膠材料及制品產(chǎn)量開始快速擴大的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)。

　　2、工藝流程

　　氣凝膠的制備通常由溶膠凝膠過程和干燥處理過程。構(gòu)成二氧化硅氣凝膠的制備過程首先要得到二氧化硅凝膠，再通過干燥手段使氣體取代凝膠中的液相從而形成氣凝膠。

　　從生產(chǎn)原料區(qū)分工藝有兩種。一種使用無機硅源，包括水玻璃(硅酸鈉)和四氯化硅，另一種使用有機硅源，包括正硅酸甲酯(TMOS，又稱四甲氧基硅烷)和正硅酸乙酯(TEOS，又稱四乙氧基硅烷)等功能性硅烷。

　　有機硅源純度高，工藝適應(yīng)性好，可以適配超臨界干燥以及常壓干燥工藝，但有機硅元作為原料的缺陷是價格高，目前國內(nèi)外采用超臨界干燥工藝的企業(yè)基本上都是采用有機硅源。無機硅源相對更加廉價，但長期以來應(yīng)用較少。一方面是由于無機硅源只能應(yīng)用于常壓干燥技術(shù)，常壓法發(fā)展還較不成熟;另一方面，以水玻璃為硅源的氣凝膠制備過程中需要大量水洗凝膠中的鈉鹽，而鈉鹽的水溶液難分離，造成大量的廢水難以處理，處理不當可能會造成大面積的土地鹽堿化。因此，目前最主流產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)路線是正硅酸酯為原料結(jié)合超臨界干燥工藝的生產(chǎn)過程。

　　從生產(chǎn)干燥工藝上區(qū)分，可分為超臨界工藝和常壓工藝。其中有機硅源可同時滿足超臨界和常壓工藝，無機硅源一般只能使用常壓工藝。

　　其中超臨界干燥具體還可細分為二氧化碳超臨界和酒精超臨界。

　　在氣凝膠的合成過程中，干燥步驟具有較強的技術(shù)壁壘，干燥技術(shù)路線的選擇直接影響氣凝膠性能。當前國內(nèi)三種干燥路線并行發(fā)展，包括二氧化碳超臨界干燥、乙醇超臨界干燥和常壓干燥。由于二氧化碳超臨界干燥技術(shù)綜合性能最佳，目前大多數(shù)產(chǎn)能以二氧化碳超臨界干燥為主，采用二氧化碳超臨界干燥路線的企業(yè)在當前階段具有一定優(yōu)勢。

三、產(chǎn)業(yè)鏈介紹

　　根據(jù)生產(chǎn)工藝劃分，氣凝膠整體產(chǎn)業(yè)鏈可劃分為上游原材料，中游制造和下游應(yīng)用行業(yè)。

　　1、上游：有機硅源價格高昂，未來供應(yīng)將逐漸緊張

　　氣凝膠的生產(chǎn)成本主要集中在原材料硅源、設(shè)備折舊以及能耗方面。

　　(1)無機硅源

　　無機硅源包括四氧化硅和水玻璃，四氯化硅大部分為多晶硅副產(chǎn)物，隨著多晶硅料擴產(chǎn)計劃的啟動，將帶動四氯化硅產(chǎn)量的增長，從而為氣凝膠提供充足原材料，但無機硅源雜質(zhì)較多，去除雜質(zhì)的工藝較為繁瑣，制作出的氣凝膠質(zhì)量較差，現(xiàn)在業(yè)內(nèi)基本采用有機硅源。但需要看到，一旦無機硅源常壓合成氣凝膠出現(xiàn)突破性進展，上游原材料對氣凝膠行業(yè)的影響將大大降低。

　　(2)有機硅源

　　有機硅源包括正硅酸甲酯、正硅酸乙酯等功能性硅烷，成本占比約20-30%，2019年正硅酸乙酯市場價格約12000-13000元/噸，但近年來受到國家供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、安全和環(huán)保政策持續(xù)收緊、中美經(jīng)貿(mào)摩擦、和疫情等因素，2021年正硅酸乙酯的市場價格已上升到23000-28000元/噸。未來，由于光伏產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，對正硅酸乙酯將有大量需求，正硅酸乙酯在氣凝膠領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)供應(yīng)緊張的問題，價格將保持高位，成為氣凝膠市場的一大痛點。

　　合成正硅酸乙酯的主要原料是四氯硅烷，國內(nèi)氣凝膠用烷氧基硅烷的生產(chǎn)企業(yè)分布主要集中在四川、江蘇、江西、浙江、山東、湖北等地，與氣凝膠生產(chǎn)企業(yè)配套能力差，距離遙遠，運輸成本高。同時生產(chǎn)規(guī)模普遍每年2000-10000噸的水平，與國際上萬噸級規(guī)模存在差距。并且大多數(shù)是有機硅的副產(chǎn)品，專業(yè)廠家較少。這些也在一定程度上制約了原材料供應(yīng)。

　　2、下游：下游應(yīng)用較為廣泛，新能源汽車將成為氣凝膠行業(yè)新增長點

　　由于氣凝膠技術(shù)近年來才逐漸進步，目前大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域仍處于氣凝膠推廣的早期及成長期，能源、建筑建造、交通運輸、化工管道等領(lǐng)域發(fā)展較快。未來國內(nèi)氣凝膠將主要應(yīng)用于建筑節(jié)能、石油石化、交通運輸、電力工業(yè)等領(lǐng)域。

四、氣凝膠市場規(guī)模

　　1、市場規(guī)模

　　尚普華泰《氣凝膠行業(yè)研究報告》提到，中國氣凝膠市場起步較晚，目前仍處于早期發(fā)展探索階段。但得益于國家新型材料引導政策，我國氣凝膠技術(shù)研發(fā)速度和市場規(guī)模都快速提升。

　　根據(jù)氣凝膠行業(yè)業(yè)內(nèi)訪談資料，2021年我國氣凝膠材料的產(chǎn)量約為700-800萬平方米。

　　2、市場分布

　　2021年，全球氣凝膠下游市場分布中，占比最多的為石油化工行業(yè)，約占到氣凝膠下游市場的56%，其次是工業(yè)隔熱占約18%，建筑制造占比近9%，交通運輸領(lǐng)域占比8%左右。根據(jù)IDTechEX Research的數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計2026年氣凝膠下游需求市場中石油化工行業(yè)占比將減少至47%，建筑建造占比將提升至14%，交通運輸領(lǐng)域占比將提升至13%。

　　國內(nèi)氣凝膠下游市場分布與全球分布大致相同，但在新能源領(lǐng)域的占比會稍高于全球。根據(jù)埃力生2021年的銷售情況，石油石化領(lǐng)域占40%、工業(yè)隔熱領(lǐng)域占20%、新能源汽車領(lǐng)域占25%，其他領(lǐng)域占比15%。

　　根據(jù)行業(yè)內(nèi)專家訪談信息整理，2021年國內(nèi)氣凝膠材料市場，石油石化領(lǐng)域占43%、工業(yè)隔熱領(lǐng)域占20%、建筑領(lǐng)域8%、新能源汽車領(lǐng)域占20%，其他領(lǐng)域占比9%。

五、氣凝膠主要生產(chǎn)企業(yè)

　　1、產(chǎn)能情況

　　目前國內(nèi)氣凝膠行業(yè)主流企業(yè)包括埃力生高新科技有限公司、愛彼愛和新材料有限公司、納諾科技等。整體來看，我國的氣凝膠產(chǎn)業(yè)在逐漸擺脫之前的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)低端化嚴重，產(chǎn)品成本優(yōu)勢不明顯等劣勢，行業(yè)的規(guī)模擴張進程加快?，F(xiàn)階段其氣凝膠產(chǎn)品下游主要集中在油氣、工業(yè)管道保溫領(lǐng)域，地域分布主要集中在廣東、山西、河北、河南、江蘇、浙江、山東、湖北、貴州、重慶等地。

　　2、產(chǎn)能利用率

　　由于我國對氣凝膠材料的定制化需求較多，因此各廠商的產(chǎn)能儲備一般較高，以滿足高峰時段的突發(fā)需求。以2021年為例，氣凝膠實際產(chǎn)量約為800萬平方米，產(chǎn)能利用率約為30%。

　　3、工藝路線

　　《氣凝膠行業(yè)研究報告》提到，目前國內(nèi)大規(guī)模量產(chǎn)企業(yè)均為二氧化碳超臨界工藝，其中納諾科技曾嘗試過常壓工藝。另外廈門納美特等小規(guī)模企業(yè)有部分使用酒精超臨界工藝。

六、氣凝膠未來市場規(guī)模

　　1、能化領(lǐng)域

　　在能化領(lǐng)域，氣凝膠憑借極佳的隔熱保溫性能可以作為外保溫材料，如蒸館塔、反應(yīng)管道、儲罐、泵、閱門、天然氣和LNG液化氣管道、深海管道等等。在高溫蒸汽、導熱油或流體介質(zhì)管線外包裹氣凝膠，一方面減少了管道暴露損失熱量，另一方面這些區(qū)域往往受到重量、空間的限制，需要保溫材料輕量又輕薄，氣凝膠是唯一完美契合的材料。主要應(yīng)用于油氣管道、供熱管道的保溫。

　　2021年國內(nèi)石化能源領(lǐng)域氣凝膠市場規(guī)模約為3.2億元，預(yù)估2025年可以達到18億元。

　　能化領(lǐng)域是目前氣凝膠材料主要的應(yīng)用市場，根據(jù)Aspen Aerogel 19年年報預(yù)測，能化領(lǐng)域的全球市場空間約31億美元。

　　2、工業(yè)領(lǐng)域(工業(yè)隔熱)

　　工業(yè)隔熱領(lǐng)域主要是替代巖棉用于各類管線保溫，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，20mm氣凝膠氈保溫層保溫隔熱效果已經(jīng)遠超64mm巖棉保溫材料。2021年國內(nèi)工業(yè)隔熱領(lǐng)域氣凝膠材料市場規(guī)模約為1.6億元，預(yù)估2025年可以達到8.8億元。

　　3、建筑領(lǐng)域

　　在建筑領(lǐng)域，房屋門窗、墻壁的隔熱保溫正越來越被重視?，F(xiàn)有的保溫材料或隔熱能力不夠理想，或達到理想效果厚度太厚、太重，也有一些隔熱能力較好的材料但阻燃能力不佳，容易引發(fā)房屋火災(zāi)。而氣凝膠既可以作為現(xiàn)有保溫材料的升級替代，同時兼顧防火、隔聲等功能，有望顛覆建筑保溫材料現(xiàn)有格局。

　　氣凝膠在建材領(lǐng)域主要應(yīng)用于墻體保溫材料、保溫涂料以及節(jié)能玻璃中，面向新建建筑和既有建筑節(jié)能改造兩大場景。我國日漸完善的建筑能耗標準和逐步建立的建筑節(jié)能運行監(jiān)管體系將推動建筑墻體保溫材料行業(yè)快速發(fā)展。

　　2021年國內(nèi)建筑領(lǐng)域氣凝膠市場規(guī)模約為0.72億元，包括墻體、建筑管道、節(jié)能玻璃等，其中墻體占主要規(guī)模。預(yù)估到2025年僅外墻節(jié)能部分氣凝膠市場規(guī)模約為3.09億元，按照建筑外墻隔熱在建筑航行業(yè)市場占比50%計算，整體建筑行業(yè)氣凝膠市場規(guī)模約為4.64億元。

　　4、在新能源汽車領(lǐng)域市場情況

　　(1)市場應(yīng)用

　　在交通領(lǐng)域，氣凝膠材料主要應(yīng)用在汽車防火隔熱保溫降噪層，大容量電池組防火防水保溫盒，危險化學品運輸車、液化天然氣運輸船等特種運輸工具的保溫防火層，高鐵和地鐵車體保溫隔熱降噪防火層等。在交通事故引發(fā)的火災(zāi)中，著火點一般集中在發(fā)動機倉位置。在發(fā)動機倉和駕駛艙之間加一層氣凝膠防火隔離墻，可以阻隔火勢蔓延到駕駛艙中。

　　氣凝膠以其隔熱保溫、壽命長、更安全等優(yōu)勢可應(yīng)用于多種交通細分領(lǐng)域，包含汽車、高鐵、地鐵及輪船等：

　　1)在汽車領(lǐng)域，氣凝膠可應(yīng)用于構(gòu)造小客車防火隔離墻、替代大客車防火保溫層等;

　　2)在高鐵和地鐵領(lǐng)域，氣凝膠主要作為保溫材料來達到保溫降噪的作用;

　　3)在輪船領(lǐng)域，氣凝膠主要應(yīng)用于輪船鍋爐及LNG船舶管道及罐體保溫方面。

　　而新能源汽車作為交通領(lǐng)域的細分賽道將成為氣凝膠行業(yè)新增長點。根據(jù)北京理工大學數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2019年由于電池問題引起的新能源車起火的占比達61%，電池問題包含電池的熱失控和易燃電解質(zhì)發(fā)生泄漏等。氣凝膠以其高溫耐受能力強、阻燃性能優(yōu)異、環(huán)保性能好等優(yōu)勢，在解決高溫環(huán)境三元電池熱失控擴散方面，得到了關(guān)鍵電池路線的認可，是鋰電隔熱的首選材料。

　　(2)整體市場規(guī)模

　　我國新能源汽車行業(yè)一直處于高速增長期，2021年中國新能源汽車產(chǎn)量達354.5萬輛，較2020年增加了217.90萬輛，同比增長159.52%，占全國汽車總產(chǎn)量的13.59%。從新能源汽車銷量來看，2021年中國新能源汽車銷量達352.1萬輛，較2020年增加了215.40萬輛，同比增長157.57%，占汽車總銷量的13.40%。

　　根據(jù)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》要求，到2025年時，新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售總量的20%左右，同時工業(yè)和信息化部副部長辛國斌表示，按照規(guī)劃每年的年復(fù)合增長率必須達到30%以上，則到2025年我國新能源車產(chǎn)銷量預(yù)計在1000萬輛。

氣凝膠行業(yè)研究報告

　　根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，2021年國內(nèi)動力電池裝機量為140GWh，按車型分類，新能源乘用車的電池裝機量為122.7GWh，占比87.6%;按電池材料分類，三元電池裝機量為74.3，占比53.1%。則假定新能源乘用車中三元電池的裝機量也約為53.1%。

　　另外根據(jù)中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2020年中國新能源汽車動力鋰離子電池裝機量為63.3GWh，其中三元電池裝機量為39.7GWh，占比62.7%。綜合來看，三元電池在新能源汽車中的占比約為55-60%。

　　盡管磷酸鐵鋰技術(shù)仍在不斷發(fā)展(比如比亞迪的超級磷酸鐵鋰刀片電池)，但存在明顯性能天花板。未來隨著新能源汽車對于續(xù)航能力等要求不斷提高，為了匹配新能源乘用車市場的需求，國內(nèi)龍頭電池企業(yè)仍將加緊研發(fā)三元高鎳技術(shù)，提高三元電池安全性能。三元電池因為自身高能量密度、良好的穩(wěn)定性與循環(huán)性等性能優(yōu)勢，在新能源汽車市場中的核心地位不會發(fā)生明顯改變。因此保守預(yù)計到2025年裝載三元電池的新能源汽車占比仍將保持60%以上。

　　而未來400km續(xù)航里程以上的車型市場將主要搭載三元高鎳電池，預(yù)計到2025年三元高鎳電池的占比將達40%。高續(xù)航能力的電動車更注重品質(zhì)保障，成本敏感性更低，基本將采用氣凝膠這一優(yōu)秀的隔熱材料，氣凝膠在三元高鎳電池新能源汽車中的滲透率以80%估算。

　　根據(jù)行業(yè)標準，每輛新能源汽車約需要2平方米的氣凝膠復(fù)合材料，則按照新能源車產(chǎn)量和三元高鎳電池滲透率計算，2025年新能源車領(lǐng)域中國氣凝膠潛在市場需求約為1012萬輛*40%*80%*2平方米/輛=648萬平方米。則按照110元/平米計算，市場規(guī)模為7.12億元。

　　(3)寧德時代市場規(guī)模

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　　4、總量需求

　　根據(jù)上述測算，2025年國內(nèi)氣凝膠材料行業(yè)整體需求量約為4052萬平方米，整體市場規(guī)模約為42.37億元。

七、行業(yè)發(fā)展趨勢

　　從需求角度，根據(jù)現(xiàn)有市場預(yù)測，到2025年國內(nèi)氣凝膠材料市場應(yīng)用領(lǐng)域變化不大，仍然為能化、工業(yè)隔熱、建筑、新能源為核心領(lǐng)域，氣凝膠企業(yè)應(yīng)相對均衡發(fā)展。

　　從供應(yīng)角度，2025年市場需求量預(yù)測已達到4000萬平方米，并且本次行業(yè)研究預(yù)測均從實際產(chǎn)品端倒推，從生產(chǎn)角度，可能會存在提前生產(chǎn)、提前備貨的情況，實際需求爆發(fā)有可能會相對提前?，F(xiàn)有頭部企業(yè)至2025年產(chǎn)能預(yù)估為4850萬平方米，產(chǎn)能負荷率已超過80%，不符合氣凝膠行業(yè)高產(chǎn)能儲備應(yīng)對爆發(fā)性需求的通常做法，因此有能力企業(yè)可考慮一定程度的擴產(chǎn)。關(guān)于《氣凝膠行業(yè)研究報告》可聯(lián)系尚普華泰客服。