行業(yè)研報丨氣凝膠開啟第二成長曲線，下游應(yīng)用加速滲透
氣凝膠是最優(yōu)的絕熱保溫材料，被列入 21 世紀(jì) 10 大熱門新材料之一。2023 年氣凝膠供需兩端齊發(fā)力，下游需求快速放量，受益于碳中和，氣凝膠加速滲透，行業(yè)高景氣。預(yù)計2025 年我國氣凝膠總市場規(guī)模將達(dá)到151.9 億元，2021-2025 年CAGR 達(dá)61.7%，增速可觀。
氣凝膠性能極佳，應(yīng)用價值廣泛
氣凝膠是由膠體粒子或聚合物分子相互聚結(jié)構(gòu)成納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并在孔隙中充滿氣態(tài)分散介質(zhì)的低密度三維納米多孔固態(tài)材料。氣凝膠材料是目前已知的密度最小的固體材料，也是世界上熱導(dǎo)率最小的固體材料，具有高比表面積、高孔隙率、低密度、高吸附性和低熱導(dǎo)率等特性，在航空航天、石油化工、環(huán)境處理、建筑保溫、能量儲存與轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值。隨著材料高效節(jié)能要求的提升，氣凝膠具有明顯的替代趨勢。
與傳統(tǒng)保溫材料相比，1)其保溫性能是傳統(tǒng)材料的 2-8 倍,因此在同等保溫效果下氣凝膠用量更少；2) 氣凝膠更換周期在 20 年左右，而傳統(tǒng)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。
表 1：氣凝膠材料的性質(zhì)參數(shù)
圖 1：二氧化硅氣凝膠產(chǎn)業(yè)鏈
圖 2：氣凝膠下游應(yīng)用領(lǐng)域
氣凝膠應(yīng)用廣泛，需求高增長
氣凝膠應(yīng)用廣泛，新應(yīng)用不斷開拓。氣凝膠的機械性能和超臨界干燥工藝帶來高昂制備成本限制其大規(guī)模生產(chǎn)及應(yīng)用，早期只能用于航天、軍工和石化領(lǐng)域。隨著氣凝膠工藝成本的降低和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴大，一些新興應(yīng)用不斷開發(fā)出來，氣凝膠市場日益成熟。據(jù)lDTechEx Research，2021 年，全球二氧化硅氣凝膠下游市場主要有油氣（56%）、工業(yè)（18%）、建筑（9%）、電池包（8%）。據(jù)智研咨詢，2021 年中國氣凝膠材料、氣凝膠制品需求量分別為 17.5/ 22.8 萬噸。行業(yè)市場規(guī)模不斷擴大，到 2021 年全國氣凝膠材料、氣凝膠制品市場規(guī)模均超 22 億元。
圖 3：全球二氧化硅氣凝膠應(yīng)用領(lǐng)域占比
圖 4：中國氣凝膠行業(yè)需求量及市場規(guī)模
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我國氣凝膠市場規(guī)模高速增長。在碳減排的大趨勢下，氣凝膠在高溫管道和設(shè)備上的應(yīng)用快速增長；同時伴隨電池安全性愈發(fā)受到關(guān)注，鋰電池用氣凝膠市場空間也大幅提升。預(yù)計2025 年我國氣凝膠總市場規(guī)模將達(dá)到 151.9 億元，2021-2025 年 CAGR 達(dá) 61.7%，增速可觀。
表 2：國內(nèi)氣凝膠市場規(guī)模預(yù)測（億元）
行業(yè)產(chǎn)能加速擴張，超臨界干燥技術(shù)原料自給優(yōu)勢大
氣凝膠行業(yè)產(chǎn)能正加速擴張。根據(jù)各企業(yè)目前披露的數(shù)據(jù)，目前國內(nèi)約有 20 萬方氣凝膠產(chǎn)能。隨著下游需求的快速提升，多家行業(yè)龍頭企業(yè)開始入局氣凝膠行業(yè)：目前新進(jìn)的企業(yè)的背景包括工程裝備龍頭企業(yè)中國化學(xué)、硅烷龍頭企業(yè)晨光新材、含硫硅烷龍頭企業(yè)宏柏新材、ePTFE 膜龍頭企業(yè)泛亞微透等。目前生產(chǎn) 1 萬方的氣凝膠約需投資 1~1.8 億元， 新入局企業(yè)大多為上市公司，均有一定的資金實力，加速氣凝膠行業(yè)產(chǎn)能擴張速度。根據(jù)我們的統(tǒng)計，目前主流企業(yè)的在建產(chǎn)能合計約 26 萬方，規(guī)劃產(chǎn)能 38 萬方。在建以 2 年的投產(chǎn)周期來算，預(yù)計未來 2 年的產(chǎn)能年均增速將在 52%。
表 3：國內(nèi)較大型氣凝膠企業(yè)產(chǎn)能情況
干燥工藝是制備過程中最關(guān)鍵的步驟，當(dāng)前干燥工藝有超臨界干燥技術(shù)與常壓干燥技術(shù)。常溫干燥技術(shù)雖生產(chǎn)成本更低，但產(chǎn)品質(zhì)量較低，目前超臨界干燥技術(shù)為市場主流技術(shù)， 而超臨界干燥技術(shù)需要使用有機硅源。我們認(rèn)為，現(xiàn)階段，有機硅源+二氧化碳超臨界干燥技術(shù)產(chǎn)品綜合性能最好，是短中期的主流工藝，自給原料的企業(yè)還能進(jìn)一步疊加成本優(yōu)勢。
表 4：主流干燥技術(shù)對比
使用有機硅源和超臨界干燥技術(shù)生產(chǎn)的企業(yè)，實現(xiàn)原料自給及輔料循環(huán)單方成本可大幅降低。我們根據(jù)華陸新材 5 萬方硅基氣凝膠復(fù)合材料項目合成成本進(jìn)行拆分。該項目采用硅酸酯和硅氧烷作為硅源，使用二氧化碳超臨界干燥技術(shù)。根據(jù)我們的測算，單方總成本為9438 元，其中原材料成本占比 59%、能源成本占比 14%、人工成本占比 4%、折舊成本占比 23%，原材料占較大比例，對于二氧化硅氣凝膠而言，硅化工企業(yè)的成本優(yōu)勢凸顯。
表 5：以硅酸酯為硅源、采用超臨界干燥技術(shù)的氣凝膠成本測算
圖 5：以硅酸酯為硅源、采用超臨界干燥技術(shù)的生產(chǎn)工藝
氣凝膠需求快速釋放，當(dāng)前有機硅源+超臨界干燥法為主流工藝，而產(chǎn)業(yè)鏈價值分配主要集中在上游硅源的正硅酸乙脂環(huán)節(jié)。當(dāng)前上游硅烷企業(yè)憑借原材料自給優(yōu)勢強勢入局氣凝膠，供應(yīng)穩(wěn)定且成本更低，與其他氣凝膠企業(yè)相比競爭優(yōu)勢較大。
在當(dāng)前雙碳政策下，節(jié)能將成為化工、能源、建筑行業(yè)未來的發(fā)展的主旋律?；て髽I(yè)普遍面臨節(jié)能降耗的重要任務(wù)，因此對高效隔熱材料的需求更加迫切，全球氣凝膠進(jìn)入發(fā)展快車道。
