气凝胶行业专题报告：气凝胶供需齐发力，碳中和助力渗透加速

气凝胶供需齐发力，碳中和助力渗透加速 气凝胶行业专题报告 核心结论 证券研究报告 行业深度研究|基础化工 2022年12月16日 行业评级超配 前次评级超配 气凝胶绝热保温性能优越，契合材料高效节能要求。气凝胶是由胶体粒子或 评级变动维持 聚合物分子相互聚结构成纳米多孔网络结构，并在孔隙中充满气态分散介质 的低密度三维纳米多孔固态材料，具有极低的导热系数，比传统的无机绝缘材料低2-3个数量级，绝热保温能力绝佳，在航空航天、石油化工、环境处理、建筑保温、能量储存与转化等领域都具有广泛的应用价值。 现阶段，气凝胶需求由油气管道主导，锂电池领域迅速放量，未来应用多元化。据lDTechExResearch数据，按照下游市场规模划分，2021年全球油气管道对二氧化硅气凝胶需求占比56%，建筑、电池包分别占比9%与8%预计2025年，油气管道、建筑、电池包需求占比分别为47%/14%/13%。 1）管道保温：气凝胶兼具节能与经济效益，预计2025年国内市场规模超百 亿。气凝胶绝热毡性能优越，使命寿命是传统材料的5倍以上。绝热节能效 近一年行业走势 基础化工沪深300 -2% -6% -10% -14% -18% -22% -26% -30% 2021-122022-042022-08 相对表现 1个月3个月12个月 果显著，气凝胶绝热材料的全面使用可以降低40%-50%的工业高温输送热 基础化工 0.53 -0.23 -15.83 能损失，降低全国能源消耗5%以上。我们预计21-25年国内油气管道和集 沪深300 3.07 0.49 -21.51 中供热管道对气凝胶的需求空间分别为16.6/34.7/55.6/86.8/118.8亿元， 分析师 21-25年CAGR为63.64%。 2）锂电池：气凝胶热防护方案已成趋势，预计2025年国内规模达15.6亿元。新能源汽车电池在高温下有自燃风险，国家对于电动汽车安全要求不断提升，助推气凝胶加速渗透。我们预计到2025年，全球锂电池用气凝胶市场空间为37.6亿元，21-25年CAGR为83.87%。国内锂电池用气凝胶市场空间为15.6亿元，21-25年CAGR为86.16%。 现阶段，有机硅源+二氧化碳超临界干燥技术产品综合性能最好，是主流工艺，自给原料的企业还能实现成本优势叠加。据我们测算，使用有机硅源和超临界干燥技术生产的企业，单方总成本为9438元，若能实现原料自给及 辅料循环，预计单方合成成本将降低4000-5000元。采用水玻璃+常压干燥路线成本下降空间较大，未来除杂工艺的积累和规模化是主要竞争点。使用水玻璃+常压干燥技术的企业，相比使用有机硅源+超临界干燥技术生产的企业成本优势明显。另外，若能优化除杂工艺缩短制备周期，提升产品质量同时会获得更大的成本下降空间。 投资建议：我们认为具有产业链一体化和原材料成本优势的企业将更具投资价值。建议关注硅烷龙头布局气凝胶，原材料成本优势突出的晨光新材，及含无机硅源，成本优势突出的硫硅烷细分行业龙头宏柏新材，布局气凝胶全产业链的ePTFE膜龙头泛亚微透。 风险提示：技术进步不及预期、产业化落地效果不及预期、原材料价格波动 黄侃S0800522070001 18818400628 huangkan@research.xbmail.com.cn 相关研究 基础化工：成本、需求双支撑，冬肥市场偏暖运行—化工行业周观点 （20221205-20221211）2022-12-11 基础化工：冬储市场开启，氢氟酸供需紧张价格上行—化工行业周观点 （20221128-20221204）2022-12-04 基础化工：景气下行“α”方现，关注低估值周期、新材料板块—基础化工行业2023年度 策略报告2022-11-29 索引 内容目录 一、新兴绝热保温材料，产品及应用逐渐多样化4 1.1气凝胶绝热性能优越，应用广泛4 1.2SiO2气凝胶商业应用成熟，占气凝胶市场主要份额5 二、需求端：市场初具规模，下游应用有望加速渗透6 2.1管道保温：气凝胶兼具节能与经济效益，到2025年超百亿规模8 2.2动力电池：气凝胶热防护方案已成趋势，2025年全球规模35亿元9 2.3建筑领域：气凝胶初入建筑保温材料市场，未来可期10 三、供给端：行业加速扩张，助推降本增效11 3.1多家企业扩产，规模化水平进一步提升12 3.2具备一体化和生产技术优势的企业竞争优势明显12 四、相关公司15 4.1晨光新材：硅烷龙头布局气凝胶，原材料成本优势突出15 4.2宏柏新材：含硫硅烷细分行业龙头，原材料成本优势突出16 4.3泛亚微透：ePTFE膜龙头布局气凝胶全产业链，有望最先受益17 4.4中国化学：化学工程龙头企业，气凝胶产品已贡献增量17 五、投资建议17 六、风险提示18 图表目录 图1：气凝胶结构4 图2：气凝胶隔热原理4 图3：气凝胶材料的种类5 图4：气凝胶产品形态5 图5：SiO2气凝胶在全球气凝胶市场占比69%6 图6：二氧化硅气凝胶产业链6 图8：全球气凝胶市场规模及预测（亿美元）7 图9：2020年全球硅基气凝胶市场收入占比（%）7 图10：中国气凝胶行业需求量及市场规模7 图7：全球二氧化硅气凝胶应用领域占比8 图11：同等隔热效果下气凝胶绝热毡厚度远低于其它隔热材料8 图12：气凝胶动力电池解决方案9 图13：我国建筑外墙保温材料市场份额11 图14：2013-2021年中国气凝胶企业数量（家）12 图15：气凝胶专利数12 图16：气凝胶制备工艺13 图17：国内气凝胶成本构成13 图18：以硅酸酯为硅源、采用超临界干燥技术的生产工艺14 图19：以水玻璃为硅源、采用常压干燥技术的生产工艺15 图20：二氧化硅气凝胶绿色循环生产工艺16 图21：公司的循环生产工艺流程17 表1：气凝胶材料的性质参数5 表2：国内油气管道和集中供热管道对气凝胶的需求空间测算9 表3：动力电池隔热材料对比10 表4：全球锂电池热管理阻燃隔热材料对气凝胶的需求空间测算10 表5：国内较大型气凝胶企业产能情况12 表6：主流干燥技术对比13 表7：以硅酸酯为硅源、采用超临界干燥技术的成本测算14 表8：以水玻璃为硅源、采用常压干燥技术的成本测算14 表9：晨光新材气凝胶产能布局15 一、新兴绝热保温材料，产品及应用逐渐多样化 1.1气凝胶绝热性能优越，应用广泛 气凝胶是由胶体粒子或聚合物分子相互聚结构成纳米多孔网络结构，并在孔隙中充满气态分散介质的低密度三维纳米多孔固态材料。国际顶级权威学术杂志《Science》第250期 将气凝胶列为十大新材料之首，称其为可以改变世界的多功能新材料，曾打破15项吉尼斯记录。 图1：气凝胶结构 资料来源：CNKI，西部证券研发中心 图2：气凝胶隔热原理 资料来源：爱彼爱和官网，西部证券研发中心 气凝胶绝热性能优异，契合材料高效节能要求。气凝胶材料是目前已知的密度最小的固体材料（可低至0.002gcm-3），也是世界上热导率最小的固体材料（室温真空热导率可达到0.001Wm-1·k-1），导热系数比传统的无机绝缘材料低2-3个数量级，绝热保温能力绝佳，可满足低至-200℃的深冷绝热与高至800-1000℃的保温隔热。据中国绝热节能材料协会2022年7月发布的《绝热节能材料行业“十四五”发展指导意见》显示，气凝胶复合材料的耐温已经突破1300℃。在航空航天、石油化工、环境处理、建筑保温、能量储存与转化等领域都具有广泛的应用价值。 表1：气凝胶材料的性质参数 性质 参数 应用领域 导热系数 0.012-0.016W/(m·k)（室温） 深冷绝热、工业设备管道保温、锂电池热管理隔热、建筑保 工况温度 普遍在-200-650℃之间 温、服饰保温隔热等 密度 1-500kg/m3 孔径孔隙率 5-50nm90-99.8% 催化剂、吸附剂、传感器、燃料储存、离子交换、测距仪 比表面积 400-1000m2/g 传感器的阻抗匹配器、扬声器、建筑吸声材料等 内部体积 99%空气 折射率 1.003 透光材料、光耦合材料、Cerenkov探测器介质材料等 介电常数 1.003 真空电极的间隔器、电容、集成电路的介电材料等 资料来源：头豹研究院，西部证券研发中心 1.2SiO2气凝胶商业应用成熟，占气凝胶市场主要份额 按照基体化学组成划分，气凝胶可分为无机气凝胶、有机气凝胶、混合气凝胶和复合气凝胶。按照产品形态可以分为气凝胶毡、气凝胶薄膜、气凝胶布、气凝胶板材、气凝胶粉末、气凝胶浆料、气凝胶涂料等。各种气凝胶性能不同，为下游应用拓展带来更多可能性。 图3：气凝胶材料的种类图4：气凝胶产品形态 资料来源：头豹研究院，西部证券研发中心资料来源：中凝科技官网，西部证券研发中心 现阶段SiO2气凝胶占据市场主要份额。目前，市场上常见的以及研究较多的是氧化物、炭和碳化物基的气凝胶材料。其中SiO2气凝胶具备隔热性能、轻重量、化学惰性和可重复使用的特点，是目前市场主流。根据AlliedMarketResearch数据，2019年SiO2气凝胶在全球气凝胶市场的份额高达69%，其次是碳基和Al2O3基。 图5：SiO2气凝胶在全球气凝胶市场占比69% 二氧化硅基碳基氧化铝基其他 9% 4% 69% 18% 资料来源：AlliedMarketResearch，西部证券研发中心 二氧化硅气凝胶上游原材料可分为有机硅源和无机硅源。与无机硅源相比，有机硅源价格较为昂贵，但是纯度高，工艺适应性好，可以适应超临界干燥和常压干燥。无机硅源价格虽然较低，但是杂质较多，目前主要用于常压干燥中。下游应用广泛，未来随着气凝胶技术的进步，应用场景将不断拓展。 图6：二氧化硅气凝胶产业链 资料来源：头豹研究院，西部证券研发中心 二、需求端：市场初具规模，下游应用有望加速渗透 技术突破+成本降低，气凝胶在部分领域已经具备应用性价比，新应用领域渗透率提升中。早期，气凝胶机械性能差，且超临界干燥设备复杂、工艺难，限制了大规模生产及应用，只能用于航天、军工和石化领域。近年，气凝胶可以通过材料复合提升机械性能，以二氧化碳作为干燥介质也降低了超临界干燥工艺难度。海外气凝胶于上世纪末进入产业化阶段，生产成本逐步降低，市场规模开始扩大。 气凝胶市场规模持续增长。据共研网数据，2021年全球SiO2气凝胶市场规模达26.17亿美元，同比增长9.2%。目前，SiO2气凝胶材料在整个绝热材料市场中的规模占比较小，其在绝热材料的市场渗透率有较大的提升空间。随着SiO2气凝胶材料应用领域的不断推广，全球SiO2气凝胶市场增长动力会进一步增强，预计2022年全球SiO2气凝胶市场规 模将达到29.27亿美元。 图7：全球气凝胶市场规模及预测（亿美元） 市场规模（亿美元）同比增长（%） 35 30 25 20 15 10 5 0 2016201720182019202020212022E 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 资料来源：共研网，西部证券研发中心 国内气凝胶市场规模增速高。限于技术设备，国内2012年才开始规模化生产气凝胶。据lDTechExResearch数据，2020年国内占比全球硅基气凝胶市场收入49%。据智研咨询，2021年中国气凝胶材料、气凝胶制品需求量分别为17.5/22.8万吨，2014-2021年CAGR为50.51%/32.98%。 图8：2020年全球硅基气凝胶市场收入占比（%）图9：中国气凝胶行业需求量及市场规模 气凝胶材料需求量（万方）-左轴气凝胶制品需求量（万吨）-左轴气凝胶材料市场规模（亿元）-右轴气凝胶制品市场规模（亿元）-右轴 其他 51% 中国 49% 2525 2020 1515 1010 55 00 20142015201620172018201920202021 资料来源：lDTechExResearc