2022年中国气凝胶行业短报告：高效隔，提升锂电池安全性（摘要版）

报告要点速览 气凝胶是一种隔热性能优异的纳米级多孔固态材料，具有耐高低温、密度低、绝缘性强等优异性能。气凝胶因其独特的网络骨架结构具有优秀的隔热性，与其他隔热材料相比具有极低的导热系数和较小的密度，可在节省空间的同时提高热效率，是优秀的隔热材料。随着各国对低碳环保领域的重视，节能新材料开始受到关注，气凝胶作为优秀的节能隔热材料也受到广泛关注。 同时随着新能源汽车市场的快速发展，电池安全性成为关键问题，气凝胶具有超强的隔热性，能够提高新能源汽车的安全性，气凝胶市场在新能源汽车快速发展的带动下也将加速扩张。本篇报告主要回答气凝胶领域近期关注的问题，主要涉及： 1）气凝胶行业的竞争情况？ 2）气凝胶行业主要的应用领域情况？ 3）气凝胶行业未来的市场空间？ 观点提炼 气凝胶行业的竞争情况？ 中国气凝胶行业已进入高速发展阶段。2013-2020年中国气凝胶注册企业数量和授权、实审专利数量逐年攀升，2021年由于疫情影响二者均有所下降，预计未来随着疫情后经济复苏以及气凝胶应用的落地，市场扩张速度将回升 中国气凝胶行业参与者众多，是全球气凝胶研发和生产企业最多的国家，竞争格局较为分散，缺乏品牌知名度高、市场影响力大的企业。根据中国气凝胶代表企业的在建产能、盈利能力和研发投入程度进行竞争力对比，晨光新材竞争力较强 气凝胶行业主要的应用领域情况？ 油气领域：油气领域是气凝胶主要的应用市场。气凝胶材料隔热性强、厚度更薄、使用寿命长、抗腐蚀性强，更适用于管道节能低碳输送 新能源汽车领域：气凝胶材料可用于新能源汽车电池包、模组PACK等处，起到隔绝高温等作用，从而降低新能源汽车发生故障的概率；气凝胶毡与其他动力电池隔热材料相比隔热效果较强 气凝胶行业未来的市场空间？ 随着气凝胶制备技术的成熟，气凝胶的价格将有所下降，其渗透率将逐渐提升，市场体量也将进一步增高，预计2026年中国新能源汽车用气凝胶市场规模将超30亿元，年复合增长率达60.6% 气凝胶的隔热性能 气凝胶因其独特的网络骨架结构具有优秀的隔热性，与其他隔热材料相比具有极低的导热系数和较小的密度，可在节省空间的同时提高热效率，是优秀的隔热材料 气凝胶是优秀的隔热材料 气凝胶隔热原理 气凝胶的孔径为纳米级（20-50nm ），远小于空气的平均自由程，内部空气失去自由流动的能力 热对流 气凝胶的网络骨架结构使其具有无穷多的气孔壁，形成“热隔板”，可有效降低辐射热的穿透，其高比表面积配合特殊的反辐射物质可阻隔辐射传热 热传导是沿着气孔壁进行的，而气凝胶的网状骨架将纳米级气孔壁无限延长，使得热量难以进行传递 热辐射 热传导 气凝胶与传统隔热材料性能对比 低 中 高 材料 导热系数（W/m·K) 密度（ Kg/m3 ) 可燃性 隔热性 重量 气凝胶毡材 ≤0.02 0.12-0.6 聚氨酯发泡板 0.017-0.023 45-60 聚苯乙烯发泡板 0.031-0.04 18-45 陶粒保温砂浆 ≤0.1 ≤700 岩棉 140-200 气凝胶具有优秀的隔热性 热有三种传递方式：热对流，热辐射，热传导，而气凝胶因其独特的网络骨架结构，具有“零对流”、“无穷长路径”和“无穷热隔板”效应，因此气凝胶具有超强的隔热性能，是优秀的隔热材料。与其他传统隔热材料相比，气凝胶具有极低的导热系数，可满足-200℃-1300℃的温度隔绝；此外，它是质量最轻的固体隔热材料，相同的保温效果，气凝胶厚度更薄，节省空间的同时提高热效率 气凝胶产业链 气凝胶上游为原材料，有机硅源为主流选择；中游为气凝胶的制造，参与者扩大产能，产业规模迅速扩张；下游为气凝胶的应用领域，石油化工领域应用占比最高 气凝胶产业链图谱 上游：原材料 气凝胶成本结构，2021年 气凝胶上游为原材料，主要是硅源材料，分为无机硅源和有机硅源，其中有机硅源为主流路线，在气凝胶的成本构成中，占比最高的是原材料，占48%的成本 无机硅源 水玻璃 原材料成本 制造成本 其他 四氯化硅 上游 8% 有机硅源 48% 正硅酸甲酯 44% 正硅酸乙酯 中游：气凝胶的制造 气凝胶中游为气凝胶的制造，包括气凝胶设备和气凝胶产品两部分，主要厂商包括纳诺科技、中科润资、晨光新材、宏柏新材、埃力生、爱彼爱和等。近几年气凝胶中游参与者大幅扩产，产业规模增长迅速，全产业链布局的企业将更具竞争力 气凝胶颗粒/粉体 超临界干燥设备 气凝胶复合材料 气凝胶制成品 气凝胶设备 气凝胶产品 中游 下游：气凝胶的应用领域 中国气凝胶下游应用领域占比，2021年 下游 石油化工 工业隔热 建筑建造 交通领域 航空军工 防寒服装 中游：气凝胶行业竞争格局 中国气凝胶行业已进入高速发展阶段；气凝胶行业参与者众多，竞争格局较为分散，在中国气凝胶代表企业中，晨光新材竞争力较强 中国气凝胶行业参与者及竞争格局情况中国气凝胶注册企业数量，2013-2021年 中国气凝胶授权和实审专利数量，2013-2021年 单位：家250 单位：个 5,000 4,500 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 0 4,538 4,206 3,820 200 3,087 150 2,097 226 100 1,655 144 141 854 116 118 649 50 504 90 76 72 60 0 20132014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 20132014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 中国气凝胶行业已进入高速发展阶段 中国气凝胶行业已进入高速发展阶段。2013-2020年中国气凝胶注册企业数量和授权、实审专利数量逐年攀升，由60家/504个增加到226家/4,538个，气凝胶市场扩张迅速，2021年由于疫情影响二者均有所下降，注册企业数量为118家，专利数量为4,206个，预计未来随着疫情后经济复苏以及气凝胶应用的落地，市场扩张速度将回升 中国气凝胶代表企业竞争格局 晨光新材竞争力较强 中国气凝胶行业参与者众多，是全球气凝胶研发和生产企业最多的国家，竞争格局较为分散，缺乏品牌知名度高、市场影响力大的企业 50% 盈利能力 江瀚新材 晨光新材 根据中国气凝胶代表企业的在建产能、盈利能力和研发投入程度进行竞争力对比，在建产能选取各企业气凝胶产品的在建/规划产能，由研发费用率决定企业的研发投入程度，由毛利率决定企业的盈利能力，在建产能越高、盈利能力越高、研发投入程度越高，企业竞争力越强 宏柏新材 中国化学 0% 由气泡图可看出，四企业研发投入程度相似，均为3%左右。晨光新材三种指标均高于其余三者，是四企业当中最有竞争力的企业；中国化学在建产能为25万方/年，为四者中第二，但其盈利能力最低； 在建产能（万方/年） -10.00 40.00 江瀚新材与宏柏新材产能较小，盈利能力尚可 下游：油气领域 油气领域是气凝胶主要的应用市场。气凝胶材料隔热性强、厚度更薄、使用寿命长、抗腐蚀性强，更适用于管道节能低碳输送 气凝胶在油气领域的应用管道常用隔热材料厚度对比 管道用保温材料结构坍塌图 传统保温材料 气凝胶 岩棉 120mm 40mm 300℃ 管径：DN200 1年 3年 5年 气凝胶绝热毡 150mm 180mm 碳酸钙 硅酸铝 3年 3-6年 6-10年 管道常用隔热材料性能对比 气凝胶适用于“双碳“目标下的油气管道保温 油气领域是气凝胶主要的应用市场。气凝胶可用于高温蒸汽、导热油、工艺介质等流体输送管道保温节能，可有效保护管道介质在输送过程中热量的损失 使用温度（℃） 保温材料 化学稳定性 有机物含量 气凝胶绝热毡 -196-650 优良 传统的管道保温材料包括硅酸铝、碳酸钙、岩棉等，这些材料导热系数较高，为满足国标要求的最大散热损失量需增加材料的厚度，从而增加使用空间。 硅酸镁纤维毯 <700 优良 气凝胶材料导热系数较低，在同等隔热效果下厚度更薄，可将其用于管道节能技术改造；气凝胶绝热毡与传统保温材料相比寿命更长，传统保温材料寿命在3-5年，而气凝胶材料寿命在10年以上，可大幅减少检修成本；此外，气凝胶绝热毡使用温度在-196℃-650℃，与传统保温材料相比使用温度范围更广 普通硅酸铝纤维制品 <950 优良 岩棉制品 <400 良好 ≤5 玻璃棉制品 <300 良好 3-6 气凝胶材料隔热性强、厚度更薄、使用寿命长、抗腐蚀性强，更适用于管道节能低碳输送 下游：新能源汽车领域 气凝胶材料可用于新能源汽车电池包、模组PACK等处，起到隔绝高温等作用，从而降低新能源汽车发生故障的概率；气凝胶毡与其他动力电池隔热材料相比隔热效果较强 气凝胶在新能源汽车中的应用 气凝胶在新能源汽车中的使用部位及功能 遇火时涂层发泡膨胀并碳化形成隔热耐火层，可应用于铝制PACK等部位提高其耐火性能 膨胀型防火涂料 以气凝胶毡作为防火隔热层，可大面积使用，可应用于模组PACK及车身底板部位，延缓电池火焰蔓延 以气凝胶毡作为防火隔热芯材，兼具缓冲功能，可装配于电芯间及模组间，有效阻隔热扩散 气凝胶防火毯 气凝胶隔热垫 防火绝缘复合带 可应用于模组外侧，解决电池组高温下绝缘失效问题 气凝胶可降低新能源汽车发生故障的概率 随着新能源汽车市场的扩大以及销量的提升，电动车起火、爆炸事故频发，主要的原因在于电池故障，新能源汽车常用的锂电池具有热失控等安全隐患，内部易短路，因此对锂电池进行热管理是极为必要的。气凝胶材料可用于新能源汽车电池包、模组PACK等处，起到提高耐火性能、阻隔电池热扩散、延缓电池火焰蔓延、避免高温下电池组绝缘失效等作用，从而降低新能源汽车发生故障的概率 动力电池隔热材料性能对比 低 中 高 气凝胶毡隔热性能强 常用于动力电池隔热的材料有阻燃泡棉、云母板、硅橡胶和气凝胶毡。其中阻燃泡棉是用于密封、缓冲减震和隔热，具备一定阻燃性能，价格较低，但抗冲击和耐热性较低；云母板由云母纸与高性能有机硅树脂经毡合、加温、压制而成，具有较高的抗冲击性、耐热性和绝缘性，但隔热效果较低；硅橡胶是陶瓷化烧结成多孔性自支撑的陶瓷体，耐热性高，在600-1300℃的温度中、0.5-2h内可保持结构完整性，起到被动防火的作用，但隔热效果低；气凝胶毡是以预氧丝等基材与气凝胶复合，通过高分子膜或者阻燃涂层封装，经热压或者涂覆复合而成，具有超强的隔热效果，主要用于电芯间热防护，但在抗冲击方面较弱，且价格较高 硅橡胶（陶瓷化） 气凝胶毡 阻燃泡棉 云母板 隔热效果 抗冲击 耐热性 绝缘性 价格 新能源汽车用气凝胶市场规模 随着气凝胶制备技术的成熟，气凝胶的价格将有所下降，其渗透率将逐渐提升，市场体量也将进一步增高，预计2026年中国新能源汽车用气凝胶市场规模将超30亿元，年复合增长率达60.6% 新能源汽车用气凝胶市场规模，2019-2026年预测 单位：亿元 完整版登录www.leadleo.com 搜索《2023年中国气凝胶行业短报告：高效隔热，提升锂电 池安全性》 中国新能源汽车用气凝胶市场规模将超30亿元 2019-2022年新能源汽车用气凝胶市场规模较小，但呈高速发展，主要是因为新能源汽车市场扩张迅速，新能源汽车销量增长迅猛，市场规模从2019年的0.1亿元增长至2022年的2.9亿元，年复合增长率为124.3%，2022年新能源汽车用气凝胶市场已初具规模，主要是由于在“双碳”目标的推动作用下，中国对节能、低碳材料逐渐重视，气凝胶在新能源汽车中的渗透率开始提升。目前气凝胶渗透率不高的