液冷板行业深度报告：“一体两翼”，液冷板需求放量

“一体”：电池液冷板是电池热管理系统中直接与电池进行热交换的部件。 在新能源车领域，电池液冷板作为电池热管理系统中直接与电池进行热交换的部件，通过液冷板流道中的冷却液将电池产生的热量转移到冷却装置中或通过冷却液将热量输送到电池处，实现将电池温度维持在最适合其工作效率20℃-35℃范围内。 新能源汽车电池热管理驱动液冷板市场快速增长。 1.液冷是动力汽车电池热管理系统的主要方案。对于新能源汽车而言，电池热管理系统(BTMS)技术主要分为空气冷却、液体冷却、相变材料冷却和热管冷却，随着应用环境对电池的要求越来越高，液冷技术正逐渐取代风冷技术成为各大车企的优先选择。NE时代预计2025年乘用车市场的液冷比例将达到八成以上。 2.2027年新能源汽车液冷板需求量有望达到36.18万吨。2023年全球新能源汽车液冷板市场将达到14.5万吨，同比增长62.96%；随着乘用车销量增速放缓以及新能源汽车的逐渐渗透，预计未来新能源汽车液冷板市场增速将逐渐放缓，稳定于20-25%的水平；预计2027年新能源汽车液冷板市场将达到36.18万吨，2022-2027年复合增长率为32.38%。 “两翼”：AI产业与锂电储能液冷有望打开新的成长空间 1.AI产业快速发展，驱动液冷服务器渗透率逐步抬升。受限于数据中心建设面积及环保要求，传统风冷难以满足散热需求，需要液冷技术提升服务器使用效率及稳定性，冷板式液冷是目前最成熟的方案。从发展趋势来看，预计到2025年液冷服务器渗透率大约保持在20%-30%的水平。 2.液冷板作为液冷方案的重要部件，锂电储能温控有望成为液冷板新增长极。 锂电储能液冷系统主要包括液冷板、液冷主机、管路、接头、蒸发器等。液冷板作为液冷方案的重要部件，成本上占比达到16%，仅次于主机，储能温控有望成为液冷板新增长极。 3.测算2022-2025年AI服务器液冷市场需求年复合增长率为21.50%，新型锂电液冷板市场需求年复合增长率为133.41%。测算AI服务器液冷市场规模2023-2025年分别为66.87/ 81.29/106.12亿元，其中冷板式方案24.88/28.64/35.37亿元，2022-2025年AI服务器液冷市场需求年复合增长率为21.50%。 测算2022-2025年新型锂电储能液冷板市场0.27/0.97/1.70/3.49亿元，假定液冷板价值量占比不变，液冷板市场2022-2025年复合增长率为133.41%。 投资建议：新能源汽车驱动液冷板市场快速增长，AI产业及锂电储能液冷有望打开新的市场空间，液冷板放量可期。建议重点关注华峰铝业、银邦股份。 风险提示：新能源汽车增长不及预期，加工费大幅下滑。 重点公司盈利预测、估值与评级 1电池液冷板是电池热管理系统中直接与电池进行热交换的部件 电池液冷板是电池热管理系统中直接与电池进行热交换的部件。液冷板是液冷散热器的一种产品元件，其散热原理是在金属板材内加工形成流道，电子部件安装在水冷板的表面并在之间涂装导热介质，内部的冷却液从板的进口进去，再从出口带走部件传导的热量。根据形状和结构的不同，目前市场常见的液冷板主要有口琴管式、冲压式、挤压式、吹胀式等多种类型。在新能源车领域，电池液冷板作为电池热管理系统中直接与电池进行热交换的部件，通过液冷板流道中的冷却液将电池产生的热量转移到冷却装置中或通过冷却液将热量输送到电池处，实现将电池温度维持在最适合其工作效率20℃-35℃范围内。 图1：电池水冷板结构 图2：口琴管式水冷板 图3：冲压式水冷板 图4：焊接+埋管式水冷板 图5：板翅式水冷板 从产业链结构来看，液冷板行业上游为中铝集团、紫金矿业等铝、铜金属原材料企业；中游为银邦股份、华锋铝业等铝热传输材料生产以及银轮股份、纳百川等液冷板配套加工企业；下游终端应用主要包括新能源汽车、服务器液冷以及储能等领域。 图6：液冷板行业产业链 液冷板生产流程包含铝热传输材料加工环节和液冷板加工环节。在液冷板生产工艺上，同一终端应用下的液冷板不同类型产品虽在结构设计上有所不同，但加工工艺高度类似。以铝热传输复合材料为例，液冷板生产前道工序主要包括材料的复合以及冷轧、热轧等环节，其中复合和冷轧为水冷板生产的核心工序，冷轧为热轧卷或铸轧卷在再结晶温度之下强烈塑性变形的过程。冷轧后的半成品具有组织性能均匀、尺寸精确、表面品质高等特性。后道包括对前端退火精整后的产品再进行芯体组装、钎焊以及气密性检测等工序。 图7：液冷板生产流程（以复合材料为例） 铝的物理优势使其成为交通领域热传输材料的主要选择。质量与加工方面，铝的密度为2.69 g/cm3 ，仅为钢密度的34%，铜密度的30%。且铝可以通过添加合金元素提高材料性能，塑形优良，可加工成复杂性质；导热能力方面，铝的导热系数为24 7W/m ·K，略低于银（ 411W/m ·K）和铜（ 398W/m ·K）但远高于铁（ 73W/m ·K）。因而铝是行业内综合考虑下常用的金属热传输材料。 表1：铝是目前性价比最高的导热金属材料 水冷板使用的复合材料一般以3系铝合金为芯材，4系铝合金为复合层。铝热传输复合材料是以铝锰3系合金为基础核心材料，即芯材，利用轧制复合工艺使芯材和其他一种或一种以上物理、化学性能不同的牌号的铝合金在接触面上形成冶金结合的新型铝合金材料。与单一金属相比较，不同金属的结合可以使其物理、化学性能更优越，热膨胀性、导热性、强度、耐腐蚀性、导电性可得到很大提高。 芯材由铝锰3系铝合金构成，起强度支撑和散热作用；复合层由铝硅4系合金或其他牌号的铝合金构成，起到钎焊或改善整体材料性能的作用。以华峰铝业水冷板材料为例，芯材主要是3003牌号铝合金，复合层主要是4343牌号铝合金。 图8：铝热传输复合材料基本结构 图9：铝热传输复合材料放大图 表2：复合材牌号、状态、包覆率及尺寸规格 表3：华峰铝业水冷板型号 2行业壁垒较高，头部企业规模优势显著 液冷板材料壁垒较高，主要来源于工艺复杂、供应链认证周期长、建厂投资大三个方面。工艺壁垒方面：铝钎焊复合材料制程长，需要经过多道轧制工序，理论良率在70%，实际良率约67-68%。参考《热传输用铝基合金轧制复合的技术特点及其发展趋势》，铝热传输复合材料在复合过程中不仅要进行复合界面清理以充分去除氧化层、表面油污；同时热轧复合时的道次加工率设计也深有考究，太小的道次加工率使望性变形仅在皮材层产生,从而使皮材延伸向上翘起而不能实现皮材与芯材的结合;过大的道次加工率会使变形区深入到深处,在复合界面上不能充分暴露新鲜金属,从而也难于实现皮材与芯材的有效结合；加热工艺和开轧温度如果温度过高可能会使皮材熔化;而加热时间过短,又可能使坯锭温度不均匀,轧制时因温度差异而使金属延伸不均匀,严重时会出现轧裂现象而报废；此外终轧温度以及材料状态和性能的控制也会对产品质量与生产良率产生影响，复合料生产工艺复杂且细节繁多。 图10：主要公司产品良率 建厂投资壁垒方面：铝基复合材料生产所在的铝压延加工行业属于高能耗行业，因此投资建厂能耗限制高；此外，行业整体投资规模较大，铺底流动资金需求高，建设周期较长，特别是轧制设备方面，主要部件均为定制化，建造周期基本要两年以上，加上安装调试时间，整体一般需要三年以上时间。 图11：华峰铝业年产15万吨新能源用板带箔项目周期需要3年 表4：液冷板建厂投资情况（以华峰铝业15万吨项目为例） 供应链壁垒方面，汽车行业有2-3年的导入期：参考普华有策说明，一般而言，汽车行业有2-3年的导入期， 零部件企业首先需要通过独立第三方的IATF16949:2016质量管理体系认证，然后经历审核方的严格审核，在研发能力、采购管理、生产工艺、质量控制等方面达到要求，并通过供货测试后才能成为合格供应商，客户整体的认证周期较长；此外，下游车型广泛使得铝热传输产品具有高度定制化的特点，产品种类繁多且尺寸规格复杂。因而当前的主要厂商已与客户深度绑定，新进入企业难以轻易打破供应链壁垒。 生产工艺复杂等壁垒塑造行业高集中度。由于行业壁垒较高，目前市场上仅包括格朗吉斯（Granges）、华峰铝业以及银邦股份三家主要企业，行业CR3超过60%。格朗吉斯铝业集团是世界主要铝型材生产者之一，其钎焊热交换器业务占全球市场份额的25%，2022年销量约为29.4万吨。华峰铝业是目前国内产能最大的铝热传输材料生产供应商，现有产能34-35万吨，并有15万吨在建产能，2022年铝热传输材料销量29.37万吨；银邦股份主要生产钎焊用铝热传输材料、铝钢复合带材料等产品，是国内的电站空冷系统用铝钢复合带材的主要生产企业之一，2022年复合材料销量约17万吨。 表5：主要公司产能、产量及扩产情况 图12：全球钎焊热交换器用轧制铝材市占率（2022年） 3新能源汽车电池热管理驱动液冷板市场快速增长 3.1新能源汽车相比于传统车型有更多的热传输用铝需求 液冷是动力汽车电池热管理系统的主要方案。对于新能源汽车而言，电池热管理系统(BTMS)技术主要分为空气冷却、液体冷却、相变材料冷却和热管冷却，随着应用环境对电池的要求越来越高，液冷技术正逐渐取代风冷技术成为各大车企的优先选择。目前包括比亚迪、北汽、广汽、别克、云度、江淮、小鹏汽车等车企均拥抱了液冷技术方案，国内外的典型车型如宝马i3、特斯拉ModelS、通用Volt、华晨宝马之诺、吉利帝豪EV等也采用了液冷技术。根据IDTechEx数据，2022年上半年电动汽车采用液体冷却的比例约为70%，NE时代预计2025年乘用车市场的液冷比例将达到八成以上。 表6：电池热管理系统不同冷却方案对比 图13：风冷系统方式示意图 图14：液冷方式示意图（翅片液冷板） 图15：相变材料冷却方式示意图 图16：热管冷却方式示意图 新能源汽车相比于传统车型有更多的热传输用铝需求。汽车热管理系统内部包括冷凝器、蒸发器、水箱散热器、中冷器、暖风机、油冷却器等部件，新能源汽车由于新增三电系统将会有更多的热传输需求，其中水冷板作为重要散热部件属于电池热管理系统。参考Ducker提供的估计，2030年车内各部件用铝量还有进一步的增长趋势。 图17：汽车热管理系统组成 表7：不同动力车型热管理系统用铝测算 表8：2030年新能源汽车主要部件含铝增量预测 单车用铝量提升的驱动因素在于电池能量密度提升和空间结构的优化。2022年6月23日宁德时代发布第三代CTP——麒麟电池，在体积利用率突破72%的同时三元电池系统能量密度达到255Wh/kg，磷酸铁锂电池系统能量密度达到160Wh/kg。结构功能方面，麒麟电池水冷板除散热面积是传统方案的四倍还兼顾着结构支撑、电芯隔热和膨胀缓冲其他职责。从发展趋势看，未来在材料性能开发逐步面临瓶颈的条件下，汽车热传输用铝除了作为散热功能的刚需外，更要实现在性能、结构、工艺以及用量等方面的迭代更新，以满足电池空间利用率、结构部件替代与隔热性能等潜在的更多要求。 表9：国产动力锂电池能量密度逐步上升 图18：麒麟电池结构及水冷板示意图 图19：极氪009麒麟电池包拆解实物图 新能源汽车的普及是水冷板在汽车热管理市场扩张的主要驱动。根据IEA公布的数据，尽管2022年全球汽车销量受到供应链中断和地缘政治冲突的影响下降了3%，但包括纯电动汽车（BEV）和混动汽车（PHEV）等在内的新能源汽车的销量和占有率仍然实现逆势增长，销售量同比增长55%；根据乘联会公布的数据，2023年新能源汽车渗透率约为35.8%，较去年全年提升8个百分点。GlobalData预计2030年全球将有一半以上乘用车销量来源于新能源汽车，新能源汽车的普及预示着水冷板在交通领域将有广阔的市场空间。 图20：2020-2030年全球汽车销量预测 图21：2018-2027年全球乘用车销量预测 图22：各动力总成占全球乘用车销量构成比预测 3.22027年全球液冷板市场规模将达到36.18万吨，2022-2027