气凝胶新能源赛道的潜力分支

发布时间:2022-09-04 04:39:11    来源:永乐app官方网站下载 作者:永乐国际登陆

  10月24日晚发布的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中,第21条提到了要求推动气凝胶等新型材料研发应用。

  对于这样的高层文件中出来的新鲜名词,第一次出现的新东西,是需要引起重视的。

  经过仔细研究之后,你就会发现,气凝胶是锂电产业链中具有较大预期差的新分支。

  经常能看见电动车自燃的视频,从起火到整车爆燃往往只有几秒钟,主要原因就是电池内部的隔热水平不够,单个电芯的热失效扩大到整个电池组。

  工信部发布了《电动汽车用动力蓄电池安全要求》,增加电池系统热扩散试验,要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间。该要求将于2021年1月1日起开始实施。

  防火隔热材料最大的作用,是延缓或者阻止热扩散以及火焰的蔓延,给乘客留足时间撤离事故现场。

  电池厂或者主机厂一般在电芯之间以及模组、PACK的上盖采用防火隔热材料。气凝胶导热系数低、保温效果好、不燃,相比传统保温材料,只需1/5-1/3的厚度即可达到相同的保温效果,为动力电池节省更多空间,并且保温效果及温度更稳定。

  应用在新能源汽车中可以更好地实现电池的温控和电控管理及提升性能,起到绝热、防火的作用,为用户和乘客逃离现场以及灭火争取更多的时间。

  磷酸铁锂电池在低温环境下,正负极材料中带电电子运动能力变差,导致电池容量衰退和续航减少。气凝胶出色的保温性能可以使磷酸铁锂电池内各电芯不受外部低温影响

  通过气凝胶作为聚合物基电解质的骨架,成功地设计和制造了固态电池的超强增强复合聚合物电解质。

  这种新型复合电解质是由相互连接的SiO2气凝胶骨架和高导电交联PEO基电解质组成。相互连接的SiO2气凝胶不仅作为强化整个复合材料的强支柱,而且为强阴离子吸附提供了大而连续的表面,从而产生穿过复合材料的高导电通路

  主要就是单位体积隔热效果最优,阻燃,性能稳定,热缩小。符合极高的安全要求。

  在解决低温环境磷酸铁锂电池保温和高温环境三元电池热失控扩散方面,气凝胶得到了关键两条电池路线的共同认可,是锂电隔热的首选材料。

  根据AspenAerogel 19 年年报,气凝胶材料近年平均价格约为 30 美元/平方米,每辆 新能源汽车约需要 2-5 平方米的气凝胶复合材料,则每辆新能源汽车平均需要价值 105 美元的气凝胶复合材料。

  根据《新能源汽车产业发展规划(2021-2035 年)》中要求,2025 年时,新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的 20%左右,工业和信息化部副部长辛国斌表示,按照规划每年的年复合增长率必须达到 30%以上。

  预计2025 年气凝胶复合材料在全球新能源汽车市场的潜在规模约 15.75 亿美元,2030 年达到31.50 亿美元。

  10月24日晚,《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》正式发布。文件第21条要求加快先进适用技术研发和推广。

  传统的隔热阻燃材料有岩棉、云母、发泡材料、玻纤等,他们各有约束性缺点,如厚度大(单位厚度保温性能低)、不阻燃、碎屑对人体有害、易松垮等。

  在隔热性能高、阻燃要求高、机械性能要求高的高标准场景下(动力电池隔热、密集化工管道),只有气凝胶能够实现要求。

  由于气凝胶的节能、安全特性,在产业需求的爆发催化下,政策及标准密集出台。

  既有中央层面的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》,也有国家标准层面的《电动汽车用动力电池安全要求》等,强化和加快了气凝胶在锂电、能源化工、绿色建筑等领域的推广。

  由比亚迪、亿纬锂能等电池企业参编的《锂离子动力电池用气凝胶隔热片》明确了气凝胶技术标准,加快全行业使用气凝胶。

  能耗双控对工业企业,尤其是拉动能源、化工企业进一步提升能效,加大保温与节能改造,对气凝胶需求产生拉动。

  根据 Aspen Aerogel 19 年年报预测, 2030年能化领域的气凝胶全球市场空间约 31 亿美元。

  根据中国石油管道科技研究中心研究,将三种保温方案对蒸汽管道以及地上管道上气凝胶材料与传统保温材 料的保温性能、初始投资费用、以及运行维护成本进行了对比,发现在管道上使用气凝胶材料较传统保温材料具有较大综合优势。

  使用气凝胶材料所节约的能源和运行维护费用(主要指更换传统保温层的材料和人工费用),可在 2~4 年内超过初期 多花费的投资。在随后的利用过程中,可持续因能源节约和减少保温层更换次数为 管道运营商节省开支。

  此外,当管道内外温差较大、年加热时长较长、加热燃料或电能涨价时,复合使用气凝胶材料和传统保温材料的效果更好。

  气凝胶材料方便施工,提高施工效率 30%以上。将气凝胶毡切割成一定尺寸后,会产生一定程度的弧度,可直接放臵在管道上安装固定。气凝胶毡轻巧、硬度一定、柔韧性强、不易破碎、切割非常方便。

  与传统保温材料相比,施工效率提高 30%以 上,传统保温材料保温效率低,易吸水变形,经济使用寿命较短,而气凝胶避免了传统保温材料后期使用不便维护的担忧。

  目前全球大型石化企业如埃克森美孚、壳牌、雪佛龙、中石油、华昌化工等公司炼厂均大量采用气凝胶材料作为保温材料。

  据资料显示,2019年我国炼油能力已超过 8.5 亿吨,2020-2023 年,我国将新增炼油能力 1.65 亿吨,增长19.4%,全 球 2020-2025 年将会新增炼能约 2.67 亿吨,中国以及全球炼能的扩张将为气凝胶复材带来一定的增长空间。

  能化领域是目前气凝胶材料主要的应用市场,根据 Aspen Aerogel 19 年年报预测, 能化领域的全球市场空间约 31 亿美元。

  气凝胶在建材领域主要应用于墙体保温材料、保温涂料以及节能玻璃中,面向新建建筑和既有建筑节能改造两大场景。

  我国日渐完善的建筑能耗标准和逐步建立的建筑节能运行监管体系将推动建筑墙体保温材料行业快速发展;近年房地产市场向着 高质量迈进,开发投资增速连年保持在 10%左右,将带动保温建材市场快速发展。

  根据未来智库对市场空间进行中期估算,根据未来字库预测,2030年我国气凝胶用在建筑建材的潜在市场规模约29亿美元,其中墙体保温材料为主要部分,约20亿美元。2025年保守按8亿美元估算。

  气凝胶与ePTFE膜结合形成的复合材料同时具备优秀的隔热支撑、缓冲及隔音作用,可以用于汽车隔热保温箱体以及消费电子内置芯片中。

  目前一款SiO,气凝胶与ePTFE膜复合材料作为隔热隔音材料已被应用于上汽大众途昂车型。

  根据前述数据,2025年新能源车气凝胶市场100亿元,能化领域气凝胶市场100亿元,绿色建筑领域气凝胶市场50亿元,全球合计气凝胶市场250亿元。

  由于我国占据工业硅产量70%,且有电价和市场优势,全球功能性硅烷的产业链将向中国转移,在全球需求增长及国产替代的双重贡献下,预计2025年我国气凝胶生产出口将达150亿元,我国气凝胶市场将进入更快速地增长。

  气凝胶的主要原料是正硅酸乙酯,以此原料作前驱体制备的气凝胶样品比较纯净。

  截止2020年,中国气凝胶主要生产企业产能达到1500万平以上,未来3年内即将扩产2550万平。

  根据行业调研,每生产1平米气凝胶需要约2kg以上的正硅酸乙酯及含氧硅烷,4000万平气凝胶就需要8万吨正硅酸乙酯。

  晨光新材拥有产能1万吨,其余有1家5000吨,3家1000多吨,及百吨级小厂,晨光新材正硅酸乙酯产能占全国三分之一,行业竞争格局格局清晰。

  进入十月,随着各大电池厂商2022年激进的生产计划曝光,气凝胶原料正硅酸乙酯价格迅速走高。

  未来两年,三氯氢硅新增产能只有新安镇江厂一家,由于未来两年副产品四氯化硅少有增量,可以预见未来两年正硅酸乙酯产能不会有大的新增。

  下游气凝胶数倍扩产,而上游正硅酸乙酯由于是对人体强刺激微毒的目录内危险品,扩产不易,正硅酸乙酯有望快速涨价。

  根据华经情报网的数据,2020年我国气凝胶材料市场规模为15.9亿,按照复合增速43.5%线年,我国气凝胶材料市场规模约为96亿元。

  2020年我国气凝胶市场规模为全球市场规模的一半。假设2025年我国气凝胶市场为全球市场规模的50%。

  根据Aspen Aerogel 19 年年报预测, 能化领域2025年的全球市场空间约 31 亿美元;新能源汽车领域气凝胶2025年的全球市场空间约为15.75亿美元;则2025年全球气凝胶市场至少为46亿美元,中国按照50%比例为23亿美元,合147亿元。

  我国气凝胶市场主要集中在行业头部企业,规模较大的有埃力生,生产规模为700万平米。

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