行業研報丨中國引領的氣凝膠第四次產業化，行業規模快速擴張（附下載）

油氣管道是氣凝膠下游最主要應用領域，節能降本長期效果顯著。相比傳統保溫材料，氣凝膠絕熱氈具有使用溫度范圍更廣、隔熱更優、厚度更薄（傳統材料的1/3-1/5）、更抗腐蝕、憎水率高、使用壽命長達15年（傳統材料3-5年）、更防火等優點，是“雙碳”目標下石化、LNG管線等實現節能降碳的優選材料。盡管初始投資目前較高，但綜合考慮氣凝膠更長的使用壽命以及通過節約能源和運行維護費用，通常 2-4年左右可以完全回收成本。

圖2   石化廠中壓蒸汽管線保溫改造

圖3 油田稠油開采蒸汽管線保溫改造

氣凝膠能夠有效解決鋰電池安全問題。氣凝膠主要應用于動力電池電芯之間的隔熱阻燃、模組與殼體之間的隔熱防震層、電池箱的外部防寒層和高溫隔熱層等。在新能源汽車方面，氣凝膠能夠有效解決低溫環境下磷酸鐵鋰電池的保溫問題以及高溫環境下三元電池熱失控擴散問題，是鋰電隔熱的首選材料。2020年5月，工信部發布《電動汽車用動力蓄電池安全要求》，增加電池系統熱擴散試驗，要求電池單體發生熱失控后，電池系統在5分鐘內不起火不爆炸，為乘員預留安全逃生時間。據公開報道顯示，只有氣凝膠能完成。2020年以來，寧德時代、弗迪電池、中創新航、國軒高科、欣旺達等頭部電池廠商紛紛開始使用氣凝膠隔熱片。

圖4   氣凝膠在鋰電池領域應用示意圖

圖5   頭部電池廠商氣凝膠應用案例

氣凝膠在建筑保溫節能領域大有可為。2021年，建筑行業占全球能源需求的34%以上， 在與能源消耗和工藝流程相關的二氧化碳排放當中，其占比達到 37%左右。氣凝膠材料具有超低導熱系數、A 級不燃、超輕質等特點，通常作為被動式節能措施的重要原材料，在門窗、建筑管道、墻面保溫及涂料等領域有望替代傳統保溫材料，在建筑節能降碳方面具有廣泛的應用潛力。據《氣凝膠反射隔熱涂料在建筑領域的節能降碳應用》一文中闡述，通過對比 3 種典型建筑外墻分別應用氣凝膠反射隔熱涂料AC與兩種常用外墻材料WC（白色顆粒漆）、CC（水泥）后的全年制冷能耗，使用氣凝膠反射隔熱涂料AC后，建筑的制冷能耗都有了顯著降低。

圖6   三種典型建筑外墻使用不同涂料的全年制冷能耗

“雙碳”背景下，預計氣凝膠在各領域滲透率有望進一步提升。我國氣凝膠目前在石化管道、新能源車和建筑保溫材料領域滲透率分別約為1.9%、10%、0.23%，中性測算下，若 2025 年我國氣凝膠在三個主要市場滲透率提升到 5%、35%、1%，則增量空間達近百億。

表1   2025 年我國氣凝膠主要市場空間測算

//中國引領第四次產業化，技術突破和產業鏈建設為看點

氣凝膠處于第四次產業化時期，我國行業規模快速擴張。氣凝膠最早由美國科學工作者Kistler 在 1931 年制得，20 世紀 90 年代國外將其產業化。從 2001 年美國Aspen 公司成立，開始第三次氣凝膠產業化至今，20年來全球氣凝膠產業已走過了研發期、導入期，目前正處于成長期前期。國內氣凝膠行業則起步于 21 世紀，隨著 2012 年國內首套 1000L 超臨界二氧化碳氣凝膠干燥設備投產，我國氣凝膠生產逐漸規模化，2016 年常州國家高新區和普禾資本在常州簽署《戰略合作協議》，正式宣布國內第一個氣凝膠新材料產業集群項目落戶常州國家高新區。近幾年經過多次技術迭代，生產成本降低，國內氣凝膠產量實現了快速躍升。2015-2020 國內氣凝膠材料產量由 1.96 萬立方米增長至 10.00 萬立方米，氣凝膠制品產量由 2.44 萬噸增長至 12.60 萬噸。

圖7   氣凝膠產業化發展歷程

成本制約目前滲透率水平，技術和規模化將是突破關鍵。Aspen Aerogels 數據顯示， 材料成本約占其氣凝膠總成本的 48%，制造成本約占 44%。具體來看，氣凝膠的生產成本主要集中在硅源（原料）、設備折舊（干燥）及能耗（干燥）方面。因此，有效降低成本一方面依賴于制備工藝的突破，一方面通過低成本原材料的大規模產業化實現。

據統計，目前我國氣凝膠材料產能達 38.36 萬立方/年，擬建產能為 137.8 萬立方/年。由于氣凝膠材料具有較強的技術壁壘，目前大多數的新入局者均采用股權投資的形式進入氣凝膠行業。短期內，產線落地速度及技術突破將成為企業核心競爭力。長遠來看，產業鏈布局及原料供給將成為企業搶占制高點。

圖8   我國主要氣凝膠企業產能情況

從制備工藝來看，目前超臨界干燥工藝和常壓干燥工藝是主流干燥工藝，其中超臨界效果最好，但成本也較高，而常壓干燥的制造成本是超臨界工藝的 1/20，所以兩種方法是齊頭幵進，值得一提的是，常壓工藝本身的工藝要求較高，所以只有對常壓工藝成熟的生產企業才具有競爭優勢，否則成本優勢并不突出。由于二氧化碳超臨界干燥技術綜合性能最佳，目前大多數產能以二氧化碳超臨界干燥為主，采用二氧化碳超臨界干燥路線的企業在當前階段具有一定優勢。

從原料端來看，對于二氧化硅氣凝膠而言，原材料一般為無機硅源和有機硅源，硅化工 企業的成本優勢凸顯。晨光新材是功能性硅烷行業領先企業，擁有正硅酸乙酯產能，具備顯著成本優勢；宏柏新材是含硫硅烷細分龍頭，取得了十多項含硫硅烷領域的核心技術，憑借上游原料切入氣凝膠賽道。

從產業鏈來看，目前國內除了納諾科技和愛彼愛和既可以生產又可以加工氣凝膠制品外，埃力生等企業則只提供氣凝膠材料給加工廠，通過加工企業進一步加工成制品。加工企業通常外購氣凝膠材料，再根據下游客戶的定制化需求加工成特定形狀。

氣凝膠作為當前最高效節能隔熱材料，在“雙碳”背景下，隨著技術突破和產業鏈建設有望進一步提升下游需求滲透率，未來有望逐步替代傳統絕熱材料，尤其是在工業和設備領域發展速度加快。我國氣凝膠布局企業有望乘第四次產業化東風，尤其是產業鏈一體化的企業或將憑借成本優勢和渠道優勢脫穎而出。

如需完整版PDF報告，請關注公眾號【氣凝膠應用技術產業聯盟】，并后臺回復“020”獲取。