行業研報丨氣凝膠開啟第二成長曲線，下游應用加速滲透
氣凝膠是最優的絕熱保溫材料，被列入 21 世紀 10 大熱門新材料之一。2023 年氣凝膠供需兩端齊發力，下游需求快速放量，受益于碳中和，氣凝膠加速滲透，行業高景氣。預計2025 年我國氣凝膠總市場規模將達到151.9 億元，2021-2025 年CAGR 達61.7%，增速可觀。
氣凝膠性能極佳，應用價值廣泛
氣凝膠是由膠體粒子或聚合物分子相互聚結構成納米多孔網絡結構，并在孔隙中充滿氣態分散介質的低密度三維納米多孔固態材料。氣凝膠材料是目前已知的密度最小的固體材料，也是世界上熱導率最小的固體材料，具有高比表面積、高孔隙率、低密度、高吸附性和低熱導率等特性，在航空航天、石油化工、環境處理、建筑保溫、能量儲存與轉化等領域具有廣泛的應用價值。隨著材料高效節能要求的提升，氣凝膠具有明顯的替代趨勢。
與傳統保溫材料相比，1)其保溫性能是傳統材料的 2-8 倍,因此在同等保溫效果下氣凝膠用量更少；2) 氣凝膠更換周期在 20 年左右，而傳統保溫材料的更換周期在 5年左右，因此全生命周期的使用成本更低。
表 1：氣凝膠材料的性質參數
圖 1：二氧化硅氣凝膠產業鏈
圖 2：氣凝膠下游應用領域
氣凝膠應用廣泛，需求高增長
氣凝膠應用廣泛，新應用不斷開拓。氣凝膠的機械性能和超臨界干燥工藝帶來高昂制備成本限制其大規模生產及應用，早期只能用于航天、軍工和石化領域。隨著氣凝膠工藝成本的降低和產業規模的不斷擴大，一些新興應用不斷開發出來，氣凝膠市場日益成熟。據lDTechEx Research，2021 年，全球二氧化硅氣凝膠下游市場主要有油氣（56%）、工業（18%）、建筑（9%）、電池包（8%）。據智研咨詢，2021 年中國氣凝膠材料、氣凝膠制品需求量分別為 17.5/ 22.8 萬噸。行業市場規模不斷擴大，到 2021 年全國氣凝膠材料、氣凝膠制品市場規模均超 22 億元。
圖 3：全球二氧化硅氣凝膠應用領域占比
圖 4：中國氣凝膠行業需求量及市場規模
我國氣凝膠市場規模高速增長。在碳減排的大趨勢下，氣凝膠在高溫管道和設備上的應用快速增長；同時伴隨電池安全性愈發受到關注，鋰電池用氣凝膠市場空間也大幅提升。預計2025 年我國氣凝膠總市場規模將達到 151.9 億元，2021-2025 年 CAGR 達 61.7%，增速可觀。
表 2：國內氣凝膠市場規模預測（億元）
行業產能加速擴張，超臨界干燥技術原料自給優勢大
氣凝膠行業產能正加速擴張。根據各企業目前披露的數據，目前國內約有 20 萬方氣凝膠產能。隨著下游需求的快速提升，多家行業龍頭企業開始入局氣凝膠行業：目前新進的企業的背景包括工程裝備龍頭企業中國化學、硅烷龍頭企業晨光新材、含硫硅烷龍頭企業宏柏新材、ePTFE 膜龍頭企業泛亞微透等。目前生產 1 萬方的氣凝膠約需投資 1~1.8 億元， 新入局企業大多為上市公司，均有一定的資金實力，加速氣凝膠行業產能擴張速度。根據我們的統計，目前主流企業的在建產能合計約 26 萬方，規劃產能 38 萬方。在建以 2 年的投產周期來算，預計未來 2 年的產能年均增速將在 52%。
表 3：國內較大型氣凝膠企業產能情況
干燥工藝是制備過程中最關鍵的步驟，當前干燥工藝有超臨界干燥技術與常壓干燥技術。常溫干燥技術雖生產成本更低，但產品質量較低，目前超臨界干燥技術為市場主流技術， 而超臨界干燥技術需要使用有機硅源。我們認為，現階段，有機硅源+二氧化碳超臨界干燥技術產品綜合性能最好，是短中期的主流工藝，自給原料的企業還能進一步疊加成本優勢。
表 4：主流干燥技術對比
使用有機硅源和超臨界干燥技術生產的企業，實現原料自給及輔料循環單方成本可大幅降低。我們根據華陸新材 5 萬方硅基氣凝膠復合材料項目合成成本進行拆分。該項目采用硅酸酯和硅氧烷作為硅源，使用二氧化碳超臨界干燥技術。根據我們的測算，單方總成本為9438 元，其中原材料成本占比 59%、能源成本占比 14%、人工成本占比 4%、折舊成本占比 23%，原材料占較大比例，對于二氧化硅氣凝膠而言，硅化工企業的成本優勢凸顯。
表 5：以硅酸酯為硅源、采用超臨界干燥技術的氣凝膠成本測算
圖 5：以硅酸酯為硅源、采用超臨界干燥技術的生產工藝
氣凝膠需求快速釋放，當前有機硅源+超臨界干燥法為主流工藝，而產業鏈價值分配主要集中在上游硅源的正硅酸乙脂環節。當前上游硅烷企業憑借原材料自給優勢強勢入局氣凝膠，供應穩定且成本更低，與其他氣凝膠企業相比競爭優勢較大。
在當前雙碳政策下，節能將成為化工、能源、建筑行業未來的發展的主旋律。化工企業普遍面臨節能降耗的重要任務，因此對高效隔熱材料的需求更加迫切，全球氣凝膠進入發展快車道。
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