本报告导读：
　　电池隔热“硬需求”将推动气凝胶的规模化进程，而工艺优化+技术路线迭代带来的成本下降，有望为气凝胶逐阶打开对传统绝热材料的替代空间。
　　摘要：
　　本文重点探讨气凝胶的上量契机，以及观测潜在需求弹性的关键变量。我们认为电池隔热需求的崛起，将推动气凝胶的规模化进程，而规模化后的市场竞争有望促成工艺优化+技术路线迭代两阶段降本，随成本的进一步下降，气凝胶对其他传统绝热材料的替代有望加速。相关标的：晨光新材、江瀚新材、宏柏新材、兴发集团等。
　　引领绝热新纪元，气凝胶正处于规模化的关键时点。气凝胶是目前已知导热系数最低、密度最低的固体隔热材料，众多种类中SiO2气凝胶最为成熟。对比传统绝热材料，气凝胶的等效用量少、使用年限长，等效条件下所需厚度仅为传统材料的1/3~1/4，间接减轻其他成本项；寿命可达传统材料的3~4倍，减少维护成本或重复投资。虽然当前其初期投资成本仍较高，但全生命周期性价比或已显现。气凝胶诞生至今已有超90年历史，经历多轮产业化尝试，于21世纪初得到商业化运作，应用于能化等领域，但高昂的成本限制了其在油气管道等场景中对传统材料的大批量替代，而当前电池领域的新应用场景或将成为其规模放量的真正驱动。
　　分两阶段看降本潜力：工艺优化和技术路线迭代。影响气凝胶性能与成本的关键在于硅源和干燥工艺的选择。当前的主流路线是对厂商技术能力要求较低而成本较高的有机硅源+超临界干燥，更易实现落地，帮助企业率先卡位占据份额。而从理论成本来看，无机硅源+常压干燥或许是大规模工业化生产的优选。因而，短期内降本关键在于当前主流工艺的优化，中长期大幅降本需关注技术路线的更迭。
　　电池隔热“硬需求”催化放量，降本进度决定潜在替换空间。气凝胶主要用于锂电池电芯间隔热，电池安全性要求的提升为其打开的广阔空间，中性假设下2025年动力电池隔热片空间或超40亿元。而在能化、建筑等众多领域中的渗透率提升，仍有待成本的进一步下降。当前，国内迎来竞争性扩产潮，入局玩家多元化。从规划层面看，产能的扩大、竞争的加剧无疑有助于气凝胶的降本和市场的拓宽，但鉴于需求释放节奏仍有不确定性，以及行业存在一定技术门槛，后续需关注产能落地的实际进展。
　　风险提示：需求释放不及预期、降本不及预期、产品开发不及预期

研究报告全文：股票研究TableindustryInfo建材TableMainInfoTableTitle评级TableInvest增持20231019上次评级增持硬需求驱动放量强降本拓宽空间TablesubIndustry细分行业评级行气凝胶行业专题报告业鲍雁辛分析师巫恺洋研究助理专0755-239768300755-23976666baoyanxingtjascomwukaiyang028675gtjascom题证书编号S0880513070005S0880123070145研本报告导读究电池隔热硬需求将推动气凝胶的规模化进程而工艺优化技术路线迭代带来的相关报告TableDocReport成本下降有望为气凝胶逐阶打开对传统绝热材料的替代空间建材国泰君安证券-建材行业基本面数据摘要大全2023101320231017本文重点探讨气凝胶的上量契机以及观测潜在需求弹性的关键变TableSummary建材硅基材料研究框架量我们认为电池隔热需求的崛起将推动气凝胶的规模化进程而20231017规模化后的市场竞争有望促成工艺优化技术路线迭代两阶段降本建材国泰君安证券-建材行业基本面数据随成本的进一步下降气凝胶对其他传统绝热材料的替代有望加速大全20231006相关标的晨光新材江瀚新材宏柏新材兴发集团等20231008建材底部明晰推荐水泥龙头引领绝热新纪元气凝胶正处于规模化的关键时点气凝胶是目前20230926已知导热系数最低密度最低的固体隔热材料众多种类中SiO2气建材行情底部或已明朗推荐建材龙头凝胶最为成熟对比传统绝热材料气凝胶的等效用量少使用年限20230922证长等效条件下所需厚度仅为传统材料的1314间接减轻其他成券本项寿命可达传统材料的34倍减少维护成本或重复投资虽研然当前其初期投资成本仍较高但全生命周期性价比或已显现气凝究胶诞生至今已有超90年历史经历多轮产业化尝试于21世纪初得到商业化运作应用于能化等领域但高昂的成本限制了其在油气管报道等场景中对传统材料的大批量替代而当前电池领域的新应用场景告或将成为其规模放量的真正驱动分两阶段看降本潜力工艺优化和技术路线迭代影响气凝胶性能与成本的关键在于硅源和干燥工艺的选择当前的主流路线是对厂商技术能力要求较低而成本较高的有机硅源超临界干燥更易实现落地帮助企业率先卡位占据份额而从理论成本来看无机硅源常压干燥或许是大规模工业化生产的优选因而短期内降本关键在于当前主流工艺的优化中长期大幅降本需关注技术路线的更迭电池隔热硬需求催化放量降本进度决定潜在替换空间气凝胶主要用于锂电池电芯间隔热电池安全性要求的提升为其打开的广阔空间中性假设下2025年动力电池隔热片空间或超40亿元而在能化建筑等众多领域中的渗透率提升仍有待成本的进一步下降当前国内迎来竞争性扩产潮入局玩家多元化从规划层面看产能的扩大竞争的加剧无疑有助于气凝胶的降本和市场的拓宽但鉴于需求释放节奏仍有不确定性以及行业存在一定技术门槛后续需关注产能落地的实际进展风险提示需求释放不及预期降本不及预期产品开发不及预期请务必阅读正文之后的免责条款部分行业专题研究目录1投资故事32气凝胶正处规模放量关键时点421气凝胶材料性能优异下游应用场景丰富422电池隔热需求正驱动气凝胶规模化应用63气凝胶vs传统绝热材料节能耐用或可构筑全生命周期性价比74工艺优化与技术路线迭代有望促成两轮降本1041制备硅源及干燥工艺的选择是关键10411硅源选择权衡成本与性能11412干燥工艺现以超临界为主未来关注常压法突破1142气凝胶尚有较大降本空间125下游应用突破看电池潜在替换看降本1351电池安全性要求的提升带来隔热硬需求1352能化渗透仍局限于大温差绝热场景1553其他建筑节能等领域潜在需求广阔176国内外厂商正加速布局1861海外龙头AspenAerogels能化业务稳定发力电池隔热1862国内进展迎来竞争性扩产潮玩家类型多样1963相关标的217风险提示22请务必阅读正文之后的免责条款部分2of23行业专题研究1投资故事从行业内近两年掀起的扩产潮以及下游硬需求的崛起之中我们可以看到气凝胶的规模化进程正在加速在当前节点对气凝胶的全方位梳理有助于我们把握气凝胶规模化的契机以及观测气凝胶未来潜在需求弹性的关键变量引领绝热新纪元气凝胶正处于规模化的关键时点气凝胶是目前已知导热系数最低密度最低的固体隔热材料众多种类中SiO2气凝胶最为成熟对比传统绝热材料气凝胶的等效用量少使用年限长等效条件下所需厚度仅为传统材料的1314间接减轻其他成本项寿命可达传统材料的34倍减少维护成本或重复投资虽然当前其初期投资成本仍较高但全生命周期性价比或已显现气凝胶诞生至今已有超90年历史经历多轮产业化尝试于21世纪初得到商业化运作应用于能化等领域但高昂的成本限制了其在油气管道等场景中对传统材料的大批量替代而当前电池领域的新应用场景或将成为其规模放量的真正驱动分两阶段看降本潜力工艺优化和技术路线迭代影响气凝胶性能与成本的关键在于硅源和干燥工艺的选择当前的主流路线是对厂商技术能力要求较低而成本较高的有机硅源超临界干燥更易实现落地帮助企业率先卡位占据份额而从理论成本来看无机硅源常压干燥或许是大规模工业化生产的优选因而短期内降本关键在于当前主流工艺的优化中长期大幅降本需关注技术路线的更迭电池隔热硬需求催化放量降本进度决定潜在替换空间气凝胶主要用于锂电池电芯间隔热电池安全性要求的提升为其打开的广阔空间中性假设下2025年动力电池隔热片空间或超40亿元而在能化建筑等众多领域中的渗透率提升仍有待成本的进一步下降当前国内迎来竞争性扩产潮入局玩家多元化从规划层面看产能的扩大竞争的加剧无疑有助于气凝胶的降本和市场的拓宽但鉴于需求释放节奏仍有不确定性以及行业存在一定技术门槛后续需关注产能落地的实际进展投资建议我们认为伴随着电池隔热需求的崛起电芯间隔热片的应用将推动气凝胶的规模化进程而规模化后的市场竞争有望促成工艺优化技术路线迭代两阶段降本随成本的进一步下降气凝胶对其他传统绝热材料的替代有望加速相关标的晨光新材江瀚新材宏柏新材兴发集团等请务必阅读正文之后的免责条款部分3of23行业专题研究表1相关公司估值总市值EPSPE代码公司名称收盘价PB亿元2023E2024E2023E2024E605399SH晨光新材1435448220607511719171229603281SH江瀚新材2943109872442283001292980605366SH宏柏新材793485624902604330351832600141SH兴发集团191212331081692241129853601117SH中国化学76546737085105122731625688386SH泛亚微透3885272043715923124461682数据来源Wind国泰君安证券研究PS盈利预测采用Wind一致预期数据更新至202310162气凝胶正处规模放量关键时点我们观察到气凝胶的规模化进程正在加速在当前节点对气凝胶的全方位梳理有助于我们把握气凝胶规模化的契机以及观测气凝胶未来潜在需求弹性的关键变量本章节中我们期望说明气凝胶的概念结构和特性并对其发展历程中经历的多次产业化尝试进行梳理有助于我们理解一种新材料在何条件或背景下能够从实验室走向产业化而又是什么契机推动其放量我们可以看到气凝胶应用于能化领域的过去二十年里并没有实现对传统材料的大规模替代即成本导向的场景中其实没能跑通而电池安全强制要求带来的新应用而非传统应用场景下的替换电芯间隔热片才真正为气凝胶的规模化拉开序幕21气凝胶材料性能优异下游应用场景丰富气凝胶是一种具有纳米多孔网络结构孔隙中充满气态分散介质的非晶态材料是目前已知导热系数最低密度最低的固体隔热材料气凝胶材料诞生于1931年由加利福尼亚州太平洋学院Kistler教授以水玻璃为原料采用乙醇超临界干燥技术制得其将气凝胶定义为湿凝胶经超临界干燥所得到的材料称之为气凝胶气凝胶具有纳米多孔结构低密度低介电常数低导热系数高孔隙率高比表面积等特点在保温隔热吸附分离吸声隔音生物医用光电催化储能转化等用途中均表现出优异性能表2气凝胶结构和性能参数参数值参数值导热系数25时0018WmK声学特性声速100ms用纤维增强时更优耐温范围-196650防火性能A1级堆积密度006018gcm3折射率低至1025接近空气比表面积700m2g介电常数低介电常数11孔径1100nm平均在1020nm疏水性超疏水性接触角150仅指疏水气凝胶孔隙率9599外观半透明白色和半透明粒径10100nm数据来源气凝胶纳米材料的研究进展国泰君安证券研究气凝胶目前的主流应用即作为隔热材料其阻热原理在于均匀致密的纳请务必阅读正文之后的免责条款部分4of23行业专题研究米孔及多级分形孔道微结构可以有效阻止空气对流降低热辐射和热传导可广泛应用于航空航天能源化工建筑电池交通服装等领域表3气凝胶隔热原理原理具体表现无对流效应气凝胶气孔为纳米级孔径尺寸小于分子平均自由程内部空气失去自由流动能力无穷多遮挡板效应纳米级气孔气孔壁无穷多辐射传热降至最低无穷长路径效应热传导沿着气孔壁进行而纳米级气孔壁无限长且接触面积非常小数据来源气凝胶材料的研究进展国泰君安证券研究气凝胶材料已有超90年历史经历多轮产业化尝试1第一次产业化发生于20世纪40至70年代该阶段美国孟山都公司尝试开拓民用场景但高昂的成本和应用开发的滞后阻碍了气凝胶的发展公司于20世纪70年代终止了气凝胶项目2第二次产业化发生于20世纪70至80年代该阶段火箭科研探测器等非民用需求促进气凝胶的产业化同时出现了多种硅源及干燥工艺技术路线的持续迭代为气凝胶的规模化生产奠定技术基础3第三次产业化发生于21世纪初AspenAerogels等海外龙头企业诞生气凝胶开启了在石化等领域的商业化应用与此同时国内也开始了气凝胶的研究及产业化进程4第四次产业化正在进行中生产成本逐渐降低应用领域持续扩展气凝胶正迎来规模化放量的窗口随电池隔热等新能源领域需求的崛起中国企业有望引领浪潮表4气凝胶材料已有超90年历史经历多轮产业化尝试阶段时间成果具体内容尝试开拓民气凝胶发明者Kistler与美国孟山都公司合作于1948年完成了一种粉状的二氧化硅第一次20世纪40用场景成本气凝胶的开发并开始大量生产名为Santocel的气凝胶粉体当时主要用作化妆品及产业化至70年代难题阻碍发牙膏中的添加剂或触变剂硅橡胶添加剂油漆的增稠剂等但因为高昂的制造成本展及应用开发的滞后孟山都公司于20世纪70年代终止了气凝胶项目1962年法国政府找到里昂大学Teichner教授要求他设计一种将氧气和火箭推进剂储存在多孔材料中的方法1968年Teichner教授研制了正硅酸甲酯TMOS并以此作为SiO2气凝胶的有机硅前驱体替代水玻璃避免了冗长的溶剂置换过程20世纪年代初期粒子物理学家认识到气凝胶将是制造切仑科夫探测器的理想介质材非民用需求80SiO2料并使用TMOS方法制备的气凝胶制造探测器同一时期美国学者采用正硅酸乙第二次20世纪70促进产业化酯TEOS替代TMOS使水解产物由具有毒性的甲醇转变为无毒的乙醇鉴于CO2产业化至90年代技术路线持的临界温度3126低于乙醇的临界温度24310科学家又提出以绿色温和的续迭代CO2超临界干燥替代高温高压的乙醇超临界干燥使气凝胶生产更为安全可靠1985年和1988年第一届和第二届气凝胶国际会议的召开促进了气凝胶材料在世界范围内的推广和应用1989年美国劳伦斯-利物莫国家实验室的Pekala等研制了有机及C气凝胶1995年Prakash等提出气凝胶的常压干燥制备方法1999年美国AspenSystems公司承接美国宇航局的课题成功制备出纤维复合的气凝胶超级绝热材料年公司正式成立气凝胶开始得到商业化海外龙头企2001AspenAerogels运作同时也将气凝胶绝热毡推广应用到了航天军工以及石化领域2003年Cabot通业诞生开启第三次过兼并德国Hoechst掌握常压干燥制备SiO气凝胶材料的技术成立了气凝胶专业21世纪初石化等领域2产业化公司为作采光玻璃中的填充层和涂料添加剂生产气凝胶粉体颗粒同样在年的商业化应2003同济大学开始发表常压干燥的研究论文中国技术工作者在常压干燥领域的投入逐步用增多2004年国内第一家从事气凝胶材料产业化的公司成立从此国内开始了气凝胶的工业化生产新能源产业随着气凝胶技术与应用的发展进步其生产成本得到降低应用领域得到扩展市场第四次需求崛起中也逐步走向成熟中国气凝胶产业在学术研究生产技术水平产业化应用等方面正在进行产业化国企业有望与欧美齐头并进伴随中国新能源产业的崛起电池安全等需求有望进一步推动气凝引领浪潮胶规模化数据来源气凝胶材料的研究进展华陆新材公众号国泰君安证券研究请务必阅读正文之后的免责条款部分5of23行业专题研究气凝胶种类多样SiO2气凝胶产业化最为成熟随着研究手段的不断丰富和基础研究的不断深入气凝胶的结构和种类也得到不断完善根据气凝胶材料的成分大致可以分为氧化物气凝胶碳化物气凝胶氮化物气凝胶等等SiO2气凝胶是研究最多最为成熟的气凝胶类型以下我们的讨论均针对SiO2气凝胶展开表5气凝胶种类多样类别主要类型氧化物气凝胶SiO2气凝胶Al2O3气凝胶ZrO2气凝胶V2O5气凝胶TiO2气凝胶过渡金属氧化物碳化物气凝胶SiC气凝胶SiOC气凝胶ZrC气凝胶氮化物气凝胶Si3N4气凝胶BN气凝胶C3N4气凝胶VN气凝胶有机气凝胶聚酰亚胺气凝胶聚氨酯气凝胶碳气凝胶石墨烯气凝胶纤维素气凝胶蛋白质气凝胶等等复合气凝胶掺杂气凝胶二元及多元复合气凝胶与基材复合的气凝胶等等数据来源气凝胶材料的研究进展国泰君安证券研究SiO2气凝胶产业链上游主要为有机或无机硅源中游包括气凝胶材料制品下游涉及有保温隔热防火等需求的各应用领域其中中游制造环节由于气凝胶的结构力欠缺通常需要以纤维增强材料作为支撑骨架制成气凝胶毡气凝胶板气凝胶布等制品使用常见的是以玻纤陶瓷纤维预氧丝等为主的介质传统的油气管道隔热等应用中最常用的气凝胶产品为气凝胶毡在电池电芯隔热需求这一新应用中由于气凝胶毡存在掉粉问题需要增加对气凝胶毡的模切封装环节制成气凝胶隔热片使用图1气凝胶产业链图数据来源IDTechEx国泰君安证券研究22电池隔热需求正驱动气凝胶规模化应用气凝胶市场空间正逐步打开据IDTechEx数据2022年全球气凝胶市场空间预计略低于45亿美元并预测2034年气凝胶市场规模有望超26亿美元2022-2034年CAGR为158据对我国气凝胶材料产业发展现状及趋势的思考2019年国内气凝胶制品产能超过55万立方产业规模已突破6亿元以满足纳米孔气凝胶复合绝热制品GBT343362017标准的产品为统计口径估算十三五期间年复合增长请务必阅读正文之后的免责条款部分6of23行业专题研究率近20假设2019-2022年CAGR维持该水平不变2022年我国气凝胶市场规模或超10亿元取气凝胶产品单价15000元立方米对应产量约67万立方级仍有较大增长空间过去主要用于油气管道等领域未来电池应用或将成为其规模放量的真正驱动IDTechEx数据显示2021年油气及工业隔热对二氧化硅气凝胶的需求占总需求量的比例高达749用于建筑建造8用于交通运输电池而2022年动力电池对气凝胶的需求可谓异军突起占比超30并且预计将成为未来气凝胶的主要应用图2从气凝胶需求结构来看电池或将成为主要的下游应用数据来源IDTechEx3气凝胶vs传统绝热材料节能耐用或可构筑全生命周期性价比绝热节能材料是用于设备或者建筑围护阻抗热流传递的材料或者材料复合体种类多样适配不同的应用场景依据材质进行划分常规传统绝热材料主要为岩矿棉玻璃棉硅酸铝聚氨酯等新型绝热材料包括真空绝热版气凝胶等各种材料的成本性能等差异使得其应用领域有所不同图3绝热材料分类依据材质数据来源赛特新材招股书国泰君安证券研究请务必阅读正文之后的免责条款部分7of23行业专题研究适应绿色低碳发展需求绝热材料市场稳步增长绝热材料是我国推进节能减排实现绿色低碳发展的关键材料根据中国绝热节能材料协会数据我国绝热节能材料产量自2016年起逐年增长2017年绝热节能材料行业受到国家政策影响产量出现较大幅度增长2022年我国绝热节能材料产量达到875万吨2015-2022年CAGR为647图4我国绝热材料产量逐年提升数据来源中国绝热节能材料协会国泰君安证券研究表6气凝胶的潜在替代空间广阔2020年中国绝热材料产量产量产量序号产品名称序号产品名称万立方米万平米1岩矿渣棉及制品33338矿棉吸声板137332玻璃棉及制品包括火眼棉15009铝箔面硬质酚醛聚氨酯夹芯板13013硅酸铝纤维制品33310钢丝网架等夹芯板93334硬质类绝热制品43111建筑用金属面绝热夹芯板266675有机类绝热制品460612纤维喷涂绝热制品3876复合硅酸盐及制品11113真空绝热版26677气凝胶绝热材料414外墙保温用酚醛泡沫板1333数据来源中国绝热节能材料协会华陆新材公众号国泰君安证券研究相较传统材料气凝胶绝热节能效果更佳所需用量少间接减轻其他成本项气凝胶导热系数远低于其他传统材料达到相同保温效果时所需气凝胶保温材料的厚度仅为传统材料厚度的1314减少保温材料占用空间有助于提升场地的有效使用空间此外相较于架空管道气凝胶在直埋管道中更为显著因为直埋在成本上不仅仅要考虑保温材料费还要考虑土方开挖与填埋所产生的费用和使用外套钢管所产生的费用以及其他防腐施工等费用使用气凝胶代替硅酸铝等能够减小外套管的规格由此产生的钢材费土方费也会随之减少气凝胶还具备疏水耐火抗压耐老化尺寸稳定等突出性能使用年限可达传统材料的34倍有助于降低作业成本以及后续的维护成本或重复投资请务必阅读正文之后的免责条款部分8of23行业专题研究图5石化厂中压蒸汽管线保温改造气凝胶替硅图6达相同表面温度时气凝胶厚度仅为传统材料酸铝棉后管道保温层体积显著减少的1314数据来源埃力生数据来源爱彼爱和表7相较传统保温材料气凝胶在多维度上均显现出更优的性能传统保温材料气凝胶绝热毡硅酸铝玻璃棉岩棉价格元m31200018000500700300400400500常温0017003500380036导热系数100002400500510049WmK3000034009-0091最高使用温度650800400400容重kgm1702101201504060100120憎水率99体积吸湿率1无需特殊防水性防水措施可拆卸保温套保温效果好使不完全防水防护板表面需喷涂金属密封胶进行防水用方便三通阀门等保温可拆卸保温套保温效果好使用方便喷涂方式或保温盒保温保温效果差毡状制品压缩形变大抗压强度25120Kpa板状制品脆性大易碎材料结构松散自重设备振动材料进水等极易导致材整体性好具有较好的抗震抗拉性在使用料解体沉降保温效果明显下降过程中不出现颗粒堆积沉降等现象20特点年模拟测试收缩率小于1导热系数无变化使用年限1015年34年使用厚度小可减少管道保温厚度减少蒸保温层厚搭接处容易存在缝隙较高的膨胀收缩系数易其它汽管道间距减少厂房面积或管廊大小致使缝隙成为热桥振动后更明显数据来源纳诺科技国泰君安证券研究注价格数据利用文献采购平台等公开信息综合估计气凝胶初期投资成本仍较高但全生命周期性价比或已优于传统绝热材料参考气凝胶高效保温材料在站场地上管道应用的经济性分析所设计的油气运输管道案例该研究分别设计气凝胶和传统保温材料相同用量厚20mm方案综合材料及施工成本计算成本及收益仅考虑单次初始投资的情况下气凝胶方案新增投入的回收期为46年综合考虑初始投资和维护成本后投资回收期仅373年维护成本计算方式为假定气凝胶使用12年更换传统保温使用4年更换则传统保温在12年中需更换2次将2次更换的费用作为维护费用按12年分摊则每年气凝胶方案总收益节能收益节省维护费用请务必阅读正文之后的免责条款部分9of23行业专题研究表8气凝胶初期投资成本较高但全生命周期性价比或已优于传统方案投资成本气凝胶材料传统保温材料气凝胶方案相对收益厚度mm20节能收益元年8264主料价格元m22005节省维护成本元年1911主料施工价格元m255投资回报分析辅料种类玻璃布铝箔镀锌板镀锌板1仅考虑初始投资辅料价格元m2335050新增初始投入成本元37976辅料施工价格元m221年收益元8264单位人工材料费用元m226361新增投资回收期年46施工面积m21882考虑初始投资及维护成本单次人工材料总费用元4944411468新增初始投入成本元37976使用年限年101534年收益元10175新增投资回收期年373数据来源气凝胶高效保温材料在站场地上管道应用的经济性分析国泰君安证券研究4工艺优化与技术路线迭代有望促成两轮降本本章中我们将探究气凝胶的制备流程明确关键环节的选择对于气凝胶材料性能和成本的影响以及从企业的角度可能如何抉择并据此推断气凝胶在不同阶段的技术路径和成本变化情况技术路线的确定主要在于两个变量1硅源有机或无机2干燥工艺超临界或常压我们认为现阶段为满足企业率先卡位占据份额的需求产品性能更有保证且对厂商技术能力要求较低的有机硅源超临界干燥将是主流技术路径在该路线在经历过充分的工艺优化后市场竞争下对进一步降本的追求有望促成理论成本更低的无机硅源常压干燥路线的突破41制备硅源及干燥工艺的选择是关键气凝胶的制备流程主要包括溶胶-凝胶化老化改性和干燥其中溶胶-凝胶化过程是指前驱体溶胶聚集缩合形成凝胶的过程水量溶剂含量pH值凝胶温度水解时间等均是重要控制因素由于刚形成的湿凝胶三维强度不够而容易破碎坍塌因此需要在母体溶液中老化一段时间提高强度或者利用表面改性减小干燥应力干燥过程即用空气取代湿凝胶孔隙中的溶液并排出前驱体选择溶胶-凝胶过程和干燥工艺是的制备关键进入制备环节前的前驱体硅源的选择将影响后续制备工艺可分为有机硅源和无机硅源两类溶胶-凝胶过程的难度在于各重要条件的具体控制干燥环节是直接影响气凝胶材料性能的核心环节主要可分为超临界法和常压法以下我们分别探讨不同的硅源和干燥工艺并将二者结合起来看气凝胶的技术路线选择请务必阅读正文之后的免责条款部分10of23行业专题研究图7气凝胶制备工艺流程数据来源气凝胶材料的研究进展411硅源选择权衡成本与性能气凝胶硅源可分为无机硅源和有机硅源其中硅酸钠和正硅酸乙酯相对成熟无机硅源包括硅酸钠硅溶胶等有机硅源包括正硅酸乙酯正硅酸甲酯多聚硅氧烷等目前相对成熟的主要为硅酸钠水玻璃正硅酸乙酯TEOS除采用单一硅源外还可依据需要引入含有疏水或功能性基团形成复合硅源硅源选择及相应工艺细节的不同所制得气凝胶的结构和性能有所差异采用水玻璃为前驱体硅源廉价易得但是其水解过程将产生Na水洗去盐过程较长环保代价较高最终影响综合成本且对后期气凝胶的结构和性能有一定影响采用正硅酸乙酯等硅醇盐为前驱体制备工艺较为成熟避免无机盐类的产生凝胶的制备周期缩短孔径结构分布更均匀性能更优异但硅源价格相对较高表9硅酸钠原料廉价易得正硅酸乙酯制得成品性能更优类别主要材料优势劣势Na的存在极大影响气凝胶性能去除成本无机硅源硅酸钠廉价易得使用和存储具有长期的化学稳定性高且延长制备周期成品结构和性能更优异制造过程相对简化工艺技有机硅源正硅酸乙酯价格昂贵使用存储有易燃易爆风险术相对成熟数据来源二氧化硅气凝胶硅源选择的研究进展不同硅源制备二氧化硅气凝胶研究进展国泰君安证券研究412干燥工艺现以超临界为主未来关注常压法突破干燥工艺是核心直接决定气凝胶材料性能干燥过程需要防止凝胶收缩和破裂必须采用无或低表面张力的方法进行干燥常见技术路线包括超临界干燥和常压干燥等超临界干燥成本设备依赖度高但技术门槛更低常压干燥理论上更适于大规模连续生产但技术工艺有待突破1超临界干燥较易制得性能优良的气凝胶材料但设备昂贵且复杂对设备系统依赖度较高但经设备厂家成套供应后对于生产厂家而言技术门槛较低该工艺也请务必阅读正文之后的免责条款部分11of23行业专题研究是多数气凝胶行业新进入厂商的选择关键在于生产过程的提效降本2常压干燥与超临界干燥相比常压干燥设备简单便宜理论上更适用于连续性大规模工业化生产但是对生产厂商的技术工艺要求较高因为在常压干燥时孔隙中流体的迁移会使液体产生毛细管力从而可能导致气凝胶结构的收缩和坍塌表10超临界法成本设备依赖度高技术门槛更低常压法理论上更适于大规模生产技术有待突破超临界干燥常压干燥通过对压力和温度的控制使溶剂在干燥过程中达到其本身的临界点完成液相至气相的超临界转变由用若干种表面张力较低的溶剂替换掉原有骨架间孔于干燥过程中的溶剂无明显表面张力在湿凝胶向气隙中的原有的表面张力较高的溶剂比如水凝胶转变的过程中可以避免或减少干燥时因溶剂表原理并使湿凝胶表面嫁接上烷基等疏水基团来进行疏水面张力导致的体积大幅收缩和开裂从而制得保持湿化处理以防止干燥过程时发生骨架遭到不可逆损凝胶原有形状和结构的气凝胶该工艺的干燥介质包毁而后在常压下直接进行干燥括二氧化碳乙醇甲醇等其中二氧化碳的超临界参数最接近常温故最常用核心设备高压釜常规常压设备设高压条件工作压力高达7-20MPa无需高压条件备设备系统相对复杂相对简单投投入成本运行维护成本较高设备投入成本低于超临界干燥入设备供应成套设备供应商较少大部分化工设备单位都能加工制造硅源有机硅源为主有机硅源无机硅源能耗电耗较高电耗较低当前生产效率较高较低技术门槛设备系统依赖度高业主进入技术工艺门槛相对较低技术门槛较高对配方设计和流程组合优化要求高数据来源二氧化硅气凝胶及其复合材料的制备及性能研究适安佳科技国泰君安证券研究从理论成本的角度来说无机硅源常压干燥相结合的工艺或许是气凝胶大规模工业化生产的优选路线但从目前主要气凝胶厂商的实践来看有机硅源超临界干燥仍是主流该路线有助于保证产品性能且对厂商的技术工艺能力要求更低虽然其成本更高但能够较快落地帮助企业在气凝胶硬需求领域放量的关键节点率先卡位占据一部分市场份额或者就当前企业能够达到的技术水平来说该路线是性价比更高的选择42气凝胶尚有较大降本空间短期来看电池安全的强制要求以及电车的体积焦虑使得气凝胶成为必选项推动了气凝胶的规模化进程而往后看气凝胶在其作为可选项的众多潜在应用场景中的替代能力如何将由其降本程度决定这里我们分两个阶段来探讨气凝胶的降本潜力1工艺优化当前主流的有机硅源超临界干燥工艺在市场竞争的推动下持续优化现阶段气凝胶的产品良率仍有较大提升空间加之企业产能普遍未能得到充分利用气凝胶成本高企经过一定时期充分的市场竞争后随厂商技术工艺成熟满负荷生产在不考虑规模采购原料自供的情况下气凝胶的理论成本有望降至9502元吨2技术迭代若无机硅源常压干燥工艺路线实现突破有望打开大幅降本空间规模化应用后若常压法生产存在的诸多工艺难点得到解决请务必阅读正文之后的免责条款部分12of23行业专题研究气凝胶的技术路线进一步实现迭代其有望迎来第二轮降本无机硅源常压干燥路线下气凝胶的理论成本有望大幅下降至5405元吨表11气凝胶降本潜力巨大无机硅源常压干燥有机硅源超临界干燥单位成本成本单位成本成本项目项目元m3占比元m3占比原辅料原辅料去离子水016000硝酸60190002水玻璃39387729硫酸98033000硫酸981080020液碱30179002烷烃999168170正硅酸乙酯工业级4665604910改性剂硅氧烷类700561296乙醇95000000玻璃纤维1452822688玻纤基层1452821529无水乙醇21376395二氧化碳1037011烷胺991291321359人工折旧能源人工折旧能源人工720001332人工51840546折旧1223632264折旧90200949电力7560140电力33600354蒸汽52000962蒸汽30000316水206004水2160023合计54049210000合计95021310000数据来源宏柏新材环评纳诺科技环评百川盈孚盖德化工网国泰君安证券研究注已考虑原辅料等的回用测算采用年新投入量未考虑自供原辅料或能源的情况测算价格采用市场价对两个项目的玻纤用量取平均值进行统一5下游应用突破看电池潜在替换看降本51电池安全性要求的提升带来隔热硬需求气凝胶主要用于锂电池电芯间隔热锂电池隔热材料主要包括阻燃泡棉云母材料气凝胶陶瓷化硅橡胶复合材料等其中气凝胶的隔热性能最优热失控蔓延时长远高于其他材料从应用部位来看隔热材料具体可用于电芯间模组间模组与上盖板间等部位的隔热阻燃其中电池隔热片置于单体电芯之间能够延缓单体电芯热失控向整个电池系统的传播由于对更高能量密度以及汽车轻量化的追求电芯间隔热需要隔热性能优异且占用空间小的材料气凝胶隔热片成为当前电芯间隔热的主流选择请务必阅读正文之后的免责条款部分13of23行业专题研究表12中国锂电池阻燃隔热主要材料简介及性能对比材料隔热防火简介抗冲击绝缘性价格种类性能性能用于密封缓冲减震和隔热具备一定阻燃性能材料类型多样在PACK方案中设计灵活性高但阻燃抗冲击隔热性能等与气阻燃泡棉凝胶云母材料相比存在不足应用占比逐渐减少目前主要用中低低中低中于模组间电池包四周作为缓冲密封材料未来可能被云母复合材料陶瓷化硅胶泡棉等新型材料部分替代以预氧丝玻纤等基材与气凝胶复合通过高分子PETPI膜或阻燃涂层封装经热压或涂覆复合而成具有优良的隔热和气凝胶毡缓冲性能主要用于电芯间防护目前动力电池无热蔓延技术已高低中中高材料成为高端车型热失控防护要求未来有望从三元像更多中高端铁锂车型普及云母材料具备良好电绝缘热绝缘阻燃和抗冲击性能是目前云母及模组与上盖板模组间主流应用同时随云母复材产品的技术提低高中高高中高其复合材料升和成本下降未来电芯间应用有望提升可在450或以上温度陶瓷化烧结成多孔性自支撑陶瓷体在600-1300火焰中一定时间052h内保持结构完整主要用陶瓷化硅橡于模组和上盖板间作为防火罩起被动防火效果应用成本较高低中高高高胶复合材料应用比例较小仅部分中高端车型少量应用随产品升级降本应用有望扩大数据来源GGII国泰君安证券研究图8气凝胶在电池包中的应用图9气凝胶方案的热失控蔓延时长远高于其他材料数据来源泛亚微透招股书数据来源隔热层对锂电池模组热失控蔓延特性影响的实验研究5分钟内不起火不爆炸为气凝胶打开电池隔热广阔空间2020年5月我国电动汽车领域首批三项强制性国家标准出台其中电动汽车用动力蓄电池安全要求在优化电池单体模组安全要求的同时重点强化了电池系统热安全机械安全电气安全以及功能安全要求特别是标准增加了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标准于2021年1月1日开始实施推动了气凝胶等隔热材料在电车领域渗透率的提升目前以宁德时代比亚迪为主的国内主要电池厂商均已使用气凝胶作为隔热材料动力电池方面气凝胶预计率先应用于安全问题更为突出的三元电池中并有望逐步在中高端磷酸铁锂车型实现渗透相对于磷酸铁锂三元电池中添加镍镍的成分越高反应则越活跃能够在同等容量的条件下带来更大的能量密度但由于镍的活性较大较不稳定安全风险也较高因而三元电池尤其是高镍三元的稳定性热失控问题的解决优先级更高储能电池方面随储能系统热管理及安全要求提升气凝胶的请务必阅读正文之后的免责条款部分14of23行业专题研究渗透也有望加快储能电站应用场景下单体电池数量远高于车用场景且排列紧密随系统中单体数量增加系统发生热失控的概率也有所提升并且单体电池热失控后热量传导至周围电池发生连锁反应热蔓延所造成危害面更广气凝胶需求高增速2025年动力电池隔热片空间或超40亿元GGII预计按电池系统中阻燃隔热材料覆盖面积测算2025年中国锂电池热管理阻燃隔热材料总需求量将超过9000万平方米2020-2025年CAGR高达75其中2022-2025年CAGR超过36从材料需求结构来看气凝胶占比近半市场增量空间最大图10气凝胶是锂电池主流隔热材料增量空间最大万平米数据来源GGII在此我们对确定性更强的动力电池用气凝胶隔热片需求进行测算综合考虑2022年三元电池装车占比375假设2022年气凝胶主要用于三元在其中渗透率达80得装车渗透率30并将2025年保守中性乐观情况下渗透率假设为304050结合单车用量及单价测算得中性假设下2025年动力电池气凝胶隔热材料需求量有望达1800万平对应气凝胶基材规模144亿元隔热片规模432亿元2022-2025年CAGR达43表13中性假设下2025年我国动力电池隔热片需求有望超40亿2025E2022保守中性乐观新能源车销量万辆6887150015001500气凝胶渗透率30304050单车用量平方米3333基材价格元平米80808080隔热片价格元平米240240240240需求量万平620135018002250气凝胶基材规模亿元496108014401800隔热片规模亿元1488324043205400数据来源中汽协中国汽车动力电池产业创新联盟国泰君安证券研究52能化渗透仍局限于大温差绝热场景能化领域是气凝胶的需求基石气凝胶凭借优异的绝热节能效果和稳定性早期首先在能化领域开启替代用于各类储罐管道和设备的绝热请务必阅读正文之后的免责条款部分15of23行业专题研究节能目前国内外主要能源化工厂商均已开始采用气凝胶作为绝热材料如中石化中石油中海油埃克森美孚壳牌雪佛龙等居高不下的价格成为渗透率提升的阻碍气凝胶的应用主要局限于与环境温度温差较大的保温保冷场景虽然气凝胶在能化领域实现了一定渗透但从历史数据来看并未能实现较高的增长参考海外气凝胶龙头Aspen近10年销量维持在约300400万平米以10mm厚度计约34万立方米同时单价也并未显现下降趋势居高不下的价格使气凝胶的应用主要局限于与环境温度温差较大的保温保冷场景例如400以上的中高温绝热场景或用于LNG储运等的低温绝热场景图11Aspen气凝胶销量维持在300400万平米水平数据来源AspenAerogels国泰君安证券研究注2022年电池隔热产品销售占比大幅提升我们可以简单以几个石油炼化和天然气储运的绝热应用场景为例看气凝胶的国内潜在空间德和科技招股书申报稿显示12021-2025年我国石油炼化行业中乙烯制取及分离相关绝热材料年规模约15331686亿元2LNG接收站相关绝热材料年规模约2293亿元3每年全球LNG船用绝热节能材料市场规模约17413047亿元结合克拉克森数据2022年LNG船新增订单中中国船企市占率32预计我国市场规模为557975亿元取平均年规模进行测算以上场景所需传统绝热材料主要为泡沫玻璃聚氨酯硬泡等价格15002000元立方米取平均1750元立方米进行测算气凝胶材料价格约1200018000元立方米取平均15000元立方米进行测算依据气凝胶材料用量约为绝热材料的1314此处取相对用量30仅以上三个低温绝热场景的绝热材料市场规模合计已达4669亿元若气凝胶渗透率达到10则其替代规模达12亿元请务必阅读正文之后的免责条款部分16of23行业专题研究表14我国能化领域绝热需求巨大仅三个低温绝热案例场景下市场规模已达4669亿元平均年规模传统绝热材料价格气凝胶材料价格气凝胶相对传气凝胶替代规模亿元元立方米元立方米统材料用量渗透率亿元石油乙烯制取1610414炼化及分离17501500003010接收站2293590LNG运输船766197数据来源德和科技招股书申报稿克拉克森国泰君安证券研究注应用包括相应场景中的管道储罐设备等我们认为短期内气凝胶在能化领域的渗透率或维持较低水平以替换大温差设施的保温材料为主大规模替代仍待降耗要求进一步提升的催化此外随国内近年集中投扩产气凝胶产能逐步释放其成本有望在行业竞争中持续下降叠加气凝胶的节能收益和使用寿命在前期替代项目中逐步得到验证有望提升气凝胶在能化领域的竞争力53其他建筑节能等领域潜在需求广阔绿色建筑节能环保需求日益增加将为建筑保温材料市场提供更大的市场需求气凝胶有望在少数节能要求高价格敏感度低的项目中实现替代近年来我国一系列建筑绿色节能政策出台建筑保温材料市场迎来新的发展机遇据华经产业研究院数据我国建筑保温材料市场规模由2016年的6866亿元增长至2021年的17187亿元年复合增长率为2014虽然建筑保温材料为千亿级的大市场但气凝胶的渗透提升难度较大相较于能化领域建筑保温的内外温差并不大气凝胶所带来的节能效益或难以覆盖高昂成本因而气凝胶对传统保温材料的替换可能主要集中于少数对节能要求高而对价格敏感度低的项目之中此外在部分老旧小区节能改造工程中气凝胶也有望凭借其耗量少施工简易的优势而得到应用例如中凝科技阳泉老旧小区节能改造工程项目在建筑外墙使用2mm气凝胶薄层保温材料图12建筑节能综合解决方案图132016-2021年中国建筑保温材料市场规模数据来源爱彼爱和官网数据来源华经产业研究院国泰君安证券研究请务必阅读正文之后的免责条款部分17of23行业专题研究图14中储粮运城直属库采用中凝气凝胶涂层图15中凝科技阳泉300万平老旧小区节能改造项目数据来源中凝科技官网数据来源中凝科技官网气凝胶材料未来潜在的众多应用场景可以通过各传统绝热材料的应用领域逐阶寻找待气凝胶成本逐步下降其对于传统绝热材料的替代能力将进一步增强并且除目前应用于电池隔热能源化工建筑节能航天军工纺织服装等领域所需的绝热功能外气凝胶材料吸音隔声吸附净化医药载体等功能也在不断拓宽其想象空间6国内外厂商正加速布局61海外龙头AspenAerogels能化业务稳定发力电池隔热AspenAerogels历经二十年积淀筑牢技术及客户壁垒Aspen于1999年承接NASA课题并成功开发出保存低温火箭燃料的纤维复合气凝胶材料2001年起商业化运作至今已有超20年历史产品主要应用于能源工业电池隔热建筑保温等市场Aspen贴近目标市场终端客户通过与各细分领域头部客户建立技术和商业关系来发展业务并持续优化产品以满足各细分市场的特殊需求同时有助于公司把握相应市场的新机遇并实现渗透凭借着扎实的能化头部客户群基础以及长期积累的专利技术和工艺knowhow加之对新应用场景的敏锐把握和快速反应能力Aspen有望在全球气凝胶市场维持领先地位Aspen的战略选择也能够为我们展望气凝胶的发展方向及节奏提供一定参考公司过去主要集中于为能源工业提供高性能气凝胶公司于2006年推出建筑领域用可持续绝热材料产品系列Spaceloft而后于2008年为能化领域推出2个关键的气凝胶产品系列Pyrogel和Cryogel经历行业终端客户的严格验证并成功推广应用能化领域营收也从2008年的1720万美元增长到2022年的125亿美元CAGR达15全球能源工业绝热市场大约39亿美元其中Aspen的市场份额约为3在能化领域的长期积累为公司的持续增长奠定良好基础2021年起发力动力电池隔热产品成为公司新的增长极伴随着电池隔热需求的兴起Aspen已经开发并商业化用于动力电池的PyroThin系列产品主要客户包括通用丰田等除隔热产品外Aspen还在开发碳气凝胶电池材料持续拓宽气凝胶在各高潜力市场的应用从营收来看请务必阅读正文之后的免责条款部分18of23行业专题研究公司于2021年开始发力电池隔热产品2022年营收占比显著提升公司目前正在投建第二家气凝胶工厂新产能预计于24H1投产利用率释放完全能够带来12亿美元营收随新产能释放Aspen电池隔热业务预计增长强劲图16近年能化领域营收相对稳定电池隔热营收增长显著万美元数据来源企业公告Wind国泰君安证券研究注产品销售主要为能源工业领域产品表15Aspen产品广泛应用于能化领域现已切入动力电池隔热环节应用领域业务进展公司产品已经安装于世界640家炼油厂中的30以上气凝胶毯已被全球25家炼油公司中的24家使炼油用包括埃克森美孚壳牌和雪佛龙等且应用设施范围逐渐拓宽公司气凝胶毯已被世界20家最大的石化公司所使用包括信实工业福尔摩沙石化和利昂德尔巴塞石化尔工业等能天然气和LNG产品在PTT液化天然气公司埃克森美孚公司和道明尼能源公司等公司运营的设施中使用源陆上产品在加拿大油砂设施中使用由桑科尔能源公司康菲石油公司和哈斯基能源公司拥有和运营工产品目前用于巴西海岸墨西哥湾北海马来西亚海岸和非洲西海岸以外的海底项目安装在道达业海上尔马拉松石油公司拥有的海上项目中目标客户是天然气煤炭核能水力发电和太阳能发电设施的运营商产品目前用于NextEra能源发电资源南方公司和杜克能源等公司拥有和运营的设施地区能源产品用于美国和亚洲的大学和市政当局的中高温蒸汽分配网络电目前正应用于通用汽车和丰田的电动汽车电池系统客户群预计将在短期内扩大包括更多的汽车制隔热车造商一级汽车供应商锂离子电池制造商以及电动汽车和储能公司市旨在提高锂离子电池的性能使电动汽车制造商能够扩大驾驶范围降低电动汽车的成本等公司将碳气凝胶项目场电池组件电池电网电池系统和电动汽车的制造商作为碳气凝胶材料的潜在客户可持续绝热材料和其依靠由合作伙伴OEM和制造公司组成的网络为可持续绝热材料运输服装和家电市场提供服他市场务涉及建筑冷藏和热力设备汽车飞机火车电子产品户外装备和服装领域数据来源企业公告国泰君安证券研究62国内进展迎来竞争性扩产潮玩家类型多样我国气凝胶行业产能正加速扩张技术路线以超临界法为主据不完全统计我国现有气凝胶产能超30万立方米规划产能折合量已达200万立方米多数企业采用超临界法干燥工艺部分厂商同步扩产超临界及常压法产能此外部分厂商虽未采用常压法生产但已掌握相关工请务必阅读正文之后的免责条款部分19of23行业专题研究艺并持续优化为气凝胶的持续降本奠定良好基础产品类型来看目前以用于能化及电池领域的隔热毡隔热片为主此外有部分企业开始布局隔热涂料等等入局玩家多元化行业竞争加剧关注产能落地进度布局企业除传统航天军工背景企业专注深耕气凝胶的企业以外还包括上游向下延申的有机硅企业如晨光新材江瀚新材宏柏新材和兴发集团隔热节能企业如赢胜节能江苏汉信天诚以及汽车配件材料厂商等等规划层面看气凝胶产能的扩大竞争的加剧无疑有助于气凝胶的降本以实现更多场景下对传统绝热材料的替代但鉴于下游需求释放节奏仍有不确定性以及行业存在一定技术门槛后续仍需关注各厂商产能落地的实际进展表16国内现有气凝胶产能超30万立方米规划产能折合量已达200万立方米企业现有产能在建规划产能技术路线备注3万立方气凝胶及复合材料在建广东埃力生7万立方计划新增20万立方气凝胶及复合材超临界法中石化参股料扩产立项中国化学子公司华陆新材5万立方25万立方超临界法华陆工程控股泛锐熠辉2万立方60万平热防护隔热材料超临界法25万立方气凝胶毡1100吨气凝胶粉体25万吨气凝胶涂料中凝科技常压法华阳新材参股10万立方气凝胶复合不燃保温板爱彼爱和1万立方25万立方超临界法华昌化工参股1000万平气凝胶玻纤绝热材料10万立方气凝胶绝热制品中科润资1000吨气凝胶粉粒原材料1000吨超临界法1000吨气凝胶粉体气凝胶服装保温材料超临界法纳诺科技15万立方36万立方合盛集团控股常压法中国化学子公司贵州航天乌江12万立方超临界法华陆工程参股泛亚微透016万立方24万平气凝胶ePTFE膜复材超临界法晨光新材77万吨气凝胶超临界法宏柏新材1万立方常压法江瀚新材2000吨气凝胶复合材料超临界法09万立方气凝胶绝热毡09万立珈云新材方气凝胶隔热片06万立方气凝胶超临界法颗粒20万立方气凝胶绝热毡1万吨气超临界法兴发集团凝胶粉常压法超临界法兴发集团全资子湖北兴瑞05万立方常压法公司航鹰特材60万平气凝胶材料超临界法19万吨气凝胶粉体28万立方气凝超临界法阳中新材中凝和华阳合资胶绝热毡常压法超临界法大音希声30万平无机固态气凝胶复合材料泛亚微透控股常压法超临界法赢胜节能4万立方常压法1万立方气凝胶毡10万平深加工弘徽科技超临界法产品翌江新材1200万平气凝胶材料超临界法请务必阅读正文之后的免责条款部分20of23