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专访气凝胶领域专家,深度分析行业高速增长的底层逻辑

作为材料领域的“隔热王者”,气凝胶是目前已知导热系数最低、密度最低的固体材料、由于防火等级高、防水效果好、使用温度范围广、使用寿命长等优良性能,过去一直应用于航天军工、石化等领域。近几年新能源汽车动力电池也开始加入了气凝胶材料的应用场景,随着技术迭代、产业跃迁及大规模量产后带来的降本效应,相信气凝胶的商业应用场景也会迅速增加,惠及一系列需要满足防寒、隔热、防火、防水、降噪等相关领域的产业基础材料中,其中包括了绿色节能建筑、新基建、服装等

在民用领域,根据IDTechEX数据,2021年油气领域对气凝胶的需求占总需求量的比例高达56%,另有18%用于工业隔热,9%用于建筑建造,8%用于交通运输。根据产业相关数据显示气凝胶材料未来在新能源汽车及储能行业的应用场景广泛,细分产业未来3-5年的年复合增长率高达150%-200%。

作为一种性能优异的隔热材料,气凝胶为什么会受到市场关注?未来这一领域又有怎样的增长价值?要探究气凝胶的价值所在及行业未来的成长空间,每个行业最真实的洞察往往来自于行业一线,于是我们采访了气凝胶领域技术专家王贝尔、华安证券研究所轻工纺服首席马远方以及锦富技术(300128)董事长助理郑松,试图揭开行业增长的内在逻辑。

产品隔热性能优异新能源汽车行业带动气凝胶市场规模急速增长

一个赛道能够快速增长一定意味着它的核心价值被市场重估了

气凝胶赛道的增长,核心原因还在于动力电池以及整个新能源汽车市场的带动。防火隔热是气凝胶产品的核心价值,到了汽车行业中,这种隔热价值,进一步延伸为“安全”价值,从而开启了赛道的快速增长之路。

Q:气凝胶产品的特性是什么?在市场上为什么能够这么火?

A:(王贝尔):气凝胶主要材料特性为高空隙率、高比表面积、高比热容等,其实气凝胶并不是一个特别新的东西,之前已经广泛应用到了石油管道隔热以及军工航天航空等领域,在国外的建筑领域,气凝胶也有广泛的应用,因为它本身的隔热性能非常好,这也是它应用最广的一个点。气凝胶也是十大新材料中唯一一个大规模落地于实际商业场景的材料。

气凝胶受到关注主要是因为新的商业场景的出现,目前动力电池对气凝胶的需求很大,核心还是防火隔热需求的推动。电池由于本身特殊的化学性质,在一定的温度下会发生热失控,这是新能源汽车必须要解决的问题,因此热管理变得很重要。

气凝胶产品能在个电芯之间起到较好的隔热作用,一旦电池内部温度过高,气凝胶制成的隔热材料则能够有效的帮助降低或者延缓它热蔓延的一个趋势。一旦车辆发生事故,电池热管理失控,隔热材料性能优异的气凝胶产品将能够为乘客逃生争取更长的时间。

Q:为什么气凝胶产品的防火隔热性这么好?目前有多少车厂商在使用气凝胶材料,这个材料会对汽车行业产生怎样的影响?

A:(王贝尔):气凝胶的防火隔热主要来源于它的特殊的结构,或者说气凝胶这个词本身它就是一种物质结构形态。

气凝胶是一个纳米级的三维网状结构,您可以理解成多孔海绵的一个纳米版。它的孔径基本上是20-50纳米的微孔径。空气分子大小约为70纳米,大于气凝胶材料孔隙的直径,因此空气在气凝胶上流动效率极低,所以这一类产品它的热对流可以降到最低。由于材料本身的比热容很高,热辐射的传递也能降到最低,因此隔热性能很好。

气凝胶的主流介质有三种:预氧丝、陶瓷纤维、玻璃纤维,这三种介质决定了产品的防火程度分别可达400-1000度的区间。此外,气凝胶不仅能隔热,它还有很好的憎水性,憎水性达到97%,所以可以运用于防水的商业场景。气凝胶是罕见的一种材料可以同时满足防火、防水、隔热等多种需求的材料。

在应用上,目前的主流动力电池厂商都在用气凝胶材料作为动力电池的隔热材料包括宁德时代、比亚迪等大厂在未来几年气凝胶在汽车行业上的应用会越来越多,气凝胶在汽车行业的年复合增长率达到150%-200%

Q:气凝胶产品的产业链条是怎样的?

A:(王贝尔):这个行业产业链的最下游是动力电池厂商,中游的是一些模切涂胶封装厂商,然后是上游的原材料厂。目前产业的商业链条是由宁德时代这类电池厂商向模切厂下单,由模切厂向上游原材料商采购原材料加工成最终用在电池上的气凝胶产品。

由于物理结构的特性,气凝胶原材料需要经过模切加工,因为最上游的原材料其实主要是二氧化硅,在加工的过程中不可避免的会出现掉粉的问题,因此涂胶封装的加工工艺十分关键。气凝胶掉粉这一现象会影响电子元器件和螺栓螺丝,包括对传动机构也有一些负面影响,所以掉粉这一现象是对电池箱体乃至整辆汽车的一个技术障碍。

所以,模切厂的角色就很关键由于气凝胶是粉末状的,通过各种介质的加工形成了气凝胶原材料而原材料掉粉问题就需要模切厂去以加工和封装的形式去把这个材料去做成产品而具体的工艺与品控就显得十分重要了

要知道,每辆电动车电池上需要覆盖的气凝胶平均超过100片。所以,当气凝胶成品用在动力电池上时,车内用于放置整个电池组的空间相对有限,如果单片气凝胶产品的尺寸不符合装配标准,上百片的气凝胶产品叠加在一起后是装不进车里的,所以品控的细节是很重要的。这也是厦门力富这类企业的核心价值之一,正是因为涂胶封装加工工艺的精细化程度可能直接影响到终端的应用

开启数字化自动化升维之路“双碳”成长逻辑下降本是关键

“双碳”背景之下,新能源汽车产业的增长势必会拉动气凝胶市场需求的整体增长。

除了动力电池之外,气凝胶还可以应用于汽车的整车结构,如车顶、门框、发动机罩等,可以起到车厢内保温、节能减排的效果,且相对于普通材料,气凝胶的车内占用空间可大幅缩小。

在气凝胶市场增长的过程中,行业有望迎来进一步的技术与自动化生产的改革从而带来的降本效应。新技术应用于产业,需要跨过重要的节点是成本的控制,制约市场规模扩容的核心因素也是成本。

首先是寻找新的商业落地场景,比如汽车后市场等,挖掘市场新需求。其次是产业更成熟之后,人工生产线被自动化的生产线取代,产业成本大大降低,进一步拓展应用空间。

有数据显示,在气凝胶行业中的成本结构中,制造成本占了45%左右。对于仍然处在行业萌芽期的气凝胶来说,工艺的改良和成本的下降,将成为释放赛道成长价值的关键

Q:动力电池之外,是否有更广阔的应用场景,行业目前是怎样的一个情况,未来有怎样的发展趋势?

A:(马远方):随着新能源汽车行业的增长,气凝胶市场的增速很快,在应用端,由于气凝胶优异的隔热性能、防水性能、建筑及服装行业也是气凝胶市场未来的一个应用场景。

随着未来气凝胶产品的应用,成本有望进一步降低,不仅汽车、航天、军工这类对成本不太敏感的行业,同时对于像建筑、服装等成本敏感性较高产业也会有广泛应用。

从企业端来看,未来整个产业要走的路其实也是要围绕着产品的特性去挖掘市场应用场景所带来的增量,比如,在汽车领域之外,可以进一步延伸它的应用场景,比如建筑防火隔热防寒防水材料等。

但目前最主要的增量,还是在新能源汽车动力电池市场需求的增长汽车行业未来增量足够大也需要更多的产能去满足行业的需求

实际上,在汽车后市场,一些需求已经显现出来,一些做汽车后市场的企业,在维修电池动力包时,也会后加气凝胶材料作为防火隔热材料。这意味着未来电动车普及之后,汽车后市场,可能会成为气凝胶的另一个重要增量市场。

Q:扩大商业应用场景的一个前提是降低成本,那么怎么去降低成本?

A(郑松):降低成本也是行业正在努力的一个方向。目前主要路径之一是自动化产线的落地

目前动力电池行业的气凝胶材料模切加工行业的大部分厂商在自动化程度上都有待提高,同时自动化生产是一个大趋势,也是一个重要的降本方式,同时也是我们正在前进的方向。

一方面,自动化带来的生产效率提升,可以更好的满足车企、动力电池厂商的需要,另一方面,营收规模上去了企业才内驱力去投入自动化产线从而带动成本下降。成本的降低也会打开更多的应用场景,例如过往对材料价格敏感度较高的其他行业这是一个产业的正循环

未来中国要从过去的制造业大国全面转型为制造业强国,那么对于产业来说,这是一个很明确的发展方向。

Q:自动化的确能够提升生产效率,那么未来的行业的挑战在哪?需要怎么去应对?

A(郑松):主要还是一个投资前置与规模化的问题我们(锦富技术)2015年开始做气凝胶业务,深知这并不是一件容易的事情

首先,你要有足够的规模,因为只有到了一定的业务规模才能够承担自动化产线前期投入的成本。大部分企业都是有动力去做自动化生产这个事情的,但在落地上需要去考虑投入产出比的问题。当订单不足够大且不足够稳定的情况下,对于企业来说人工生产线是成本较低的选项,只有规模稳定并且业务体量达到一定规模,自动化生产的降本效应才能得以凸显。

其实一家企业对产业的理解程度深浅,也是决定企业是否有内驱力推动自动化的核心原因之一。一家企业只有对产业理解足够深刻并且拥有长远布局的眼光,同时相信未来的市场是增长的,并且相信自身有实力在未来持续拿到订单,那么自动化才是一种投资,否则前期的自动化生产线的投资对于绝大部分的企业来说,这都是一笔豪赌。

写在最后

在商业逻辑之主线外,气凝胶赛道受到资本市场关注,其实还有另一条逻辑。

证监会主席易会满在出席2022年金融街论坛年会时表示,要探索建立具有中国特色的估值体系,促进市场资源配置功能更好发挥。

什么是“中国特色估值体系”市面上有很多解读其中一个内涵就是在商业估值之外增加了“社会价值估值”的逻辑

从这个角度来看,气凝胶赛道受到关注,未来可能也受到这一估值体系的影响。

事实上,气凝胶产品,不单是一个供应链产品,它其实是一个服务于各个行业的通用材料。这样的材料不仅有商业价值,也有很强的社会价值,如航天、军工、汽车、服装材料、建筑等,都是是关乎国计、民生的重要领域。

由此观之,气凝胶概念股获得资本市场的关注,仅仅只是一个开始,未来的成长价值不可估量,值得持续关注。

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