關(guān)于氣凝膠的,雖然不是什么新鮮產(chǎn)物,但因?yàn)樘贾泻偷年P(guān)系,出現(xiàn)了新的變化,這點(diǎn)和我前幾次說的,磷化工之于磷酸鐵鋰電池,硅礦之于芯片,其實(shí)是殊途同歸的,和大家分享。
一,認(rèn)識(shí)氣凝膠
氣凝膠是通過溶膠凝膠法,用一定的干燥方式使氣體取代凝膠中的液相而形成的一種納米級(jí)多孔固態(tài)材料。是世界上密度最小的固體,被稱為“凝固的煙”、 “藍(lán)煙”。曾被《科學(xué)》雜志譽(yù)為“可以改變世界的神奇材料”。不僅如此,而且氣凝膠的形態(tài)多樣,包括氈、板、顆粒和涂料等,多樣化的產(chǎn)品形式使得氣凝膠的應(yīng)用更加靈活廣泛,從航天、軍工等要求嚴(yán)苛的高科技領(lǐng)域到工業(yè)、交通、日用等領(lǐng)域,都有氣凝膠發(fā)揮性能的地方。值得一提的是,氣凝膠對(duì)這些領(lǐng)域中的原始材料有明顯優(yōu)勢(shì),因此替代空間巨大。
目前最常見也是發(fā)展最為成熟的氣凝膠是二氧化硅氣凝膠,二氧化硅氣凝膠屬于氧化物氣凝膠,除此之外,還有碳化物氣凝膠、氮化物氣凝膠、有機(jī)氣凝膠、碳?xì)饽z、生物質(zhì)氣凝膠、復(fù)合氣凝膠及其他氣凝膠。各個(gè)分類中中已經(jīng)合成了多種化合物氣凝膠,結(jié)構(gòu)性質(zhì)各異。
二,成本分析
1.原料成本不斷下降
由于技術(shù)不夠成熟,導(dǎo)致成本過高,所以氣凝膠的應(yīng)用拓展并不理想,但隨著制造工藝的改善,這一局面正在改變。目前產(chǎn)業(yè)化程度最高的氣凝膠為硅基氣凝膠,其生產(chǎn)成本主要集中在原料硅源、干燥設(shè)備折舊和能耗三塊,目前最主流產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)路線是正硅酸酯為原料結(jié)合超臨界干燥工藝的生產(chǎn)過程。
其中,制作氣凝膠的正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷等屬于功能性硅烷中的脫醇型交聯(lián)劑。我國(guó)是世界最大的功能性硅烷生產(chǎn)、出口與消費(fèi)國(guó)。但我國(guó)硅烷以含硫硅烷為主。交聯(lián)劑主要依賴進(jìn)口,因此導(dǎo)致有機(jī)硅源成本高昂。未來,在安全和環(huán)保要求持續(xù)收緊、供給側(cè)改革持續(xù)推進(jìn)的背景下,硅烷企業(yè)將朝著大型化、一體化和區(qū)域化的趨勢(shì)發(fā)展,未來硅烷交聯(lián)劑產(chǎn)能的大幅提升,自給率將會(huì)逐漸提升,從而降低氣凝膠的生產(chǎn)成本。
三,需求分析
過去七年,我國(guó)氣凝膠市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步高速增長(zhǎng)。我國(guó)氣凝膠市場(chǎng)主要分氣凝膠制品和氣凝膠材料兩部分。根據(jù) IDTechEX 報(bào)告,目前氣凝膠下游需求結(jié)構(gòu)有 56%來自油氣項(xiàng)目,18%用于工業(yè)隔熱,9%用于建筑建造,8%用于交通。而在 2026 年,將有 14%用于建筑,而交通領(lǐng)域的需求將增至 13%。
未來全球范圍內(nèi)的新能源汽車高速增長(zhǎng)幾乎已經(jīng)成為共識(shí),對(duì)于新能源汽車來說續(xù)航里程的提升需要高能量密度的動(dòng)力電池支持,但高能量密度電池的安全性是目前需要解決的難題。氣凝膠作為電池?zé)峁芾淼年P(guān)鍵材料將扮演重要角色
四,行業(yè)現(xiàn)狀
1.市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)
氣凝膠制品的市場(chǎng)規(guī)模從 2014 年 2.07 億元增長(zhǎng)到 2020 年的 14.1 億元,復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 37.7%;氣凝膠材料的市場(chǎng)規(guī)模從 2014 年 1.83 億元增長(zhǎng)到 2020 年的15.9 億元,復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 43.4%。從全球市場(chǎng)看,與隔熱材料整體市場(chǎng)比較,氣凝膠市場(chǎng)規(guī)模雖然目前占比不是很大,但增長(zhǎng)尤為迅速。
2.我國(guó)處于世界頂尖水平
在國(guó)內(nèi),氣凝膠也已經(jīng)有超過二十年的研究歷史,氣凝膠是我國(guó)少數(shù)從工藝到產(chǎn)業(yè)化都能與國(guó)際水平相提并論的頂級(jí)新材料,未來氣凝膠產(chǎn)業(yè)有望成為我國(guó)的王牌產(chǎn)業(yè),引領(lǐng)全球發(fā)展。目前我國(guó)氣凝膠產(chǎn)業(yè)代表性的生產(chǎn)企業(yè)有數(shù)十家,技術(shù)路線主要以成熟的二氧化碳超臨界萃取工藝為主,其中影響工藝水平的干燥設(shè)備也具備世界領(lǐng)先。
五,市場(chǎng)前景
1.氣凝膠替代傳統(tǒng)材料是“降維打擊”
在純粹追求性能的前提下,氣凝膠對(duì)同類材料相比是“降維打擊”。目前除了在一些領(lǐng)域氣凝膠不夠經(jīng)濟(jì),在隔熱、防水、防火、耐壓、透氣等多個(gè)維度,氣凝膠都很能打。
2.汽車領(lǐng)域是氣凝膠最具確定性的增量領(lǐng)域
在汽車領(lǐng)域,氣凝膠材料既可以用于整車制造,又可以用于新能源汽車電池。 整車方面,氣凝膠材料可以起到防火、隔熱、保溫、降噪等作用,電池方面,在能量密度不斷提高的同時(shí),動(dòng)力電池的安全性成為新的瓶頸,做好電池組熱管理至關(guān)重要,寧德時(shí)代、上汽通用、宇通客車等公司的解決方案是在電芯之間放置氣凝膠。