锂电池行业专题报告:麒麟电池,宁德时代携第三代 CTP 技术-麒麟电池亮相

宁德时代携第三代 CTP 技术-麒麟电池亮相,宣布 2023 年这款麒麟电池就将量产问世。

体积利用率高达 72%。根据发布会公告,宁德时代的麒麟电池是当今全 球最高集成度的动力电池,其体积利用率高达 72%,相比宁德时代在 2019 年收首发的第一代 CTP 技术 55%的体积利用率显然提升不少,这 也将直接使得新能源汽的续航里程突破 1000 公里不再是问题。

锂电池行业专题报告:麒麟电池,宁德时代携第三代 CTP 技术-麒麟电池亮相

将换热面积扩大四倍,解决热量失控问题。与传统的动力电池将水冷功能部件放置在底部的策略相比,宁德时代麒麟电池选择将水冷板放置在电池更大面积的一侧,因此将其放置在两个电池之间,导致整个电池的热交换面积增加了四倍,电池的温度控制时间减少了一半。在极端情况下,它还可以快速冷却并有效阻止细胞之间的异常热传导。在一定程度上可以解决动力电池的热扩散问题(解决热扩散问题本身也是宁德时代走在前列的一点。2020年9月,宁德时代在811款电池产品上实现了非热扩散技术)。同时,可防止电池组中单个电池温度过高引起的链式爆炸反应。宁德时代麒麟电池由平台电池模块、可扩展电气模块、柔性可扩展热管理模块和柔性可扩展盒模块组成。

能量密度高达255wh/kg,高于4680电池。麒麟电池的创新选择使多个功能模块共享底部空间,结构保护、高压连接和热失控排气功能模块智能化布置,进一步增加6%的能量空间。此外,由于麒麟电池本质上是工艺的改进,并没有改变动力电池的活性物质,因此它可以与磷酸铁锂材料或三元材料兼容,当宁德时代的第三代CTP技术应用于三元电池时,电池系统的重量能量密度可以增加到255wh/kg,体积能量密度可超过450wh/l;当宁德时代第三代CTP技术应用于磷酸铁锂电池时,电池系统的重量能量密度可提高到160wh/kg,体积能量密度可超过290wh/l。

电池结构的变化带来了物质机遇。麒麟电池通过设置弹性夹层、改变水冷板结构、智能化利用底部空间等方式提高了电池性能。电池结构的变化伴随着相关材料的升级和成长。我们相信,麒麟电池朝着隔热、轻量化和绝缘的方向升级,将带来水冷板、导热球形铝、lifsi、聚氨酯、气凝胶绝缘材料的改进,带来投资机会。

2、水冷板:热管理系统的核心部件,国内市场增长迅速

2.1麒麟电池改进了水冷板的设计,水冷板位于两个电池之间

电池的最佳工作温度为10-30℃。电池热管理对于提高电池的安全性和效率非常重要。电池是新能源汽车的动力输出核心。电子、控制系统和空调系统都需要蓄电池供电。锂电池的最佳工作温度为10-30℃。工作温度过热可能会导致电池热失控,环境过冷会降低放电效率并影响里程。电池热管理包括加热和冷却。目前,根据冷却介质的不同,电池冷却技术主要分为空气冷却、液体冷却和相变冷却。液体冷却比容量大,传热系数高,是新能源汽车最主流的冷却技术。

液冷板是电池热管理系统水冷功能模块的核心部件。液体冷却板是一种通过液体冷却流实现热交换的模块化装置。液体冷却板的制造需要在金属板上加工形成流道,并设置入口和出口。冷却液从换热模块的进出口进出循环。电子器件安装在金属板面(中间涂有导热介质),带走电子器件散发的热量,保证器件的正常工作。

宁德时代麒麟电池改进了水冷板的设计,将水平纵梁、水冷板和隔热垫合为一体。麒麟电池采用宁德时代ctp3.0技术改进水冷板的设计。最初位于电池底部的水冷板放置在两个电池之间。横向纵梁、水冷板和隔热垫集成为多功能弹性夹层。水冷板具有隔热、缓冲和水冷功能。这种改进有三个主要优点:(1)减少了电池的热传导,当单个电池出现问题时,其热扩散减少,从而提高了安全性;(2)提高了快速充电的效率。快速充电的缺点是加热太快。电池之间的水冷板提高了冷却效率,使电池可以用4C充电,提高了快速充电的效率;(3)水冷板具有缓冲作用,可在一定程度上提高电池寿命。在每两个电池之间使用水冷板会增加单车的使用,单车使用水冷板的价值预计会增加。

2.2国内液冷板市场快速增长

近五年来,国内液体冷却板市场的增长率已超过35%。预计2025年市场规模近70亿元。由于新能源电池液体冷却板的制造工艺和区域不同,单块板的价格差异很大。根据中国经济研究院预测,假设国产乘用车液冷板单车价值800元,国产商用车液冷板单车价值1200元,中国新能源汽车液冷板市场规模从2017年的8.59亿元增长到2021的28.92亿元,过去五年的复合年增长率为35.44%。得益于电气化普及率的提高,新能源汽车液冷板的市场规模将逐年扩大。据智彦咨询预测,2025年,中国液冷板市场将接近70亿元。

中国液冷板行业的市场格局尚未最终确定,综合热管理部件和系统制造商具有先发优势。液体冷却板制造商包括综合热管理零部件和系统制造商银轮股份有限公司(有限公司)和三华智能控制有限公司(SanhuaIntelligentControlCo.,Ltd.),以及科创鑫源子公司纳百川、瑞泰科等专业生产和销售冷却板的企业。2020年,液冷板前三大市场份额分别为三华智能控制、纳百川和银轮,其中银轮占比超过30%,纳百川占比超过25%,科创鑫源(瑞泰科)占比2020年的1.5%,其他制造商的总市场份额2020年约为9%。凭借热管理技术的相似性,费荣达等也进入了冷却板行业。

3、导热球形铝:随着新能源汽车的增加和电池结构的升级,需求快速增长

3.1导热界面材料:新能源源车在10年内引领10倍的需求增长

TherlineceMaterials(TIM)是一个通用术语,用于在散热电子元件和发热电子元件之间涂覆材料,以降低两个电子元件之间的接触热阻。具有高导热性的界面材料可以填充电子元件与散热器之间的间隙,从而排出间隙之间的空气,提高电子元件的散热效果。

导热界面材料由基体和填料组成。基体主要包括硅油、矿物油、硅橡胶、环氧树脂、聚丙烯酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚乙烯、聚酰亚胺等;有两种类型的导热填料。一种是导热绝缘填料,主要包括金属氧化物、碳化物和氮化物,如Al2O3、MgO、ZnO、SiO2、BeO、BN、ain、Si3N4、SiC和金刚石粉;另一种是导热填料,主要由金属粉末组成,如银、镍、石墨等。在基体中加入导热填料可以提高体系的导热性,增强基体,改善其力学性能。

导热填料主要为球形氧化铝。导热界面材料常用的填料有氧化铝、氮化硼、碳化硅、氧化镁、氢氧化铝或其混合物。氧化铝因其导热系数高、价格低廉、阻燃性能优异等特点,是应用最广泛的导热填料。球形填料有助于发挥导热填料的导热功能。目前,市场上广泛使用球形氧化铝。

目前,需求主要是消费电子和通信设备。电子集成度的提高和高频信号的引入等因素推动了该行业的增长。导热接口材料包括导热垫片、导热硅脂、导热灌封胶、导热凝胶等。该终端用于手机、电脑等电子通信设备的CPU散热领域,计算机图形卡和服务器等电子通信设备的芯片散热、新能源汽车电池组件散热、电源充电器组件散热、LED灯散热、室外电源、变压器等场所散热、防水、防潮产品封装、,等等。根据头宝研究院的数据,2018年导热接口材料的需求结构中,消费电子占48%,通信设备占38%,新能源汽车占6.2%。根据preferenceresearch,2021全球热界面材料市场价值23亿美元,预计到2030年将达到52.5亿美元。预计2022年至2030年的复合年增长率将达到9.6%。未来,随着5g通信设备、高端智能手机等电子产品功能的日益复杂化和小型化,导热接口材料将在电子领域继续快速发展。

导热界面材料在新能源汽车中的应用:未来10年需求量的10倍。为了保证新能源电动汽车核心部件“三电”(电池组、电控系统、驱动电机)和充电桩的安全性能和使用寿命,有必要使用导热接口材料及时有效地释放热量。未来10年,电动汽车市场不仅将继续快速增长,而且在这一趋势下,电动汽车电池将朝着更高的能量密度、更快的充电速度、更长的使用寿命和更高的防火安全方向发展,所有这些都需要有效的热管理和热界面材料提供支持。IDTechEx预测,未来10年,新能源汽车将逐渐主导导热界面材料的需求。与2020年相比,2031年电动汽车行业所需的导热界面材料数量将增加10倍。(报告来源:未来智库)

3.2导热球形铝:新能源汽车的大容量和电池结构的升级推动需求快速增长

球形氧化铝的主要需求是导热界面材料,21年内全球市场规模为1.7亿美元。球形氧化铝粉体是一种比表面积小、流动性好的氧化铝粉体材料,是用火焰法将不规则的角状颗粒加工成球形而成。根据联瑞新材料的公告,球形氧化铝的应用行业主要包括:1)导热垫片、导热硅脂、导热灌封胶、导热凝胶等导热界面材料;2)导热工程塑料;3)导热铝基覆铜板;4)高导热塑料密封材料;5)特种陶瓷等。根据QYResearch的数据,2018年,球形氧化铝在热界面材料领域的应用需求较高,占48%,其次是热工材料,占17%,高导热铝基覆铜板约占14%。根据QYResearch的统计和预测,2021全球球形氧化铝市场销售额达到1.7亿美元,预计2028年将达到4.2亿美元,复合年增长率为13.9%。

新能源汽车产业中的高β带动了用于导热的球形氧化铝的快速增长,增加了麒麟电池或球形氧化铝单车的消耗。采用球形氧化铝作为导热界面材料的填料,应用于动力电池BMS电池管理系统和同类型新能源蓄电池模块的保护、导热、粘接和固定;用于动力电池组的热管理系统,起到导热、灌封、防潮、防腐、防震的作用;适用于电力驱动逆变器和车辆充电机系统,以满足功率器件对热传导和保护的要求。目前,麒麟电池是世界上第一种大面积电池冷却技术。根据电池的变化,在电池之间放置水冷功能,将换热面积扩大四倍,或增加球形氧化铝单车的消耗量。根据onestone的公告,预计每辆新能源汽车需要使用不少于10kg的球形氧化铝进行导热,单价假设为30000元/吨。我们保守估计,每辆纯电动汽车将使用5kg,2025年将增加到7kg/辆。同时,假设纯电动汽车导热用球形氧化铝的渗透率为40%,假设2025年纯电动汽车销量增至1486万辆,2021全球460万辆纯电动汽车对球形氧化铝的需求将达到9000吨,相应的全球球形氧化铝需求量将达到42000吨,四年内复合增长率将达到45%。

全球生产企业寥寥无几,国内产能迅速释放。2019年全球球形氧化铝产量我国球形氧化铝产量约12000吨。就用于导热的球形氧化铝而言,国内制造商已成为主要供应商,占全球供应量的52.5%。目前,全球主要球形氧化铝生产企业有新日铁住友株式会社、登卡、昭登科、CMP、联瑞新材料、雅安白土、一石等,其中联瑞新材料目前的标称产能为16000吨(包括21年第四季度的试生产能力),雅安白土2019年的产能为3000吨,一石的电流容量相对较低,但用于导热的9800吨球形氧化铝正在建设中。

4、Lifsi:新型锂盐具有优异的性能,其技术不断成熟,有助于促进其使用

电解质锂盐是电解质的重要组成部分。锂盐应具有以下特性:易溶于有机溶剂,导电性好,热稳定性好,电化学稳定性好,对膜、流体收集器等电池附件无腐蚀,分解产物环保。

目前,LiPF6的热稳定性较差,PF5和LIF在加热到60℃时会分解。此外,LiPF6和PF5可与电解液中的微量水反应生成HF和其他腐蚀性气体,这将影响电池的循环寿命和安全性。lifsi由于其优异的结构稳定性和电化学性能,受到学术界和工业界研究人员的广泛青睐,已成为工业化进程最快的新型锂盐。与LiPF6相比,lifsi具有以下优点:1)lifsi的阴离子半径较大,更容易离解锂离子,从而提高锂离子电池的电导率;2)当温度大于200℃时,lifsi仍能稳定存在而不分解,热稳定性好,从而提高锂离子电池的安全性能;3)以lifsi为电解液的电解液与正负极材料保持良好的相容性,可显著改善锂离子电池的高低温性能。

目前,lifsi可用作电解液的锂盐有两种方式:1)可用作普通电解液LiPF6的添加剂;2)作为一种新的电解液来取代LiPF6。目前,lifsi主要用作LiPF6的添加剂,添加量在1%~18%之间。国外一些领先的电解液生产商已开发出lifsi添加量为18%的电解液,其性能能够满足高端领域的需要。一个研究小组将lifsi溶解在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸二乙酯(质量比1:1:1)有机溶剂中,并比较了锂离子电池电解质系统的电化学性能。实验结果表明,添加lifsi的电解液比普通电解液具有更高的电导率和锂离子迁移数。最佳浓度为1.2mol/l(质量分数约为13%)。此时,电解液的电导率最大。同时,当电解液应用于锂离子电池时,电池也表现出更好的循环性能和倍率性能。

通常,lifsi比六磷酸锂具有更好的导电性和热稳定性。在价格方面,六磷酸锂的价格会定期变化。随着技术的成熟,lifsi的价格逐渐下降。目前,lifsi主要以添加剂的形式存在。随着价格的逐步下降,我们相信在镍价高企的趋势下,lifsi有望加速其应用。预计2025年,lifsi的需求量将达到66000-93000吨。

目前使用的是主流工艺。目前的工艺消耗2.5吨的1吨氟化锂。预计随着lifsi工艺的不断成熟,我们认为,在大约25年内,1吨化学用lifsi的单耗预计将降至1.7左右(根据EIA报告,理论值为1.5)。我们预测,未来25年,lifsi对化学品的潜在需求将达到112000-158000吨。

通常,二硫化锂的合成过程需要三个步骤:(1)双(磺酰基)酰亚胺的合成:氨基磺酸、磺化和磺酸在“一锅”中反应,减压蒸馏得到(clso2)NH(二硫化物)。该反应生成的HCl和SO2可以很容易地从反应系统中去除,从而促进反应。因此,产量很高,达到99%;所使用的原料毒性较小,腐蚀性远低于磺酸,因此是工业生产的主流方法。(2)双(磺酰)酰亚胺在催化剂存在下与化学品反应得到双(磺酰)酰亚胺。通常选择材料成本低、市场容量大的氢化合物作为化学品。在SbCl5、TiCl4、SnCl4等催化剂的帮助下,转化率得到了提高。生产的产品是双(磺酰)酰亚胺和氢化合物。氢化合物容易挥发,从而提高了双(磺酰基)酰亚胺的纯度。(3)将二(磺酰亚胺)与氢氧化锂、碳酸锂和碘化锂等含锂化合物进一步反应制备了二(磺酰亚胺)锂。

5、聚氨酯:动力电池推动高端聚氨酯新材料需求增长

除汽车内饰外,聚氨酯材料还广泛用于动力电池的制造。由于对锂离子电池电化学储能装置的需求不断增长,对于电网存储和电动汽车等大规模应用,通常使用多个串联和并联阵列连接的电池组,安全性是大型电池的一个长期问题。例如,电池在充电和放电过程中容易因热膨胀和收缩而变形,在车辆运行过程中因振动而相互挤压,单个电池的热失控状态导致相邻电池的热失控传播。因此,动力电池组件中使用的电池垫或缓冲垫必须具有足够的硬度,以保持零件固定到位;它必须具有高压缩恢复特性,以应对电池使用过程中的尺寸变化;它必须具有良好的隔热性能,以降低组件之间的导热性。聚氨酯独特的软、硬嵌段共聚结构使其具有优异的力学性能和很宽的硬度可调范围。在锂离子电池恶劣的使用条件下,仍能提供可靠的缓冲、隔振和密封性能,是其他弹性体产品无法替代的。

亲水、坚硬、导热高效聚氨酯电池外壳逐渐受到青睐。通过拉挤工艺,可将聚氨酯材料与玻璃纤维或碳纤维制成模块化、轻质、坚固的电池外壳,减轻电池组重量,封装更多锂离子电池单元;电池外壳填充聚氨酯改性粘合剂和间隙填料,以改善电池到冷却设备的传热,提高电池的导热性并带来更高的性能。

动力电池CTP和4680等工艺创新提高了能量密度和安全要求。为了实现长距离续航,提高电池能量密度是动力电池制造商的核心追求之一。除了电池材料的创新之外,诸如CTP(celltopack)、CTC(celltochassis)和4680电池等工艺创新也将提高电池组的能量密度。然而,在提高电池能量密度的同时,也增加了对电池性能的要求,如散热、隔热、缓冲、保温等,催生了新材料在动力电池领域的应用。根据宁德时报发布的专利,动力电池对聚氨酯等新材料的应用需求有所增加。

海外材料公司开发新的电池材料,以满足电池安全要求。

以科斯特罗为例。科斯特罗是拜耳集团的子公司。其高科技高分子材料广泛应用于汽车、电气电子、建筑、体育休闲等多个重点行业,2020年收入将达到859亿元。为了解决碰撞时的电池安全问题,采用了成熟的拉挤工艺,并使用耐用的聚氨酯树脂和玻璃纤维或碳纤维制造复合框架部件,以生产出坚固、轻质的电池外壳。

以罗杰斯为例,该公司的PORON聚氨酯和BISCO硅胶防振垫是汽车行业公认的解决方案。可作为减震隔振材料,可靠提供连续的回弹力,将单体电池分组,起到防尘、防水、密封的作用,避免振动造成的损坏。

麒麟电池对新材料的使用有着巨大的边际影响。聚氨酯材料已在传统锂电池中得到验证。随着电池容量的进一步扩大,制造商对轻质、缓震和导热新材料的需求将更加强烈。

该公司开发并批量生产了一系列动力电池新材料。公司2021中期报告披露,公司已成功开发出多种新能源汽车用聚氨酯产品,部分产品已通过客户要求的产品测试,并开始小批量生产和试销。

6、气凝胶凝胶:隔热材料领域的领导者,有望迎来大规模应用

6.1隔热性能和高生产技术壁垒的显著优势

气凝胶是一种特殊的凝胶,它使用气体代替凝胶中的液体,而不改变凝胶的网络结构或体积。国际纯化学和应用化学联合会将气凝胶定义为“以气体为分散相的微孔固体凝胶”。由于其半透明的颜色和超轻的重量,有时被称为“固体烟雾”或“冻结烟雾”。

内部结构独特,隔热性能尤为突出。气凝胶材料具有密度低、比表面积大、孔隙率高等特点。它们具有特殊的热学、光学、电学和声学特性,如耐高温、低热导率、低折射率和低声传播速度。气凝胶凭借其独特的结构,通过无对流效应、无限屏蔽效应和无限松径效应,具有超级硅酸铝和玻璃棉等传统隔热材料的隔热性能。因此,气凝胶具有极高的隔热要求、较低的温度和良好的稳定性,是应用领域的优秀应用材料。

材料系统已经多样化和发展,下游应用范围广泛。根据材料的不同,气凝胶可分为四类:无机气凝胶、有机气凝胶、混合气凝胶和复合气凝胶。根据各自的性质,它们对应于下游航空航天、工业设备、石油化工、建筑管道等应用领域。其中,无机气凝胶SiO2气凝胶作为一种轻质纳米多孔非晶固体材料,具有优异的防火隔热性能,是目前生产技术和商业应用最成熟的产品。它具有低密度、低导热性、高孔隙率和高比表面积等优异性能。在管道保温、隔热涂料、节能玻璃、管道防腐、吸附催化等领域具有广阔的应用前景。

溶液凝胶法已成为主流工艺,干燥是关键步骤。SiO2气凝胶通常采用溶胶-凝胶法制备:首先,选择合适的硅源和催化剂,使硅源在催化剂条件下水解。水解产物中携带的羟基经过缩合反应形成溶胶。溶胶粒子在链结构中形成粒子簇,以在容器中形成湿凝胶。最后,通过干燥过程除去湿凝胶中的水或溶剂,制备干凝胶,也称气凝胶。硅源类型、催化剂性能和干燥工艺的选择都是影响SiO2气凝胶结构和性能的重要因素。

硅源的选择:硅源一般可分为三类:单硅源、复合硅源和功能硅源,单硅源根据材料类型可细分为无机硅源(硅酸钠)和有机硅源(正硅酸甲酯(TMOS)和正硅酸乙酯(TEOS))。虽然以正硅酸甲酯和正硅酸乙酯为代表的有机硅原料成本较高,但它们具有工艺适应性好、产品纯度高的显著优势,是大规模生产硅胶的主流选择。

干燥过程:干燥过程是SiO2气凝胶从湿凝胶转变为干凝胶的关键步骤。干燥过程要求除去填充在湿凝胶网络结构中的溶剂,并且不应损坏其网络结构。目前,工业生产主要采用超临界干燥技术和常压干燥技术。一般来说,超临界干燥技术通常选择有机硅作为硅源进行生产。设备投资和能耗均高于常压干燥技术,但产品纯度较高。(报告来源:未来智库)

6.2传统保温中高端领域继续渗透,新能源和建筑领域有望形成快速增长点

气凝胶具有突出的优点,广泛应用于高端工程、设备建设等领域。一方面,由于气体凝结该胶粘剂的产品性能优越,密度低,在大多数保温隔热应用领域具有很好的适用性。然而,气凝胶的生产壁垒相对较高,设备投资相对较大,工艺掌握相对困难。因此,气凝胶的成本相对较高,主要用于工程和设备对应用场景、使用效果等要求较高的场景。

目前,气凝胶的下游需求主要来自油气田。2021,石化行业占气凝胶总需求的56%,其次是工业隔热,约占18%,其他需求领域不到10%。在石化领域,气凝胶主要用作蒸馏塔、反应管道、储罐、泵、阀门、天然气和LNG管道等能源基础设施的保温材料。在热电、炼油、化工等领域的关键设备高温蒸汽、导热油和工艺流体介质管道中,气凝胶管道可以很好地减少管道暴露造成的热损失。据IDTechEx预测,到2026年,国内石化行业仍将占需求的47%,未来石化行业仍将是气凝胶下游需求的主战场。

2020年,国内气凝胶产品产量12.6万吨,气凝胶材料产量10万立方米,同比分别增长28.05%和27.88%,呈快速上升趋势。随着气凝胶供应企业的不断增多和工艺的不断完善,气凝胶有望在现有保温需求领域实现中高端应用的渗透,从而不断推动市场需求的改善和扩大。

建筑领域是推动气凝胶需求的主要力量。在碳中和的战略背景下,建筑保温材料也朝着节能、环保、高效的方向发展。目前市场上主要的建筑保温材料,如岩棉、玻璃棉等无机纤维棉,存在纤维结构松散、易吸湿等问题,保温性能在使用寿命中将大大降低。聚苯乙烯和聚氨酯泡沫等有机绝缘材料具有火灾风险。硅胶气凝胶具有轻质、导热系数低、使用寿命长、憎水性能好等特点,可满足建筑领域的隔热、防火、隔音、防水等要求。目前,硅气凝胶的应用形式主要有气凝胶节能玻璃、气凝胶涂料、气凝胶毡垫、气凝胶板、气凝胶混凝土和砂浆、屋顶太阳能集热器等。2015年至2020年,国内建筑外墙保温材料市场规模近1500亿元,年平均复合增长率约为16.4%,硅胶有巨大的替代空间。

气凝胶作为锂电池的隔热材料具有巨大的潜力。目前,新能源汽车主要使用锂离子电池作为动力电池,极端条件下的热失控是新能源汽车动力电池的一大安全隐患。在新能源汽车领域,气凝胶隔热材料主要用于动力电池组之间的隔热阻燃、模块与外壳之间的隔热防震、电池盒外部的防寒层和高温隔热层,从而更好地实现电池的温度控制和电子控制管理,大大降低电池热失控的可能性。与传统的IXPE绝热泡沫相比,气凝胶绝热板在使用温度、导热性、阻燃性等核心指标上具有明显的优势。

对电池安全的要求推动了对隔热材料的需求不断增加。随着对电池组安全性能要求的进一步提高,气凝胶作为一种更高端的隔热材料,可以大大提高电池的安全性能,因此它不断渗透到电池应用中。其中,三元电池具有更高的压实密度和更长的续航里程。对安全性的要求使得相关电池组的生产过程中逐渐选择了更高端的气凝胶材料,且透气性不断增加,其他磷酸铁锂动力电池和储能电池也逐渐被淘汰。一方面,随着下游电池出货量的不断增加,气凝胶作为包装绝缘材料的应用将会增加。同时,随着成本控制和渗透率的提高,气凝胶的应用比例将进一步增加。预计新能源电池也将带动气凝胶需求的快速扩张,它已成为建筑领域之外的另一个潜在市场。

7、绝缘材料:需求稳步上升,新领域带来新增长

绝缘材料是在允许电压下的非导电材料,中国的市场规模正在稳步增长。绝缘材料的电阻率很高,通常在1010-1022Ω〃m范围内,在直流电压作用下不导电或极导电。绝缘材料的主要作用是隔离电气设备中具有不同电位的带电导体,使电流能够按照一定的路径流动。它还可以起到机械支撑和固定、灭弧、散热、储能、防潮、防霉或改善电场电位分布和保护导体的作用。中国是最大的电气绝缘材料市场,2020年占市场份额的45%。近年来,我国绝缘材料行业的市场规模不断扩大。2018年,市场规模约为250亿元,目前已逐步增至近300亿元。

下游应用领域继续扩大,预计新领域将快速增长。从产业链的角度来看,上游原料包括有机化合物、高分子聚合物和无机物。目前,下游不仅可以用于传统电力行业,还可以用于汽车、新能源和5g通信行业。在碳中和的背景下,预计需求将继续增加。

绝缘材料对确保电气产品长期安全可靠运行具有重要意义。为了防止因损坏绝缘材料的绝缘性能而引发事故,有必要使绝缘材料达到国家标准规定的性能指标。绝缘材料的性能指标很多,各种绝缘材料的特性也不同。常用绝缘材料的主要性能指标包括击穿强度、耐热性、绝缘电阻和机械强度。

气体绝缘材料:能保持电极电位差绝缘的气体。气体绝缘材料具有损伤后自我恢复的能力,具有电容稳定、介质损耗最小、不燃烧、不爆炸、化学稳定性好、不老化、价格低廉等优点,等。常用气体绝缘材料可分为天然气绝缘材料(空气、氮气、氢气、二氧化碳等)和合成气体绝缘材料(六水合硫等)。

液体绝缘材料:也称绝缘油,它是用于隔离不同电位导体的液体。主要替代气体,填充固体材料电极内部或电极之间的间隙,以提高其介电性能,提高设备的散热能力。液体绝缘材料可分为三类:矿物绝缘油、合成绝缘油和植物油。矿物油仍然是工程中使用最多的。

固体绝缘材料:除具有不同电位的绝缘导体外,一般要求具有两种支撑功能。固体绝缘材料种类繁多,主要分为无机(耐高温,不易老化,但加工性能差)和有机(柔性,易加工,但易老化,耐热性差)两大类。无机固体绝缘材料主要包括云母、电瓷、玻璃等产品;有机固体绝缘材料分为天然有机材料(天然橡胶、蚕丝、棉布等)和合成有机材料(绝缘漆、塑料、合成橡胶等)。

随着麒麟电池散热面积的增加,相应的电接触面积增加后,对绝缘漆的需求可能会同步增加。绝缘漆由基材、阻燃剂、固化剂、颜料、填料、溶剂等组成。根据适用范围,绝缘漆可分为五类:浸渍漆、漆包线漆、覆盖漆、硅钢片漆和防电晕漆。根据产品的特点,可应用于各个领域。其中,漆包线漆的子类比较丰富,应用广泛。麒麟电池结构的变化导致散热面积的扩大,预计未来对绝缘漆的需求将增加。

东蔡科技是绝缘材料的领导者,其产品盈利能力正在稳步上升。绝缘材料是公司的传统业务,产销量约7万吨。目前,绝缘材料收入占公司业务的50%以上。公司以新型绝缘材料为基础,重点开发光学薄膜材料、电子材料、环保阻燃材料等产品,广泛应用于发电设备、特高压输变电、智能电网、新能源汽车、轨道交通、消费电子、平板显示、,电器、5g通信等领域。随着公司绝缘材料在新领域的扩张和产品的优化升级,毛利率也大幅增长,从2018年的15.5%增至2021的24.8%。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。有关信息,请参阅原始报告。)

 

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