气凝胶行业市场分析

气凝胶行业市场分析

气凝胶：保温界的六边形全能战士

气凝胶是一种性能优异的新兴材料

气凝胶是用一定的干燥方式使气体取代凝胶中的液相而形成的一种

纳米级多孔固态材料。气凝胶隔热性极佳，其热导率可低达

0.012W/(m-K),一寸厚的气凝胶相当于20-30块普通玻璃的隔热功

能；其孔隙率高达99.9%,是良好的吸附介质，也可开发做催化剂载

体；同时气凝胶还具有良好的阻燃性、绝缘性和隔音性，并且绿色环

保。优异的性能使其在热学、声学、光学、电学、力学领域均有所应

用，也被期许为“改变世界的神奇材料”。

纳米级多孔结构造就其优越的保温隔热性能

与传统保温材料相比，气凝胶保温隔热性能更好，使用寿命更长，气

凝胶超低的导热系数保证其优秀的隔热效果，隔热性能是传统保温材

料的2-5倍，并且从-200℃到650℃环境均可使用。同时，气凝胶的

纳米孔特殊结构使其耐压抗拉，使用寿命更是传统材料的5倍以上。

气凝胶突出的隔热性能来自于其多孔结构。气凝胶的孔径尺寸低于常

压下空气分子平均自由程，因此空隙中的空气分子近似静止，从而避

免了空气的对流传热。气凝胶极低的体积密度及多孔结构的弯曲路径

也阻止了气态和固态热传导，趋于“无穷多”的空隙壁可以使热辐射降

至最低。三方面共同作用，几乎阻断了所有热传递途径，使气凝胶达

到其他材料无法比拟的隔热效果。

规模化生产以二氧化硅气凝胶为主

气凝胶材料种类多样，按照组分不同可分为单组分和多组分气凝胶。

其中，单组份气凝胶包括氧化物气凝胶、碳化物气凝胶、有机气凝胶、

氮化物气凝胶、碳气凝胶和生物质气凝胶等，在隔热、吸附、催化、

储能转化和生物医用等领域均有所突破。目前，SiO2气凝胶研发、

生产、应用最为成熟，据《抢抓“碳达峰’历史机遇，加快气凝胶产业

快速成长》，2019年占据全球69%的市场份额。

商用气凝胶通常为复合材料

纯气凝胶材料质脆、易碎，常与其他材料复合使用。气凝胶具有非常

独特的高孔隙率结构特征，骨架承受的应力及孔间的毛细管压力差较

大。因此，纯气凝胶材料呈现出质脆、易碎的性能，实用性较差，需

要利用其他材料赋予它的强度等性能才能达到实际的使用效果。气凝

胶可针对不同的应用领域，与不同材料复合，形式多样，常见的有气

凝胶毡，气凝胶隔热垫，气凝胶涂料，气凝胶保温板、气凝胶墙布等。

干燥技术是SiO2气凝胶制备的关键

湿凝胶干燥是制备SiO2气凝胶最重要的步骤。SiO2气凝胶的制备

主要包括：1）溶胶■凝胶法制备湿凝胶；2）湿凝胶干燥制备气凝胶

两部分。湿凝胶干燥要在保持其原有纳米网络结构不变的条件下，排

除其中溶剂。超临界干燥法能够有效防止干燥过程中凝胶破裂，但设

备昂贵且工艺复杂，目前，超临界二氧化碳干燥法为主流生产工艺。

常压干燥法设备简单便宜，只要技术成熟即能进行连续性及规模化生

产，但干燥周期长，干燥成品品质低，密度大且易开裂。

渗透加速，空间广阔

气凝胶正处在高速成长期

气凝胶从发现至今已经经历过三次产业化，目前正处在以我国企业为

主导的第四次产业化浪潮中。1931年，Steven.S.Kistler在Nature

杂志上发表《共聚扩散气凝胶与果冻》标志着气凝胶的发现，随后陆

续经历了三次产业化。从2001年美国Aspen公司成立，开始第三次

气凝胶产业化至今，20年来全球气凝胶产业已走过了研发期、导入

期，目前正处于成长期前期。2010年开始，国内首批气凝胶生产企

业陆续成功开拓了工业设备管道节能、新能源汽车安全防护、轨交车

厢及船体防火隔热保温的应用市场，气凝胶市场日益成熟。

我国气凝胶市场增速领先全球

气凝胶主要用于高温油气管线保温，如稠油开采的地面高温注汽管线

保温，炼化装置、介质管线的保温等，一般温度在200℃~650℃之

间。另外，为了防止输送油气的管道发生凝管或者冰堵事故，尤其在

冬季或者气候寒冷的高纬度地区，管道运营公司亦需要对输送介质进

行加热并对管道进行保温。

气凝胶材料能够有效节能降本

气凝胶的主要劣势在于初始投资较高，但由于其优异的保温隔热性、

耐老化性、疏水性等，在服役一段时间后，反而更具经济效益。总体

说来，气候越寒冷、管输介质温度越高、加热时间越长、热价（能源

费用）越高，则使用气凝胶材料保温的经济性越好。

案例一：中国石油管道科技研究中心对某输油站场管道的保温改造。

使用气凝胶替代传统岩棉等保温材料•，对于长度约100m的管道，假

设冷热油管道长度各占50%,其中冷油20℃,热油50℃,若每年加

热6个月，使用气凝胶材料后，仅热能费月每年可节约8264元，4.6

年后可收回期初多投资的成本。气凝胶的使用寿命长达20年，而传

统隔热材料3~5年就需更换，因此，气凝胶还可以在后续的10~15

年间节省因更换隔热层而产生的材料费、人工费等，若考虑这部分费

用，约3.6年即可回收初期多出的投资。

案例二：中石油克拉玛依石化公司对初始温度约4350c的蒸汽管线保

温改造。采用气凝胶和防水涂料复合保温材料替代原始复合硅酸盐保

温材料，新保温材料使用寿命可长达10年以上，改造后年节约蒸汽

量1.85万吨，对应年节约成本175.75万元，初始投入材料费+施工

费606.7万元，根据5%的年折旧率计算得出的年经济效益为127.72

万元。投资回收期为4.5年。

2025年，气凝胶在油气领域市场空间预计达54.4亿元

参考“十四五”现代能源体系规划，假设2021~2025年，油气管道总

里程复合增速为3.7%,我们预计至2025年全国油气管道总里程为

17.4万千米；参考中国石油管道科技研究中心发表文献数据，假设

管道平均外径0.6m,保温层厚度2cm,计算得到气凝胶单耗为40

立方/千米；参考中国绝热节能材料协会数据，假设2021年我国气凝

胶在存量和新建管道领域渗透率分别为0.5%、10%,预计2023和

2025年，气凝胶在油气管道领域的需求分别为17.6、51.8万立方,

对应市场空间19.4、54.4亿元，2021~2025年复合增速达71.9%。

2025年，气凝胶在中国新能源车领域市场空间预计达33.5亿元

参考泛亚微透招股说明书，假设2021年，气凝胶在新能源汽车领域

的单车价值为500元/辆，2023〜2025年，随着工艺成熟略有下降。

2021年，气凝胶渗透率参考高锲三元电池渗透率，假设为15%,在

新能源汽车追求长续航里程，以及更高的能量密度的背景下，气凝胶

的渗透率有望加速提升。据我们预测，2025年，气凝胶在全球和我

国新能源汽车领域的市场空间分别可达60.4、33.5亿元，2021-2025

年复合增速分别为85.8%、88.4%O

国内企业积极扩产

气凝胶相关企业主要位于上游前驱体及中游产品生产领域

气凝胶产业链主要包括上游前驱体、中游设备、中游产品及下游应用，

目前气凝胶相关企业主要位于上游有机硅源的制备及中游气凝胶材

料生产领域。

国内企业积极扩产

尽管我国气凝胶市场起步较晚，但发展迅速，目前已处于国际并跑或

领跑地位。2014-2020年，我国气凝胶产量从0.85万立方米增加到

10万立方米，年均复合增长率达到51%。整体来看，我国的气凝胶

产业在逐渐摆脱之前的产品结构低端化严重，产品成本优势不明显等

劣势，行业的规模扩张进程加快。据我们统计，截至2023年3月，

我国气凝胶材料产能达27.36万立方/年，拟建产能为123.85万立方

/年。

上游正硅酸乙酯供应紧缺

上游正硅酸乙酯供应紧缺。截至2023年3月，我国正硅酸乙酯产能

约为5.15万吨/年，产能主要集中在晨光新材、江瀚新材、张家港新

亚化工及几家规模较大的功能性硅烷企业中。目前，正硅酸乙酯是气

凝胶的主要硅源，根据纳诺科技环评，1立方米气凝胶约消耗0.307

吨止硅酸乙酯，5.15万吨止硅酸乙酯仅够支持16.8万立方气凝胶材

料生产，即使加上8万吨拟建产能，也仅够支撑42.8万立方气凝胶

材料，小于当前气凝胶规划产能。

供需紧张驱动正硅酸乙酯价格上涨。正硅酸乙酯下游主要应用于气凝

胶前驱体、电器绝缘材料、涂料、光学玻璃处理剂、有机合成等领域。

受益于涂料、气凝胶等下游行业景气度的提升，据生意社数据，正硅

酸乙酯的市场价格由早期1.12万元/吨大幅上涨，2021年11月

最高达到2.8万元/吨，目前约2万元/吨。

能够实现四氯化硅循环利用的企业更具优势

正硅酸乙酯由乙醇与四氯化硅反应制得，直接使用四氯化硅成本较高。

根据晨光新材环评，若直接外购四氯化硅，则单吨正硅酸乙酯仅原材

料成本就达到9593元/吨，以正硅酸乙酯当前较高的售价1.8万元/

吨（不含税）算，原材料成本已近54%。而四氯化硅和乙醇生成正

硅酸乙酯的过程中还会产生氯化氢，如果把它吸收成盐酸，则贴钱处

理，因此直接使用四氯化硅进行正硅酸乙酯的合成成本过高。四氯化

硅是三氯氢硅和多晶硅生产的副产物，能够实现四氯化硅循环利用的

企'也将更具优势。

乙醇和氯化氢双循环可显著降低成本

硅烷企业或具备乙醇和氯化氢双循环优势，进一步压缩成木。根据晨

光新材环评，合成一吨正硅酸乙酯约需0.88吨乙醇；在气凝胶制备

过程中，每生产一立方气凝胶材料亦需要约8.5公斤无水乙醇作为正

硅酸乙酯和水的反应溶剂，但同时，也会生成208公斤乙醇副产物。

即每生产1立方气凝胶约消耗0.28吨乙醇，以乙醇7000元/吨的价

格计算，若乙醇可实现循环利用，则每生产1立方气凝胶亦可节约乙

醇成本约1961元。硅烷企业若能同时实现乙醇及氯化氢双循环，气

凝胶原材料成本可近似压缩为硅粉成木，实现大幅度降低。

重点公司分析

晨光新材：全产业链布局优势显著

公司拥有三氯氢硅、正硅酸乙酯及气凝胶全产业链布局，且气凝胶拟

建产能最高。公司当前拥有三氯氢硅产能6万吨/年，正硅酸乙酯产

能1万吨/年，并向下游延伸至气凝胶，全产业链布局带来显著成本

优势。公司当前气凝胶拟建产能为7.7万吨/年，行业领先，同时拟

配套新建26万吨/年三氯氢硅及6万吨/年正硅酸乙酯，在当前气凝

胶需求旺盛的背景下，公司有望充分受益。

公司是功能性硅烷领先企业，积极推进产业链的横纵扩张。公司同时

推进三个基地建设，铜陵基地30万吨功能性硅烷项目，在加强现有

优势品种的基础上，推出新的硅烷产品；江西基地，布局21万吨硅

基新材料及0.5万吨钻基新材料，从硅烷延伸到气凝胶等新材料，进

一步拓宽产品矩阵；宁夏基地，完善公司硅基新材料及气凝胶产业链

布局。随着扩产项目的陆续释放，公司业绩将持续提升。

宏柏新材：积极推进一体化布局

公司是国内含硫硅烷龙头企'也，积极推进气凝胶一体化布局。公司拟

新建气凝胶产能1万方/年，其中一期0.3万方/年计划于2023年下

半年投产，二期0.7万方/年计划于2024年底投产。同时，公司积极

推进一体化布局，当前拥有上游10万吨/年三氯氢硅产能，及一定的

正硅酸乙酯产能，同时江西九江亦将新建部分三氯氢硅和四氯化硅产

能。

公司拥有完整的“硅块•三氯氢硅■中间体•功能性硅烷•白炭黑”绿色循

环产业链，成本优势显著。依托全产业链优势，公司沿着产业链在横

向和纵向同步发力，在原料端加速扩产三氯氢硅并布局光伏级的同时,

产品端规划氨基硅烷、特种硅烷、气凝胶等高附加值硅基新材料，产

品矩阵快速扩容。随着综合成本的进一步下降，公司核心竞争力将持

续增强。

泛亚微透：ePTFE膜+气凝胶双轮驱动

公司是ePTFE膜领先企业，气凝胶加速布局。公司拥有气凝胶产能

0.16万立方/年，并于2021年7月收购大音希声60%的股权，强强

联合，将气凝胶业务进一步做大做强。目前公司新建产能25万