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战略性新兴产业是引导未来经济社会发展的重要力量,加快培育和发展一批“新赛 道”为我国实现产业结构升级、加快经济发展方式转变具有重要战略意义。近年来 生物遗传、信息工程、化学物理等学科实现关键突破创造了一系列新原料、新工艺、 新材料、“专精特新”、“双碳”等新政下催生了一批新需求,新赛道在供需两端 共振下欣欣向荣,身处新赛道的领跑公司已经打好成长为全球领军企业的基础。展望2023 年,新赛道的机遇和挑战并存。在生物基材料、新能源材料等领域,不少优秀的企业在合成生物学、储能材料、风电材料、锂电材料领域有望实现0到1的突破,还有不少企业则在国产替代较为紧迫的半导体材料、润滑油添加剂、催化剂 等领域不断提高自身市占率,开启1到N的征程。
化工新材料迎蓝海市场,海外龙头占主导,进口替代空间广阔。化工新材料涉及有 机氟、有机硅、节能、环保、电子化学品、油墨等多个新材料领域,是指目前发展的 和正在发展之中具有传统化工材料不具备的优异性能或某种特殊功能的新型化工材料。作为新材料行业的重要组成部分,化工新材料行业是化学工业中较具活力和发 展潜力的部分。据中国石油和化学工业联合会,2019年全球化工新材料产值达3700亿美元。从供给格局来看,化工新材料属于高技术含量、技术密集型、高附加值的高 科技产品。大型跨国企业凭借技术研发、人才、资金等优势在新材料行业占据主导地位,且核心技术长期垄断,既不转让也不合资,国内进口依赖度高。我们认为随着 国内外形势正在发生深刻复杂的变化,我国发展已步入重要战略机遇期。新材料作 为国民经济的先导产业、制造强国及国防工业发展关键保障的产业,十四五的五年 必将是新材料产业变革的五年,也是产业由大国向强国突破、走向高质量发展的五 年。在政策引领及产业资本投入增长等驱动下,国内以电子材料、新能源材料、催 化剂材料、军用材料等为代表的化工新材料将加速进口替代,市场空间广阔。
合成生物学颠覆传统,有望催生万亿增量市场。与传统发酵使用特定的菌种或酶技 术相比,合成生物学利用基因组测序、生物工程、化学合成和计算机模拟等技术进 行生命设计与合成再造,技术颠覆传统。MIT出版的《Technology Review》早在2004 年将合成生物学选为将改变世界的十大技术之一。据McKinsey数据,原则上全球60% 的产品可以采用生物法进行生产,到2030-2040年合成生物学每年可以产生约2~4万 亿美元的直接经济影响。
合成生物学集多重优势于一体,创造价值。低成本:生物合成设备相较化工投资额 低,可柔性生产,轻资产优势显著;微生物体内代谢过程中的酶作为高效催化剂能 大幅降低反应能耗,高选择性可提高目标产物收率,最大化利用原料进而降低生产 成本。可持续:合成生物学原料端采用可再生生物质,生产过程为生物循环系统,生 物合成产品具备环境相容性。低碳:合成生物技术可高效利用生物质资源,在化工 领域,多种生物基大宗化工品减排二氧化碳超60%。
合成生物学进入发展黄金期,多应用领域蓬勃发展。政策端:全球“碳达峰碳中和”大战略下,各政府政策频出以推动产业快速发展,国家发展改革委2022年5月印发的 《“十四五”生物经济发展规划》提出做大做强生物经济;技术端:合成生物学广泛 使用的基因测序、编辑等科学技术全面进步,行业发展逐渐由科研探索驱动开始转 为工程能力驱动;资金端:资本看好、投融资旺盛,2021年合成生物学融资金额创 2017年以来新高。多方助力下,合成生物学产业化进程加速,在生物基新材料、生 物农药、生物燃料、食品以及医药等多个领域蓬勃发展。
铁铬液流电池储能前景向好,或成新增长点。根据房茂霖等2022年发表的《铁铬液 流电池技术的研究进展》,液流电池具有安全性高、循环寿命长、电解液可循环利 用、生命周期性价比高、环境友好等优势,被认为是大规模储能技术首选之一,其中 铁铬液流电池具有绿色安全、低毒性与腐蚀性、运行温度区间跨度大、价格低廉等 诸多优势,目前研发进展较快。
新能源推广与储能需求增长将为铁铬液流电池带来新机遇,进一步带动铬化工品发展。随着加快推动新型储能发展政策的推进以及储能技术的不断改进,铁铬液流电 池的储能技术逐渐成熟,目前已实现了量化供货以及产业化目标,未来铁铬液流电 池的市场需求有望持续增长,储能地位将再次上升。同时,铁铬液流电池的渗透也将带动铬化工品的进一步发展。根据广发电新组对2022-2025年全球新增储能需求 的测算,假设液流电池占新型储能电池的比例以及铁铬液流电池渗透率逐年提高, 预计2022年全球铁铬液流电池出货量为0.84GW,带动重铬酸钠需求量2.34万吨,2025年全球铁铬液流电池出货量为20.01GW,带动重铬酸钠需求量55.79万吨。
磷酸铁锂是现在储能电池的主流。储能电池的各种路径中,磷酸铁锂电池具备一定 优势,具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应、绿色 环保等优点,并且支持无级扩展,适合于大规模电能储存,因而磷酸铁锂电池配套 的储能系统现在是市场的主流选择,在可再生能源发电站发电安全并网、电网调峰、 分布式电站、UPS电源、应急电源系统等领域有着良好的应用前景。
多项目规划,川恒股份快马加鞭向新能源方向深度转型。电池级磷酸铁系磷酸铁锂 的关键前驱体材料。自2021年9月份以来,公司先后与国轩控股、福泉市人民政府、 富临精工、县人民政府、欣旺达以及金圆股份等机构展开多方面合作,大举进 军磷酸铁等新能源材料业务。当前公司规划建设于龙昌工场的20万吨/年磷酸铁产能 建设中。基于对外投资合作框架协议,公司先后合资设立恒轩新能源、恒达矿业以 及恒昌新能源等开展的福泉市和县“矿化一体”新能源材料循环项目正进一步 推进,远期磷酸铁规划产能超过100万吨。
钠离子电池有望成为锂离子电池的有效补充。钠离子电池结构与锂离子电池结构相 似,并且相比锂离子电池有较大的资源优势。地球上的锂资源十分有限,在地壳中 的含量只有0.0065%,地区分布不均,开采成本较高,锂电池的未来发展受限。相反, 地壳中钠资源非常丰富,全球分布并且开采成本极低,资源优势明显。钠离子电池 的成本也低于磷酸铁锂电池,钠离子电池的正负极材料、电解液和集流体成本均低 于磷酸铁锂电池,未来随着产业链的完善和成熟,钠离子电池成本将进一步降低。
钠离子电池的发展将促进锰元素需求的高涨。钠离子电池正极材料包括氧化物类、 聚阴离子类和普鲁士蓝类,氧化物类是目前主流材料。根据《钠离子电池科学与技 术》统计,在18种氧化物类正极材料中,15种用到锰;8种用到镍,6种用到铁。在 聚阴离子类材料和普鲁士蓝类材料中,锰也被广泛使用。未来钠离子电池的广泛应 用将会带来锰元素的需求增加,市场前景向荣。
优异特性使芳纶纤维需求旺盛。芳纶纤维具有优异的阻燃耐高温和高强高模特性, 主要用于制作防护服、防弹衣、航天材料等,是国防军工等领域的关键基础材料。随 着个体防护装备配备标准的逐步落地和工业领域的恢复,国内芳纶需求持续增长, 芳纶供应呈现紧张局面,生产厂家库存长时间保持在低位。根据泰和新材2021年年 度报告,2021年全球总需求约10-11万吨,同比增长约20%。
芳纶涂覆盖带来新增量。据高工锂电,芳纶涂层隔膜具有抗氧化、耐酸碱、阻燃、耐 磨擦、抗撕裂等优点,热机械强度远高于目前市场上各种类隔膜,在对抗电池失效 时能起到关键的保护作用,极大的提升了电池的安全性;破膜温度超过260摄氏度, 是一种超耐久锂离子电池隔膜,能大幅提高高能量密度电池的安全性。芳纶涂覆与 电解液相容性好,相对轻薄,有效提高电池的循环性能和倍率性能,随着芳纶涂覆 的产业化规模提升,成本进一步控制,未来芳纶涂覆隔膜在高端动力及储能电池市 场的应用可期。
绿色环保的水性粘结剂为电池负极粘结剂的首选,PAA更适用于硅基负极材料。粘 结剂是电极的重要组成部分,目前应用于电池负极的粘结剂多为水性粘结剂,具有 无溶剂释放、生产环境绿色、成本低、不易燃、使用安全等优点。其中聚丙烯酸(PAA) 相对其他水性粘结剂性能优越,更适用于硅基负极材料。PAA有以下特点:(1)结 构简单,合成便捷且可溶于水;(2)机械性能与CMC相近,但含更高浓度的羧基官 能团,因此电解液的存在不会对 PAA 的黏附力产生负面影响;(3)钠化后的 PAA 可以改善 SEI 膜的性能,防止电化学循环过程中电解液的分解;(4)Si O复合电 极使用PAA为粘结剂比使用PVDF时电化学性能更优异,可能因PAA是无定型高分子, 而PVDF是结晶聚合物,在无定型区域PAA与Si O的结合更好;(5)PAA分子链之 间以及与Si颗粒表面之间的大量氢键,可以保持活性物质与集流体之间的附着,使电 极结构保持完整,并具备自愈合性;(6)PAA将纯硅电极的首次库仑效率提升到了 90%以上,并且表现出优于PVDF和CMC的循环性能。
新能源行业的蓬勃发展推动PAA的需求增长。随着新能源行业的快速发展,锂电池 产量持续增长,带动锂电池粘结剂的产量不断增加。根据Wind,2021年国内锂电池 产量为232.64亿只,同比增长23.45%,2022年1-10月为194.68亿只,同比增长3.96%。根据相关研究,粘结剂在负极中约占比1.5%-3%,Kaiyun 开云假设粘结剂在负极含量比例取中 值2.25%,假设2022年PAA渗透率为20%,并以每年10%的增速逐年提高,2022年 全球动力电池放量将拉动全球粘结剂出货量3.1万吨,相比2021年新增出货量1.1万 吨,带动全球PAA粘结剂需求量0.6万吨;预计2025年全球动力电池放量将拉动全球 粘结剂出货量9万吨,相比2021年新增出货量7.0万吨,带动全球PAA粘结剂需求量 4.5万吨。中国是全球粘结剂的最大市场,随着PAA逐渐推广并实现国产替代,未来 将迎来巨大放量。
复合铜箔有望替代传统铜箔成为锂电池负极集流体的新选择。复合铜箔是锂电池负 极集流体材料,起到承载负极活性材料、汇集电子并导出电流的作用,对锂电池性 能产生重要影响。相比传统电解铜箔,复合铜箔具有高安全、高比容、长寿命、高兼 容和低成本的竞争优势,未来随着复合铜箔产业化扩散,有望进一步渗透市场,成 为锂电池负极集流体的新选择。
复合铜箔依赖电镀铜工艺,电镀添加剂是电镀铜工艺的关键。复合铜箔由电镀铜工 艺生产而成,其基本原理是利用电解化学反应在基体表面镀上一层金属铜膜层,能 够有效提高锂电池导电导热性能。Kaiyun 开云电镀铜工艺的关键点是改进电镀添加剂,通过优 化配方进而提升工艺,获得高性能铜镀层。
复合铜箔广阔的市场空间将拉动电镀铜添加剂的需求。根据德福科技招股书引用的 GGII数据,2021年全球锂电池出货量达到543GWh,同比增长约77.5%,其中新能 源汽车产业迅猛发展,2021年全球动力电池出货量达到375GWh,占比69.09%,同 比增长101.6%。随着复合铜箔产业化的加速发展,预计复合铜箔的市场渗透率将快 速提高。根据广发机械组的测算,若2025年复合铜箔渗透率达到10%,2025年对应 的复合铜箔需求量约为185.48GWh,换算成吨消耗量约为12.6万吨,若2025年复合 铜箔渗透率达到50%,2025年对应的复合铜箔需求量约为927.4GWh,换算成吨消 耗量约为63.1万吨。未来复合铜箔不断上涨的需求将带动电镀铜添加剂需求上行。
封装胶膜是光伏组件的核心材料,胶膜粘结光伏电池片与光伏玻璃及背板,保护电 池片并封装成能输出直流电的光伏组件。胶膜对脆弱的太阳能电池片起保护作用, 延长光伏组件的使用寿命,同时使阳光最大限度的透过胶膜达到电池片,提升光伏 组件的发电效率。光伏封装胶膜需要保证太阳能组件有二十五年使用寿命,是光伏 行业不可或缺的核心辅材。光伏组件对封装所使用的胶膜的透光率、耐候性、粘结 强度、耐老化等性能要求较高。
性能更优的POE胶膜受益于双玻组件市场渗透率提升以及N型电池的迭代。POE胶 膜具有优异的水汽阻隔能力和离子阻隔能力,水汽透过率仅为EVA的1/8左右,且其 分子链结构稳定,具有优异的抗老化性;据陶氏化学的测试数据,POE胶膜在使用 寿命期间几乎没有PID,功率损耗为0.3%,而EVA胶膜则为35%。(1)双面组件将 背板替换为光伏玻璃,但由于双面电池背面钝化不完全、铝线印刷的铝栅格更容易 被酸腐蚀、无框或半框封边导致空气水汽进入等原因,需使用水汽阻隔性能更优的 POE胶膜进行双面组件封装。(2)电池N型化,N型电池的PID效应在受光面更敏感, 对PID衰减大的N型组件,在光照恢复后,也会造成不可逆损伤,需使用抗PID性能 更好的POE胶膜。
拉挤成型工艺是一种连续生产固定截面复合材料型材的方法,其成品性能优势突出。风电大型化叶片主梁拉挤工艺带来碳纤维以及甲基四氢苯酐的纯增量需求。风电产 业链降本趋势下,大型化是确定性产业方向,拉挤工艺在叶片主梁渗透率显著提升。
濮阳惠成是国内顺酐酸酐衍生物龙头企业,拥有行业内最大产能7.1万吨。公司拥有 国内最多的顺酐酸酐衍生物产品品类,主要产品有四氢苯酐、六氢苯酐、甲基四氢 苯酐和甲基六氢苯酐、纳迪克酸酐等。福建古雷募投项目预计2023年下半年投产, 预计到2023年年底,公司顺酐酸酐衍生物产能达到12.1万吨。拉挤工艺催生了固化 剂需求为公司甲基四氢苯酐产品“量身定制”。
碳纤维被称为“新材料之王”,是由聚丙烯腈(PAN)(或沥青、粘胶)等有机纤维 在高温环境下裂解碳化形成的含碳量高于90%的碳主链结构无机纤维。全球需求持续增长,国内需求快速释放。全球及我国碳纤维需求长期处于持续增长 状态。据赛奥碳纤维数据,2021年的全球碳纤维需求总量为11.80万吨,较2020年增 长10.38%,继续保持稳定增长态势,预计2025年全球需求总量达到20.00万吨,2030 年达到40.00万吨。在国内市场方面,2021年碳纤维需求量为6.24万吨,同比增长 27.69%,同比增速远快于全球水平,同时需求量占全球需求总量比例突破50%。预 计到2025年,中国碳纤维需求总量达到15.9万吨,占比全球总需求量显著提升至80%。除了需求增速快、规模大的特征外,我国碳纤维需求量还表现出国产替代速度快、 对外贸易依存度持续改善的特征。2021年我国碳纤维国产产品需求量为2.93万吨, 同比增长58.11%,进口产品需求量3.31万吨,同比增长9.15%,对外贸易依存度 53.11%,同比下降14.52%。预计到2025年,进口量占比国内需求总量的39%左右, 国产替代持续推进。
下游需求分行业看,全球碳纤维需求集中于风电叶片、体育休闲、航空航天三大领 域,我国碳纤维需求以风电叶片、体育休闲、碳碳复材为主。目前全球碳纤维最大 应用市场仍是风电叶片市场,2021年风电叶片碳纤维需求达到3.30万吨,占比28%。其次为体育休闲市场,碳纤维需求达到1.85万吨,占比15.7%,第三大应用市场为航 空航天市场,碳纤维需求达到1.65万吨,占比14%。其余细分行业中,压力容器、汽 车、碳碳复材碳纤维需求均占比5%以上。2021年国内风电叶片领域碳纤维需求量达 到2.25万吨,占比36.1%;体育休闲领域碳纤维需求量达到1.75万吨,占比28.1%;碳碳复材领域碳纤维需求量0.7万吨,占比11.2%。三大主要应用领域合计占据国内 需求的75.4%,航空航天、压力容器、混配模成型、汽车等其他领域需求份额与全球 份额相比存在差距,意味着我国碳纤维应用在其他领域的市场需求有待开发,存在 广阔的发展空间。
半导体材料是半导体产业链的重要支撑产业,按应用环节划分为晶圆制造材料和封 装材料。整个半导体产业链主要包括IC的设计、晶圆制造以及封装测试等环节,半 导体材料主要应用在集成电路的制造和封装测试等领域。从材料角度看,涉及到大 硅片光刻胶、掩膜版、特种气体等原材料;从装备角度看,涉及到光刻机、刻蚀机、 PVD、CVD等各种核心设备。本章主要围绕晶圆制造材料角度展开。
化工企业产品高端化转型。化工企业通过内生研发或者外延并购的方式切入半导体材料(电子化学品)领域,是近几年化工企业寻求转型较为常见的模式。转型成功的企业在获得更快行业增速的同时也能得到更高的市场估值,迎来一波双击增长。在国内半导体行业快速发展的浪潮中,相关材料企业迎来国产替代的良机。我们认为部分研发实力强、切入客户层级领先、产品转型升级成功的企业有望分享半导体行 业快速发展的红利。
根据瑞丰新材招股书数据,2012-2020年,全球润滑油添加剂市场规模由133亿美元 增长到163亿美元,年均复合增速约为2.58%。预计至2023年,全球润滑油添加剂需 求量将增长至543万吨,市场规模约为185亿美元。国内润滑油添加剂的需求量由 2013年的75万吨增长至2020年的100万吨,CAGR为4.20%,增速快于全球市场。海 外四家大型厂商占据全球85%份额,近年来以瑞丰为代表的国产润滑油添加剂品牌 崛起,国产化进程有望提速。
根据中国胶粘剂和胶粘带工业协会的统计数据,我国胶带销售额保持增长态势,2021 年胶带销售额约520亿元,同比增长3.8%,预计2025年销售额达到627亿元。目前我 国已是世界上最大的胶带生产国,行业规模仍在不断扩大。从胶带细分产品来看, 2020年BOPP包装胶带占比最大,占比约23.16%,其次是标签及广告贴和其他及特 种胶带,BOPP包装胶带仍是国内胶带产品的消费主流。
胶带具有广阔的应用领域,未来市场前景广阔。胶带属于常规消费品,下游应用市 场庞大,广泛应用于民用、工业用和医用等领域。在民用市场中,胶带主要用于家居 日用和建筑装饰,我国庞大的人口基数为胶带提供了广阔的市场空间。在工业市场 中,胶带主要用于汽车制造、电子元器件制造、造船、航空航天等多个领域。汽车制 造中,主要以生产中起捆绑、保护等作用的PVC胶带和用于装饰、保养的美纹纸胶 带为主,近年来,新能源汽车的推广普及推动汽车线束胶带的需求不断增长。电子 元器件制造中,常用的胶带包括美纹纸胶带、PET胶带、泡棉胶带等,科技的发展使 得智能手机、平板电脑、显示器等消费电子产品的产量持续增长,电子元器件产业 的拓展给胶带带来了良好的发展机遇。
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