百亿赛道爆发！气凝胶：双碳下的“隔热王者”，谁将主导未来？（附核心企业全梳理）-电子发烧友网

一、气凝胶：颠覆性新材料，双碳时代的“隔热王者”

（一）定义与核心性能优势 (导热、轻薄、寿命、防火)

气凝胶是新一代高效节能隔热材料。气凝胶是一种具有纳米多孔网络结构、并在孔隙中充气态分散介质的固体材料，是世界上最轻的固体。由于独特的结构，气凝胶在热学、声学、光学、电学、力学等多个领域都展示出优异的性能。目前商业化应用的气凝胶主要围绕其高效的阻热能力展开，下游用于石油化工、热力管网、锂电池、建筑建材、户外服饰、航天、军工等多个领域。

图1 气凝胶隔热性

气凝胶的阻热原理是其独立的结构带来的无对流效应、无穷多遮挡板效应、无穷长路径效应。气凝胶的导热系数在 0.012~0.024W/(m·K)，比传统的隔热材料低 2~3 个数量级，其隔热的原理在于均匀致密的纳米孔及多级分形孔道微结构可以有效阻止空气对流，降低热辐射和热传导：1）无对流效应：气凝胶气孔为纳米级，内部空气失去自由流动能力；2）无穷多遮挡板效应：纳米级气孔，气孔壁无穷多，辐射传热降至最低；3）无穷长路径效应：热传导沿着气孔壁进行，而纳米级气孔壁无限长。

图2 气凝胶阻热原理分析

图3 气凝胶微观结构示意图

（二）气凝胶的分类

气凝胶材料种类繁多，其中SiO2气凝胶的商业化应用最成熟。气凝胶按照前驱体可分为氧化物、碳化物、聚合物、生物质、半导体、非氧化物、金属七大类。众多不同的前驱体可制备出具有不同性能的气凝胶，极大丰富了气凝胶品种的多样性，拓展了气凝胶的应用范围。目前市场上SiO2气凝胶的应用最成熟，2019年全球二氧化硅气凝胶占比高达69%。

图4气凝胶分类

（三）气凝胶复合材料

目前商用的气凝胶通常为复合材料制品，且具有多种形态。气凝胶存在强度低、韧性差等缺点，因此需要通过添加颗粒、纤维等增强体提高强度和韧性，也可以通过添加炭黑、陶瓷纤维等遮光剂提高遮挡辐射能力。因此当前在售气凝胶制品往往是由气凝胶材料与基材复合制得。根据制品形态，气凝胶制品可以分为气凝胶毡、气凝胶纸、气凝胶布、气凝胶板材、气凝胶粉末、气凝胶浆料、气凝胶涂料等。

图5 气凝胶复合材料

目前市场上尤其以二氧化硅气凝胶毡应用最为广泛，气凝胶毡是指使用纤维增强法以改善气凝胶脆性、增强力学性能制备而成的气凝胶复合材料。其原理是将纤维作为支撑骨架，支撑具有纳米孔结构的气凝胶，使制得的复合材料更适用于多领域的应用。制备气凝胶毡：将短纤维（后来发展到预制纤维毡）在凝胶之前加入到溶胶中，使得两者能够充分结合以生成复合材料。制备使用的纤维分两大类：一类是有机纤维（聚丙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维等）；另一类是无机纤维（硅酸铝纤维、陶瓷微纤维和玻璃纤维等）。各种研究表明使用纤维增强制备气凝胶复合材料可以加强气凝胶的力学性能，使二氧化硅气凝胶的实用性进一步增强。目前，纳诺科技、爱彼爱和等公司正在致力于气凝胶毡的研发与市场推广。

图6 气凝胶制品生产工艺流程

（四）气凝胶复合材料性能

气凝胶复合材料具有以下优点：

超长使用寿命：有卓越的疏水性，憎水率99%，防水防潮具有超长的使用寿命，且易于仓储。

超强隔热性能：在同等保温效果时，纳米气凝胶复合材料的使用厚度是传统材料1/4到1/2,适合用于密集管线及狭窄空间。

超高防火性能：硅基气凝胶复合材料，由于其无机材料特性，具有安全级别为A级的优良耐火性，在火灾或意外发生时，可以很好的保护管道和设备。

超优机械性能：具有良好的柔性、韧性及抗压性，能够满足各种设计及安装需求。

图7 气凝胶复合材料性能

此外，与传统保温材料相比，二氧化硅气凝胶绝热毡的保温性能是传统材料的 2-8 倍，因此在同等保温效果下气凝胶用量更少。根据中石化塔河炼化的测算，将常压焦化装置从传统保温材料改造成“二氧化硅气凝胶保温毛毡+单面铝箔玻纤布保温材料”组合保温的方式后，热损失降低了34.7%，保温层厚度较传统保温材料降低50%以上。

图8 气凝胶与传统保温材料性能对比

同时，气凝胶具备较长的使用寿命的优势，其使用寿命约为传统保温材料的 4 倍左右。传统保温材料如岩棉、聚氨酯等在长期使用过程中容易吸水，一方面影响保温效果，另一方面在吸水后由于重力作用导致保温材料分布不均匀，尤其是在管道保温的使用场景下，容易造成保温材料在管道下部堆积，最终影响使用寿命。气凝胶则具有优异的防水效果，其憎水率达99%以上，在长期使用过程中仍能保持稳定的结构和隔热效果。

与传统保温材料相比，气凝胶的综合收益也将更高。

（五）传统保温材料

传统保温材料包括无机保温材料和有机保温材料，它们各具有优缺点。无机保温材料包括膨胀珍珠岩保温材料、矿物棉保温材料、发泡水泥、发泡玻璃等等。其中无机保温材料优缺点有：

优点:耐高温，防火

缺点:具有较大的吸水率和水蒸气渗透率，因而保温效果不够稳定，尤其用于低温保温时，此类保温材料一旦含有水分，导热系数会急剧上升，隔热效果将明显降低。

有机保温材料包括聚氨酯泡沫板、酚醛泡沫板、聚苯乙烯泡沫板、橡塑发泡材料等等。其优缺点如下：

优点:节能、质轻、保温、隔热性好、施工经验丰富

缺点:是安全性差，易老化，易燃烧，并且燃烧时烟雾大、毒性大，其安全性、耐久性差。

正是因为传统保温材料有相应的缺点，传统保温材料将逐渐退出历史舞台。

（六）气凝胶的发展历程

（七）气凝胶下游应用

气凝胶制品包括气凝胶毡、气凝胶纸、气凝胶布、气凝胶板材、气凝胶粉末等，下游应用场景广泛，涉及石油化工、建筑建造、工业隔热、交通等领域，其中石油化工为最大应用领域，消费占比达到56%，其次应用于工业隔热，占比为18%。

在新能源领域，气凝胶则主要应用于动力电池电芯之间的隔热阻燃、模组与壳体之间的隔热防震层、电池箱的外部防寒层和高温隔热层等。未来随着气凝胶技术的进步，我们认为其应用场景十分广阔，是具备成长空间的大赛道和大单品。

1、气凝胶在工业管道和设备的应用

2、气凝胶在汽车工业的应用

3、气凝胶在节能建筑的应用

4、气凝胶在服装织物防寒保暖的应用

（八）国家对气凝胶的政策支持

气凝胶是国家基础战略性前沿新材料，对降低碳排放、实现“双碳”目标具有重要战略意义。国家出台多项政策大力鼓励气凝胶行业发展。

二、气凝胶产业链分析

从硅基气凝胶产业链来看，硅源材料主要分为无机硅源和有机硅源，无机硅源包括四氯化硅和水玻璃，有机硅源包括正硅酸甲酯(TMOS)、正硅酸乙酯(TEOS)、烷氧基硅烷等功能性硅烷。此外，玻纤毡或者陶瓷纤维毡也是气凝胶制品基体材料。

气凝胶制品包括气凝胶毡、气凝胶纸、气凝胶布、气凝胶板材、气凝胶粉末等。

下游应用场景广泛，涉及石油化工、建筑建造、工业隔热、交通等领域，其中石油化工为最大应用领域，消费占比达到56%，其次应用于工业隔热，占比为18%。

（一）上游：硅源（前驱体）

二氧化硅气凝胶前驱体可分为有机硅源和无机硅源。常用的有机硅源是正硅酸甲酯、正硅酸乙酯等功能性硅烷，无机硅源包括四氯化硅和水玻璃等。有机硅源价格较为昂贵，但纯度高，工艺适应性好，可适应超临界干燥和常压干燥。目前有机硅源为主流路线，主要相关厂商包括晨光新材、宏柏新材、新安股份、金宏气体等。而其中，具备全产业链显著成本优势的企业包括晨光新材和宏柏新材等。无机硅源水玻璃价格虽然较低，但是杂质较多，目前主要用于常压干燥中。

（二）中游：气凝胶产品

气凝胶材料本身强度低、脆性大，其直接使用受到限制，因此通常将其与有机聚合物、纤维增强材料进行复合，制备得到兼具刚性和柔性的保温材料。常用的复合材料包括玻璃纤维、预氧丝、陶瓷纤维等。在具体使用过程中，还可以将气凝胶复合材料外表包覆膜材料、玻璃布等，避免气凝胶复合材料掉粉、破碎，进一步地保障其完整性以最大化保温功效。

气凝胶产品主要厂商包括纳诺科技、中科润资、晨光新材、宏柏新材、埃力生、爱彼爱和、东莞硅翔、金纳科技、江瀚新材等。

气凝胶制备过程中，干燥步骤最为关键的工艺。气凝胶由无机硅源或有机硅源前驱体制备而成，通过控制溶剂、温度、催化剂等制备得到湿凝胶，湿凝胶经过老化、改性干燥得到气凝胶。

目前产业化中主要使用的技术是超临界干燥技术和常压干燥技术，其他尚未实现批量生产技术还有真空冷冻干燥、亚临界干燥等。超临界干燥技术是最早实现批量制备气凝胶的技术，已经较为成熟，也是目前国内外气凝胶企业采用较多的技术。超临界干燥可以实现凝胶在干燥过程中保持完好的骨架结构。超临界干燥设备主要厂商有航天乌江等。

（三）下游：应用端

在政策支持下，基于气凝胶产品巨大的市场空间，多家企业入局气凝胶行业，推动行业产能加速扩充。在油气管道保温领域率先入局者包括中国石化和中国石油等企业。在动力电池领域，宁德时代、中航锂电、国轩高科等全球前十大动力电池厂商均有采购气凝胶产品。

从产业端来看，常州国家高新区和普禾资本2016年在常州签署《战略合作协议》，正式宣布国内第一个气凝胶新材料产业集群项目落户常州国家高新区。

1、比亚迪使用气凝胶情况

比亚迪2021年的隔热片采购规模为2.5亿元，平均单车价值为500元/车，共有50万辆车使用气凝胶。据预计，比亚迪2022年将生产180-200万辆新能源车，其中50万辆将采用气凝胶，渗透率为25%。未来2-3年内，比亚迪预计气凝胶的渗透率将提高20%，即比亚迪使用气凝胶隔热片的车辆占比将达到60-70%，高于行业平均水平。不同车型的气凝胶用量有所不同，因此实际比这个数据更高。

比亚迪内部平均单车价值为500元/车，预计将提升。这是因为单车带电量将增加，使用气凝胶的车辆越多，平均单车价值就越高。比亚迪还在帮助特斯拉等厂商代工生产电池，采用的是非圆柱型电池，主要是刀片电池，使用气凝胶的情况较多。比亚迪中高端车使用气凝胶的情况越来越多，带电量越高使用气凝胶的情况越多。比亚迪从2016-2017年开始接触气凝胶技术，渗透率逐渐增加，增加速度在近年来有所加快。

硅翔绝缘材料、泛瑞新材料、可川科技以及泛亚微透等供应商是比亚迪的气凝胶隔热片供应商，其中前三家占比为70%。

比亚迪目前使用的是普通气凝胶，而非玻璃纤维气凝胶。比亚迪不会指定供应商气凝胶的原材料厂，只要符合性能就可以。

2、宁德时代使用气凝胶情况

目前，每辆新能源车使用的气凝胶价值约为600-700元。2018年，宁德时代采购了8000万元气凝胶，2019年费用为1.3亿元，2020年为1.5亿元，2021年为1.8亿元。预计到2022年，费用将超过2亿元。爱彼爱和是宁德时代的主要气凝胶供应商。宁德时代使用三元电池、48伏电池和储能电池作为动力电池，只有三元电池的气凝胶需求较大。2022年，宁德时代将生产30万辆含有气凝胶的电池组车，其气凝胶供应商主要为爱彼爱和、上海科特和东莞硅翔。其中，爱彼爱和占据70%的市场份额，东莞硅翔和上海科特共占据30%的市场份额。宁德时代要求其供应商销售产品的毛利率不高于15%。采购相关材料和产品时，宁德时代会通过招标选取供应商。

宁德时代气凝胶隔热片所使用的复合材料90%以上为预氧化丝，陶瓷材料占比较少，而玻璃纤维未被使用。预氧化丝的技术与工艺已较为成熟，未来将持续在气凝胶隔热片的主要复合材料中占有一席之地。

气凝胶隔热片的市场规模将按照每年1.5倍的增长趋势扩充，其中三元电池产量扩张是气凝胶隔热片增长的主要驱动力。磷酸铁锂电池、48伏电池和储能电池引入气凝胶隔热片后也将对其增长产生助推作用。

3、其他新能源企业需求情况

塔菲尔公司的气凝胶产品规模为5000万平方米；

孚能公司的气凝胶产品规模为超过4000万平方米；

中航公司的气凝胶产品规模为2000至3000万平方米；

蜂巢公司的气凝胶产品规模为超过3000万平方米。

三、气凝胶的制备方法

气凝胶材料的制备过程主要有溶胶-凝胶化、老化、改性和干燥。其中，溶胶-凝胶化过程是指前驱体溶胶聚集缩合形成凝胶的过程。由于刚形成的湿凝胶三维强度不够而容易破碎坍塌，因此需要在母体溶液中老化一段时间提高强度或者利用表面改性减小干燥应力。干燥过程即用空气取代湿凝胶孔隙中的溶液并排出。

溶胶-凝胶化过程：SiO?气凝胶是目前研究最多的无机气凝胶，其溶胶－凝胶化过程是硅源通过水解和缩聚反应，形成具有三维网络结构的SiO?气凝胶，反应机理如下：

Si(OR)?+4H?O→Si(OH)?+4HOR（水解）（1）

nSi(OH)?→(SiO?)n+2nH?0（缩聚）(2)

通过调节反应溶液的pH、温度、物料质量比和催化剂类型可以控制水解和缩聚反应的相对速率，从而调控凝胶结构。

老化过程：凝胶的老化指在形成凝胶之后，将凝胶持续浸入含有前驱体的溶剂中，混合溶液中的小凝胶团和溶胶颗粒进一步聚集并相互黏附，并延伸到整个凝胶网络的过程。一般采用醇类溶剂和烷类溶剂洗涤老化后的凝胶，以便除去孔中剩余的水。

（一）溶胶-凝胶化过程

1、正硅酸酯类为硅源

正硅酸甲酯、正硅酸乙酯是制备二氧化硅最常用的前驱体，以此作前驱体制备的气凝胶样品比较纯净。但是正硅酸酯类有毒性且价格较为昂贵。其反应方程式为：

水解：Si(OC2H5)4+4H2O→Si(OH)4+4C2H5OH

缩聚：2Si(OH)4→(OH)3Si-O-Si(OH)3+H2O

2、硅溶胶为硅源

3、水玻璃为硅源

（二）超临界干燥

超临界干燥法是最早提出、应用最为广泛的干燥方法。它是指将干燥溶剂的温度、压强均提升至其超临界点以上，从而消除凝胶孔洞内的气液界面，是对样品进行干燥的方法。为了避免溶剂的蒸发，在超临界干燥前会预先向高压釜内充入一定量的N2，从而达到预增压的效果。通常被用于超临界干燥的试剂包含以乙醇为代表的有机溶剂与液态CO2两类，与有机溶剂相比，选用液态CO2作干燥介质操作更为安全，同时较低的超临界温度及压力会使凝胶骨架在干燥过程中基本保持不变，凝胶表面的化学基团也会相对稳定存在，但CO2超临界干燥存在漫长的溶剂替换过程，同时要求被替换的溶剂能够与液态CO2互溶，因此时间成本较高。但是超临界CO2干燥法工艺较为成熟，工艺包完善，为市面上较多采用的气凝胶生产工艺，如爱彼爱和、晨光新材、宏柏新材等公司均采用此方法。

（三）常压干燥

常压干燥不需要超临界干燥所使用的高压釜，但需要漫长的溶剂替换过程，从而避免在干燥过程中凝胶吸水以及气液界面张力对凝胶骨架造成破坏。通常在进行常压干燥前需要将凝胶内的溶剂替换为表面张力较小的试剂，之后对凝胶表面进行修饰处理，即将凝胶表面亲水的羟基替换为疏水的甲基，最后再进行干燥。相对于超临界干燥而言，常压干燥在保持气凝胶微观结构的同时也有效地降低了干燥过程的危险性，是常见的干燥方法中操作最简单、使用最经济的方法。常压干燥工艺可降低气凝胶的生产成本，但是工艺难度较大。

气凝胶干燥主流工艺包括超临界干燥和常压干燥。其中，常压干燥在设备投入和生产成本上优势明显。我国干燥技术不断革新和突破，通过使用低成本的无机硅源搭配常压干燥技术取代高成本的有机硅源超临界制备工艺，大大减少了制备时间，缩短了投资回收期，制造成本降低至超临界干燥技术的1/20；常压干燥技术具有广阔发展前景。

四、气凝胶的专利分析

气凝胶专利自2015年增长加快，2016年井喷式地增长到一年申请2480件，2018年更是直接达到一年申请3909件，2020年则达到4502件；2021年基本持平，2022年和2023年由于大量专利申请尚未公开，因此数据下降，并未反应真实的申请数量，预估每年也是四千余件。

在气凝胶专利申请的国家分布中，中国的申请量逼近2.7万件，接下来依次为美国、韩国和德国。在中国提交的专利申请量甚至比在其它各国申请总量还要多。由区域申请趋势看，在中国的申请量是2015年加快增长的，近几年更是井喷式地增长；在美国的申请量则是呈稳步增长态势，而在韩国、日本、德国、法国近几年则呈略微下降趋势。

从气凝胶专利的技术主题看，超过1.4万件的专利申请都是围绕气凝胶本身进行申请的，其次较热的主题包括：纤维、热绝缘、二氧化硅和保温层。

从应用领域看，气凝胶专利中首屈一指的则为通过隔热保护管道，涉及专利1961件；其次是硅化合物，有1899件专利；胶体化学和二次电池应用领域则分别有1657件和1378件专利。

目前，气凝胶用于电池零部件是诸多企业比较关注的，从申请量看，蜂巢能源科技股份有限公司属于领头羊，宁德时代新能源科技股份有限公司紧随其后，而湖北亿纬动力有限公司、江苏泛亚微透科技股份有限公司和合肥国轩高科动力能源股份公司的申请量相同，并列第三。

从技术主题分类看，电池、电池组和气凝胶都是热点。

从应用领域分类看，电池组零部件、二次电池和电池则是绝对热点。

五、气凝胶市场分析

气凝胶发展至今近90年，国内于2012年将其产业化。气凝胶诞生于1931年，但直到20世纪90年代国外才开始将其产业化。但由于干燥过程成本较高，早期气凝胶只能用于航天军工和石化领域。国内气凝胶行业起步于21世纪10年代。2012年国内首套 1000L超临界二氧化碳气凝胶干燥设备投产，标志着气凝胶的规模化生产，随后经过多次技术迭代，生产成本逐步降低。

（一）中国石油和化学工业联合会预测

过去5年国内气凝胶市场通过技术进步实现产量的快速跃升。中国气凝胶市场目前还处于起步阶段，但过去5年的技术进步已经实现了较大比例的降本，2020年全球气凝胶市场规模约7亿美元，据中国石油和化学工业联合会预测，到2030年可达 37.4亿美元，10年年均复合增长率为18.2%。

目前石油化工领域仍然是气凝胶用量最大的领域。2019年全球传统的石化领域占比为56%，2029年将下降至41%，而建筑建造领域占比将从2019年的6%迅速增长至2029年的18%，成为气凝胶未来主要的消费驱动力。

（二）中商情报网预测

气凝胶属于新兴材料，凭借其出色的绝热性能，在油气、新能源电池、建筑保温领域有广阔的应用前景。目前市场上常见的气凝胶主要是硅气凝胶、碳气凝胶和二氧化硅气凝胶。近年来，中国气凝胶市场规模一直保持增长趋势，2021年我国气凝胶市场规模达到17.56亿元，近五年年均复合增长率达23.58%，预计2023年我国气凝胶市场规模将达到26.82亿元。

我国气凝胶产品主要分为气凝胶材料和气凝胶制品两部分，其中气凝胶材料相较于制品生产难度小，占据更多份额。从气凝胶产品市场占比来看，2021年气凝胶材料占比达58%，气凝胶制品占比为42%。

随着气凝胶应用技术的不断成熟，产业化的不断推进，叠加政策的大力支持，近年来气凝胶材料的产量和消费量大幅提升。2021年，我国气凝胶材料的产量和消费量分别达到12.1万立方米和11.8万立方米，五年内年均复合增长率分别为23.51%和22.15%，预计2023年国内气凝胶材料的产量和消费量分别增至16.1万立方米和15.7万立方米。

目前我国气凝胶行业主要产品有气凝胶绝热毡、绝热板、绝热粉体和绝热采光板等。随着国内企业气凝胶制备技术发展，国产产品竞争力提升，气凝胶制品行业规模不断扩大。2021年，我国气凝胶制品产量达15.4万吨，同比增长22.14%；气凝胶制品消费量为17.9万吨，同比增长21.7%。预计2023年产量和消费量将分别达到21.0万吨、23.5万吨。

气凝胶性能优异，生产和原料成本比传统材料高，是其使用受限的一大原因。根据Aspen Aerogels数据，材料成本约占总成本的48%，制造成本约占44%。具体来看，气凝胶的生产成本主要集中在硅源、设备折旧及能耗方面。因此，气凝胶未来应主要从干燥成本和原料成本着手减少成本。

从下游应用来看，我国气凝胶下游中占比最高的是油气项目，约占56%；其次是工业隔热占18%、建筑制造占9%、交通运输（锂电）占8%。随着我国节能环保理念的深入，未来建筑领域、交通运输等领域将成为气凝胶增长较快领域。据IDTechEX预测，到2026年，用于建筑建造的气凝胶的占比将增至14%，用于交通运输的占比将增至13%，油气和工业隔热的占比将分别减少至47%、15%。

（三）开源证券预测

1、石化管道：气凝胶可有效减少管道输送中的热量损失，市场潜力大

近年来，气凝胶毡作为一种新型绝热材料广泛应用于石化行业油气传输、蒸汽管道和工艺管道上，可有效保护管道介质在输送过程中热量的损失。目前，用于管道保温的材料主要有硅酸钙、复合硅酸盐、岩棉等。

以油气管道为例，据中国工业经济联合会会长、工信部原部长李毅中介绍，2021年我国油气长输管线包括国内管线和国外管线，总里程达到16.5万公里。一般而言，油气管道直径介于15毫米-1500毫米之间，我们取600毫米，即0.6米计算。据论文《SiO2气凝胶纤维复合材料制备及其建筑节能领域应用的进展》，对油气管道进行保温需约20毫米气凝胶毡。由此可计算得出，用于油气管道保温的气凝胶毡材料横截面积约为0.04平方米，总体积约为642万立方米。我们以当前气凝胶市场价10000元/立方米进行估算，总市场空间可达642亿元。2021年，我们以渗透率1%进行计算，气凝胶在油气输送管道的市场空间约为6.4亿元，对应6.4万方气凝胶需求。

根据国家发展改革委、国家能源局印发《“十四五”现代能源体系规划》提出，2025年，全国油气管网规模预计达到21万公里左右。由此可以预计，2025年，油气输送管道领域的气凝胶总市场空间可达817亿元，假设渗透率提升至3%，气凝胶在油气输送管道的市场规模可达24.5亿元左右，对应24.5万立方米气凝胶需求。若渗透率提升至15%，油气输送管道的市场规模可上升至123亿元，对应123万立方米需求。以上测算仅考虑油气传输管道，未考虑炼厂的蒸汽管道和工艺管道等，若考虑在内市场空间或更大。

2、新能源车：动力电池及整车的新型防火隔热材料，有望加速渗透

气凝胶毡可制成各类复合产品，用于新能源车动力电池及整车的防火隔热系统。2020年5月，工信部发布的《电动汽车用动力蓄电池安全要求》提出：电池单体发生热失控后，电池系统需在5分钟内不起火不爆炸，为乘员安全逃生提供时间。电池厂、主机厂一般在电芯之间、模组和PACK的上盖使用防火隔热材料，从而延缓或者阻止电池组热扩散以及火焰的蔓延。

目前常用的防火隔热材料包括：玻璃纤维棉、硅酸铝棉、复合隔热板等。然而传统防火隔热材料存在导热系数高、厚度大、防火防水性能一般、保温性能衰减快等缺陷。根据中国科学技术大学论文《二氧化硅气凝胶及其在保温隔热领域应用进展》：相较于传统保温材料，二氧化硅气凝胶只需1/5-1/3的厚度即可达到同等的隔热效果，为动力电池及整车节省更多空间。

目前，河南爱彼爱和新材料有限公司的气凝胶隔热垫、气凝胶防火毯、防火涂料、防火绝缘复合带等气凝胶系列产品已构建起电芯模组、PACK及整车级别的立体式防火隔热系统，以使电动汽车满足GB38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中的热扩散防护标准。

价格：据全球气凝胶龙头企业Aspen Aerogel发布的2021年度报告，2021年Aspen Aerogel气凝胶制品的销售均价约为3.46美元/平方英尺，按1平方米=10.7639平方英尺换算，2021年Aspen Aerogel气凝胶制品的销售均价约为240元/平方米。

用量：据国家新材料产业发展战略咨询委员会发布的《2022气凝胶行业研究报告》，平均每辆新能源汽车需要2-5平方米的气凝胶复合材料，若我们取中间值3平米/辆，则气凝胶制品在新能源汽车中的单车价值量约为720元。

需求量：据Wind统计，2022年国内新能源车产量约为721.90万辆，若我们假设2022年气凝胶制品在国内新能源车领域的渗透率为10%，则2022年国内新能源汽车行业对气凝胶制品的需求量约为325万平米，市场规模约为7.80亿元。据全球新能源网预测，2025年我国新能源车销量有望达到1200万辆，若我们假设2025年气凝胶制品在国内新能源车领域的渗透率提升至50%，则2025年国内新能源汽车行业对气凝胶制品的需求量将增长至1800万平米，市场规模将达到43.20亿元。

3、建筑节能：传统的建筑保温材料是千亿级市场，替代空间广阔

传统的建筑保温材料是千亿级市场，气凝胶制品凭借优异的性能、轻薄的结构有望加速替代。在办公室、洁净室、冷库、工厂、家庭取暖制冷等场合，日常需要耗费大量电能来维持建筑内特定的温度，使之达到相应的使用条件。因此在建筑的内外墙使用保温隔热材料，可减少建筑内部空间与外界温差而造成的能量损失，有利于节能、降耗。据西安市建筑节能协会数据，

2021年我国外墙保温材料的市场规模已达到1718.70亿元，2015-2021年的年均复合增速高达20%。相较于传统的墙体保温材料，气凝胶制品具备性能好、厚度薄、节省建筑空间等优势。据论文《SiO2气凝胶纤维复合材料制备及其在建筑节能领域应用的进展》，相较于传统的墙体保温材料（聚氨酯发泡板、岩棉板、石膏保温砂浆、玻化微珠保温砂浆等），气凝胶复合产品的导热系数与燃烧等级均占优势，为达到同样的建筑节能设计标准，传统的建筑保温材料需使用40-50mm，而气凝胶毡/板保温层仅需15-25mm，因此使用气凝胶制品可使保温材料在建筑空间中的占比减少约50%，有效提高房屋使用面积。

价格：据论文《SiO2气凝胶纤维复合材料制备及其在建筑节能领域应用的进展》，建筑节能设计中气凝胶毡/板的保温层厚度约15-25mm，我们取中值20mm。若我们假设气凝胶毡的售价为11000元/立方米，则单平米气凝胶毡的售价约为220元。

建筑竣工面积：据wind数据，2020-2022年我国房屋建筑竣工面积分别为38.48、40.83、40.55亿平方米，我们假设2023-2025年我国建筑竣工面积保持在40亿平米。

外墙竣工面积：据房天下官网数据，一般住宅工程的外墙面积与建筑面积的比值为0.62-0.67，若我们取中值0.65，则我们推算出2023-2025年我国建筑外墙竣工面积保持在26亿平米。

需求量：若我们假设2022年气凝胶制品在我国建筑节能领域的渗透率为0.20%，则2022年我国建筑节能领域对气凝胶制品的需求量为527.12万平方米，市场规模达11.60亿元。若我们假设2025年气凝胶制品在我国建筑节能领域的渗透率提升至1.00%，则2025年我国建筑节能对气凝胶制品的需求量有望增长至2600万平方米，市场规模达将高达57.20亿元；气凝胶制品在千亿级的建筑保温赛道替代空间广阔。

4、中性估计：气凝胶市场规模为124亿

保守假设，2025年，在国内新能源领域气凝胶渗透率为20%，国内建筑领域气凝胶渗透率为0.5%，石化管道领域气凝胶渗透率为3%，则对应的总市场规模可达70亿元；

中性假设，2025年，在国内新能源领域气凝胶渗透率为30%，国内建筑领域气凝胶渗透率为1%，石化管道领域气凝胶渗透率为5%，则对应的总市场规模可达124亿元；

乐观假设，2025年，在国内新能源领域气凝胶渗透率为50%，国内建筑领域气凝胶渗透率为5%，石化管道领域气凝胶渗透率为10%，则对应的总市场规模可达411亿元。我们认为，气凝胶是一个大单品，所处千亿大赛道，未来随工艺革新、成本下降和渗透率提升，市场规模扩大至百亿元指日可待，气凝胶剑指未来千亿星辰大海。

（四）华创证券预测

（五）国海证券预测

气凝胶作为性能优异的保温隔热材料，节能减排的同时长期看兼具经济效益，在“双碳”背景下，其渗透率有望持续提升。据我们测算，预计2023和2025年，我国气凝胶市场规模预计分别达48.6、122.6亿元，2021至2025年复合增速达68.9%。

（六）东海证券预测

“双碳”背景下，预计气凝胶在各领域渗透率有望进一步提升。我国气凝胶目前在石化管道、新能源车和建筑保温材料领域渗透率分别约为 1.9%、10%、0.23%，中性测算下，若2025年我国气凝胶在三个主要市场渗透率提升到 5%、35%、1%，则增量空间达近百亿。

（七）其他机构预测

Markets And Markets数据显示，全球气凝胶市场将从2020年6.38亿美元增长到2025年10.45亿美元，年均复合增长10.4%。

Allied Market Research 2022年气凝胶行业报告，预计2027年全球气凝胶市场将达到13.96亿美元，年均复合增长9.3%。

GII预测，2021-2026年气凝胶市场规模将以超越10％的复合增速增长。

QYResearch数据显示，2021年全球气凝胶市场销售额达到5.4亿美元，预计2028年将达到9.6亿美元，2022-2028年年均复合增长8.6%。

IDTechEX预计，到2031年全球气凝胶市场规模将超过一倍以上增长，年均复合增长8.8%以上；增长主要来自中国生产商的不断扩产、下游需求的多样化发展，以及新型气凝胶材料（如聚合物气凝胶）的商业影响开始显现。

（八）小结

中国石油和化学工业联合会预测：到2030年可达 37.4亿美元，10年年均复合增长率为18.2%。

中商产业研究院预测：近五年年均复合增长率达23.58%，预计2023年我国气凝胶市场规模将达到26.82亿元。

开源证券：2025年，气凝胶市场规模为124亿。

华创证券：2025年，我国气凝胶市场规模为197.2亿。

国海证券：2025年，我国气凝胶市场空间预计约122.6亿元。

东海证券：2025年，我国气凝胶市场空间97.72亿。

结论：到2025年，我国气凝胶的市场规模超过100亿，年均复合增长率在10-20%。

六、气凝胶成本分析

目前气凝胶渗透率较低的主要原因是售价相对传统材料较高。以管道保温领域为例，据论文《SiO2气凝胶纤维复合材料制备及其在建筑节能领域应用的进展》：使用传统方案对管道进行保温需要180 mm厚、容重为100 kg/m3的硅酸铝管0.5mm厚的镀锌铁皮，而气凝胶方案仅需20mm厚的SiO2气凝胶毡、30mm厚、容重为80kg/m3的岩棉毡和0.6mm厚的镀锌铁皮，使保温材料厚度大幅降低；硅酸铝棉平均价格约700元/m3，岩棉价格约400元/m3。若我们按照气凝胶当前均价10000元/立方米计算，则我们可测算得出：管道保温领域采用传统方案的成本约为126元/平米，而采用气凝胶方案的成本约为212元/平米。

若我们假设气凝胶成本、售价下探30%，则我们可测算出：管道保温领域采用传统方案的成本约为126元/平米，而采用气凝胶方案的成本下降至152元/平米。此外，采用气凝胶方案可有效减少管道使用中的热量损失、节省管道空间使用，彼时气凝胶方案将具有明显竞争优势，有望加速替代。

目前气凝胶材料成本占比仅48%，综合成本仍有很大下探空间。气凝胶的生产成本主要集中在原料硅源、干燥设备折旧和能耗三方面。据21世纪经济网报道，Aspen Aerogels数据显示原材料成本约占气凝胶总成本的48%，制造成本约占44%，其他成本约占8%。因此，有效降低成本一方面依赖于制备工艺的突破，另一方面通过低成本原材料大规模产业化或者进一步降低原料单耗实现。目前气凝胶的原材料成本占总成本的比例较低，未来随着气凝胶企业的规模化量产及工艺路线的优化，气凝胶综合成本的下探弹性充足。

七、气凝胶竞争格局

在政策支持下，基于气凝胶产品巨大的市场空间，多家企业入局气凝胶行业，推动行业产能加速扩充。根据企业披露数据初步统计，目前国内气凝胶复合材料产能约为29.9万方/年，同时有超过165万方/年的产能将在远期陆续投放。目前，气凝胶行业现有产能较大的公司有金纳科技、华陆新材、纳诺科技、中凝科技、埃力生等。此外，宏柏新材、晨光新材、泛亚微透、江瀚新材等公司新进入气凝胶行业，大手笔投资多个气凝胶项目。随着气凝胶行业产能的扩张，未来气凝胶行业产能有望实现大幅提升。

短期看干燥技术的突破与优势竞争。干燥步骤具有较强的技术壁垒，干燥技术路线的选择直接影响气凝胶性能。从设备投资来看，常压干燥的成本最低；从安全性来看，常压干燥的安全性最高；从生产效率来看，乙醇超临界的生产效率最高；从产品性能来看，乙醇超临界的产品性能稍弱于二氧化碳超临界和常压干燥。

中期看产业链分工。在全行业大多数玩家突破干燥过程中的壁垒并产出相对均质化的产品后，届时产业链分工决定企业竞争力，气凝胶细分环节分为生产企业、加工企业以及生产加工一体化企业。在气凝胶行业发展初期，各厂商的产品具有较大差异，产业链话语权掌握在生产企业手中，即为当前气凝胶行业现状。而在生产环节技术取得突破即全行业大多数企业产出相对均质化的产品后，客户资源将成为各个企业角逐的重点。

长期看原料自给优势。由于原料成本占比超过 50%，当气凝胶行业产能开始过剩时，原料自给能力成为气凝胶企业竞争力的重要考量。从气凝胶成本结构中可以看出，原材料占较大比例，对于二氧化硅气凝胶而言，原材料一般为无机硅源和有机硅源，硅化工企业在这一阶段的成本优势凸显。

（一）晨光新材

晨光新材：功能性硅烷行业领先，切入气凝胶赛道，拥有全产业链布局带来的成本优势。

公司主营功能性硅烷基础原料、中间体和成品的研发、生产和销售，是国内功能性硅烷行业产品最为丰富、产业链最长的生产厂商之一。

2020年公司主要产品设计产能3.75万吨/年，2021年达到6.6万吨/年（2021年12月，6万吨/年有机硅烷偶联剂项目二期完成建设并通过验收，功能性硅烷产品产能增加3.4万吨/年）。

在建及规划项目赋予公司持续成长动能。在气凝胶方面，公司在江西九江分别布局了2000吨/年和50000吨/年项目；在安徽铜陵布局了5000吨/年项目；另外，拟在宁夏中卫建设气凝胶项目。

（二）宏柏新材

宏柏新材：含硫硅烷细分龙头，依托产业链一体化优势，切入气凝胶新赛道

公司主要从事硅烷偶联剂和气相白炭黑的研发、生产与销售，具备“硅块-氯硅烷-中间体-功能性硅烷-气相白炭黑” 绿色循环产业链，是世界领先的含硫硅烷生产商之一。

公司含硫硅烷规模优势突出。其中，含硫硅烷偶联剂2016-2021年期间在国内外市场排名均为第一。2021年销售硅烷偶联剂5.3万吨，气相白炭黑4690吨。

在建项目助力产业链纵横延伸。气凝胶方面，公司在江西乐平布局了1万方/年功能性气凝胶项目。功能性硅烷方面，公司将新增10万吨/年三氯氢硅并配套下游硅烷，丰富产品矩阵。

八、气凝胶发展趋势

气凝胶材料种类多样，合成工艺逐渐形成体系，但是目前针对气凝胶的研究依然存在一些问题：气凝胶高温条件下热导率增长较快；相对于金属材料而言，气凝胶整体的机械强度还是较弱；气凝胶与纤维等增强基体材料的黏结性差；气凝胶的生产过程中会用到许多有机溶剂，造成环境污染，不利于大规模生产；气凝胶难以回收利用，不利于可持续发展等。

气凝胶未来的研究方向和发展趋势主要集中在开发纤维素气凝胶、石墨烯气凝胶、钙钛矿结构气凝胶、非金属单质气凝胶等新型气凝胶材料；通过采用不同的前驱体、优化合成方法和改变加强体等方法调控气凝胶结构；扩展气凝胶应用领域等。此外，气凝胶成本也是产业化发展的重要方向。