
(1)微細球形鋁粉行業發展歷程
鋁粉最初采用搗沖法進行生產,將鋁碎屑加工成細小的片狀鋁粉用于生產鋁顏料,此后發明了球磨法生產片狀鋁粉,生產效率和安全性大大提高。20 世紀初期,由于武器彈藥的大量使用,球形鋁粉需求量迅速增長,促進了鋁粉生產工藝的不斷改進。霧化鋁粉生產工藝的出現,不僅有效滿足了市場對微細球形鋁粉的需求,同時為球磨法生產鋁顏料提供了優質的原材料。
20 世紀 50 年代,我國從前蘇聯引進了空氣霧化鋁粉生產技術,開始了球形鋁粉的研究、生產和應用,并在此基礎上相繼開發了雙流霧化法、離心霧化法、真空霧化法、氮氣霧化法等多種生產工藝。自上世紀 90 年代中科院力學所氮氣霧化法微細球形鋁粉生產技術實現產業化以來,我國鋁粉行業的生產技術得到飛速的發展,經過 20多年的不斷改進完善,目前,我國微細球形鋁粉生產以生產工藝相對成熟的氮氣霧化法為主,技術水平和產能產量位居世界前列。
2、行業發展現狀及技術水平
(1)行業下游應用市場及供需情況
微細球形鋁粉的上游主要為金屬鋁的采選及冶煉,而我國是全球電解鋁第一大生產國,2024 年我國電解鋁產量為 4,400.5 萬噸,同比增長 4.6%。
微細球形鋁粉下游主要應用為鋁顏料、太陽能電子漿料、耐火材料、軍工和自熱材料等行業,其中高純微細球形鋁粉主要應用于半導體氮化鋁和電容器積層電極箔;鋁顏料下游主要應用為涂料、油墨和塑膠等行業。
微細球形鋁粉和鋁顏料主要是用于生產最終下游產品的重要原料,因此其市場和下游市場直接相關,產品的市場規模及發展趨勢主要取決于相應下游市場的發展狀況。微細球形鋁粉和鋁顏料在主要下游領域的應用及需求情況分析如下:
(2)微細球形鋁粉
i)微細球形鋁粉的供需情況
近年來,隨著中國經濟的快速發展以及微細球形鋁粉生產工藝設備的升級迭代,產品特性不斷提升,下游應用領域越來越廣泛,微細球形鋁粉的產量及市場規模逐年增加。同時隨著國家環保要求日漸嚴格,不具備規模效應和安全生產能力的廠商逐漸被淘汰。據全國涂料工業信息中心調研統計,2022 年,我國微細球形鋁粉(氮氣霧化裝置)生產企業 15 家,現有產能達 13 萬噸/年,產能位于世界第一。
根據中國有色金屬工業協會鋁業分會出具的《證明函》,2023 年中國和全球微細球形鋁粉產量分別為 10.3 萬噸和15.5 萬噸。
中國微細球形鋁粉行業市場規模穩步增長,增速超過全球市場。根據智研瞻產業研究院數據,中國微細球形鋁粉市場規模由 2019 年的 20.96 億元增長至 2023 年的 26.65 億元,預計 2030 年將達到 37.89 億元,期間年復合增長率達到 5.15%。
微細球形鋁粉按粒度大致可以分為三種。第一種為粗粉(粒徑 21μm 以上)可以用于生產耐火材料和低端鋁顏料,因技術門檻低,質量要求不高,故市場供應量十分充足。第二種為中細粉(粒徑 10-21μm)主要用于中端鋁顏料的生產,供應相對充足。
第三種為細粉(粒徑小于 10μm),主要用于生產太陽能電子漿料、高端鋁顏料以及軍工產品,因技術水平要求較高,產品性能質量穩定性要求高,故市場上供不應求,尤其是其中為軍工領域定制的產品,研發技術瓶頸較多,因而產能不足,市場上還存在較大供應缺口。據全國涂料工業信息中心調研統計,2022 年我國微細球形鋁粉需求量已達到 9 萬噸,其中鋁顏料和太陽能電子漿料合計需要細粉(平均粒徑小于 8μm)在 5 萬噸/年以上。
雖然我國微細球形鋁粉目前已達到年產 13 萬噸的產能,但用于高性能鋁顏料和太陽能電子漿料的細粉供應量只有 2.6 萬噸/年左右,細粉尤其是高性能細粉處于供不應求狀態。
(3)微細球形鋁粉的主要應用情況
①鋁顏料行業的應用情況
目前,微細球形鋁粉最大的應用領域之一是鋁顏料行業。以微細球形鋁粉為原材料生產的鋁顏料,對光的反射能力較強,在涂料中能均勻分布并且幾乎呈水平分布,保護和裝飾等功能效果突出。鋁顏料是生產涂料、印刷油墨和塑膠材料重要原材料之一,下游產品廣泛應用于汽車制造、3C 產品、建筑材料、家用電器、飛機船舶等終端產品。2018 年2022 年,鋁顏料產量年均增長率為 6.67%;2022 年中國鋁顏料產量約達到 5.32 萬噸,鋁顏料已成為發展最快的顏料品種之一,微細球形鋁粉在鋁顏料行業的使用量逐年增大。
②電容器積層電極箔的應用情況
隨著電子元器件行業的不斷發展,鋁電解電容器的市場規模也在持續攀升。其中,電極箔是一種專門用來制作鋁電解電容器正負極的材料,是鋁電解電容器的關鍵原材料。傳統電極箔通過實施電化學蝕刻處理形成隧道型孔洞,能夠增大表面積,但隧道孔徑長短難以均勻控制,但高比容腐蝕箔有著強度較差、難以分切卷繞、不適合電容器小型化等問題。
在化成賦能階段,隨著電壓的升高,氧化膜的厚度增加,內部殘留的鋁基體減少,強度大幅下降,其高比容電極箔難以適用于高壓及超高壓的鋁電解電容器。而且傳統的蝕刻工藝需要用到大量的鹽酸、硫酸及硝酸等環境污染原料,給環保處理帶來很大的壓力。經過幾十年的發展,電化學腐蝕法實現的擴面倍率已接近理論極限,傳統化成箔的比容量幾乎停止增長。
隨著技術的發展,電容器積層電極箔通過增材制造的方式在芯層鋁箔上燒結高純球形鋁粉,不僅為陽極鋁箔提供更高的比表面積,獲得更高的容量,并且制造過程無需酸液腐蝕,減輕了環保壓力,實現了綠色制造。電容器積層電極箔生產工藝與傳統制造工藝相比較,不僅生產工序大幅簡化,過程節能環保,并且突破現有電子鋁箔性能瓶頸,比電容大幅增加。未來,新興工藝將完全顛覆現有傳統電極箔的制造方式,引領電子鋁箔發展的新局面。
根據中國電子元器件協會電容器分會數據顯示,預計 2024 全球化成箔市場規模為163.4 億元,到 2028 年,全球化成箔市場規模預計將達 200.4 億元,2023-2028 年五年平均增長率約為 3.9%。下游應用方面,根據 QY Research 調研顯示,2024 年全球鋁電解電容器市場規模大約為 74.57 億美元,預計 2031 年將達到 89.02 億美元,2025-2031 期間年復合增長率(CAGR)為 2.6%。
電極箔作為鋁電解電容器的關鍵基礎原材料,是整個鋁電解電容器組成部分中技術含量和附加值最高的部分,電極箔的質量直接影響其下游產品鋁電解電容器的質量,進而影響終端產品的質量。近年來隨著鋁電解電容器生產基地向我國加速轉移且產量快速增長,我國的電子鋁箔加工業得到了快速發展,電容器積層電極箔的出現也將帶動高純微細球形鋁粉的需求隨之提升。
③氮化鋁粉材的應用情況
隨著電子產品日益走向高集成、小型化和高頻化,功耗和散熱問題隨之凸顯,對電子材料的性能要求因而變得尤為嚴苛。氮化鋁因其卓越的熱導率、優良的絕緣性能、與硅相匹配的熱膨脹系數以及出色的化學穩定性等特點,既是新一代散熱基板和電子器件封裝的理想材料,也可用于熱交換器、壓電陶瓷及薄膜、導熱填料等,應用前景廣闊。
目前氮化鋁材料已廣泛應用于半導體、泛半導體、消費電子、新能源汽車、大功率電力電子模塊、RF 射頻微波通訊、航空航天等多個領域。“十四五”時期,國家為推動先進電子新材料產業技術向國際領先水平發展和加快推進應用示范,工業和信息化部將氮化鋁粉體納入了國家戰略性新興產業目錄及重點新材料首批次應用示范指導目錄(2024 年版)。
然而我國氮化鋁行業起步較晚,氮化鋁粉體產量不能滿足國內市場需求,每年仍需進口大量的氮化鋁粉體。據智研咨詢統計,2023 年中國氮化鋁粉體需求量達到 4,200 噸,但產量只有 2,480 噸,供需缺口高達 1,720 噸。2023年中國氮化鋁行業市場規模從 2019 年的 13.4 億元增長至 15.6 億元,預計 2024 年行業市場規模達到 16 億元,同比上漲 2.56%。
隨著物聯網、AI、高性能計算、5G 通訊、自動駕駛等數字經濟蓬勃發展,帶動全球半導體需求增長,促使關鍵電子材料及零部件國產化需求迫切;為此,國家也出臺了相關的政策法規,支持國內半導體材料及設備零部件企業發展。高純微細球形鋁粉是高性能氮化鋁生產的主要原材料。隨著我國氮化鋁生產技術的不斷進步及相應產能逐漸釋放,對于高純微細球形鋁粉的需求將逐漸增長。
④太陽能電子漿料行業的應用情況
以微細球形鋁粉為主要原料生產的電子漿料是用于硅太陽能電池的背電材料,作為光伏產業的上游行業,其市場需求受光伏行業發展的影響較大。
中國目前已發展成為全球第一大太陽能電池生產國。根據國際可再生能源署(IRENA)數據,2024 年全球光伏新增裝機 451.9GW,同比增長 30.8%。根據國家能源局數據統計,2024 年國內光伏新增裝機 277.17GW,同比增加 27.80%,我國光伏產業已成為全球光伏產業的中堅力量。
受新型光伏電池技術影響,太陽能電子漿料行業中微細球形鋁粉的應用量有所下降,但在傳統技術仍為主流、光伏電池市場規模不斷擴大的基礎上,太陽能電子漿料仍對微細球形鋁粉有較大需求。根據電池光伏行業協會 CPIA 數據,2023 年全球鋁漿總耗量約為18,969 萬噸,同比增長 24.9%,我國鋁漿總耗量 16,319 萬噸,同比增長 19%。可再生能源的廣泛使用是未來的長期發展趨勢,盡管我國光伏已經發展成為全球第一大光伏應用市場,但現階段我國能源結構仍以傳統能源為主,大力發展可再生能源,促進可持續發展仍然是國家重要的發展目標之一。
太陽能作為可再生能源的重要組成部分,擁有諸多優勢,預計我國太陽能光伏市場未來仍將維持較快的增長。
⑤耐火材料行業的應用情況
耐火材料一般是指耐火度在 1580℃以上,能夠承受各種物理化學變化和機械作用的無機非金屬材料。作為高溫工業和所有高溫裝置賴以運行的重要基礎材料、關鍵耗材,耐火材料廣泛應用于冶金、建材、輕工、有色金屬等領域。2016 年以來,在國家環保整治力度加大的大環境下,耐火材料主產區地方政府也紛紛出臺環保整治提升的具體措施。
在環保整治過程中,將導致環保不達標的企業出局,有力推動產業集中度的提高,市場秩序的規范和經營質量也得到了進一步的提高,使留在行業中的大型生產企業獲得了合理的發展和利潤空間。此外,耐火材料生產商以前主要由河南山東等地的小型空氣霧化法鋁粉廠供應原材料。
由于該類鋁粉廠使用的空氣霧化法生產工藝危險性大,環境污染嚴重,隨著近年來安全環保要求的提高,河南山東等地的小型空氣霧化鋁粉廠商紛紛關停,使用更為安全和環保的氮氣霧化法來生產微細球形鋁粉的企業在耐火材料行業獲得了市場認可,贏得了較大的市場發展空間。
經過多年的發展,我國耐火材料行業基本形成了科研、設計、生產、應用的產業體系,為我國工業的發展起到了重要的作用。近幾年,耐火材料行業整體發展受下游行業影響市場規模雖趨于穩定但仍保持較高產量與產值。
根據中國耐火材料行業協會統計數據,2024年全國耐火材料制品產量為 2,207.11 萬噸,同比下降 3.73%,總銷售收入為 977.96 億元。
(3)微細球形鋁粉行業發展趨勢
微細球形鋁粉作為重要工業原料,其加工處理技術不斷升級,應用范圍也在不斷拓展。常規的氮氣霧化技術、普通的分級技術已經不能滿足終端制品對性能的要求,下游應用不僅要求微細球形鋁粉具有微納米級的超細粒度和理想的粒度分布,也對鋁粉顆粒的成分、結構、形貌及特殊性能提出了日益嚴苛的要求。鋁粉粒徑更微細化、球形度更好、粒度分布更集中已成為行業未來總體的發展方向。
同時隨著微細球形鋁粉的質量和純度的不斷提升,新的應用領域也隨之出現,如具備先進制造工藝與技術廠商生產的高純微細球形鋁粉可用于電容器積層電極箔和氮化鋁等電子行業材料的制造。近幾年,微細球形鋁粉行業將逐漸從擴大規模往提質增效上發展,推動產業結構升級,從而促進行業資源向技術先進、資金實力雄厚、大規模高效率的龍頭和優質企業集中,微細球形鋁粉行業將迎來高效發展路線。
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