2023年硅基材料行业研究框架

硅产业链：寻找有机硅体系之外的硅基新材料机会

有机硅材料体系：核心出路在于产业链一体化

有机硅产业链主要由上游工业硅-中游单体及中间体-下游有机硅制品构成。有机硅材料体系，以工业硅为起点，先合成单体氯硅烷，再由 水解工序制成中间体硅氧烷，在此基础上制成110生胶或107胶等基础聚合物，再进而制得各种终端下游产品。1）有机硅上游工业硅生产 核心在于电价差异带来的成本差异，随新疆、云南等低电价区域政策收紧，扩产规模受限，率先卡位的厂商或拥有无法复刻的资源优势； 2）中游有机硅单体及中间体环节是有机硅体系下的大宗品，规模效应显著；3）下游有机硅深加工产品多样化、应用领域分散，应用场 景的持续开拓能力以及领先于同行的研发能力是保有差异化带来的议价能力的关键。

有机硅产业链条相对简单，由分工逐步走向一体化是顺势而为。参照西方有机硅行业龙头的发展模式，我国有机硅行业要想未来在国际 上拥有较大的话语权，产品想要获得一定的定价能力，企业需整合行业上游工业硅，中游通过自产有机硅单体、中间体来降本，以及下 游研发生产具有产品区分度以及议价能力的有机硅产品，兼并与被兼并将成为未来一段时间内行业的主旋律。

硅基新材料：副产物四氯化硅的循环利用，衍生出细分品类多样的硅基材料

三氯氢硅是功能性硅烷和多晶硅的主要原料，制备过程伴随着四氯化硅的产生。传统的三氯氢硅生产方法是氯化氢与硅粉反应得到，主 反应是Si+3HCl→SiHCl3+H2，副反应是Si+4HCl→SiCl4+2H2。生成的混合气体中，85％左右为三氯氢硅，15％为四氯化硅。

四氯化硅衍生产品的制造，有助于提高资源利用率，适应循环经济需求。四氯化硅作为一种高度危险的化学品，不能用普通的方法进行 处理，目前其综合利用方法主要包括：1）直接以副产四氯化硅为原料燃烧水解制备气相白炭黑，2）提纯为高纯四氯化硅，以制备光纤 预制棒及电子特气、3）与醇类（常见为乙醇）进行酯化反应生产硅酸乙酯，硅酸乙酯还可进一步制备气凝胶、高纯石英等；4）还原制 备三氯氢硅等。

硅基新材料：多种SiO2粉体值得关注，核心趋势是纳米化和高纯化

四氯化硅综合利用下，多种终端产品回归“二氧化硅”。四氯化硅下游产品气相白炭黑、高纯石英、气凝胶本质上均为二氧化硅粉体。但 显然各类二氧化硅粉体的用途各异，因而我们期望从二氧化硅粉体这一大类切入，厘清材料间异同，构建更为清晰的研究框架。

二氧化硅粉体多样，结构和成分差异是应用差异的主要来源。具体可以分为三类来看，1）注重纯度的高纯石英砂；2）注重孔道结构的 气凝胶；3）不同等级产品应用跨度大，存在共性用途，同时根据产品特性各有侧重应用的硅微粉、气相法二氧化硅和液相法二氧化硅。

粉体材料结构的纳米化和成分的高纯化是核心趋势。在这个进程中可以关注：1）过去被海外龙头垄断的中高端产品开启国产替代；2） 国内外发展相对同步，正迎来规模化突破口的前沿材料。

有机硅：规模效应+低成本工业硅资源是核心

单体产品同质化，规模效应+工业硅自供构筑成本壁垒

有机硅单体厂商主要为一体化企业，合盛规模断层领先。截至2023年9月，我国境内有机硅单体企业共13家（含外企），总产能达534万 吨。其中，合盛硅业产能176万吨，占总产能比重达33%，地域分布来看分别为新疆140万吨、四川18万吨、浙江18万吨。

规模效应+工业硅自供带来核心成本优势。对主要单体厂商的有机硅产品毛利率进行比较，合盛的毛利率持续领先于同行，且近年差距有 扩大趋势。即使排除了工业硅自供的成本优势，合盛的毛利率仍能于其他厂商处于同一水平。此外可以看到，新安2021年以前有机硅毛 利率持续低于同行，2021年实现工业硅完全自供，毛利率的相对提升显著。

低成本工业硅，难以复刻的资源优势

电价是工业硅成本差异的核心来源。电力及还原剂构成工业硅主要成本项，工业硅电力单耗约12000-13000kWh，占成本比重约36%； 炭质还原剂具体由石油焦、洗精煤、木炭、木片搭配混合使用，厂商按需调整各还原剂用量，占成本比重约27%。煤、电等能源成本差 异将是企业成本优势的主要来源，其中最主要的产区间成本差异在于电力环节，即产区间硅用电价的差异。

深加工产品格局未定

有机硅产品中110胶、107胶等基础胶的产能主要集中在一体化布局的单体厂商之中，然而下游高温胶、室温胶、硅油等格局依旧相对分 散，且我国企业在深加工产品的研发及生产上较海外龙头仍有差距。1）高温胶：据ACMI/SAGSI统计，2022年中国HTV产能约为141.40 万吨，产量为93.80万吨。主要的生产厂家有合盛、东爵、新安、迈高、东莞新东方等。据天辰新材公开转让说明书，排名前十HTV企业 的合计产量占总产量的 50.5%，行业集中度相对较低。2）室温胶：中国RTV生产企业非常分散，仅通过国家权威认证的企业就有百家左 右，2022 年行业内生产规模居前的主要企业总产能已达 203.2 万吨，产量为 126.4 万吨。硅宝、回天两家头部厂商市占率均为个位数。 3）硅油：2020年中国硅油总产能、产量分别为54.0、40.7万吨。国内从事硅油及其下游产品的公司众多，大多企业直接或间接配套硅油 二次加工。

气凝胶：电池隔热需求驱动规模化

气凝胶材料性能优异，下游应用场景丰富

气凝胶是一种低密度纳米多孔非晶态材料，呈连续的三维网络结构，是目前已知导热系数最低、密度最低的固体隔热材料。气凝胶具有 纳米多孔结构、低密度、低介电常数、低导热系数、高孔隙率、高比表面积等特点，在保温隔热、吸附分离、吸声隔音、生物医用、光 电催化、储能转化等用途中均表现出优异性能，其目前的主流应用即作为隔热材料。气凝胶种类多样，SiO2气凝胶产业化最为成熟。

SiO2气凝胶产业链上游主要为有机或无机硅源，中游包括气凝胶材料、制品，下游涉及有保温、隔热、防火等需求的各应用领域。其中， 中游制造环节，由于气凝胶的结构力欠缺，通常需要以纤维增强材料作为支撑骨架，制成气凝胶毡、气凝胶板、气凝胶布等制品使用， 常见的是以玻纤、陶瓷纤维、预氧丝等为主的介质。传统的油气管道隔热等应用中，最常用的气凝胶产品为气凝胶毡；在电池电芯隔热 需求这一新应用中，由于气凝胶毡存在掉粉问题，故需要增加对气凝胶毡的模切封装环节，制成气凝胶隔热片使用。

电池隔热硬需求正驱动气凝胶规模化应用

气凝胶过去主要用于油气管道等领域，未来电池应用或将成为其规模放量的真正驱动。IDTechEx数据显示，2021年油气及工业隔热对二 氧化硅气凝胶的需求占总需求量的比例高达74％，仅8％用于交通运输（电池）。至2022年，动力电池对气凝胶的需求占比迅速提升至 超30%，并且预计将成为未来气凝胶的主要应用。

气凝胶主要用于锂电池电芯间隔热，电池安全强制要求为气凝胶打开广阔空间。在此我们对确定性更强的动力电池用气凝胶隔热片需求 进行测算，综合考虑2022年三元电池装车占比37.5%，假设2022年气凝胶主要用于三元，在其中渗透率达80%，得装车渗透率30%，并 将2025年保守/中性/乐观情况下渗透率假设为30%/40%/50%。结合单车用量及单价，测算得中性假设下2025年动力电池气凝胶隔热材料 需求量有望达1800万平，对应气凝胶基材规模14.4亿元、隔热片规模43.2亿元，2022-2025年CAGR达54%。

高纯石英砂：原矿资源+提纯工艺高壁垒

原矿资源+提纯工艺高壁垒，高度集中的格局难以撼动

高纯石英是指SiO2质量分数高于99.9%的石英，其主要由天然水晶、石英砂岩、脉石英等经过加工提纯，或者化学合成而制得。高纯石 英独特的晶体结构和晶格特征使其具有优异的光学特性、耐腐蚀性、耐高温性、高绝缘性，广泛应用于半导体、光伏、光纤等行业。

用于半导体、光伏的4N5以上产品国产化仍在路上。高纯石英砂从中低端到高端一般应用路径为光源行业(2N~4N)、高端光学器件、激光 器件(4N以上)到半导体、光伏、光纤通信、微电子等领域(4N5~6N)。我国在3N~4N中低端产品上已完成国产化，而4N5以上产品受制于 矿石原料品级以及提纯技术，仅个别头部厂商具备生产能力。国内厂商在光伏用高纯石英砂上已实现突破，国产化率逐步提升，而应用 于半导体的产品技术壁垒更高，且受限于长周期的验证工作，仍基本从国外进口。

合成法存多种工艺可能性，商业化量产仍需时日

面对提纯法高纯石英砂供应所面临的种种瓶颈，已有部分企业开启对合成高纯石英砂的探索。合成高纯石英的技术路线多样，与其他合 成二氧化硅粉体常见的合成工艺原理类似，但如何在规模化生产中实现对纯度的极致要求，同时保证合理的成本区间，可能仍然存在较 多技术难点需要攻克。合成高纯石英的制备实际仍主要处于实验室阶段，由研发、小试、中试、小批量试生产到商业化量产的过程仍有 较大不确定性，其产业化进展有待后续的持续跟踪。

多种二氧化硅粉体：关注中高端产品国产替代

二氧化硅粉体材料种类多样

二氧化硅可分为天然二氧化硅和合成二氧化硅两类。 （1）天然二氧化硅主要是由高品位硅矿石经过机械粉碎等物理方法加工形成的超细粉体，通常为石英粉或硅微粉。硅微粉是以结晶石英 、熔融石英等为原料，经研磨、精密分级、除杂等多道工艺加工而成的二氧化硅粉体材料，具有高耐热、高绝缘、低线性膨胀系数和导 热性好等性能。（2）合成二氧化硅是一种无定形的合成氧化硅粉体材料，虽然其结构和炭黑不同，但应用性能与炭黑相似，且外观呈白色，因此习惯上 称之为“白炭黑”。合成二氧化硅按制造方法分类，主要分为气相法二氧化硅（SiO2无水二氧化硅）和液相法二氧化硅（SiO2·nH2O水合 二氧化硅），其中液相法根据酸性/碱性条件差异可进一步分为凝胶法和沉淀法。合成二氧化硅常态下为白色絮状粉末，物理性质为耐高 温、不燃、无毒、无味、具有良好的电绝缘性，因而广泛地应用于橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、密封胶、绝热保温材料等领域。

材料间存在共性用途，亦各有侧重应用

二氧化硅粉体材料间存在共性，同时根据产品特性各有侧重应用。几种二氧化硅粉体有其作为二氧化硅材料的共性，例如稳定性、补强 性，均可用作填料补强。同时，各类粉体中不同级别的产品，针对各应用领域发挥特性，例如，气相二氧化硅在纯度/比表面积/粒径方面 均较优，主要应用于硅橡胶补强；沉淀法二氧化硅产品多数相对低端，主要作为化工填料应用于橡胶、轮胎等补强，以及应用于饲料作 为载体等，性能更优的产品可用于牙膏摩擦剂；凝胶法二氧化硅相较于沉淀法来说，粒径更小、比表面积更大、结构更紧密，应用于性 能要求较高的领域，例如作为消光剂、吸附剂应用于涂料、油墨等。普通硅微粉可用于涂料或人造石材填料，电子级可用于芯片封装的 环氧塑封料等。

报告节选：

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