汽车行业的电动化转型,带动了整个汽车产业链的变革。无论是上游的电动车核心部件开发,还是下游的原材料供应,都在加速技术迭代中。为更好满足电动车时代的性能需求,特种化学品供应商科莱恩推出了Exolit® OP 无卤阻燃剂,能有效提高电池壳体、高压连接器、充电桩插头等产品的性能。
面对中国电动车市场的快速增长,以及随之而带来的市场潜能,不久前科莱恩宣布扩大Exolit® OP 无卤阻燃剂在中国的产能,建设中的无卤阻燃剂工厂将建第二条生产线。位于中国大亚湾的这座高新技术工厂耗资6000万瑞士法郎(约4.5亿人民币),此次新增的4000万瑞士法郎(约3亿人民币)投资将进一步扩充创新、可持续阻燃解决方案及相关专业技术,为工程塑料在电动汽车和电子电气领域应用的增长提供支持。
大亚湾阻燃剂工厂将进一步补充科莱恩在德国Knapsack两家Exolit® OP工厂之外的产能,新工厂预计于2023年中投产,第二条生产线年内投入使用。科莱恩将在该厂生产其全球范围内受专利保护的有机膦阻燃剂,上海科莱恩一体化园区的团队也将在阻燃解决方案的联合开发和应用测试中为客户提供支持。
根据《2020年版全球及中国阻燃剂行业市场研究报告》研究显示,电动车的动力电源系统由几十甚至上百个单体电池串并联组合而成,这些单体电池是安全可靠的,但是将这些安全电池串并联组合成一套系统之后,其在使用过程中就会出现一些不安全因素,一旦电压击穿或遇高温,可导致整车漏电或自燃等事故。作为电池内外承压的介质,外壳的阻燃性能、抗冲击性能在发生危险状况时对电池的安全防护有重要的作用。
阻燃剂, 英文名称: BDP,全程bisphenol-a bis(diphenyl phosphate),阻燃剂的作用机理是卤素化合物遇火受热发生分解反应,分解出的卤素离子与高分子化合物反应产生卤化氢。后者与高分子化合物燃烧过程中大量增殖的活泼羟基游离基反应,使其浓度降低,燃烧速度减慢,直到火焰熄灭。
目前阻燃剂主要分为磷系、卤系、无机等,分别占比20%、20%和50%。卤系阻燃剂具有高污染的缺点,全球发展趋势为磷系阻燃剂替代卤系阻燃剂。由于受环保压力,阻燃剂产能陆续退出,行业供需产生缺口,因此行业的壁垒已经构成。随着电动新能源汽车市场的高速发展,电动车对阻燃剂的需求量快速递增,阻燃剂行业订单不断超预期,初步估算明年BDP的供给缺口超过需求的30%,也因为这个巨大缺口,给了阻燃剂企业创造了巨大利润业绩,并且在未来十年内,业绩会随着新能源电动车市场的发展得到大幅度提升。
根据现有动力电池组装工艺的数据计算,每个新能源汽车电池组大约需要使用30kg工程塑料,以10-15%阻燃剂添加比例计算,单新能车阻燃剂将新增3-5kg。预计2025年全球新能源汽车产量将达到1200万辆,需要36万吨工程塑料,保守以单新能车阻燃剂新增3kg计算,对应全球将新增3.6万吨阻燃剂需求,实际上这只是用在新能源汽车的保守预计数据,还不包括传统燃油车和其它工业领域对阻燃剂的需求。实际上,从2020年上半年开始,全球BDP供应从紧张到更紧张,BDP全球产销量仅为13万吨,随着下游的需求增速,产能缺口会快速扩大.
科莱恩添加剂业务大中华区销售总监刘斌表示:近年来,电动汽车、5G通信、电子等领域不断提高对阻燃剂的要求,包括更加严苛的安全法规和更高的技术性能指标,驱动着下游品牌商和上游设备、零部件制造商转向使用安全环保的无卤阻燃剂。作为市场领先的无卤阻燃剂解决方案,科莱恩Exolit® OP产品能够为聚合物材料提供无卤阻燃性,并兼具高性能和出色的可持续性,满足可回收要求。
就电动车应用而言,电池包是目前科莱恩无卤阻燃剂的主要应用领域,可用于电池壳体添加剂和电池包胶黏剂。具体来看,电池包壳体作为动力电池的承载件,对电池的安全工作以及防护起到关键作用。通过科莱恩Exolit® OP系列无卤阻燃剂,可以让塑料电池壳体保持优越的机械性能,以及刚度、强度,耐化硫腐蚀性等。在电池包胶黏剂方面,Exolit® OP及AP系列阻燃剂,具有高膦含量,能满足严苛的耐阻燃性能要求;同时产品具有良好的耐水解、耐湿热老化性能与介电性能,能兼顾胶黏剂胶接的维持性和阻燃性,带来良好的结构连接、热管理以及防护效果。
“新能源汽车的电池安全是我们关注的重点,在电池使用以及充放电的过程中会有大量的热量聚集,带来很大的火灾风险。为保障电池的安全性以及可靠性,电池包组件对材料提出了严格的要求,不仅要满足常规的机械性能、腐蚀性、电性能,还需要有高性能的阻燃性能。”刘斌说道。
尽管电池壳体目前以金属为主,但随着电池材料从三元材料向磷酸铁锂材料转变,电池壳体由金属转向轻质化塑料及复合材料成为可能。“以前的三元材料使得电池壳体必须使用金属材料,因为它有安全的要求。电池一旦受撞击,如果没有金属外壳保护,很容易使三元材料发生损害,导致电池着火。使用磷酸铁锂材料之后,电池壳体可以大量使用塑料材料。但是,塑料材料同样也会带来阻燃的问题,科莱恩的无卤阻燃剂可以解决此痛点。目前我们与很多主机厂在做前端研发工作,已经取得了一些商业化的成果。”对于塑料电池壳体的未来,刘斌非常有信心。
据介绍,Exolit® OP系列添加在一些热塑性材料里面,可作为电池的盖板或者电池组的外包。同时,Exolit® OP 还可用在一些以环氧为基础的或者是聚氨酯为基础的热固性材料中,满足此类复合材料的机械性能以及防火要求。
除电池包外,科莱恩的高性能阻燃剂在高压连接器中也有所应用。Exolit® OP在尼龙材料中不仅可以带来优良的阻燃性能,更能够满足机械性能、电性能的严苛要求,能够提高电动汽车高压连接器性能。此外,科莱恩的高性能阻燃剂在新能源汽车的充电桩中也有很好的应用,可用于以多纤增强尼龙材料为主的插头材料,并用作充电桩灌封胶等。
从产品类型来看,中国阻燃剂企业的业务布局差异较大,万盛股份、雅克科技和晨化股份主要布局磷系阻燃剂;苏利股份为卤系阻燃剂行业龙头;亚泰科技和东材科技(10.930, -0.13, -1.18%)主要布局聚酯类阻燃剂。
从企业阻燃剂业务的竞争力来看,目前万盛股份在阻燃剂行业的市场份额较大,2021年,其阻燃剂业务营收超过33亿元,阻燃剂业务占比超过80%,其业务竞争力相对较强;此外,苏利股份阻燃剂业务竞争力也相对较强,其2021年的阻燃剂产品收入达6.84亿元;雅克科技也曾是阻燃剂行业天花板企业,但近年来其业务逐步向电子新材料领域转移,阻燃剂业务占比有所下降。
从五力竞争模型角度分析,由于阻燃剂产品类型多样,各企业产品布局差异较大,行业内中小企业较多,且主要集中在中低端产品市场,整体来看,行业现有竞争者竞争程度较为激烈;国内阻燃剂行业大部分上游产品处于供给较为过剩状态,因此阻燃剂上游原材料供应商的议价较差;当前由于我国阻燃剂产品类型主要集中在中低端,产品同质化较为严重,因此我国阻燃剂行业下游有一定的议价能力;从我国阻燃剂吸引力和进入壁垒来看,我国阻燃剂行业潜在进入者威胁一般;阻燃剂作为一种环保新材料,行业外部产品替代威胁较小,但不同阻燃剂产品间,或同类产品间存在一定的升级替代风险。
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