2核心觀點0101投資建議：硅基材料的機會可以從有機硅體系，以及硅基新材料兩個方向來看。有機硅體系的核心出路在于一體化，硅基新材料的核心在于納米化和高純化。有機硅：規模效應+工業硅自供構筑成本優勢，低成本工業硅已成難以復刻的資源壁壘。有機硅單體產品同質化，除規模效應外，核心在于廠商向上延申實現工業硅自供帶來的成本優勢。工業硅的成本差異主要來源于產區間的電價差異，電價較低的西北和西南地區成為工業硅的主產區，而其中在西北自備燃煤電廠的工業硅牢牢鎖定成本曲線最左端。在政策嚴控新建燃煤自備電廠的背景下，現已具備自備電工業硅產能的有機硅一體化廠商優勢顯著。02氣凝膠：電池隔熱需求是氣凝膠規模化的突破口，降本有望逐階打開其對傳統絕熱材料的替代空間。氣凝膠過去主要應用于能化領域隔熱，但在該成本導向較強的場景中未能放量。電池安全強制要求帶來的隔熱片這一新應用，而非傳統應用場景下的替換，才真正為氣凝膠的規模化拉開序幕。氣凝膠具備較大降本潛力，規模化后的市場競爭有望促成工藝優化+技術迭代兩階段降本，為其實現對傳統絕熱材料的替代帶來可能。0304高純石英砂：原礦資源+提純工藝構成核心壁壘，高度集中的行業格局難以撼動。我國在3N~4N中低端產品已充分國產化，而用于半導體、光伏的4N5以上產品國產化仍在路上。就高純石英砂的生產來說，稀缺的優質原礦資源是根本，而我國缺乏相應優質礦源，因此對廠商的提純工藝提出更高要求。從行業實踐來看，提純工藝壁壘極高，短時間內難以攻克，國內預計仍將延續一家獨大的格局。此外，部分企業嘗試布局合成高純石英，但其由實驗室到商業化量產的進程仍有較大不確定性。多種二氧化硅粉體：存在共性而又各具特性，中低端產品市場競爭充分，關注中高端產品國產替代。二氧化硅粉體種類多樣，我們重點探討天然二氧化硅中的硅微粉，及合成二氧化硅中的氣相法和液相法白炭黑。二氧化硅粉體材料均可用作填料補強，同時根據各類粉體產品的特性各有側重應用。不同級別產品的應用跨度較大，各下游所關注的性能指標存在差異，廠商需通過配方和工藝的控制生產特定產品。在國產替代進程加速的背景下，應當關注國產化率低的中高端產品類別，例如作為開口劑、防銹顏料、催化劑載體等的液相法二氧化硅，以及應用于高端芯片封裝等的電子級球形硅微粉。05硅基材料產業鏈一覽：常見為有機硅體系，衍生硅基新材料值得關注013資料來源：國泰君安證券研究硅基材料產業鏈一覽：常見為有機硅體系，衍生硅基新材料值得關注014資料來源：國泰君安證券研究硅基材料產業鏈一覽：常見為有機硅體系，衍生硅基新材料值得關注015資料來源：國泰君安證券研究目錄CONTENTS硅產業鏈：尋找有機硅體系之外的硅基新材料機會有機硅：規模效應+低成本工業硅資源是核心氣凝膠：電池隔熱需求驅動規模化高純石英砂：原礦資源+提純工藝高壁壘多種二氧化硅粉體：關注中高端產品國產替代風險提示附錄601硅產業鏈：尋找有機硅體系之外的硅基新材料機會7801 有機硅發展史：結構決定性能，性能反映結構資料來源：ChemBeanGo、新亞強招股書、《碳和硅結構化學的比較》、國泰君安證券研究有機硅的概念有機硅化合物，是指含有

Si—C

鍵且至少有一個有機取代基是直接與硅原子相連的化合物，習慣上將通過氧、硫、氮等有機基與硅原子相連接的化合物也當作有機硅化合物。由于有機硅獨特的結構，兼備無機材料（主鏈Si—O鍵）與有機材料（側鏈有機基團）的性能，具有表面張力低、黏溫系數小、滲氣性好等基本性質，并具有耐高低溫、電氣絕緣、抗氧化、耐輻射、難燃、憎水、無毒無味以及生理惰性等優異特性，廣泛應用于建筑、汽車、電子電器、電力、新能源、醫療衛生、個人護理、航天航空、紡織、日用品等領域。硅VS

碳碳和硅在元素周期表中屬于IVA族的前兩個元素，其化學結構有許多相似之處，因此它們應具有許多相似的化學性質，在化學中占有極其重要的地位碳的化學鍵類型豐富，而硅在自然界主要以穩定的Si—O健存在。碳原子可以有豐富的化學鍵類型，具有可以自身又可以和氫、氧、氮、硫、磷、金屬等元素的原子以多種形式的化學鍵結合在一起的能力，統治著有機化學。硅在地殼中是含量僅次于氧的第二位元素，地殼中沒有游離態的硅，它和氧構成穩定的Si一O鍵，以及與其他元素在一起結合形成硅酸鹽，占地殼質量的80%以上。這些化合物都是屬于無機硅化合物，在自然界中，至今還沒有發現含Si一C鍵的化合物，即天然的有機硅化合物，只有在動物羽毛和禾本科植物中，發現有硅酸酯類化合物，但這類化合物不含Si一C鍵，而是含有Si一O一C鍵。可以說硅以其量大和特殊的Si一O鍵的穩定性，穩坐無機化合物的頭把交椅，統治著無機化學。有機硅的由來有機化學工業的發展大量消耗碳資源，硅作為含量豐富且與碳化學結構相似的元素，被認為是替代之選。硅具有與碳相似的化學結構，其在自然界中的含量遠超過碳，然而與碳相比，硅在自然界中的化合物種類有限，對人類的重要性相對較低。有機化學的發展豐富了化學學科，同時推動了有機化學工業的發展。然而，這個過程伴隨著對不可再生碳資源（如石油、天然氣、煤炭）的大量消耗，這使得碳資源面臨枯竭的威脅。為了應對這一問題，人們開始思考硅的潛力。若將硅轉化為有機硅化合物，將大大豐富有機化學的內容，促進有機化學工業的進一步發展。這一構想在1863年由法國化學家C.

Friedel和美國化學家J.

M.

Crafts實現，他們首次人工合成了含Si一C鍵的有機硅化合物。9資料來源：CAFSI公眾號、中藍晨光公眾號、《有機硅工業及其在中國的發展》、國泰君安證券研究20世紀30年代，美國康寧玻璃公司的J.F.

Hyde探索制備耐熱的電絕緣用玻璃纖維的黏結劑，在1937年用格氏法合成出具有耐熱特性的實用有機硅樹脂，用于電器絕緣，使有機硅聚合物的一些特異性能收到關注。這種有機硅樹脂用于康寧玻璃公司制備絕緣玻璃布帶和通用電氣公司（GE）作電器絕緣材料。二戰期間，急需能在高溫、高速條件下運行的電器設備使用的耐潮、耐熱的絕緣材料，Hyde和通用電氣公司的W.J.

Patnode等學者再次在這類材料上進行嘗試他們使用格氏法合成有機硅單體，再通過水解、縮聚制得有機硅聚合物，聚合物經過稠化制得有機硅絕緣脂，如用在汽車火花塞上的有機硅絕緣脂是最早的有機硅商品之一。此后，以格氏法和熱縮合法等工藝合成出多種初期的有機硅產品，這些有機硅材料在二戰中起了很大作用。工業化階段20世紀40年代初期，美國通用電氣公司學者E.G.Rochow和德國學者R.Müller各自獨立發明了直接合成有機氯硅烷的工藝。直接法是有機硅化學史上劃時代的成就之一，其作為主流工藝不斷發展完善至今。后來，通用電氣公司開發出有第一臺合成甲基氯硅烷的流化床，為有機硅的大規模工業化生產奠定了基礎。20世紀50年代，德國的瓦克、拜耳，日本的信越化學、東麗有機硅公司紛紛建立有機硅生產裝置，中國的有機硅技術也于此時起步。中國的有機硅技術開發起步于1952年，為滿足軍工發展需求，我國組織專門的研究機構來攻克有機硅技術。重工業部的北京化工實驗所（沈陽化工研究院前身）重點開發格利雅法合成有機氯硅烷技術，上海有機化學所（中國科學院化學研究所前身）側重研究硅氧烷的平衡與聚合。1956年，沈陽化工研究院建成有機硅中間實驗車間，開展了直接法攪拌床合成甲基氯硅烷及格利雅法合成苯基氯硅烷試驗，并用于試制耐高溫硅樹脂。不久，中國科學院化學研究所及沈陽化工研究院等又相繼研制硅油及硅橡膠。1958年，上海樹脂廠建成直接法合成有機氯硅烷生產裝置，并先后生產出硅樹脂、硅油及硅橡膠。發展階段 事件有機硅化合物的探索和研究可以追溯到18世紀。最早由法國化學家C.Fredel和J.M.Crafts以四氯化硅（SiCl4）為原料與二乙基鋅（ZnEt2）在封管中高溫反應，創始階段 制得了有機硅化合物四乙基硅烷（SiEt4）。之后，陸續有不少學者或用封管或用格氏反應（Grignard反應）、鈉縮合法（Wurtz反應）等又合成出一些有機硅化合物。英國化學家F.

S.

Kipping

對有機硅化合物進行了比較系統的研究，在1899~1944

年間先后發表了54篇相關研究論文，為后人進一步研發打下良好的基礎。F.

S.實驗室階段

Kipping的主要貢獻之一是在1904年利用經典的格式反應合成有機硅化合物——有機氯硅烷。此外，Kipping

還制定了有機硅化合物命名原則，他認為含硅氧鍵的有機化合物為酮型結構（Si=O），取名為“Silicone”。1904~1937年這一階段不但合成了有機硅簡單化合物而且也出現了環體和線形聚硅氧烷。01 有機硅發展史：國內外產業化發展均由軍工需求推動10資料來源：有機硅、百川盈孚、國泰君安證券研究有機硅產業鏈主要由上游工業硅-中游單體及中間體-下游有機硅制品構成。有機硅材料體系，以工業硅為起點，先合成單體氯硅烷，再由水解工序制成中間體硅氧烷，在此基礎上制成110生膠或107膠等基礎聚合物，再進而制得各種終端下游產品。1）有機硅上游工業硅生產核心在于電價差異帶來的成本差異，隨新疆、云南等低電價區域政策收緊，擴產規模受限，率先卡位的廠商或擁有無法復刻的資源優勢；2）中游有機硅單體及中間體環節是有機硅體系下的大宗品，規模效應顯著；3）下游有機硅深加工產品多樣化、應用領域分散，應用場景的持續開拓能力以及領先于同行的研發能力是保有差異化帶來的議價能力的關鍵。有機硅產業鏈條相對簡單，由分工逐步走向一體化是順勢而為。參照西方有機硅行業龍頭的發展模式，我國有機硅行業要想未來在國際上擁有較大的話語權，產品想要獲得一定的定價能力，企業需整合行業上游工業硅，中游通過自產有機硅單體、中間體來降本，以及下游研發生產具有產品區分度以及議價能力的有機硅產品，兼并與被兼并將成為未來一段時間內行業的主旋律。圖：有機硅產業鏈有機硅原料有機硅單體有機硅中間體深加工產品甲醇氯化氫石英砂或硅石氯甲烷硅粉甲基氯硅烷一甲三甲二甲硅氧烷（DMC/D4）107膠生膠室溫膠高溫膠硅油硅樹脂白炭黑功能性硅烷其他氯硅烷三氯氫硅水解聚合聚合副產物水解、聚合、交聯烷氧基化01 有機硅材料體系：核心出路在于產業鏈一體化11資料來源：宏柏新材招股書三氯氫硅是功能性硅烷和多晶硅的主要原料，制備過程伴隨著四氯化硅的產生。傳統的三氯氫硅生產方法是氯化氫與硅粉反應得到，主反應是Si+3HCl→SiHCl3+H2，副反應是Si+4HCl→SiCl4+2H2。生成的混合氣體中，85％左右為三氯氫硅，15％為四氯化硅。四氯化硅衍生產品的制造，有助于提高資源利用率，適應循環經濟需求。四氯化硅作為一種高度危險的化學品，不能用普通的方法進行處理，目前其綜合利用方法主要包括：1）直接以副產四氯化硅為原料燃燒水解制備氣相白炭黑，2）提純為高純四氯化硅，以制備光纖預制棒及電子特氣、3）與醇類（常見為乙醇）進行酯化反應生產硅酸乙酯，硅酸乙酯還可進一步制備氣凝膠、高純石英等；4）還原制備三氯氫硅等。表：四氯化硅的綜合利用制備產物下游應用反應氣相白炭黑硅橡膠、涂料等的填料SiCl4+2H2+O2→SiO2+4HCl高純四氯化硅制備光纖預制棒、含硅電子特氣等提純硅酸乙酯用于膠粘劑、涂料等，還可進一步制備氣凝膠、高純石英等SiCl4+4C2H5OH→Si(OC2H5)4+4HCl三氯氫硅生產多晶硅、功能性硅烷等熱氫化：SiCl4+H2→SiHCl3+HCl冷氫化：3SiCl4+Si+2H2→4SiHCl3氯氫化：2SiCl4+H2+HCl+Si→3SiHCl3資料來源：《四氯化硅綜合利用現狀及發展趨勢》、國泰君安證券研究圖：功能性硅烷工藝流程01 硅基新材料：副產物四氯化硅的循環利用，衍生出細分品類多樣的硅基材料12四氯化硅綜合利用下，多種終端產品回歸“二氧化硅”。四氯化硅下游產品氣相白炭黑、高純石英、氣凝膠本質上均為二氧化硅粉體。但顯然各類二氧化硅粉體的用途各異，因而我們期望從二氧化硅粉體這一大類切入，厘清材料間異同，構建更為清晰的研究框架。二氧化硅粉體多樣，結構和成分差異是應用差異的主要來源。具體可以分為三類來看，1）注重純度的高純石英砂；2）注重孔道結構的氣凝膠；3）不同等級產品應用跨度大，存在共性用途，同時根據產品特性各有側重應用的硅微粉、氣相法二氧化硅和液相法二氧化硅。粉體材料結構的納米化和成分的高純化是核心趨勢。在這個進程中可以關注：1）過去被海外龍頭壟斷的中高端產品開啟國產替代；2）國內外發展相對同步，正迎來規模化突破口的前沿材料。二氧化硅合成二氧化硅天然二氧化硅氣相法二氧化硅硅微粉天然高純石英砂沉淀法二氧化硅液相法二氧化硅凝膠法二氧化硅合成高純石英砂氣凝膠圖：二氧化硅粉體分類資料來源：國泰君安證券研究01 硅基新材料：多種SiO2粉體值得關注，核心趨勢是納米化和高純化02有機硅：規模效應+低成本工業硅資源是核心13有機硅單體廠商主要為一體化企業，合盛規模斷層領先。截至2023年9月，我國境內有機硅單體企業共13家（含外企），總產能達534萬噸。其中，合盛硅業產能176萬噸，占總產能比重達33%，地域分布來看分別為新疆140萬噸、四川18萬噸、浙江18萬噸。規模效應+工業硅自供帶來核心成本優勢。對主要單體廠商的有機硅產品毛利率進行比較，合盛的毛利率持續領先于同行，且近年差距有擴大趨勢。即使排除了工業硅自供的成本優勢，合盛的毛利率仍能于其他廠商處于同一水平。此外可以看到，新安2021年以前有機硅毛利率持續低于同行，2021年實現工業硅完全自供，毛利率的相對提升顯著。20182019202020212022表：國內有機硅單體產能企業產能（萬噸）合盛硅業176東岳硅材60新安股份55江西星火50道康寧40興發集團34內蒙古恒業成24三友化工20云南能投20恒星科技20中天東方12山東金嶺15魯西化工8總計534資料來源：百川盈孚、國泰君安證券研究合盛 合盛（排除工業硅自供） 東岳 新安 興發 三友注：對各廠商有機硅相關業務的毛利率進行綜合測算，各廠商具體產品結構有所差異；新安化工具備工業硅產能，但未公開用量數據資料來源：企業公告、Wind、國泰君安證券研究圖：合盛硅業毛利率持續領先于同行（%

）605040302010002 單體產品同質化，規模效應+工業硅自供構筑成本壁壘14電價是工業硅成本差異的核心來源。電力及還原劑構成工業硅主要成本項，工業硅電力單耗約12000-13000kWh，占成本比重約36%；炭質還原劑具體由石油焦、洗精煤、木炭、木片搭配混合使用，廠商按需調整各還原劑用量，占成本比重約27%。煤、電等能源成本差異將是企業成本優勢的主要來源，其中最主要的產區間成本差異在于電力環節，即產區間硅用電價的差異。單耗/t能耗電力/kWh12000-13000原材料硅石/t2.7-3炭質還原劑/t石油焦2-2.2洗精煤木炭木片電極/t0.1-0.13其他,19%電力,

36%電極,8%硅石,10%還原劑,

27%圖：電力占工業硅成本比重達36%資料來源：百川盈孚、國泰君安證券研究資料來源：中國有色金屬工業協會、百川盈孚、國泰君安證券研究表：工業硅生產電力單耗約12000~13000kWh02 低成本工業硅，難以復刻的資源優勢15工業硅產能主要分布在西北及西南地區，西北火電及西南水電成本優勢顯著。據SMM統計，預計2023年底前五大工業硅產區依次為新疆、云南、四川、內蒙古、甘肅。我們假設除電力以外的成本相同，依據各省份已規劃產能分布及相應電價水平，按50%產能利用率進行大致測算得成本曲線，可以看到成本具備競爭力的主要為西北及西南地區省份，其中新疆較云南和四川成本低750~1100元/噸。資料來源：SMM、國泰君安證券研究產量（萬噸）新疆青海云南四川資料來源：百川盈孚、國泰君安證券研究圖：2023E金屬硅產能分布圖：國內已規劃產能對應產量成本曲線成本（元/噸）新疆38%云南19%四川12%3%寧夏

2%湖南3%福建3%甘肅4%內蒙古9%2%

1%廣西

重慶

貴州

其他4%02 低成本工業硅，難以復刻的資源優勢16低價電力本是稀缺資源，加之當前已嚴控新建燃煤自備電廠，現有自備電工業硅牢牢鎖定成本曲線最左端。據國泰君安基礎化工組《合盛硅業首次覆蓋：工業硅景氣或超預期，龍頭有望量價齊升》測算，合盛自備電不含稅成本在0.16元/kWh左右，遠低于新疆外購含稅電價約0.33元/kWh的水平，以一噸工業硅消耗12000

kWh電測算，自備電可較外購電節省約1568元/噸的生產成本。近年，國家出臺多項規范自備電廠建設及運行的政策，2022年6月，生態環境部等七部門印發《減污降碳協同增效實施方案》，再次明確嚴禁在國家政策允許的領域以外新（擴）建燃煤自備電廠。因而，當前廠商在新疆等地自備電廠生產低成本工業硅，已經構成難以復刻的資源壁壘。表：政策嚴控新建燃煤自備電廠發布時間政策文件內容2018年3月《燃煤自備電廠規范建設和運行專項治理方案（征求意見稿）》嚴格控制新建燃煤自備電廠、全面清理違法違規燃煤自備電廠等2021年8月《國家能源局貫徹落實中央生態環境保護督察報告反饋問題整改方案》針對前期政策供給落實不力的問題，明確清理規范燃煤自備電廠建設、規范燃煤自備電廠管理的整改目標及具體措施2021年10月《全國煤電機組改造升級 規范燃煤自備電廠運行，全面清理違法違規燃煤自備電廠，實施方案》 加大自備煤電機組節能減排力度2022年6月《減污降碳協同增效實施方案》嚴控煤電項目，“十四五”時期嚴格合理控制煤炭消費增長、“十五五”時期逐步減少。重點削減散煤等非電用煤，嚴禁在國家政策允許的領域以外新（擴）建燃煤自備電廠資料來源：政府公告、國泰君安證券研究02 低成本工業硅，難以復刻的資源優勢17有機硅產品中110膠、107膠等基礎膠的產能主要集中在一體化布局的單體廠商之中，然而下游高溫膠、室溫膠、硅油等格局依舊相對分散，且我國企業在深加工產品的研發及生產上較海外龍頭仍有差距。1）高溫膠：據ACMI/SAGSI統計，2022年中國HTV產能約為141.40萬噸，產量為93.80萬噸。主要的生產廠家有合盛、東爵、新安、邁高、東莞新東方等。據天辰新材公開轉讓說明書，排名前十HTV企業的合計產量占總產量的

50.5%，行業集中度相對較低。2）室溫膠：中國RTV生產企業非常分散，僅通過國家權威認證的企業就有百家左右，2022

年行業內生產規模居前的主要企業總產能已達

203.2

萬噸，產量為

126.4

萬噸。硅寶、回天兩家頭部廠商市占率均為個位數。3）硅油：2020年中國硅油總產能、產量分別為54.0、40.7萬噸。國內從事硅油及其下游產品的公司眾多，大多企業直接或間接配套硅油二次加工。表：深加工產品主要廠商HTVRTV硅油LSR硅樹脂合盛硅業杭州之江有機硅陶氏（張家港）邁高（深圳）江西新嘉懿新東爵有機硅硅寶科技埃肯有機硅埃肯有機硅江蘇三木新安化工回天新材瓦克（張家港）新安化工湖北隆勝四海邁高（深圳）廣州白云新安化工東莞正安宿遷同創東莞新東方廣州集泰山東東岳廣州瑞合常州源恩廣東樂普泰陶氏（張家港）浙江溶力深圳森日浙江恒業成山東東岳鄭州思藍德揚州宏遠東莞新東方江西大凱正安有機硅廣東歐利雅宜昌科林信越有機硅（南通）邁圖（南通）湖南貝森山東永安浙江恒業成陶氏（張家港）山東大易江蘇明珠湖北通成寧波潤禾江蘇天辰常州嘉諾資料來源：CAFSI、SAGSI、ACMI、國泰君安證券研究02 深加工產品格局未定1803氣凝膠：電池隔熱需求驅動規模化19氣凝膠是一種低密度納米多孔非晶態材料，呈連續的三維網絡結構，是目前已知導熱系數最低、密度最低的固體隔熱材料。氣凝膠具有納米多孔結構、低密度、低介電常數、低導熱系數、高孔隙率、高比表面積等特點，在保溫隔熱、吸附分離、吸聲隔音、生物醫用、光電催化、儲能轉化等用途中均表現出優異性能，其目前的主流應用即作為隔熱材料。氣凝膠種類多樣，SiO2氣凝膠產業化最為成熟。SiO2氣凝膠產業鏈上游主要為有機或無機硅源，中游包括氣凝膠材料、制品，下游涉及有保溫、隔熱、防火等需求的各應用領域。其中，中游制造環節，由于氣凝膠的結構力欠缺，通常需要以纖維增強材料作為支撐骨架，制成氣凝膠氈、氣凝膠板、氣凝膠布等制品使用，常見的是以玻纖、陶瓷纖維、預氧絲等為主的介質。傳統的油氣管道隔熱等應用中，最常用的氣凝膠產品為氣凝膠氈；在電池電芯隔熱需求這一新應用中，由于氣凝膠氈存在掉粉問題，故需要增加對氣凝膠氈的模切封裝環節，制成氣凝膠隔熱片使用。圖：氣凝膠產業鏈03 氣凝膠材料性能優異，下游應用場景豐富資料來源：IDTechEx、國泰君安證券研究20氣凝膠過去主要用于油氣管道等領域，未來電池應用或將成為其規模放量的真正驅動。IDTechEx數據顯示，2021年油氣及工業隔熱對二氧化硅氣凝膠的需求占總需求量的比例高達74％，僅8％用于交通運輸（電池）。至2022年，動力電池對氣凝膠的需求占比迅速提升至超30%，并且預計將成為未來氣凝膠的主要應用。氣凝膠主要用于鋰電池電芯間隔熱，電池安全強制要求為氣凝膠打開廣闊空間。在此我們對確定性更強的動力電池用氣凝膠隔熱片需求進行測算，綜合考慮2022年三元電池裝車占比37.5%，假設2022年氣凝膠主要用于三元，在其中滲透率達80%，得裝車滲透率30%，并將2025年保守/中性/樂觀情況下滲透率假設為30%/40%/50%。結合單車用量及單價，測算得中性假設下2025年動力電池氣凝膠隔熱材料需求量有望達1800萬平，對應氣凝膠基材規模14.4億元、隔熱片規模43.2億元，2022-2025年CAGR達54%。圖：氣凝膠需求結構預測（2022-2034）資料來源：IDTechEx20222025E保守中性樂觀新能源車銷量（萬輛）688.7150015001500氣凝膠滲透率（%）30%30%40%50%單車用量（平方米）3333基材價格（元/平米）80808080隔熱片價格（元/平米）240240240240需求量（萬平）620135018002250氣凝膠基材規模（億元）4.9610.8014.4018.00隔熱片規模（億元）14.8832.4043.2054.00表：中性假設下，2025年我國動力電池隔熱片需求有望超40億資料來源：中汽協、中國汽車動力電池產業創新聯盟、國泰君安證券研究03 電池隔熱硬需求正驅動氣凝膠規模化應用21無機硅源+常壓干燥有機硅源+超臨界干燥項目單位成本（元/m3）成本占比項目單位成本（元/m3）成本占比原輔料原輔料去離子水0.160.00%硝酸（60%）1.900.02%水玻璃393.877.29%硫酸（98%）0.330.00%硫酸（98%）10.800.20%液堿（30%）1.790.02%烷烴（99%）91.681.70%正硅酸乙酯（工業級）4665.6049.10%改性劑（硅氧烷類）700.5612.96%乙醇（95%）0.000.00%玻璃纖維1452.8226.88%玻纖基層1452.8215.29%無水乙醇213.763.95%二氧化碳10.370.11%烷胺（99%）1291.3213.59%人工/折舊/能源人工/折舊/能源人工720.0013.32%人工518.405.46%折舊1223.6322.64%折舊902.009.49%電力75.601.40%電力336.003.54%蒸汽520.009.62%蒸汽300.003.16%水2.060.04%水21.600.23%合計5404.92100.00%合計9502.13100.00%資料來源：宏柏新材環評、納諾科技環評、百川盈孚、蓋德化工網、國泰君安證券研究注：已考慮原輔料等的回用，測算采用年新投入量；未考慮自供原輔料或能源的情況，測算價格采用市場價；對兩個項目的玻纖用量取平均值進行統一短期來看，電池安全的強制要求以及電車的體積焦慮，使得氣凝膠成為“必選項”，推動氣凝膠的規模化進程。而往后看，氣凝膠在其作為“可選項”的眾多潛在應用場景中的替代能力如何，將由其降本程度決定。這里我們可以分兩個階段來看氣凝膠的降本潛力：1）工藝優化：當前主流的有機硅源+超臨界干燥工藝在市場競爭的推動下持續優化。2）技術迭代：若無機硅源+常壓干燥工藝路線實現突破，有望打開大幅降本空間。表：氣凝膠經歷工藝優化+技術迭代后的理論成本有望降至5405元/噸03 工藝優化+技術迭代降本潛力巨大，有望逐階打開潛在替換場景2204高純石英砂：原礦資源+提純工藝高壁壘23高純石英是指SiO2質量分數高于99.9%的石英，其主要由天然水晶、石英砂巖、脈石英等經過加工提純，或者化學合成而制得。高純石英獨特的晶體結構和晶格特征使其具有優異的光學特性、耐腐蝕性、耐高溫性、高絕緣性，廣泛應用于半導體、光伏、光纖等行業。用于半導體、光伏的4N5以上產品國產化仍在路上。高純石英砂從中低端到高端一般應用路徑為光源行業(2N~4N)、高端光學器件、激光器件(4N以上)到半導體、光伏、光纖通信、微電子等領域(4N5~6N)。我國在3N~4N中低端產品上已完成國產化，而4N5以上產品受制于礦石原料品級以及提純技術，僅個別頭部廠商具備生產能力。國內廠商在光伏用高純石英砂上已實現突破，國產化率逐步提升，而應用于半導體的產品技術壁壘更高，且受限于長周期的驗證工作，仍基本從國外進口。高純石英分類高端產品中高端產品中端產品低端產品SiO2純度w(SiO2)≥99.998%,

4N8w(SiO2)≥99.995%,

4N5w(SiO2)≥99.99%,

4Nw(SiO2)≥99.9%,

3N雜質含量 ≤20×10-6 ≤50×10-6 ≤100×10-6 ≤1

000×10-6粒度大小 40～80目、80～140目、100～200目

、80～300目等技術現狀國內石英股份可量產，多數仍從美國、挪威等進口基本國產化 國產化 國產化礦石原料品級A級礦優質礦或優質原料B級礦上等礦或上等原料C級礦中等礦或中等原料D級礦下等礦或下等原料資料來源：《高純石英的概念及其原料品級劃分》、國泰君安證券研究圖：中低端產品國產化充分，半導體、光伏用高端產品仍依賴進口04 原礦資源+提純工藝高壁壘，高度集中的格局難以撼動24稀缺的優質原礦資源是根本。高純石英技術包括原料選擇、提純工藝、加工裝備和質量檢測等四個方面，是既相互獨立又相互聯系和制約的技術整體，其中以高純石英原料的識別、評價與選擇最為關鍵。全球優質礦源稀缺，海外廠商尤尼明、TQC的礦源均主要來自美國斯普魯斯派恩礦，該礦床規模最大且品級最為優質。而我國

4N8

高純石英高端產品未能國產化的根本原因，即迄今還沒有找到能夠穩定滿足工業生產需要的優質原礦。彌補“先天不足”的提純工藝復雜，壁壘極高。礦源品質不足，則對廠商提純工藝要求更高。不同行業對高純石英有著不同的質量要求，高純石英的質量與雜質含量并不是簡單的線性關系，而是取決于其雜質的工藝礦物學特征，提純工藝需適配雜質特征。多年的商業化實踐證明，提純工藝的突破并非易事，國內至今僅石英股份能夠生產符合光伏內層砂要求的4N8產品，高度集中的行業格局短期難以撼動。資料來源：《全球高純石英原料礦的資源分布與開發現狀》圖：高純石英原料礦床稀缺表：高純石英砂格局集中，僅少數廠商具備供應能力數據來源：國泰君安建材組《建材行業2023年年度策略報告》公司名稱主要產品產能（可供國內）應用領域 地域尤尼明石英、長石、正長巖、橄欖石、碳酸鈣、粘土、高嶺土石灰石和ITOA系高純石英砂產品等1.5萬噸左右（2022年）半導體（廣泛）、

國外光源、光伏等挪威TQC高純石英砂等1萬噸左右（2022年）半導體、光伏及電光源領域國外高純石英砂、石英管（棒）石英股份

大口徑適應擴散管、石英坩堝、各種石英器件等3.3萬噸左右（2022年）高端電光源石英半導體領域應用較少管、光伏等領域，

國內04 原礦資源+提純工藝高壁壘，高度集中的格局難以撼動25面對提純法高純石英砂供應所面臨的種種瓶頸，已有部分企業開啟對合成高純石英砂的探索。合成高純石英的技術路線多樣，與其他合成二氧化硅粉體常見的合成工藝原理類似，但如何在規模化生產中實現對純度的極致要求，同時保證合理的成本區間，可能仍然存在較多技術難點需要攻克。合成高純石英的制備實際仍主要處于實驗室階段，由研發、小試、中試、小批量試生產到商業化量產的過程仍有較大不確定性，其產業化進展有待后續的持續跟蹤。工藝原理反應式優缺點采用硅或有機硅的氯化物（如SiCl4或CH3SiCl3等）生產流程簡單，合成條件易控制，反應速度快，適合大規模生產。氣相合成法原料，將其氣化后與氫氣、氧氣混合，在高溫下發生水解形成霧狀的SiO2，最后通過冷卻、分離、脫過程中需要高溫環境，反應生成的HCl會嚴重腐蝕設備，因此對生產設備的材質、加熱形式等要求比較嚴格；耗能大，加工成本較高。酸等氣固分離得到產品。化學沉淀法采用硅酸鈉與二氧化碳或酸溶液（加鹽酸、硫酸或硝酸）作為原料，在一定的合成溫度和表面活性劑的作用下混合反應，得到偏硅酸沉淀，再經過濾、洗滌、干燥、煅燒工序制備出SiO2。操作方便，生產流程簡單，原料易得，能耗和投資低。Fe3+、Al3+、Ca2+等雜質的存在會促成凝塊的形成，嚴重影響產品的質量，導致產品性能差、純度低、粒徑大，易發生團聚；反應體系的濃度較低、沉淀速度快、沉淀過程不易控制的缺點；存在廢酸、廢水的處理問題。溶膠-凝膠法以無機鹽或者金屬醇鹽（一般為硅酸乙酯）為原料，以醇作為共溶劑，加入酸或堿溶液作為催化劑，進行水解，縮聚反應形成

SiO2凝膠，過濾并對凝膠中的有機溶劑進行洗滌，干燥、煅燒得到SiO2粉體。生產流程簡單，合成條件易控制，對設備材料的要求不嚴格，且過程中無其他添加劑，所以制備出的SiO2純度較高、均勻度好、比表面積大。成本較高，生產周期長，工業化價值不大；可變因素較多，不能達到準確控制（如水解體系、干燥方式及燒結途徑等），目前只停留在實驗室小試階段。四氯化硅液相水解法是SiCl4與純水接觸發生水解或縮聚反應，之后將反應產物經洗滌、過濾、干燥、煅燒、篩選等流程，制備SiO2

粉體。制備得到SiO2粉體純度較高、羥基含量較低。四氯化硅與水發生的水解和縮聚反應劇烈，中間過程難以管控，粉體易團聚，形成的石英粉致密度較低。資料來源：《高純合成石英的制備技術和應用》、《氣凝膠材料的研究進展》、國泰君安證券研究表：合成高純石英技術路線多樣，與其他合成二氧化硅粉體常見的合成工藝原理類似04 合成法存多種工藝可能性，商業化量產仍需時日26高純石英砂2024年預計延續緊缺態勢。我們估算海外龍頭尤尼明及TQC對于中國出口高純砂規模22-23年保持2.4-2.5萬噸基本不變，2024年可能會新增產能1.2萬噸（目前看大概率實現不了這個體量）。而國內供給除了石英股份外，基本沒有確定性的增量。據CPIA數據，判斷2023年光伏裝機規模達到330-360GW，同比可能繼續保持30%以上的增長。以此估算高純石英砂市場供需缺口可能將從2022年的1.1萬噸擴大至2023年的1.7萬噸，至2024年仍然緊缺，但缺口或有所收窄。高純石英砂的短缺將直接導致石英坩堝的產量受限，進而影響下游的拉晶數量，高純石英砂及石英坩堝可能將成為產業鏈卡脖子環節。202020212022E2023E2024E表：2019-2024年全球高純石英砂供需平衡分析表供需平衡表 2019需求端全球光伏裝機（GW）115138170240330400容配比+損耗1.31.31.31.31.31.3硅片需求量（GW）1501792213124135201GW

需要單晶爐（臺）808080808080對應單晶爐（臺）11960143521768024960330004160036

英寸及以上石英坩堝占比10%18%35%45%50%60%36

英寸以下石英坩堝占比90%82%65%55%50%40%36

英寸及以上坩堝使用壽命(小時)40040040039539038536

英寸以下坩堝使用壽命(小時)350350350345340335坩堝使用壽命（小時）355359368368365365需求坩堝總量（個）29431734924542027959333578983099566536

英寸及以上每個坩堝消耗石英砂（噸）0.100.100.100.100.110.1136

英寸以下每個坩堝消耗石英砂（噸）0.080.080.080.090.090.09每個坩堝消耗石英砂（噸）0.080.080.090.090.100.10損耗率0.800.800.800.800.800.80高純石英砂需求量（萬噸）3.03.64.67.09.912.7供給端尤尼明和

TQC（內層）2.42.42.42.42.43.6石英股份0.50.71.4358其他0.300.300.500.800.80缺口-1.1-1.7-0.3資料來源：國泰君安建材組《建材行業2023年年度策略報告》04 供需展望：2024年預計延續緊缺態勢2705多種二氧化硅粉體：關注中高端產品國產替代2829二氧化硅可分為天然二氧化硅和合成二氧化硅兩類。（1）

天然二氧化硅主要是由高品位硅礦石經過機械粉碎等物理方法加工形成的超細粉體，通常為石英粉或硅微粉。硅微粉是以結晶石英、熔融石英等為原料，經研磨、精密分級、除雜等多道工藝加工而成的二氧化硅粉體材料，具有高耐熱、高絕緣、低線性膨脹系數和導熱性好等性能。（2）

合成二氧化硅是一種無定形的合成氧化硅粉體材料，雖然其結構和炭黑不同，但應用性能與炭黑相似，且外觀呈白色，因此習慣上稱之為“白炭黑”。合成二氧化硅按制造方法分類，主要分為氣相法二氧化硅（SiO2無水二氧化硅）和液相法二氧化硅（SiO2·nH2O水合二氧化硅），其中液相法根據酸性/堿性條件差異可進一步分為凝膠法和沉淀法。合成二氧化硅常態下為白色絮狀粉末，物理性質為耐高溫、不燃、無毒、無味、具有良好的電絕緣性，因而廣泛地應用于橡膠、塑料、涂料、膠粘劑、密封膠、絕熱保溫材料等領域。二氧化硅合成二氧化硅天然二氧化硅氣相法二氧化硅硅微粉沉淀法二氧化硅液相法二氧化硅凝膠法二氧化硅資料來源：匯富納米招股書、凌瑋科技招股書、國泰君安證券研究圖：幾種二氧化硅粉體材料分類05 二氧化硅粉體材料種類多樣30二氧化硅粉體材料間存在共性，同時根據產品特性各有側重應用。幾種二氧化硅粉體有其作為二氧化硅材料的共性，例如穩定性、補強性，均可用作填料補強。同時，各類粉體中不同級別的產品，針對各應用領域發揮特性，例如，氣相二氧化硅在純度/比表面積/粒徑方面均較優，主要應用于硅橡膠補強；沉淀法二氧化硅產品多數相對低端，主要作為化工填料應用于橡膠、輪胎等補強，以及應用于飼料作為載體等，性能更優的產品可用于牙膏摩擦劑；凝膠法二氧化硅相較于沉淀法來說，粒徑更小、比表面積更大、結構更緊密，應用于性能要求較高的領域，例如作為消光劑、吸附劑應用于涂料、油墨等。普通硅微粉可用于涂料或人造石材填料，電子級可用于芯片封裝的環氧塑封料等。資料來源：匯富納米招股書、凌瑋科技招股書、聯瑞新材招股書、國泰君安證券研究合成二氧化硅氣相法二氧化硅通常采用硅的鹵化物（主要

純度≥99.8%

、含水量通常低于2%，不是一甲基三氯硅烷和四氯化

含結晶水，屬于無水二氧化硅，比表面硅），通過氫氧高溫燃燒水

積通常為100-400m2/g，干燥減量低，粒子粒徑在7-40nm之間廣泛應用于有機硅行業（以硅增稠性、觸變性

膠體電池、醫藥、化妝品、食

品橡膠為主）、油墨涂料、合成

生產設備投入大，制

在特定的應用范圍內，氣樹脂、膠粘劑、化學機械拋光

備工藝復雜，產品價

相法二氧化硅地位穩固，解制備，反應在氣相中進行

表面含有高活性硅羥基，二氧化硅原生

穩定性、補強性

、復合材料、絕熱保溫材料、

格整體高于液相法產

市場份額基本穩定液相法沉淀法二氧化硅

等優越，

應用于

品等眾多領域 通常采用硅酸鈉、濃硫酸，

純度≥

98

%、含水量4

-

8

%、灼燒減量不同領域時對產生產流程易于控制，

與橡膠行業發展密切相關在液相堿性條件下進行合成

≤7%，比表面積50

-250

m2/g，一次粒

品的性能要求各

輪胎、制鞋、飼料、橡膠、涂

產品價格較低（涂料

近年來涂料、牙膏等領域后經壓濾洗滌、干燥、粉碎

子50-

100

nm左右、二次凝集粒子硬度

有側重（

通用指

料及牙膏等行業 級、食品級、牙膏級

需求增長凝膠法二氧化硅粉碎制成制成 較軟、凝集性較小（易散開） 標主要包括比表 相對價格較高）通常采用硅酸鈉、濃硫酸，

純度≥

98

%、含水量4

-

8

%、灼燒減量面積、粒徑、孔在液相酸性條件下進行合成

≤

7%，比表面積通常為250-

900

m2/g

容、吸油值等）

涂料、油墨、塑料、金屬防腐

生產流程難于控制，

增長較快，廣泛應用于涂后經老化、壓濾洗滌、干燥

二氧化硅原級粒子10-50nm左右、二次

、高溫保溫隔熱、電池涂覆板

產品價格相對較高

料、塑料、彩鋼板、隔熱天然二氧化硅硅微粉工藝加工而成、線性膨脹系數0.5-14×10-6

1/k、熱傳

導熱性好導率1.1-12.6W/(m·K)凝集粒子硬度較硬、凝集性較大（不易

等

保溫材料等行業散）密度2

.

2

-

2

.65

×

103kg/m3、莫氏硬度 可分為普通級、電工級、電子以結晶石英、熔融石英等為

6.5-7、介電常數3.88-4.65（1MHz） 高耐熱、高絕緣

級，應用于覆銅板、環氧塑封

不同應用的產品工藝

電子領域需求預計增長較原料，經研磨/

分級/

除雜等

、介質損耗0.0002-0.0018（1MHz） 低線性膨脹系數

料、電工絕緣、膠粘劑、陶瓷

難度及價格跨度較大

快，對產品的結構和成分、涂料、高級建材(人造石材)

提出更高要求等表：幾種二氧化硅粉體特征比較材料 原料及制造方法 相關技術指標 主要性能 應用領域 成本因素及價格 發展趨勢05 材料間存在共性用途，亦各有側重應用31不同應用領域所關注的性能指標存在差異，廠商需通過配方和工藝控制理化指標組合，生產出適用于不同下游的產品。資料來源：凌瑋科技招股書、國泰君安證券研究表：各行業二氧化硅要求標準表：納米二氧化硅的用途及應用領域序號用途下游應用領域1補強劑、填充劑橡膠、輪胎、制鞋2載體、填充劑飼料添加劑、農藥、醫藥3消光劑、增稠劑、防沉劑涂料、油墨4填充劑造紙5摩擦劑、增稠劑牙膏6絕緣體鋰電池7催化劑載體煉油化工8開口劑、防黏劑塑料化工9吸附劑數碼10除銹顏料金屬防腐11拋光劑芯片晶圓拋光12保溫隔熱材料航空航天、石油管道13澄清劑食品標準編號標準名稱發布部門實施日期狀態HG2791-1996食品添加劑二氧化硅化學工業部1997-01-01現行HG/T

3061-2009SJ/T

10675-2002 電子及電器工業用 信息產業部2003-03-01現行橡膠配合劑2010-06-01現行GB25576-2010 食品添加劑 衛生部2011-02-21現行二氧化硅微粉沉淀水合二氧化硅工業和信息化部二氧化硅國家質量監督檢驗檢疫總局、中國國家標準化管理委員會GB/T

20020-2013 氣相二氧化硅HG/T

4526-2013

消光用二氧化硅工業和信息化部QB/T

2346-2015口腔清潔護理用品牙膏用二氧化硅工業和信息化部GB/T

32678-2016橡膠配合劑高分散

國家質量監督檢驗檢疫總局、沉淀水合二氧化硅 中國國家標準化管理委員會2014-01-31

現行2014-03-01

現行2015-10-01

現行2017-01-01

現行05 材料間存在共性用途，亦各有側重應用32氣相法二氧化硅：2021

年我國消費總量約為

11.31

萬噸，其中有機硅領域的消費量為

7.76

萬噸。氣相二氧化硅主要用作有機硅彈性體的補強劑，目前其在硅橡膠領域的使用量占其總消費量的60%以上。沉淀法二氧化硅（凝膠法未單獨劃分）：2021年我國消費量為140萬噸，主要應用于橡膠工業，2021年我國輪胎、鞋類及其他橡膠制品領域消費的二氧化硅占比達77%，牙套、涂料等高附加值應用領域消費占比較低。硅微粉：2018年我國需求超250萬噸，產品等級多樣，生產和應用均較為分散。生產相對集中、壁壘較高的主要為電子級硅微粉，應用于覆銅板、環氧塑封料等，需求占比約14%。圖：2021年我國氣相二氧化硅消費結構2018年 2025年E下游應用 具體用途 用量 規模 用量 規模行業舉例（萬噸）（億元）（萬噸）（億元）系數和熱傳導率等物理特性減少開裂現象等等性能覆銅板 填充改善印刷電路板的線性膨脹 24.5310.4137.5933.30環氧塑封料 增大導熱系數，提高機械強度， 8.003.4021.068.94PCB線路板 制造過程輔料 3.121.334.411.88蜂窩陶瓷 降低膨脹性和提高強度,高耐熱 0.610.791.692.11涂料 可部分替代涂料中的顏料鈦白粉 35.2014.9461.4826.10高級建材人造大理石的填充材料180.0037.88645.44135.83合計251.4668.75771.67208.16注：該測算僅為國內部分硅微粉應用領域的市場測算資料來源：聯瑞新材招股書、國泰君安證券研究表：我國硅微粉市場需求測算圖：2021年我國沉淀法二氧化硅消費結構資料來源：ACMI/SAGSI、國泰君安證券研究資料來源：中國橡膠工業協會、國泰君安證券研究68.7%7.2%5.8%4.8%5.0%8.50%有機硅（含硅橡膠等） 涂料、油墨膠粘劑 合成樹脂化學機械拋光（CMP） 其他37.1%28.9%

10.7%10.4%3.2%3.1%6.6%鞋類涂料其他橡膠制品牙膏輪胎獸藥飼料其他05 材料間存在共性用途，亦各有側重應用33氣相二氧化硅產品單價較高，液相法二氧化硅、硅微粉產品中不同應用領域的產品價格跨度均較大。資料來源：企業公告、國泰君安證券研究20162017201820192020202120222016201720182019202020212022氣相法二氧化硅液相法二氧化硅（中低端產品）匯富納米確成股份親水型氣相二氧化硅---22700171002500030900橡膠工業用高分散二氧化硅-6025615861215806--疏水型氣相二氧化硅---43500455005430066700橡膠工業用傳統型二氧化硅-4550476346184432--液相法二氧化硅（中高端產品）飼料添加劑二氧化硅-4863516348444712--凌瑋科技新納科技（主要用于輪胎/制鞋/硅橡膠）消光劑---16131160311613717182二氧化硅----458151195690吸附劑---14253142311571216594遠翔新材（主要用于硅橡膠）開口劑---20629202672335026284通用型二氧化硅（YX-8系列為例）---591556736456-防銹顏料---28350291422895727468高透型二氧化硅（YX-9系列為例）---772577118507-硅微粉金三江（主要用于牙膏）聯瑞新材摩擦型二氧化硅--108821014710056--結晶硅微粉179418701972193919162015-增稠型二氧化硅--831784247867--熔融硅微粉457645764766494248864793-綜合型二氧化硅--661462836266--球形硅微粉12792123041250113602128851356814862表：二氧化硅粉體材料單價比較（元/噸）注：凌瑋科技、確成股份、匯富納米最近年份數據為1-6月數據05 由價格直觀地觀察產品差異34氣相法二氧化硅：制造工藝復雜、難度高，產品較為高端。其使用硅的鹵化物（主要是一甲基三氯硅烷或四氯化硅）通過在氫氧火焰中高溫水解，生成帶有表面羥基的無定形的納米級顆粒。液相法二氧化硅：凝膠法具備較高工藝壁壘，核心工序在于合成反應。依據反應條件（酸性/堿性）差異分為沉淀法和凝膠法白炭黑，沉淀法工藝相對凝膠法工藝更易操作，生產過程可控性高，易實現工業化生產，但不易制備粒徑較小的納米顆粒。凝膠法制備的產品形貌較均勻，各項化學性質穩定，但不易大型生產。合成反應是核心工序，其通過控制反應過程的物料濃度、加料先后比例關系、ph值、溫度、反應速度、攪拌等條件，得到不同比表面積、粒徑、形態、結構以及孔隙度的產品。此外，部分中高端產品還涉及粒子的表面處理。圖：氣相二氧化硅（親水型）生產工藝流程圖：液相法二氧化硅生產工藝流程05 工藝：氣相法工藝復雜，液相法之中凝膠法壁壘較高資料來源：匯富納米招股書、新納科技招股書、國泰君安證券研究35硅微粉：工藝難度主要在于球形粉制造的球化環節。依據形態可分為角形粉和球形粉，角形硅微粉依據原料（結晶/熔融石英）可分為結晶硅微粉、熔融硅微粉，球形硅微粉通過熔融硅微粉經過球化制得。硅微粉價值量的提升主要來源于球化過程，廠商需要攻