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汽车铝热传输材料行业分析报告:电动化提振汽车铝热传输材料需求

(报告出品方/作者:申万宏源证券,王宏为,马焰明)

1.汽车铝热传输材料:高增速,高壁垒,新趋势

1.1.电动车单车热管理铝材翻倍,需求高增

铝热传输材料属于铝轧制材,可分为非复合材料和复合材料。1)铝压延加工业是指通 过熔铸、轧制或挤压、表面处理等多种工艺及流程,以电解铝为原料生产出铝材。按加工 工艺的不同,铝材可分为铝轧制材和铝挤压材等,其中铝轧制材一般指铝板(厚度>0.4mm)、 铝带(0.4mm>厚度>0.2mm)、铝箔(厚度<0.2mm)。2)铝热传输材料作为铝轧制材, 具有良好的热传导性、强度和耐腐蚀性,下游产品为热传导装置、器具与零件,用于汽车、 空调、工程机械设备等行业。3)铝热传输材料分为复合材料和非复合材料,其中非复合材 料由单种铝合金通过轧制工艺制成;复合材料以铝锰 3 系合金为芯材,起强度支撑和散热 作用,以铝硅 4 系合金或其他牌号的铝合金为复合层,起钎焊或改善整体材料性能的作用, 技术含量较非复合材料高。

复合材料吨毛利高于非复合材料。以华峰铝业为例,2021 年公司铝热传输复合材料吨 毛利为 4880 元/吨,非复合材料吨毛利为 2640 元/吨,复合材料吨毛利为非复合料的 1.8 倍。铝热传输材料可应用于汽车热管理系统,传统车单车用铝量约 10kg。燃油车热管理系 统主要包括水箱散热器、中冷器、油冷器、冷凝器、蒸发器、暖风机等,在汽车轻量化背 景下,铝热传输材料在汽车热交换器的应用越来越广泛。(报告来源:未来智库)

汽车铝热传输材料行业分析报告:电动化提振汽车铝热传输材料需求

新能源汽车电池组的温控需求高,热管理系统重要性大幅提升。汽车热管理系统即利 用各类汽车交换器实现对车载热源系统的综合管理,从而保持汽车性能的稳定与安全。新 能源汽车采用动力电池来替代传统燃油车的内燃机,而电池组的性能对温度更为敏感,所 以新能源汽车需要更加精细化的热管理系统保持温度在合理区间以及均匀一致。

保持温度 在合理区间:一般而言,锂电池的最佳工作温度区间为 20~40℃,锂电池温度偏高或者偏 低时,都会影响其使用性能和工作寿命。温度偏低可能导致电池容量和功率的急剧衰减, 甚至出现电池短路;温度偏高可能导致锂电池产生热失控现象,从而引发分解、腐蚀、起 火、爆炸等安全问题。保持温度均匀一致:电池组单体间温度存在差异,但最大温差通常 不能超过 5℃。由于长时间工作,动力电池单体的充放电率和载电量的不同会导致电池组的 放热不均,温差扩大,从而降低整个电池组的工作性能。

新能源汽车热管理系统更复杂,新增“三电“热管理系统,单车热传输铝材用量为 20-25kg。1)传统燃油车的热管理系统主要为发动机、变速器的散热系统和汽车空调;2) 新能源汽车由于加入核心部件“三电”(动力电池、驱动电机和整车电控),热管理系统 复杂程度提高,扩展为电池热管理、功率器件温控、电机电控散热和汽车空调等四个部分, 新增电池液冷板、芯片换热器、PTC 加热器等热交换器件。传统燃油车动力总成系统冷却 需铝热传输材料 5-6kg,而新能源汽车没有相关部件,新增电控、电机冷却,最主要的增 量为电池液冷板 12-15kg,大电池液冷板可达 20kg,共用的空调系统为 4-5kg,故新能源 汽车热管理系统单车热传输铝材使用量达 20-25kg,较传统车增加。

液冷热管理方案是主流,液冷板为液冷系统核心部件。动力电池热管理系统技术路线 主要有风冷,液冷、相变材料和热管冷却四种,其中液冷热管理方案凭借冷却速度快、均 温性好、比热容大和换热系数高等优势成为当前的主流趋势,据钜大锂电预测,2022 年电 动车冷却系统装配份额中,液冷占比将升至 55%左右。在液冷系统中,液冷板是关键性的 零部件,主要工作原理通过液流通道中冷却液的循环流动传递多余热量来实现冷却。

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液冷板可分为口琴管式、冲压式、吹胀式、钎焊式和搅拌摩擦焊式等,冲压式为主流。 口琴管式液冷板具有成本低、生产效率高的优点,但接触面积小、散热效果一般、承重能力较差;冲压式液冷板具有换热效果好、生产效率高、耐压等优点,但成本较高;吹胀式 液冷板生产效率高、散热能力好、生产效率高,但承重能力较差。据 NE 时代,液冷 EV 市 场以成本较低的口琴管式为主流,未来快充普及、换热能力要求高,口琴管式难以满足要 求,成本较低的吹胀式可与其竞争;液冷 PHEV 市场,以冲压式冷板为主流。

麒麟电池首创大面水冷技术,铝热材料风头更劲。宁德时代近日发布 CTP3.0 电池,即 麒麟电池,对液冷系统进行再度升级。1)性能较 4680 提升,实现 1000km 续航及 4C 高压快冲:将横纵梁、水冷板与隔热垫合三为一,集成为多功能弹性夹层,系统集成效率 提升至 72%,磷酸铁锂系统能量密度为 160wh/kg,三元高镍可达 250wh/kg,较 4680 电池多装 13%的电量,可让纯电动汽车实现整车 1000 公里续航;2)首创大面水冷技术, 换热面积扩大 4 倍,预计水冷板用量增加 2 倍。基于电芯的变化,将水冷板由原来的底部 位置升级为置于电芯之间,换热面积扩大 4 倍,电芯控温时间缩至一半,有效解决 4C 高压 快充带来的热失控。

新能源需求旺盛,预计 22-25 年中国/全球铝热传输材料 cagr 达 31%/37%。(不考 虑类麒麟电池水冷板增量情况下,假设热管理系统燃油车单车用铝量 10kg,新能源车单车 用铝量 23kg,其中水冷板约 13kg) 1)新车市场:预计 22-25 年中国新能源车热管理系统用铝量由 13.8 万吨增至 31.1 万吨(CAGR=31.0%),其中水冷板用铝量由 7.8 万吨增至 17.6 万吨;预计 22-25 年全 球新能源车热管理系统用铝量由 24.2 万吨增至 62.1 万吨(CAGR=37.0%),其中水冷板 用铝量由 13.7 万吨增至 35.1 万吨;预计 22-25 年中国汽车热管理系统用铝量由 35.1 万吨 增至 47.4 万吨(CAGR=10.5%),全球汽车热管理系统用铝量由 99.6 万吨增至 131.8 万 吨(CAGR=9.8%)。

2)维修配套市场:预计 22-25 年中国维保汽车热管理系统用铝量由 5.8 万吨增至 7.0 万吨(CAGR=6.4%),全球维保汽车热管理系统用铝量由 27.4 万吨增至 29.1 万吨 (CAGR=2.0%)。 3)新车+维修配套市场:预计 22-25 年中国新车+维保汽车热管理系统用铝量由 40.9 万吨增至 54.4 万吨(CAGR=9.9%),全球新车+维保汽车热管理系统用铝量由 127.0 万 吨增至 160.9 万吨(CAGR=8.2%)。

汽车铝热传输材料行业分析报告:电动化提振汽车铝热传输材料需求

考虑类麒麟电池水冷板需求增量,因未来电动车续航里程提升、电池扩容及高压快充 等对热管理需求提升,预计类麒麟电池(水冷板用量提升)成为行业趋势,假设类麒麟电 池新能源车单车用铝量增量为 13kg/辆(水冷板由 13kg/辆增至 26kg/辆)。当类麒麟电 池新能源车占比为10%时,预计23/24/25 年热管理铝材需求增量分别为 2.0/2.7/3.5 万吨; 当类麒麟电池新能源车占比为 30%时,预计 23/24/25 年热管理铝材需求增量分别为 5.9/8.2/10.5 万吨;当类麒麟电池新能源车占比为 50%时,预计 23/24/25 年热管理铝材 需求增量分别为 9.8/13.7/17.6 万吨。(报告来源:未来智库)

高端新能源车热管理铝材产能增量较少,产能偏紧。预计 23 年高端新能源车热管理铝 材产能增量为 15 万吨,其中华峰铝业技改新增 9 万吨(部分产能为电池壳产能)、银邦股 份技改新增 6 万吨,24 年高端新能源车热管理铝材产能增量为 7 万吨(华峰铝业重庆二期), 预计 23/24 年全球新能源车热管理铝材需求增量为 10.4/13.8 万吨,考虑类麒麟电池(假 设类麒麟电池新能源车占比为 30%)额外增量为 5.9/8.2 万吨,供需偏紧。

1.2.技术&生产&认证壁垒,行业CR3达45%

行业集中度高,2021 年 CR3 达 45%。汽车铝热传输材料市场集中度较高,2021 年 全球 CR3 为 45%,其中华峰铝业占比 19%,格朗吉斯占比 17%,银邦股份占比 9%。

原因一:工艺复杂,成品率低。 铝热复合材料钎焊性好,适用于复杂精密的热交换结构。钎焊工艺相较于熔焊、压焊, 具有焊件变形小、尺寸精度高、生产效率高和金属或非金属材料均可连接的优势,适用于 焊接复杂、精密和不同材料的构件。而铝热传输复合材料“复合层-芯材-复合层”的结构 与钎焊所需的“钎焊层-芯材-钎焊层”结构一致,因此被下游客户广泛用于制造各类钎焊 式热交换器。钎焊原理为在设定的温度和保温时间下,复合材料中的芯材合金不会熔化, 而钎焊层(复合层)合金熔化,经冷却后翅片和管料(或板料等基体合金)就牢固地成为 结合件。一般来说,芯材合金为以锰为主要合金元素的 3xxx 系铝合金,其熔化范围为 643~654℃,而钎焊层合金为以硅为主的 4xxx 系铝合金,其熔化范围为 577~599℃,通 常用百分比来确定钎焊层厚度。

汽车铝热传输材料行业分析报告:电动化提振汽车铝热传输材料需求

铝热传输复合材料工艺流程复杂,多次轧制废料较多,行业成品率较低。生产铝热复 合材料,需要经历熔铸、热轧、冷轧、精整 4 项主要工序和数十个生产环节。由于生产制 程长、加工工序多,且每次轧制均会产生大量废料,铝热复合材料良率始终处于较低水平。 同时,一条生产线上使用和生产的合金材料繁杂、牌号过多也导致产品良率进一步降低。 根据 2005 年《轻合金加工技术》发表的《汽车热交换器用铝板带箔》,三层复合轧制材料 综合成品率通常为 61%左右。如今,各生产企业采用大卷宽幅设计降低废料比例等方法, 努力改进工艺路径,行业成品率已有所提升。行业龙头华峰铝业上海工厂成品率 69%,重 庆工厂成品率 72%,其他企业成品率低于 68%。

原因二:铝热传输材料为定制化需求,小批量、多批次,生产管理、成本管理要 求高。 铝热复合材料产品规格上千种,为定制化需求。1)合金成分不同:铝热复合材料中各 合金成分与占比对最终产品的物理化学性能有显著影响,可细分成上千种规格。2)汽车需 求不同:铝热材料主要面向汽车市场,下游客户众多,相同器件的需求和标准也存在差异, 汽车制造商不同、车型和零部件不同,产品规格繁杂,往往需要定制化的生产模式,因此 产品具有小批量、多批次、多规格、持续供货的特点。3)交货速度也是全球大型汽车配件 制造商衡量和选择供应商的关键参考指标。下游客户因其自身订单和生产管理的需要,给 予铝热传输材料生产企业的供货期一般较短,能在短时间内达到其质量要求并实现大规模、 快速供货的铝热传输材料生产企业具有极大的竞争优势。4)规模效应不强,生产管理、成 本管理要求高。

原因三:汽车客户认证壁垒 汽车客户认证时间较长。在汽车行业,为获得汽车零部件供应商的初步认可,汽车零 部件原材料供应商必须通过 IATF16949:2016 质量管理体系认证,该体系要求受审核方 必须具备有至少 12 个月的生产和质量管理记录;为进入汽车零部件供应商的白名单范围, 汽车零部件原材料供应商必须进行资格认证,审定过程中将对供应商的产品品质、生产流 程、质量管理甚至经营状况等多方面提出严格的要求,一般审定时间长达半年以上;通过 资格认定后一般还需要再通过一段时间的小批量供货测试才能正式成为其供应商。一般国 内认证时间为半年到 1 年,海外认证时间为 2-3 年。

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1.3.新趋势:宽幅大卷、热连轧、麒麟电池

趋势一:应用大卷宽幅生产设备,提升成品率,新建产能具有“后发优势”。 据华峰铝业年报,为顺应铝轧制材产业 “大卷、宽幅、高速轧制和先进自动化”趋势, 其重庆一期 20 万吨产能选用整套设备大卷设计,热轧机、冷轧机等系列机台均按照 2.6 米 以上卷径进行工艺设计,轧制铝卷幅宽热轧可达 2150mm,冷轧可达 2100mm,通过大 卷宽幅设计,将有效降低生产过程中切边废料和头尾损失所占比例,提高产品成品率。目 前华峰铝业上海基地成品率 69%,应用先进设备的重庆基地成品率 72%。

趋势二:应用热连轧机,提升生产效率及成品率。 据华峰铝业《关于投资建设年产 15 万吨新能源汽车用高端铝板带箔项目的公告》,将 引进 2400mm 四机架热精轧机组等先进铝加工设备,即热连轧设备。热连轧设备相比传统 的热轧机优势:生产效率更高、能耗更低、工艺稳定性强、轧制后的带坯厚度小,厚度、 板形和凸度精度高,产品表面质量高。华峰将自动化程度更高的热连轧设备引入热管理行业将显著提升产能生产效率及成品率,应用热连轧设备后华峰重庆基地成品率有望从 72% 提升至 75%,进一步降低生产成本。

趋势三:麒麟等汽车电池系统升级,提升单位热管理材料用量,提高强度等性能要求。 宁德时代公众号披露的麒麟电池将原有电池系统的隔热垫、水冷板、横纵梁三合一组 成多功能弹性夹层,将原本处于整体电芯底部的水冷板改到电芯大面之间,使得散热面积 扩大为原来的 4 倍,重量为原来的 2 倍以上,同时热管理系统将兼顾热管理及结构件性能, 对材料的强度要求更高,原有电动车水冷板的结构较多为复合板及非复合板混合使用,预 计未来麒麟为代表的电池升级方向将更多采用强度更高的复合板,同时复合材料本身为应 对更高的强度要求也将进行升级,比如华峰铝业所研发的高强度 4 层复合材料水冷板。除 麒麟电池外,CTBCTC 等电池升级方向均为将电动车电池系统复杂的结构件简化,未来趋 势均为结构件、水冷板等多处结构统一,单位 GWh 电池的热管理材料用量将持续上升, 复合材料占比有望进一步提升,并且复合材料本身也将进行产品升级。

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2.重点企业分析

2.1.华峰铝业:高速成长的汽车铝热传输材料龙头

铝热传输材料领域龙头企业,新增电池料业务。1)产品:按应用领域公司铝板带箔产 品可分为铝热传输材料、新能源汽车用电池料,其中铝热传输材料主要用于制造汽车散热 器及空调零部件,新能源汽车用电池料用于制作新能源动力电池外壳。公司产品还包括冲 压件,主要用于制造汽车冷却设备等的结构件。2)产能:2022 年总产能 34 万吨(上海 14 万吨+重庆 20 万吨)。3)客户:下游客户众多,获全球上百家知名汽车零部件供应商 认可。公司大部分客户是奔驰、宝马、奥迪、特斯拉等高端车型配套的知名汽配供应商, 主要包括日本电装株式会社(DENSO)、德国马勒集团(MAHLE Group)、韩国商汉拿 集团(Hanon System Corp)以及长城汽车、比亚迪等海内外主流汽配商。

受下游新能源需求良好拉动,2021 年业绩高增。1)2021 年公司实现营收 64.5 亿元, 同比增长 58.6%,归母净利润 5.0 亿元,同比增长 100.4%,主要系下游新能源汽车需求快 速增长,铝加工产品(除冲压件外)总销量达 26.6 万吨(+38.3%),主营业务毛利率达 17.6%(+0.7pct)。2)2022Q1 实现营收 19.9 亿元,同比增长 36.5%,归母净利润 1.0 亿元,同比增长 0.7%,环比下降 24.5%,主要系铝价上涨较快,侵蚀铝加工产品利润。

专注高附加值汽车铝热传输材料,销量快速增长。公司专注于生产铝热传输复合材料 及非复合材料,2021 年铝热传输材料销量 24.9 万吨(+34.3%),其中复合材料销量 16.0 万吨(+32.8%),非复合材料销量 8.9 万吨(+37.0%)。公司生产的铝轧制材产品近 90% 产品(2019 年数据)应用于高附加值的交通运输行业。

重庆一期技改增产 9 万吨产能,募资扩产重庆二期 15 万吨产能,聚焦新能源领域,预 计 2025 年产能达 58 万吨。公司 2020 年募投“年产 20 万吨铝板带箔项目”建成后,现 有铝加工总产能已达到 34 万吨(上海 14 万吨+重庆 20 万吨),其中铝热传输材料产能达 27 万吨,电池壳料产能 3 万吨,电池箔料产能 1 万吨。2022 年 2 月公司公告定增募资 20 亿元,投向“年产 15 万吨新能源汽车用高端铝板带箔项目”,主要产品为新能源汽车的 铝板带箔,包括水冷板铝材和电池壳料。此项目预估建设期为 3 年,预计 2025 年公司铝 产能预计突破 49 万吨。(报告来源:未来智库)

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2.2.银邦股份:水冷板材料龙头

深耕铝热传输材料十余载,新能源汽车领域快速放量。1)产品:主要产品为铝板带箔, 按用途可分为铝热传输材料、多金属复合材料、铝钢复合材料等,其中铝热传输材料主要 应用于汽车热交换器、新能源汽车电池水冷等领域,公司于 2005 年成功研发钎焊铝合金复 合材料,2018 年公司自主研发生产的新能源汽车冷却动力电池材料广泛应用于新能源领域; 多金属复合材料主要用于制造高端炊具、电子设备等高度定制化产品;铝钢复合材料打破 火电站空冷机组核心材料被外国企业长期垄断的局面,国内市场占有率达到 50%以上。

2) 产能:公司募投的生产线于 2015 年底投产,目前年产能为 18 万吨,2021 年底开始技改, 预计 2022 年 3 季度完成后月产能增至 2 万吨,即年化产能 24 万吨。3)客户:已经成为 法国法雷奥集团、日本电装集团、德国马勒集团、美国摩丁集团、韩国 ONEGENE、韩国 翰昂集团等世界知名汽车系统零部件企业的供应商,近年自主研发的新能源汽车冷却动力 电池热管理铝热传输材料等产品,已向比亚迪、长城汽车、大众、上汽集团、吉利、宁德 时代等知名企业直接或间接批量供货。

新能源需求旺盛,2021、2022Q1 公司业绩高增。2021 年公司实现营收 32.0 亿元, 同比增长 34.8%,归母净利润 0.4 亿元,同比增长 139.5%;2022Q1 实现营收 8.6 亿元, 同比增长 20.3%,归母净利润 0.4 亿元,同比增长 279.7%。汽车领域营收占比超 70%,2021 年新能源营收占比提升至 16.7%。公司产品主要应 用于汽车领域,2021 年汽车领域营收占比超 70%。公司注重新能源业务发展,2018 年起 自主研发的新能源铝热传输材料得到广泛应用,2019-2021 年公司新能源营收占比由 6.4% 提升至 16.7%。

金属复合材料销量增长,技改后年化产能增至 24 万吨。2021 年公司金属复合材料销 量 15.0 万吨,同比增长 12.2%。产能方面,2012 年公司 IPO 项目为 20 万吨铝合金材料 产能,目前产能约 18 万吨,公司于 2021 年底开始技改,预计将于 2022 年 3 季度末完成, 月产能达 2 万吨,即年化产能 24 万吨。

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加工费较稳定,吨毛利提升。公司加工费较稳定,2021 年为 3676 元/吨。近年来因 新能源需求旺盛,公司产销量同比提升,吨成本下降,2021 年吨毛利同比提升 27%至 1981 元/吨。与宁德时代签订 36 万吨水冷板大单。2022 年 4 月,公司公告与宁德时代签署合作备 忘录,在 2022-2026 年间持续向宁德时代供应电池水冷板材料(应用于新能源汽车、储能 等领域),最低供货量总计 36.18 万吨,年均最低供货量 7.24 万吨。此外,公司近两年来 还与 VALEO、ONEGENE、Modine Manufacturing、浙江三花汽车等知名企业签订多笔 大规模销售合同。

2.3.格朗吉斯:瑞典老牌铝加工企业

瑞典老牌铝加工企业,深耕铝热传输钎焊材料五十余载。1)发展历程:格朗吉斯总部 位于瑞典,成立于 1896 年,1972 年起公司开始生产铝热传输钎焊材料,1996 年在上海 投资设厂,2005 年挪威企业 Orkla 收购后退市,2014 年重新分拆轧制铝材上市。2)产 能:现有铝材总产能 58 万吨,分布于美洲、欧洲和亚洲的六大生产基地。

新能源需求旺盛,2021 年公司业绩高增。2018-2020 年因全球经济放缓、贸易摩擦、 疫情等影响,下游汽车等行业需求萎缩,公司营收及利润逐年下滑,2021 年全球经济复苏 及新能源需求高增下,2021 年公司实现营收 126.5 亿元(+45.8%),净利润 4.2 亿元 (+45.1%)。2022Q1 实现营收 38.4 亿元(yoy+36.0%),净利润 1.6 亿元(yoy-1.2%)。

2021 年公司铝材料产销量迎来大幅增长,汽车领域占比 40%。1)受下游需求旺盛影 响,2021 年公司整体销量达 48.9 万吨,同比增长 39.4%,其中欧洲销量达到 14.2 万吨, 同比增长 137.9%,主要系 2020 年收购波兰科宁新增 10 万吨产能,亚洲地区销量为 8.3 万吨,同比增长 18.5%,美洲地区销量为 26.4 万吨,同比增长 17.7%。2)分下游领域来 看,公司铝材产品 40%应用于汽车行业,22%应用于空调行业;亚洲区域的产品主要运用 于汽车领域。3)加工费:2021 年总体加工费为 11632 瑞典克朗/吨。

汽车铝热传输材料行业分析报告:电动化提振汽车铝热传输材料需求

现有铝加工产能 58 万吨,计划扩产产能 6 万吨。1)现有产能:2016 年格朗吉斯收 购美国 Noranda 公司的下游铝材制造业务,形成超 25 万吨空调、电动车热交换系统和特 殊包装铝材产能。2020 年,格朗吉斯成功收购波兰轧制铝材制造商科宁铝材,现更名为格 朗吉斯科宁公司,新增 10 万吨产能,加强欧洲市场汽车热交换器的结构件供应。2021 年 公司具有分布在欧洲(20.3 万吨)、美洲(26 万吨)、亚洲(12 万吨)的全球供应体系。 2)新增产能:波兰科宁工厂新增 4 万吨产能,瑞典工厂新增 2 万吨。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库】未来智库 - 官方网站