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本文目录

  1. 新能源汽车中的火安全材料
  2. 新能源什么地方用到 PVC 黑膜
  3. 新能源汽车连接器行业市场分析及前景预测

一、新能源汽车中的火安全材料

新能源汽车由于装载高能量的动力电池,其起火原因主要是碰撞挤压或穿刺动力电池及其部件造成短路、高温导致电池热失控、快充带来的大电流等原因。

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电池包是新能源汽车的动力源,由壳体包覆电池模块而构成电池包主体。电池壳体对电池模块的安全工作和防护起着关键作用。

电池包内的热失控会导致其内部发生短路,从而引起电池正负极材料发生剧烈化学反应,导致电芯温度急剧上升、压力过大、外壳破裂、整车自燃起火甚至爆炸等事故。

当电池模组出现故障时,为了最大程度保护车内乘员,需要对电池包进行防火隔热处理,以便给车内乘员预留充足的逃生时间,所以要求电池包材料具有防腐蚀、绝缘、耐常温和低温冲击以及阻燃等特性。

目前动力电池已经采取了很多的安全措施。如,通过电池结构设计,提高壳体材料防火性能,改善电池散热系统,提升电芯材料防火性能等,从而提升电池包的防火能力,降低发生火灾或爆炸的风险。

目前各新能源汽车电池包的防火材料以铺设防火毡材料为主,如,云母板、超细玻璃棉、高硅氧棉毡等。当电池发生热失控后,依靠防火毡材料可以有效隔绝热量扩散和控制火势走向,有效延缓电池热扩散时间,从而提高电池包防火安全性。

虽然隔热毡可以有效隔绝热量扩散和控制火势走向、延缓电池热扩散时间,但增加防火毡方案也存在质量增加、散热性能差、设计施工过程中有一些局限性等问题,因此为了提高防火性能,使防火材料施工更柔性,防火涂料及改性塑料的研究与使用也在近年成为电池包材料的使用趋势。

塑壳由于具有较好的综合性能,是目前动力电池壳体材料的主要发展方向,如雷天、环宇、中航锂电、海霸、青山等公司生产的系列锂电池均为塑料壳体。据悉,在动力电池标准中对电池的壳体箱体提出了相应的明确的阻燃要求,而现在越来越多的企业也开始采用阻燃塑料来做动力电池。

2.Vehicles Charging Piles 充电桩系统

在充电桩的建设中,材料的应用必不可少,充电桩材料主要分为充电桩壳体、充电枪壳体、充电桩电缆、插头插座、电源外壳、接触器、断路器等用材料。相比于传统的金属材料,绝缘材料具备更大的优势:加工过程操作性强,提高效率,降低生产成本;安全性高,绝缘材料不会发生漏电危险,而且防止生锈;生产加工过程能源消耗远小于金属材料,更符合节能环保的发展方向;体现汽车工业轻量化发展趋势;可以满足个性化、定制化、差异化需求,实现充电桩实用、时尚、美观的设计。

充电枪及连接系统具体包括充电枪壳体和连接头。

充电枪外壳,除需要阻燃性能、电绝缘性能、耐候性能外,还要有良好刚性和韧性,避免跌落和车辆辗压造成的损坏,同时兼顾良好的外观。在此种情况下无卤阻燃耐候的 PC 及其合金材料被广泛地使用。

充电连接头,包括插座和插头,直接与导线转接,需要优异的电绝缘性、阻燃性能、耐热性能,同时为满足长期插拔的使用寿命要求,材料需要优异的力学性能。目前连接器常用的材料有 PBT、PPS、PA、PPE、PET 等无卤阻燃增强尼龙材料。

由于充电电缆一般都是被安置在停车场、公路服务区等容易被日晒风化或者油污腐蚀的户外场合,而且还要经常承受拖地拉扯,所以该种电缆必须具备良好的柔韧性和耐磨损抗腐蚀能力。另外考虑到充电安全性和防火性,它还必须能够耐热阻燃,具有良好的绝缘性能。

充电桩使用的线缆主要包括电源线和信号控制线,在 CQC 发布的《电动汽车传导充电系统电缆技术规范》中,对充电桩线缆的结构、额定电压、使用温度、允许弯曲半径以及耐久性等方面都做了详细规定。高分子材料主要应用在线缆的内护层和外护套方面,内护层可以使用无卤阻燃 TPE、TPU,外护套可以使用 PVC、无卤阻燃弹性体等。随着新能源汽车的持续推广和应用,充电设施的小型化和轻量化将会是未来的发展方向,一些高性能的新型改性塑料材料,如 PPS、PPO、PEEK 等,以及其他弹性体材料,均有可能在充电设施中进行工程化应用,这对改性塑料在新能源汽车中的应用有着很好的促进作用

充电桩壳体作为充电桩的对外防护部件,不仅需要满足运输、安装和使用过程中可能发生碰撞的保护要求,还必须适合复杂的使用工况环境,所用材料需要有一定的机械强度、电气绝缘性和阻燃性要求,同时兼具优良的耐候性能、低温冲击性能、耐腐蚀性能和加工性能。推荐使用无卤阻燃 PC 材料或无卤阻燃 PC 合金材料,如无卤阻燃 PC/ABS、PC/ASA、PC/PBT 材料等,包括使用免喷涂技术的组合,可以做成不同的外观颜色,满足不同使用场合的个性化需求。

内部控制系统组件主要包括电源模块、接触器、断路器、散热风扇等。参照常用电源系统及低压电器行业的材料应用,可使用无卤阻燃增强 PA 或 PBT 材料。散热风扇推荐在 IT 行业广泛使用的阻燃增强 PBT 或 PPE 材料。

[1]邓仕燕.浅析新能源标准中对材料阻燃性的要求[A].中国汽车技术研究中心有限公司、中国汽车工程学会、天津市西青区人民政府.“创新材料引领汽车发展新机遇”——2019 中国车用材料(西青)国际论坛论坛资料[C].中国汽车技术研究中心有限公司、中国汽车工程学会、天津市西青区人民政府:中国汽车技术研究中心有限公司,2019:9.

[2]武京斌.新能源汽车电池包防火涂料应用研究[J].涂料工业,2021,51(04):12-16.

[3]侯慕凡.新能源汽车电池包安全性研究[J].时代汽车,2019(13):75-76.

[4]叶淑英.新能源汽车电池包上盖专用阻燃聚丙烯的研制[J].工程塑料应用,2019,47(05):21-26.

[5]夏建盟,丁正亚,张永.改性塑料在新能源汽车充电设施上的工程化应用进展[J].上海塑料,2017(04):22-26.

[6]李孟华,范钰玮,冉龙姣.电动汽车充电系统用绝缘阻燃耐火电缆的研制[J].内燃机与配件,2020(11):99-101.

[7]赵红霞,刘丁宁,康志成,刘彪强,金威龙.基于新能源汽车充电桩框架的绝缘材料应用进展[J].内燃机与配件,2020(14):208-209.

[8]洪机剑,刘兵,卢焕青.新能源汽车充电桩用绝缘材料应用研究进展[J].绝缘材料,2018,51(11):21-24+33.

二、新能源什么地方用到 PVC 黑膜

PVDF 主要应用在新能源汽车锂离子电池中。

在锂离子电池中,PVDF 主要用于正极材料粘结剂,目前这部分应用占总消费量的比例达 18.8%;新能源领域另一大应用是光伏背板膜,凭借其极佳的耐候性,可有效保护背板中间层的 PET 基膜,提升整个组件的使用寿命,目前这部分应用占 PVDF 总消费量的 10.1%。此外 PVDF 还被用作水处理膜,占比在 13.0%左。随着高层建筑的不断出现,建筑的安全性、耐沾污和耐久性越来越重要,外墙面砖和瓷质贴面逐渐被限制使用。同时玻璃幕墙由于光污染等问题,在外墙装饰中也受到限制。

三、新能源汽车连接器行业市场分析及前景预测

——预见 2022:《2022 年中国连接器制造行业全景图谱》(附市场规模、竞争格局、发展前景等)

本文核心数据:连接器制造行业企业数量,上市公司连接器产量,市场规模,连接器价格

1、定义:连接器是电气连接必需的基础元件之一

连接器是一种借助电信号或光信号和机械力量的作用使电路或光通道接通、断开或转换的功能元件,用作器件、组件、设备、系统之间的电信号或光信号连接,传输信号或电磁能量,并且保持系统与系统之间不发生信号失真和能量损失的变化。凡需光电信号连接的地方都要使用光电连接器,连接器作为构成整机电路系统电气连接必需的基础元件之一,已广泛应用于航空、航天、军事装备、通讯、计算机、汽车、工业、家用电器等领域。

日常生活中常见的连接器有条形/压按式连接器、线对线连接器、手机连接器、高速信号连接器等等。按下游应用分类,我们可以把连接器分为轨道交通连接器、汽车连接器、通讯及工业连接器、特种防爆连接器、光伏风电连接器、计算机及消费电子连接器等等,其具体分类如下:

连接器制造行业上游市场为原材料市场,主要分为金属原材料和非金属原材料,中游即为连接器制造行业,由制造企业通过对上游原材料进行加工处理,制配组立,经过测试之后得到连接器成品。连接器作为传递信号、交换信息的基本单元,决定了涉及电子信息领域的终端产品均需要使用,因此连接器下游几乎涵盖电子工业全领域。但不同领域因终端需求差异、单品信息化程度差异等,细分连接器市场规模有较大差别。

从生态图谱来看,中国连接器上游原材料供应部分的企业相对较多,钢铁、有色金属塑胶原材料上市企业包括了中国铝业、鞍钢集团、五矿发展以及海利得等,中游的连接器生产制造企业主要为立讯精密、中航光电、得润电子、信维通信等。

产业发展历程:行业正处于快速发展时期

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我国连接器制造行业的发展历程大致经历了三个阶段,这三个阶段分别对应 20 世纪 50-70 年代、20 世纪 80 年代和 20 世纪 90 年代至今三个时间跨度,我国连接器的生产应用从电子设备衍生到电子产品,生产企业从国有企业到私企再到多个国际知名连接器企业纷纷进入中国市场,我国连接器行业实现了巨大的飞跃和突破。

上游供给情况:金属材料占比最大,其供给较为稳定

连接器产品的上游产业主要为制造连接器所需的各项原辅材料,按照成本占比来排序的话,金属材料所占成本最大,塑胶材料次之,电镀材料较小。

从金属材料市场来看,首先是钢材市场,2017 年以来,我国钢材产量逐年上升,2021 年,全国钢材产量 13.37 亿吨,同比增长 0.6%;价格上来看,在经历了 2015 年中国钢材市场的惨淡期后,2016 年,我国钢材价格整体持续上升,2021 年上半年,受下游需求拉动,钢材价格有较大幅度的上升,于 5 月达到顶点,下半年,在政策的控制以及国内经济增速放缓的影响下,钢材需求减少,价格有所回落。

其次是有色金属市场,2011-2021 年,我国十种有色金属产量持续增长,2019-2021 年两年平均增长 5.1%。其中,精炼铜产量 1048.7 万吨,增长 7.4%,两年平均增长 3.5%;原铝产量 3850.3 为万吨,增长 4.8%,两年平均增长 4.8%;从价格上看,进入 2022 年后,我国的有色金属价格均有不同程度的上涨。

我国连接器制造行业上游金属材料市场总体来看,供给较为稳定,同时供应商数量较多,其议价能力较弱,总体来看有助于连接器制造企业发展,此外连接器行业发展的稳定与否与各金属材料的价格稳定有一定关系,钢材市场和有色金属市场价格近两年总体上处于上升态势,根据价格传导机制,这对连接器行业的利润将有一定的影响。

下游需求情况:通信与汽车行业对连接器需求保持强劲

根据 Bishop&Associate 统计数据,电信/数据通信行业是 2021 年电子连接器产品最大的终端设备行业,市场应用规模为 183.28 亿美元,占比达 23.5%,其次为汽车行业。

在通信领域,全球和社会层面上对互联技术的依赖日益增加。各个领域向数字工作场所和在线活动的持续转变正在推动数字基础设施的巨大增长。这反过来又刺激了基础设施投资的加速,以支持这些技术的带宽和速度要求。5G 的持续推出推动了对互连的巨大需求。

在汽车领域,过去几年,汽车一直位居榜首。随着车辆集成更多智能连接功能,包括安全和驾驶员辅助技术中的自主内容以及电动传动系统,该市场的需求将保持非常强劲。然而,由于疫情和零部件短缺导致汽车销量大幅下降,该市场将在 2020 年失去其头把交椅。由于半导体芯片的持续短缺,这一挑战已经延续到 2021 年。汽车行业连接器占 2019 年制造的所有连接器的 23.7%,2020 年,汽车占 22.6%,2021 年占 21.9%。

1、供给:国内连接器生产厂商数量众多,但普遍规模较小

我国连接器行业起步较晚,连接器市场集中度较低,国内连接器生产厂商数量众多,但普遍规模较小。受限于规模小、技术积累不足和资本实力较差,本土企业业务主要集中在技术水平偏低的中低端产品。随着计算机、汽车、通讯、家电等下游行业对高端连接器需求逐渐增大,下游厂商对配件供应商的产品品质、研发实力、价格水平、交货期限都提出了更高要求,众多国内厂商已经开始对高端连接器产品进行研发。根据企查猫数据,截至 2022 年 5 月我国连接器制造行业在业以及存续的企业已经超过 10000 家,达到了 10194 家,注册资本在 100 万元以上的企业有 7777 家,按成立年份来看,已成立 5 年及以上企业占比达 64%,近五年内成立的新企业占比为 36%。

从产能产量来看,由于连接器种类繁多,计算口径不一,连接器行业往往没有权威的产量与产能的统计数据,为了更好地展示中国连接器制造行业市场供给能力,前瞻产业研究院汇总了连接器制造行业上市公司的连接器生产情况,如下图所示:

根据 Bishop&Associate 统计数据显示,2016-2021 年中国连接器市场规模呈现上升趋势,2021 年中国连接器市场规模总体达到 249.78 亿美元,同比上升 23.8%。

通过 5 家具体公布连接器业务业绩的上市公司数据来看,2017-2021 年,我国连接器行业市场价格整体处于上升趋势中。

1、区域竞争:我国是世界最大的连接器销售市场

2022 年公布的数据显示,2021 年中国连接器市场规模是 249.78 亿美元,占全世界 32%的市场份额,是世界最大的连接器销售市场,其次为北美地区,连接器市场规模为 164.84 亿美元,占世界总规模比重的 21%。

2、企业竞争:海外巨头占据主导地位,国产崛起正当时

目前国内参与连接器竞争的企业主要包括四类:一类是以泰科电子(TEConnectivity)、安费诺(Amphenol)、莫仕(Molex)等为代表的大型跨国连接器厂商,技术水平较高、产品性能优越,具备较强竞争力。第二类是以矢崎(Yazaki)、日本压着端子(JST)、广濑电机(Hirose)等为代表的日本企业和以鸿海精密为代表的台资企业,其连接器产品在电脑及外设等个别应用领域的市场优势较为明显。第三类是以立讯精密、得润电子、电联技术为代表的研发技术水平、产销规模等方面居于国内领先的少数自主品牌厂商,其连接器产品在智能手机、平板电脑、家用电器等细分下游产品的应用领域占据一定竞争优势。最后是数量众多、技术水平相对落后、规模较小的连接器制造企业,产品同质化现象较为严重,也面临着较为激烈的市场竞争。

目前,中国连接器销售额最大的三家供应商为立讯精密、安费诺(Amphenol)和泰科电子(TE

Connectivity),后两者研发水平高,产品种类多、应用广泛,业务布局面向全球,是连接器的领先供应商。国内连接器的领先企业以立讯精密为代表,产品主要面向 3C 产业开发。

在国家产业政策积极引领和下游应用快速发展、国际产业转移的推动下,中国连接器制造行业近年来整体技术水平取得了明显进步,但与国际大型企业相比仍存在一定差距,主要表现为:领先企业的技术专长领域较为局限,限制了企业的业务开拓能力,难以和国际巨头进行全方位竞争;多数企业主动创新能力较差,仍处在追赶国际领先技术的过程中;关键制造设备上缺乏自主创新能力,进口依赖度较高。这些差距对国内连接器制造行业向高端技术、高端产品全面发展构成了一定挑战。

1、国产替代节奏加快,定制化诉求逐步提升

未来随着新兴市场规模的出现与不断扩大,高新技术层面的竞争激烈程度将会略有缓解,但随着传统连接器市场规模的缩减,小规模企业之间的同质化竞争激烈程度将会加剧,小型连接器制造厂商的生存空间越来越小,优势企业规模将日益壮大,国内连接器制造行业的集中度将越来越高。

目前高端连接器市场还是以国际一流厂商为主,但下游本土企业的崛起同时也推动了国内厂商的壮大。因为国际贸易摩擦导致跨境采购不确定性增加,加之新冠疫情蔓延也在一定程度上影响了国际厂商的交付能力。下游本土企业既有降低原材料成本的需求,又对供应商有贴近生产地的诉求,故越来越多的下游本土企业倾向于采购同等质量标准下价格更优惠的国产连接器,从而加速推进连接器的国产化替代和本土化生产。

传统连接器属于无源器件,更多表现为标准化产品,近年来,随着下游产品的个性化设计及功能丰富度、结构复杂度的提升,从而对上游连接器等基础元器件的定制化诉求逐步提升。一方面,随着电子设备越来越智能化,下游客户对连接器的外形、尺寸和功能需求更加多样;另一方面,因下游行业集中度不断提升,各细分领域的龙头企业成为连接器厂商重点服务的大客户,而此类客户为了构建产品的差异化特点,提高产品的整体辨识度,往往对连接器提出更高的定制化需求。综上,连接器厂商需要越来越注重定制化能力的提升,包括降低定制化成本,缩短定制化时间,从而将定制化产品大量快速地向市场推广。在此背景下,要求连接器厂商在产品开发,工艺生产等全流程都具备定制化的服务优势,并通过模块化设计和柔性制造快速实现客户综合连接技术解决方案需求和多品种、小批量快速交付需求。

2、预计到 2027 年行业销售收入将达超 400 亿美元

目前我国连接器发展正处于生产到创造的过渡时期,对高端连接器,特别是通信、消费电子和汽车等领域需求巨大。根据 2016-2021 年中国连接器制造行业销售收入走势测算,2022-2027 年行业规模以上企业销售收入年均复合增长率约为 8%,2027 年行业销售收入将超过 400 亿美元。

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国连接器制造行业市场需求与投资战略规划分析报告》。

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