轻量化和新(xīn)能(néng)源,共驱汽車(chē)用(yòng)铝材爆发
铝及其合金是当前用(yòng)途最广泛、最经济适用(yòng)的材料之一,全球铝产量 1956 年开始超过 铜,此后一直居有(yǒu)色金属之首,当前铝用(yòng)量仅次于钢铁,成為(wèi)人类应用(yòng)的第二大金属。纵观材料发展史,一种材料之所以被广泛应用(yòng),性能(néng)与成本两大特征,缺一不可(kě)。相较 于钢铁,铝合金虽成本高,但密度低、质量轻,因此被广泛应用(yòng)于轻量化市场。相较于 铜,铝尽管导電(diàn)、导热性相对较差,但由于成本优势明显,因此,也被用(yòng)于部分(fēn)导電(diàn)、 导热领域。
汽車(chē)用(yòng)铝产业链:铸造+轧制+挤压+锻造
汽車(chē)用(yòng)铝合金主要包括铸造、轧制、挤压和锻造四大类,其中,铸造铝合金主要用(yòng)于汽 車(chē)发动机缸體(tǐ)、缸盖、离合器壳、保险杠、車(chē)轮、发动机托架等零部件;轧制铝板带箔 主要用(yòng)于車(chē)身面板、車(chē)门蒙皮、散热系统、電(diàn)池壳、電(diàn)池箔等;挤压型材主要用(yòng)于防撞 梁、悬挂件、各种支架、電(diàn)池托盘等;锻造件主要用(yòng)于車(chē)轮、保险杠、曲轴等。从汽車(chē)用(yòng)铝占比来看,2016 年铸造占 66%,轧制占 18%,挤压占 11%,锻造占 5%, 相比 2012 年占比变化而言,铸造下降约 7pct,轧制增長(cháng) 5pct,挤压增長(cháng) 1pct,锻造增 長(cháng) 2pct。究其原因,轧制用(yòng)的高强高韧性铝材,更适合汽車(chē)轻量化工艺升级,因此在車(chē) 身结构件等重要部件用(yòng)量比例明显抬升。
轻量化和新(xīn)能(néng)源共驱,汽車(chē)用(yòng)铝需求 CAGR9%
新(xīn)能(néng)源車(chē)因車(chē)身结构差异,用(yòng)铝量有(yǒu)显著提升。根据 DuckerFrontier 研究,新(xīn)能(néng)源車(chē) 单車(chē)铝合金使用(yòng)量比传统燃油車(chē)多(duō) 41.6%。其中由于减少了燃油車(chē)用(yòng)发动机、传动系统 以及其他(tā)零部件,使燃油車(chē)用(yòng)铝量分(fēn)别减少了 24.0%、18.9%和 2.2%。而纯電(diàn)动車(chē)因 动力系统和車(chē)身结构件铝合金用(yòng)量更多(duō),动力传动系统、结构件及其他(tā)零部件分(fēn)别使单 車(chē)用(yòng)铝量提高了 10.3%、48.7%、2.3%。从铝材类型来看,传统压铸用(yòng)铝比例下降,轧 制板带箔和挤压型材占比相对提升。
根据 CM GROUP 分(fēn)析,2021 年传统油車(chē)和新(xīn)能(néng)源車(chē)的单車(chē)用(yòng)铝量分(fēn)别為(wèi) 145kg 和 173kg,随着轻量化战略持续推进,预计 2021-2025 年两者分(fēn)别实现 CAGR 达 5%和 7% 的稳步提升,至 2025 年的 180kg 和 227kg。结合全球車(chē)的销量预估,测算 2021 年全 球汽車(chē)用(yòng)铝量约 1177 万吨,2021-2025 年需求 CAGR 达 9%,其中油車(chē)用(yòng)铝和新(xīn)能(néng)源 車(chē)用(yòng)铝分(fēn)别 CAGR 达 4%和 40%。此外,新(xīn)能(néng)源車(chē)用(yòng)铝占比从 2021 年 9%快速提升至 26%。
从汽車(chē)用(yòng)铝结构来看,根据 DuckerFrontier 分(fēn)析,北美地區(qū) 2022-2026 年轧制铝板带 箔用(yòng)量增長(cháng)最為(wèi)突出,单車(chē)用(yòng)铝 CAGR 达 5%,其次為(wèi)挤压型材和锻造铝材,CAGR 均 為(wèi) 3%,最后是压铸件,CAGR 约 1%。
赛道排序:铝热>免热合金>汽車(chē)板>電(diàn)池箔>挤压>電(diàn)极箔
基于铝具有(yǒu)优异的轻量化结构性能(néng),同时还有(yǒu)突出的导電(diàn)导热性,因此在轻量化和新(xīn)能(néng) 源导電(diàn)导热领域获得重要产业化应用(yòng),比如汽車(chē)结构件四门两盖、電(diàn)池箔、铝热传输材 料、压铸一體(tǐ)化免热合金、挤压電(diàn)池托盘等,纷纷有(yǒu)望在未来打开广阔成長(cháng)空间。从具體(tǐ)赛道来看,轻量化和新(xīn)能(néng)源加持之下的需求弹性,是支撑赛道景气的前提;不过,中 長(cháng)期的竞争壁垒和格局,才是夯实盈利持续性的关键所在。
需求弹性:免热合金>電(diàn)池箔>汽車(chē)板>挤压>铝热>電(diàn)极 箔
从需求弹性来看,随着工业优化升级而二次加速爆发的赛道亦值得重视,新(xīn)能(néng)源或者轻 量化比例越高的赛道更胜一筹。综合而言, (1) 首先,横空出世的压铸一體(tǐ)化的需求爆发性脱颖而出,一體(tǐ)压铸有(yǒu)望成為(wèi)改变 行业生态的重要创新(xīn)。通过材料技术突破和压铸机吨位的提升,产品从后地板 到全車(chē)身,乃至副車(chē)架等均可(kě)一體(tǐ)铸造,油車(chē)和新(xīn)能(néng)源車(chē)都有(yǒu)望释放巨大潜力 空间;(2) 其次,汽車(chē)板、電(diàn)池箔在轻量化或新(xīn)能(néng)源比例占比较高,因此需求弹性亦相对 丰厚;(3) 最后,挤压汽車(chē)型材、铝热传输材料和電(diàn)极箔,由于面对存量庞大油車(chē)市场或 消费電(diàn)子基数,因此新(xīn)能(néng)源加持对整體(tǐ)需求拉动弹性相对有(yǒu)限,细分(fēn)新(xīn)能(néng)源景 气赛道更為(wèi)靓丽。
压铸一體(tǐ)化:横空出世,爆发弹性丰厚
压铸一體(tǐ)化产业链属于汽車(chē)轻量化和新(xīn)能(néng)源发展进程中的二次加速产业,特斯拉提出車(chē) 身一體(tǐ)压铸概念,其后底板一體(tǐ)压铸降低 40%的成本,并提高生产效率、节约 35%产 線(xiàn)生产空间,大幅解决了全铝車(chē)身的成本与技术问题。当下除特斯拉外,蔚来、小(xiǎo)鹏等 車(chē)企均开始投入一體(tǐ)压铸的研发,一體(tǐ)压铸有(yǒu)望成為(wèi)改变行业生态的重要创新(xīn)。预计 2025 年國(guó)内新(xīn)能(néng)源車(chē)和传统燃油車(chē)一體(tǐ)压铸件市场规模有(yǒu)望达到 107.8 亿元、20.8 亿 元,其中新(xīn)能(néng)源乘用(yòng)車(chē)对应的 2021-2025 年 CAGR 约為(wèi) 109.1%。
1)单車(chē)铝合金一體(tǐ)压铸件使用(yòng)量和铝合金价格
参考目前研发进展,未来一體(tǐ)压铸工艺除应用(yòng)于后車(chē)底外,还将应用(yòng)于電(diàn)池盒、副車(chē)架、 電(diàn)机壳體(tǐ)等部件,根据前述部分(fēn)重量计算,预计 2025 年新(xīn)能(néng)源車(chē)一體(tǐ)压铸工艺部件重 量可(kě)达 100KG。根据 DuckerFrontier 研究,纯電(diàn)动車(chē)因动力系统和車(chē)身结构件铝合金用(yòng)量更多(duō),新(xīn)能(néng)源 車(chē)单車(chē)铝合金使用(yòng)量比传统燃油車(chē)多(duō) 41.6%,且无電(diàn)机、電(diàn)池盒等部件需要,假设 2025 年传统燃油車(chē)一體(tǐ)压铸工艺部件重量约為(wèi) 70kg。目前铝合金价格為(wèi)钢材的 2-5 倍,一方面未来随着技术成熟铝合金材料价格有(yǒu)望下降, 另一方面随着汽車(chē)轻量化的发展对車(chē)用(yòng)铝合金的性能(néng)要求会更高。参考文(wén)灿股份、旭升 股份、爱柯迪三家公司招股说明书披露的原材料成本占比及毛利率,合理(lǐ)推算假设未来 車(chē)用(yòng)铝合金价格保持在 50 元/kg。
2)使用(yòng)一體(tǐ)压铸工艺的乘用(yòng)車(chē)销量
國(guó)内新(xīn)能(néng)源乘用(yòng)車(chē)和传统燃油車(chē)销量和轻量化部分(fēn)预测保持一致。根据目前有(yǒu)公布采用(yòng)一體(tǐ)压铸工艺的國(guó)内整車(chē)厂(特斯拉、蔚来、小(xiǎo)鹏、高合、小(xiǎo)康汽 車(chē)(仅考虑赛力斯))2021 年销量约占國(guó)内新(xīn)能(néng)源乘用(yòng)車(chē)销量的 22%,假设上述整車(chē)厂2025 年所有(yǒu)車(chē)型标配一體(tǐ)压铸工艺,加之可(kě)能(néng)有(yǒu)其他(tā)整車(chē)厂后续也采用(yòng)一體(tǐ)压铸工艺, 假设 2025 年使用(yòng)一體(tǐ)压铸工艺的纯電(diàn)动車(chē)占比达 30%。因目前國(guó)内尚无传统燃油車(chē)品牌宣布入局一體(tǐ)压铸,考虑到車(chē)型设计时间,假设 2025 年有(yǒu) 5%的传统燃油車(chē)采用(yòng)一體(tǐ)压铸工艺。
電(diàn)池箔:新(xīn)能(néng)源驱动,需求空间广阔
新(xīn)能(néng)源汽車(chē)动力電(diàn)池是锂電(diàn)池主要应用(yòng)领域。全球汽車(chē)产业的電(diàn)动化浪潮已然来临,新(xīn) 能(néng)源、新(xīn)材料、5G 基站建设、医疗设备等领域相关产业的國(guó)内市场迎来了蓬勃发展。动力電(diàn)池作為(wèi)新(xīn)能(néng)源汽車(chē)的核心部件,未来仍有(yǒu)数倍的增長(cháng)空间。
铝箔因其优良的特性,被广泛运用(yòng)各个行业中,近几年,受益于全球新(xīn)能(néng)源汽車(chē)的快速 发展,动力電(diàn)池进入快速成長(cháng)期,上游材料電(diàn)池铝箔市场的需求也随之快速增長(cháng)。電(diàn)池 铝箔主要应用(yòng)于动力、储能(néng)電(diàn)池的正极集流體(tǐ)材料,相比普通的電(diàn)池箔, 作為(wèi)電(diàn)池集流 體(tǐ)铝箔要求较高,厚度要求控制在 10-50 微米,部分(fēn)電(diàn)池厂甚至使用(yòng) 8 微米的铝箔。
受益全球新(xīn)能(néng)源汽車(chē)的快速发展,动力電(diàn)池将进入快速成長(cháng)期。随着各主要國(guó)家纷纷制 定燃油車(chē)禁售计划,全球新(xīn)能(néng)源汽車(chē)与动力電(diàn)池产业将进入成長(cháng)期。根据長(cháng)江電(diàn)新(xīn)测算, 未来 5 年全球动力電(diàn)池行业将持续高速增長(cháng),预计到 2025 年全球动力電(diàn)池装机量将达 到 1390GWh。根据 CNKI 数据统计,1GWh 锂電(diàn)池的铝箔用(yòng)量在 600-800 吨左右,动 力電(diàn)池行业高增長(cháng)也将带动電(diàn)池铝箔步入快車(chē)道。
汽車(chē)板:单車(chē)用(yòng)量增加,新(xīn)能(néng)源景气加持
汽車(chē)板主要指 ABS 铝合金板,广泛用(yòng)于車(chē)身覆盖件,包括四门两盖(前后車(chē)门、引擎 盖、后备箱盖)、顶棚、翼子板等。車(chē)身轻量化作為(wèi)节能(néng)减排的手段,逐渐成為(wèi)新(xīn)能(néng)源汽 車(chē)的重要发展方向。1)根据南山(shān)铝业板带事业部预测,平均来看,纯電(diàn)动車(chē)的整备重量比内燃机車(chē)重大概 100~250kg,因此具有(yǒu)更强的轻量化需求。从車(chē)型来看,A、A0、SUV(C)三个级别 的車(chē),纯電(diàn)动車(chē)和内燃机車(chē)的平均整备重量相差较大。2)根据《汽車(chē)轻量化——汽車(chē)铝板在白車(chē)身和覆盖件减重中的应用(yòng)》(世界有(yǒu)色金属), 在整車(chē)中,白車(chē)身重量占比 28%,而汽車(chē)铝板基于优越的材料属性,能(néng)够在其上产生有(yǒu) 效的减重效果。对于白車(chē)身重量為(wèi) 375kg 的中量级轿車(chē),在保证車(chē)身刚度和强度且不降低碰撞安全要求的情况下,进行材料替换处理(lǐ)后的高强度钢制白車(chē)身重量约為(wèi) 340kg, 减重 9%;使用(yòng)铝合金汽車(chē)板重量仅為(wèi)约 230kg,减重 32%。
铝材的广泛应用(yòng)同样催生铝金属回收的重要性,在回收铝金属时,我们需要更好的辨别不同的合金材料,防止它们混淆,易诺科(kē)技推荐大家一款可(kě)以轻松辨析铝金属的仪器,便是奥林巴斯手持式合金分(fēn)析仪。