软磁铁氧体材料行业市场前瞻与投资战略规划

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软磁铁氧体材料行业市场前瞻与投资战略规划一、 软磁铁氧体行业发展前景与其他软磁材料相比,软磁铁氧体在材料中高频损耗和技术成熟度具备一定竞争优势,终端应用场景广泛,其用途的基础性和普遍性使其需求增长呈现出较为稳定的特征;同时,近年来伴随新能源汽车、光伏发电、5G通讯等行业迅速发展,下游电子化场景的增加带动电子磁性元件需求量的增加,对于磁性材料的性能要求也更高,新兴应用场景将成为软磁铁氧体未来重要的需求增长点,高性能、高可靠度、高环境适应性的软磁铁氧体将迎来更广阔的增长空间。二、 软磁材料发展历程软磁材料在工业应用中已有一百多年的历史,依据时间先后可以划分为四个发展阶段:第一阶段为19世纪末叶至20世纪初,纯铁、硅钢等软磁合金陆续问世。纯铁是工业上应用最早的软磁材料,1886年美国Westinshouse电气公司首先用杂质含量约为04%的热轧低碳钢薄板制成变压器叠片铁芯。随着电力工业和电讯技术的兴起,低碳钢制造电机和变压器得以广泛使用。20世纪初,研制出硅钢片代替低碳钢,提高了效率,降低了损耗。至今,硅钢片在电力工业中对于软磁材料的使用仍居首位。同时,随着电话技术的发展,在弱电工程中提出了材料需具有高磁导率的要求,铁镍系等各类软磁合金便应运而生。到20世纪20年代,无线电技术的兴起,更促进了高磁导率合金的发展,坡莫合金(78Ni-Fe)、缪高磁导合金(Mumetal,77Ni-5Cu-Fe)、坡明瓦(Perminvar,43Ni-23Co-Fe)、坡明杜尔合金(50Co-2V-Fe)及坡莫合金磁粉芯等相继出现。第二阶段为20世纪30年代到40年代,金属软磁材料发展迅速,铁氧体软磁材料应运而生。20世纪30年代到40年代,金属软磁材料在品种、性能和应用等方面都有了迅速的发展。这期间研制出了多元坡莫合金、铁硅铝粉状高磁导率合金和单取向硅钢,羰基铁粉被压制成铁粉芯。同时期也开始了对于铁氧体的研究:随着高频无线电技术的发展,生产中迫切需要一种同时具有铁磁性和高电阻率的材料,1935年,荷兰Philips实验室Snoek成功研制出了适合在高频下应用的铁氧体,实现了尖晶石型锌铁氧体的工业化,拉开了软磁铁氧体材料在工业中应用的序幕。第三阶段为20世纪50年代到70年代,铁氧体生产取得重大突破,纳米晶合金的发明成为软磁材料发展的新里程碑。20世纪50年代,人们开发出了石榴石型铁氧体、平面型铁氧体等多种型号的铁氧体,为铁氧体奠定了坚实的工业基础。经过20年的发展至20世纪70年代,生产的铁氧体磁导率显著增大、损耗降低、频带变宽。1988年,日本日立金属公司在非晶合金基础上通过晶化处理开发出纳米晶软磁合金,此类合金的突出优点在于兼备了铁基非晶合金的高磁感应强度和钴基非晶合金的高磁导率、低损耗。其组元少,不含有贵重的Co、Zr、Nb、B等元素,是一种成本低廉的铁基材料。纳米晶合金的发明是软磁材料的一个突破性进展,把非晶态合金研究开发又推向一个新高潮。第四阶段为20世纪80年代至今,高性能软磁复合材料产业化,市场份额逐年增加。除了20世纪初研制的铁粉芯,大多数磁粉芯都是在20世纪80年代开始研发。20世纪80年代初,羰基铁粉芯开始量产,铁硅铝合金磁粉芯成功开发并逐渐实现产业化,铁硅磁粉芯、高磁通磁粉芯、铁镍钼磁粉芯陆续问世。1984年,美国Allied公司把非晶态粉末压制成了非晶磁粉芯,其具备低损耗、高直流偏置的性能,但成本相对较高。近年来,由于软磁复合材料兼具高饱和磁通密度和较高的应用频段两大优势,市场份额逐年快速增长。三、 两大材料路线不断迭代,金属软磁粉芯综合性能突出金属软磁粉芯和非晶纳米晶是当前并存的两大高端软磁材料发展路线。金属软磁粉芯不仅改善了传统金属软磁磁导率不高的缺陷,并且达到了远超铁氧体软磁的饱和磁感应强度,综合性能优良。而非晶纳米晶除去成本劣势,综合性能更为优异,并具有制造节能、应用节能、回收节能的特点,是全生命周期绿色可循环材料。金属软磁粉芯是由绝缘介质包覆的磁粉压制而成的软磁材料,是当今软磁材料领域综合性能最佳的软磁材料。软磁粉芯的磁性能,结合了金属软磁材料和软磁铁氧体的优势,由于其粉末采用的是铁磁性颗粒,饱和磁感应强度高,同时因为有绝缘层的存在,其电阻率也较高。成型工艺方面,其相较非晶软磁成熟,可塑性强。软磁粉芯可以同时满足高频(KHzMHz)使用和体积小型化的需求,并且可以加工成环形、E型、U型等,以满足不同的应用场合。金属软磁粉芯可分为铁粉芯、羰基铁粉芯、铁硅铝磁粉芯、铁硅磁粉芯、高磁通磁粉芯、铁镍钼磁粉芯。在合金金属软磁粉芯材料中,金属铁镍类粉芯材料性能优异,但由于价格昂贵难以大规模地被采用。铁基非晶类粉芯材料,虽具有良好的磁芯损耗与饱和特性,但在技术上仍然存在可靠性、磁芯成型的压制性等结构性问题短时间难以彻底解决,大批量生产与使用仍然难以实现,在中高频工作条件下,铁硅类金属磁粉芯软磁材料是能够满足要求的理想材料之一。铁粉芯:以纯铁粉为原料,经表面绝缘包覆后采用有机粘合剂混合压制而成。被广泛应用于储能电感器、调光抗流器、EMI噪音滤波器、DC输出/输入滤波器等。羰基铁粉芯:由超细纯铁粉制成,具有优异的偏磁特性合良好的高频适应性。其直流偏置特性远优于其他磁粉芯,是制造高频开关电路输出扼流圈、谐振电感及高频调谐磁芯芯体较为理想的材料。铁硅铝磁粉芯:由85%Fe、9%Si、6%Al的合金粉末生产出来的一种软磁复合材料,适用于功率因数校正电路(PFC电感器)、脉冲回扫变压器合储能滤波电感器。铁硅磁粉芯:开发相对较晚,由94%Fe和6%Si的合金粉末制成,适用于大电流下的抗流器、高储能的功率电感器、PFC电感器等,在太阳能、风能、混合动力汽车等新能源领域中被广泛使用。高磁通磁粉芯:磁通密度最高的磁粉芯,具有优异的直流偏置特性、低损耗和高储能特性。高磁通磁粉芯非常适用于大功率、大直流偏置场合的应用,如调光电感器,回扫变压器、在线噪音滤波器、脉冲变压器和功率回数校正电感器等。铁镍钼磁粉芯:由17Fe、81Ni和2Mo的合金粉末制成的一种粉芯材料,也称钼坡莫合金磁粉芯,具有高磁导率、高电阻率、低磁滞和低涡流损耗的特性。在磁粉芯领域中,铁镍钼磁粉芯的损耗是最低的,同时也具有最佳的温度稳定性。适合用于回扫变压器、高Q滤波器、升压降压电感器、功率因校正电感器(PFC电感器)、滤波器等。非晶纳米晶软磁材料兼具饱和磁感应强度高、磁导率高、损耗低、良好温度特性和温度稳定性等优点,是传统硅钢、铁氧体和坡莫合金的替代产品,被誉为二十一世纪新型绿色节能材料,广泛应用于信息通讯和电力电子行业,推动并实现了电子产品向节能、小型化、高频化方向发展。非晶合金又称液态金属、金属玻璃,是一种新型软磁合金材料。主要包含铁、硅、硼等元素。其主要制品非晶合金薄带的制造工艺是采用急速冷却技术将合金熔液以每秒106的速度急速冷却,形成厚度约003mm的非晶合金薄带,物理状态表现为金属原子呈无序非晶体排列。得益于上述极端生产工艺形成的特殊原子结构,非晶合金具有低矫顽力、高磁导率、高电阻率、耐高温腐蚀和高韧性等优异特性。非晶合金因其高效电磁能量转换效率的材料特性在节能减排方面具有优势。目前,非晶合金材料主要应用于配电变压器领域。相比硅钢材料,非晶合金材料具有突出的节能环保特性,是制造节能、使用节能、回收节能的全生命周期可循环绿色材料。在应用侧,非晶变压器空载损耗较硅钢变压器降幅可达到60%左右,实现使用节能;在回收侧,废旧的非晶铁心可通过中频炉重熔后制成非晶合金薄带,非晶铁心中的硅、硼元素基本可以实现回收再利用,实现回收节能。纳米晶主要指铁基纳米晶合金,是由铁、硅、硼和少量的铜、铌等元素经急速冷却工艺形成非晶态合金后,再经过高度控制的退火环节,形成具有纳米级微晶体和非晶混合组织结构的材料。纳米晶材料得益于其高饱和磁密、高磁导率、高居里温度的材料优点,相比较于铁氧体软磁材料,在追求小型化、轻量化、复杂温度的场景下,有着显著优势。其主要用于生产电感元件、电子变压器、互感器、传感器等产品,可以应用于新能源汽车、消费电子、新能源发电、家电以及粒子加速器等领域。特别是近年来纳米晶合金材料在新兴产业领域无线充电模块和新能源汽车电机等应用的逐步推广,使其逐步打开了广阔的市场增长空间。软磁材料在光伏发电和储能领域主要应用于逆变器的生产。光伏逆变器和储能逆变器在很大程度上同源,两大产业相互促进,协同发展。光储逆变器,作为光伏发电系统的核心设备,其工作原理是将光伏太阳能板所产生的可变直流电压转换成为市电频率交流电压,反馈回商用输电系统,或是供离网的电网使用。当用电低谷期电量富余时,电网的电能通过逆变器充放电控制器,对蓄电池进行充电储能。未来,逆变器还可继续优化将不规则的交流电转化为正弦波交流电流,输出的电流更稳定、安全,适用范围广、便于远距离传输,市场前景广阔。储逆变器主要分为集中型、组串型、集散型、微型等。软磁材料主要应用于集中型和组串型逆变器。集中型逆变器的软磁用材主要是硅钢片,通过串联并行组串产生的电流,将直流电逆变为交流电。由于占地面积大,通常建造在戈壁沙漠等地区,应用于大型商业屋顶、工业厂房等。由于需要输出较大电流,即需要电抗器拥有较高的抗饱和能力,因此选取铁损率低、质量大的硅钢片。目前已研发出用取向硅钢片替代无取向硅钢做驱动电机定子,提高效能;组串型逆变器的软磁用材主要是金属软磁粉芯,为每个光伏组串配备一个逆变器,以并联的方式并网,主要应用于小型商场屋顶、停车场、居民住宅等。由于组串型逆变器开关频率较高,因此选用低功率损耗、低矫顽力的金属软磁粉芯。光伏电站项目迈入平价上网时代,资本投资出现爆发式增长。根据中国光伏行业协会及国际能源署数据,2021年全球和中国新增光伏机装机容量分别为175GW和55GW,同时光伏产业政策利好不断,据国家发改委、国家能源局印发十四五现代能源体系规划,要求加快推进大型风电光伏基地项目建设,预计2022年全球新增光伏装机容量为250GW,2025年有望达到518GW,2022-2025年CAGR为30%左右。分布式占比提升带动高性能软磁材料的需求快速增长。分布式光伏电站是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式,集规模灵活可调、污染少、利用率高等优点。2022年3月,住建部十四五建筑节能与绿色建筑发展规划提出:到2025年,全国新增建筑太阳能光伏装机容量50GW以上。2022年5月,欧盟发布太阳能战略,提出充分开发屋顶太阳能。在全球降碳和能源自主趋势下,分布式光伏或将迎来历史性机遇。2017年至2022年,我国分布式光伏装机容量由194GW扩大到511GW。分布式光伏电站的发展带动了组串式逆变器需求的提升,中国组串式逆变器的渗透率由2017年的38%提升至2022年的59%,利好金属软磁粉芯市场。目前,华为已推出325KW组串式逆变器,将对500KW集中式逆变器形成替代。未来,高效能低成本的组串式逆变器还将进一步扩大其市场份额,金属软磁粉芯材料需求将持续旺盛。逆变器替换需求同样为金属软磁粉芯带来可观的增量市场。光伏组件的寿命一般为20-25年左右,在组件的寿命周期中,至少需要更换一次逆变器。假设10年更换一次逆变器,预计2025年全球光伏逆变器替换需求为51GW。预计2025年金属软磁粉芯在光伏逆变器领域需求量785万吨,复合增速31%。根据行业生产数据,目前光伏领域软磁用量为200吨/GW,考虑到材料升级可能使光伏领域单耗降低,保守预计2025年光伏领域单位软磁用量为180吨/GW。按照2025年全球55%的分布式光伏电站占比进行测算,2025年光伏逆变器金属软磁粉芯用量785万吨,三年复合增速31%。储能技术发展为目前新能源发电领域最重要的环节之一。源网荷储是新型电力系统中不可或缺的四类要素。储能技术有着巨大的价值。新能源并入电网后,储能在功率上能够实现实时平衡、提升系统容量系数与能源消纳能力,削峰填谷,从而为能源安全提供保障,是新型电力系统、现代化能源体系的重要组成部分。在目前用电成本高、电网协调能力弱、供电可靠性不足的情况下,储能技术的发展尤为重要。储能市场政策足够好、赛道足够宽。2022年以来,政策层面对储能行业给予了极大关注,一系列利好政策持续出台:1月,十四五新型储能发展实施方案设定了新型储能的发展目标;6月,仅地方性储能政策就发布了48条,涉及储能补贴、储能装机规划、储能设施建设等方面。在政策利好之下,储能行业发展增势迅猛,新能源+储能项目快速在全国范围内铺开。2023年或将成为大储之年,软磁材料储能市场需求爆发在即。根据行业生产数据,储能所需的金属软磁粉芯单耗为200吨/GW。预计2023年全球储能新增装机量50GW,同比增长120%,2025年或将达到146GW,据此测算,全球储能领域软磁需求量达292万吨,2022-2025年CAGR约为85%。软磁材料主要应用于新能源汽车板块的充电桩、车载AC/DC充电器、车载DC/DC变换器三个应用领域。AC/DC充电器能将输入的交流电以直流电的方式输出,是为动力电池充电的装置;DC/DC变换器能将高压小电流转化为低压大电流,用于为车上其他电子器件供电。此外,软磁材料还应用于汽车其他部件如无钥匙系统、音响喇叭、倒车影像等。充电桩领域软磁材料最广泛的应用是软磁粉芯制成的高频PFC电感,起储能、滤波作用,铁硅磁粉材料磁感应强度大,所占体积小,耐用性强,叠加分段气隙磁芯技术,可以有效规避传统变换器工作时磁通密度振幅过大、高损耗高温等缺陷,减少气隙损耗,提高转换效率、使用寿命、安全性和可靠性。软磁材料或将为新能源车实现无线动态充电模式。随着无线充电机在新能源车中应用更为广泛、所需功率加大,未来这将成为合金软磁的又一增量市场。与传统充电相比,无线充电具有安全性、灵活性,尤其是在动态充电模式,能够对行驶过程中的电动汽车进行实时充电,更能满足消费者对电动汽车续航的要求。高电压趋势是金属软磁粉芯需求的新看点。金属软磁粉芯主要用于EV车型的OBC电感,单车用量07kg,以及PHEV车型的升压电感和OBC电感,单车用量33kg。根据目前纯电动车和混合动力汽车的销售占比,平均每辆新能源车的金属软磁粉芯用量约122kg,对应2022年全球新能源汽车对金属软磁粉芯的需求为132万吨。为了应对EV车型续航短、充电慢等问题,行业内提出了将电压升高,由400V升至800V的解决方案,实现这一解决方案需要在DC/DC变换器上再安装一个升压电感,这将使EV车型的单车用量由原先的07kg提升至27kg左右,提升率约为300%。按照2025年平均每辆新能源车单耗282kg进行测算,则全球新能源车软磁需求量将达到660万吨,2022-2025年CAGR为710%。新能源车保有量增加带来充电桩需求提升,欧美市场充电桩放量可期。根据中国充电联盟统计,2017年我国公共+私人充电桩总数约45万个,2022年达521万个,2017-2022年CAGR为632%,2022年加快充电桩建设节奏,充电桩总数同比增长99%,车桩增加比为265:1。2023年2月,工信部发布关于组织开展公共领域车辆全面电动化先行区试点工作的通知,政策要求新增公桩与公共新能源车推广数量比例力争达到1:1,以及我国公共停车区域未配建充电桩比例仍有3220%,两者都存在一定的下降空间。全球来看,2021年欧洲新能源车桩保有量之比高达123:1,美国车桩保有量之比高达159:1。2022年8月,美国制定削减通胀法案(IRA)扩大税收抵免上限:计划从2023年开始将单个充电站的税收抵免限额从3万美元扩大至10万美元。补贴政策力度加大,预计充电桩将迎来加速建设期。四、 智能制造水平提升促进软磁铁氧体行业进步中国制造2025强调通过现代信息技术促进制造业产业升级,智能制造是制造业发展的长期重要方向。近年来,我国智能制造技术水平不断提升,智能化、信息化、自动化和工业化进一步融合。针对研发活动、生产制造、内部管控、营销服务等环节的智能化、信息化和自动化改造,有利于行业内企业提升产品一致性,提高生产效率,降低生产成本,改善生产环境。同时,智能管控体系能够实现生产过程的数据可视化、设备可视化,积累大量生产原始数据,能够推动企业对于各项生产环节进行研究和改进,加速新材料、新生产工艺的迭代升级。五、 软磁铁氧体行业进入壁垒(一)软磁铁氧体行业技术与工艺壁垒软磁铁氧体材料的电磁性能与一致性是下游电子磁性元件客户产品关键的评价指标,产品性能由原料配方、生产设备、制备工艺、生产过程管控等因素共同决定。因此,实现高性能磁性材料产品的大规模生产,不仅需要行业在技术研发层面不断改良原料配方,开发新型牌号的产品;还需要专业经验丰富的生产管理团队在生产实践过程中持续调试生产设备、改进生产工艺的各项参数设置,达到理想的生产过程控制,充分保证产品的可塑性和一致性。以上实践经验无法在短期内被复制,以烧结工艺为例,只有通过调节特定的气氛和温度曲线,对烧结和冷却过程中氧分压和温度合适控制,才能使烧结出的软磁铁氧体磁芯达到合适的性能。在下游电子产品更新换代速度加快、新兴行业对高性能电子磁性元件需求度提升的大背景下,软磁铁氧体生产厂商对原料配方、先进工艺路线的掌握,对生产过程的质量管控经验将成为规模化供应高性能软磁铁氧体材料的核心壁垒,新进入者无法在短期内掌握最优的生产技术和工艺,批量化制备出高电磁性能和一致性的产品。(二)软磁铁氧体行业资金和规模壁垒尽管当前软磁铁氧体材料市场竞争格局较为分散,但是大规模供应性能优良、品质稳定的磁芯材料仍需前期较高的固定资产和研发投入,通过规模经济降低产品生产成本,提升产品品类丰富度。小型生产厂商在产品附加值、产能规模和技术储备等方面存在明显的竞争劣势。同时,由于软磁铁氧体磁粉上游面向钢铁行业、化工材料行业生产厂商进行采购,其价格容易受到宏观经济周期波动的影响。以氧化铁为例,国内高纯度的氧化铁供应商数量有限,优质氧化铁的供应数量、价格、交期、品质容易受到产业政策、供需结构、市场主体交易行为等多方面因素的扰动。具备资金和规模优势的企业面向上游采购时能够享有更高的议价权,抵御生产经营过程中的流动性风险,保障供应链的稳定。(三)软磁铁氧体行业客户认证壁垒软磁铁氧体是构成下游电子磁性元件的基础性电子材料,其电磁性能和稳定性将会很大程度影响终端产品的性能。因此,电子磁性元件生产厂商会对供应商选择建立较为严格的认证体系,下游客户会综合考虑供应商的供货规模、交期、产品品质、销售价格、售后服务等因素进行评定,从前期接洽到建立战略合作关系,需历经现场验厂、样品检测、小规模试制、批量供货等多重认证程序,行业内电子磁性元件厂商对磁芯供应商的认证周期一般在半年及以上,部分知名终端客户甚至会直接指定磁芯供应商,整体认证流程更加复杂。因此,下游客户一旦选定供应商后,一般不会轻易更换,行业内新进入者将面临较高的客户认证壁垒。六、 产业政策支持为软磁铁氧体行业提供发展机遇软体铁氧体材料作为电子元器件产品产业链上游的关键电子材料,高性能的软磁铁氧体对制造业体系产业升级具备重要的战略性意义,长期受到国家产业政策的有利支持。国家工信部发布的基础电子元器件产业发展行动计划(2021-2023年)中明确要在磁性材料等电子元器件上游配套关键产业实现技术突破,重点发展高磁导率、低磁损耗的软磁元件。产业政策的支持将促进电子元器件及电子材料产业规模扩大、技术水平提升,行业内大型企业综合竞争力的增强。七、 软磁铁氧体行业竞争格局从全球磁性材料市场来看,日本在磁性材料上的研发和生产上起步较早,以TDK、FDK为代表的日本企业具备较强的软磁铁氧体新材料开发能力,在高端产品的技术水平、高附加值产品的市场占有率等方面仍然占据主导地位。我国是全球软磁铁氧体产量规模最高的国家,根据中国电子材料行业协会磁性材料分会的统计,2020年我国软磁铁氧体产量约占全球的73%。从区域分布来看,我国软磁铁氧体的生产和销售主要集中在浙江和江苏长三角地区、华南地区。根据中国电子材料行业协会磁性材料分会的统计,浙江和江苏长三角地区企业的软磁铁氧体产量占全国产量的比例达到53%以上,华南地区企业的产量占比约为17%,以上地区软磁铁氧体产业集群效应更加明显,企业在研发能力、技术水平、产量规模、产业链配套等方面更具优势。此外,我国软磁铁氧体市场竞争格局相对分散,根据中国电子材料行业协会磁性材料分会的统计,2020年我国从事软磁铁氧体生产的企业数量在200家左右,其中大多数企业的年生产规模在500吨左右,以上厂商一般仅有少数几条磁芯生产线,通过向外部采购磁粉进行生产,主要依靠低价策略进行市场竞争,产能规模和产品附加值较低,上下游议价能力和抗风险能力较弱。国内企业中,横店东磁、天通股份在软磁铁氧体材料领域较早进行业务布局并登陆国内资本市场,具备较高的行业地位;除以上两家企业外,冠优达、山东春光磁电科技、海宁市联丰磁业股份等企业在软磁铁氧体材料的供应规模和技术水平上具备较强的综合竞争实力。八、 软磁铁氧体的产业链上下游情况(一)软磁铁氧体上游行业分析锰锌软磁铁氧体材料的主要生产原料包括氧化铁、氧化锰、氧化锌。生产厂商通过向上游购买金属氧化物原材料后按照一定比例混合,通过振磨、造球、预烧、喷雾造粒等生产工艺加工成磁粉。氧化铁是钢铁生产加工过程中的副产品,通常通过对钢板酸洗后的废酸液进行提纯加工后获取。氧化锰通常通过电解金属锰粉悬浮液并氧化处理后获取,氧化锌通常通过燃烧锌或焙烧锌矿等方式获取,氧化锰和氧化锌的价格与电解锰、锌锭等大宗商品的价格走势存在较高的关联性。(二)软磁铁氧体下游行业分析软磁铁氧体磁粉的下游主要为磁芯生产厂商,磁芯主要用于加工成电源电路中不同型号的电子变压器、电感等电子磁性元件。电子变压器主要利用电磁感应原理,在电路中实现电压变换、电流变换、阻抗变换等功能,例如:将输入的220V高电压输出为相对偏低的理想电压、将交流电整流成直流电等;电感器主要用于在电路中实现信号筛选、电能蓄积等功能,例如:对电路中的高频交流信号进行滤波。电子变压器和电感器是电子信息产业中基础性的电子元器件,对生产出的电子整机的性能和质量至关重要。根据中国电子元件行业协会编制的中国电子元器件行业十四五发展规划,2020年我国电子元器件行业整体销售额为18,831亿元,2015年至2020年平均增长率为475%,市场需求总体保持平稳增长,我国电子元器件行业的产销规模目前居于全球首位。电子变压器行业2020年实现销售额639亿元,2015年至2020年的平均年化增长率为23%;电感器行业2020年实现销售额279亿元,2015年至2020年的平均年化增长率为63%。由于电子元器件居于工业产业链中游,其基础性作用对我国产业链和供应链安全至关重要,我国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要中明确提出加快补齐基础零部件及元器件、基础软件、基础材料、基础工艺和产业技术基础等瓶颈短板。根据中国电子元件行业协会编制的中国电子元器件行业十四五发展规划,到2025年,电子变压器行业拟实现销售额777亿元,对应测算年均增长率为40%;电感器行业拟实现销售额410亿元,对应测算年均增长率为80%。基于以上数据,预计未来以电子变压器、电感器为代表的电子磁性元件仍将保持稳定增长,其中汽车电子、光伏发电、5G通讯、新型家用电器和消费电子等应用领域的需求将会保持更高增速,电子磁性元件行业需要通过技术和工艺升级提升对高端产品的配套供给能力。1、软磁铁氧体家用电器领域基本情况软磁铁氧体磁芯广泛应用于电视机、冰箱、空调、音响等家用电器中,实现电压变换和降噪滤波等功能。根据国家统计局的统计数据,2021年中国家用电器和音像器材类零售额为9,340亿元,同比增长898%。伴随着城市化进程和人口规模增速的放缓,家电行业已经进入到以改善性消费为主要特征的中低速发展阶段,但智能化、个性化、健康化的新型家电的市场渗透率仍然有很大的提升空间,注重开发新功能、新款型的高端家电产品将成为行业供给侧变革的重要趋势,这也将对软磁铁氧体材料的性能、可靠性提出更高的要求。以电视机为例,当前产品正从传统的彩色电视逐步转型成大尺寸、轻薄美观的智能电视。轻薄化、小型化要求软磁铁氧体材料能够在更高的工作频率下保持低功率损耗、更高的饱和磁通密度,从而实现更高的功率密度,减小空间占用;同时,软磁铁氧体磁芯需具备更强的抗电磁干扰能力保证图像的稳定性。2、软磁铁氧体光伏行业基本情况软磁铁氧体材料在光伏行业中主要应用于光伏发电系统的逆变器中。逆变器将太阳能模组输入的直流电转换成符合并网要求的交流电,软磁铁氧体可用于生产逆变器中的高频变压器、驱动变压器和抗电磁干扰滤波电感等磁性元件。全球正面临着能源危机和环境污染的问题,光伏发电从资源可持续性和环境友好两个层面都优势明显,当前全球诸多国家政府都出台政策鼓励光伏行业的发展。大力发展光伏发电替代传统能源,对我国实现碳达峰、碳中和目标也有着极为重要的战略性意义,国家能源局在关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知中指出2025年非化石能源消费占一次能源消费的比重达到20%左右、2030年非化石能源占一次能源消费比重达到25%左右、风电太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。当前我国光伏产业在技术水平、产品竞争力、产能规模等方面已居于世界领先地位,涌现出一批具备全球影响力的行业标杆企业,光伏行业预计在未来的发展空间仍然十分广阔。根据国家能源局的统计,2021年全国光伏新增装机量为5488GW,光伏累计装机量达到306GW。根据中国光伏业协会的预测,十四五期间全球光伏年均年新增装机量约为222287GW,中国年均新增装机规模约为7090GW。提升光伏发电的光电转换效率要求软磁铁氧体磁芯具备低损耗的特性,同时需具备在高频率和强直流条件下工作的能力,尽可能减小元器件的体积大小,这要求软磁铁氧体磁芯具备更高的饱和磁通密度和更优的直流叠加特性。3、软磁铁氧体消费电子行业基本情况软磁铁氧体在消费电子中主要应用于手机、计算机等诸多电子设备中,用于实现提高充电效率、降低噪声和磁场干扰等功能。以计算机领域为例,软磁铁氧体磁芯在计算机中可应用于笔记本电脑的液晶显示器、电源适配器中制作成各类滤波器、DC-DC变换器、DC-AC逆变器等电子磁性元件。根据IDC的统计报告,2021年全球个人计算机的出货量为349亿台,同比增长148%,其中中国个人计算机的出货量约为5,720万台,同比增长161%。当前中国个人计算机的渗透率和发达国家相比仍有一定提升空间,根据IDC的预测,2025年中国个人计算机的出货量将达到约6,970万台,预计未来计算机市场出货量仍将保持稳定增长,轻薄化、高性能化的发展趋势更加明显,因而软磁铁氧体材料也需具备更良好的高频低损耗、饱和磁通密度、抗干扰等特性。此外,软磁铁氧体材料还被广泛应用于手机充电器、消费电子设备、电动汽车的无线充电领域。无线充通过电感耦合发射和接受信号,实现电能传输效果,由磁性材料和线圈贴合组成的隔磁片是无线充电技术发射端和接收端的重要部件,主要用于增强感应磁场,提升转换效率,同时屏蔽线圈干扰。无线充电用软磁铁氧体需要具备较高的饱和磁通密度和较低的功率损耗,并具备更高的可靠性、更小的尺寸。无线充电在安全性、灵活性和通用性上更优,以智能手机为代表的无线充电市场未来成长空间广阔。根据中国电源学会的统计,2019年我国无线充电市场规模已达到538亿元,同比增长1214%。根据ResearchAndMarkets的预测,预计2026年全球无线充电市场规模将达到1625亿美元。4、软磁铁氧体新能源汽车行业基本情况汽车电子是软磁铁氧体材料重要的终端应用领域。随着资源与环境双重压力的持续增大,在政策和技术进步的驱动下,新能源汽车已成为未来汽车工业发展的方向,纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车等各类新车型的市场渗透率迅速提升,新能源汽车与传统汽车相比具备更高的电动化、智能化、网联化特征,单台汽车电子设备的数量不断增加,进而需对应增加电子元器件的种类,以更好实现能量传输、储存和转换,这也为上游软磁铁氧体材料带来广阔的发展空间。例如:当前高强度放电照明和42V汽车电源在汽车中应用比例提升,带动更高规模的DC-DC变换器需求,用于实现电压转换。同时,在有限的空间中组装更多的电子电路也容易引起电磁干扰的问题,为确保汽车电子系统的可靠运行,在汽车电路中需更多配备具有抗干扰功能的高导类软磁铁氧体磁芯。根据中国汽车工业协会的统计,2021年中国全年实现汽车销量为2,6275万辆,同比增长38%。其中:新能源汽车销量达到3521万辆,同比大幅增长1575%,占当年汽车销量的比重提升至134%。根据新能源汽车产业发展规划(2021-2035年),到2025年,新能源汽车在新车销量中的占比将争取达到20%左右,未来几年内新能源汽车的渗透率将进一步提升。此外,软磁铁氧体磁芯还应用于充电站充电电源中的变压器和输出滤波电感,或应用于感应式充电系统,通过初次级间的磁感应耦合实现电能传输。根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟的统计和预测,2021年中国公共充电桩和随车配建充电桩分别达到340万台和597万台,同比分别上升899%和3239%,2022年预计将新增公共充电桩543万台、新增随车配建充电桩190万台。县城乡镇充电基础设施的建设、高速公路充电桩的覆盖程度在未来仍有较高提升空间。总体来看,以新能源汽车为代表的汽车电子将成为未来软磁铁氧体材料需求增长的重要驱动,同时,由于汽车运行需面临更复杂的温度和运动环境,因此,软磁铁氧体材料需要具备更良好的宽温特性和更高的一致性水平。九、 软磁铁氧体材料的基本情况根据磁性强弱,物质的磁性可以分为抗磁性、顺磁性、反铁磁性、铁磁性和亚铁磁性,其中铁磁性和亚铁磁性物质为强磁性物质。磁性材料通常指称强磁性物质,主要由过渡族元素铁、钴、镍等元素及其合金组成。根据应用类型的不同,磁性材料可以分为软磁材料、永磁材料和功能磁性材料。软磁材料是对磁通密度及磁化强度具有低矫顽力的磁性材料,与硬磁材料相比,其易于磁化,亦易于退磁,通常用于制备成电感、电子变压器等各类电子磁性元件实现电能传输、电能变换、信号筛选等功能。根据材质和结构的不同,软磁材料可以分为金属软磁、软磁铁氧体和非晶、纳米晶软磁合金。金属软磁以硅钢片为典型代表,是最早的软磁材料,由于其电阻率较低,在高频下损耗较高,更适用于低频场景。金属软磁粉芯由铁镍、铁硅、铁硅铝等合金软磁粉制成,对传统硅钢片高频高损耗的缺点有所改进。软磁铁氧体材料具有较高的电阻率和较低的饱和磁通密度,因在中高频场景内损耗较小,机械加工特性好,在诸多领域被广泛应用。非晶合金软磁由合金溶液在急速冷却的工艺下制备成非晶态合金薄带,纳米晶软磁在非晶合金软磁的基础上通过适当的退火环节得到纳米级别的软磁合金,以上材料在饱和磁通密度和电阻率上具备更优良的综合性能,但在技术成熟度上低于金属软磁和软磁铁氧体。总体来看,不同种类的软磁材料由于在电磁特性、技术成熟度、产品价格上的差异,应用于不同的需求场景。软磁铁氧体按照配方的不同主要包括锰锌系、镍锌系和镁锌系,其中锰锌系铁氧体是应用最广、产量最大的软磁铁氧体材料,根据QYResearch的统计,2020年锰锌软磁铁氧体的产量占软磁铁氧体总产量的756%。软磁铁氧体材料的电磁性能是下游客户评价的关键因素,电磁性能的核心参数主要包括初始磁导率i、饱和磁通密度Bs、功率损耗Pcv、居里温度Tc。磁导率代表磁芯空间中线圈流过电流后,产生磁通的阻力或是其在磁场中导通磁力线的能力,初始磁导率代表磁导率在静态磁化曲线始端的极限值。对于高导类材料而言,磁导率越高则用较少的线圈匝数即可以达到既定电感量,可缩小电子磁性元件的体积。代表磁化到饱和状态的磁通密度,达到饱和状态以后,磁性材料的磁通将不随电流的增加而增加。对于功率类材料而言,高饱和磁通密度意味着电子磁性元件能够承载更高的工作电流,提升电感容量和功率密度,缩小器件体积。某一电网电路能源输入输出转化过程中损失的功耗。低功率损耗可以减小器件发热,提升转换效率。磁性材料中自发磁化强度降到零时的温度,是铁磁性或亚铁磁性物质转变成顺磁性物质的临界点。居里温度越高表明磁性材料可以在更高的温度下依旧保有电感值。
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