突破外國壟斷 這些上市公司引領新材料專利大比拼

突破外國壟斷 這些上市公司引領新材料專利大比拼
2023年01月16日 01:06 第一財經

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  作者: 陳姍姍

  作為高新技術產業的“底盤”技術,中國新材料行業正處于“黃金發展期”,2022年市場規模預計可達8萬億元,近五年復合增長率達到22%。

  在這樣的增長態勢下,新材料領域的研發活動在最近幾年越來越活躍。其中,鋼鐵材料是新材料里技術增長最快的細分賽道,此外,新材料下游應用的龍頭企業也在加速入局上游材料領域。

  其中哪些公司更加突出?第一財經記者根據智慧芽提供的近年來專利申請和授權等相關數據進行了盤點。

  研發增速高于行業平均水平

  智慧芽的數據顯示,新材料領域在2022年的研發指數(2022年1~11月)在110.1和145.5之間波動,均值約為123.8,即研發活動規模同比增長23.8%,比全行業增速高出8.3個百分點。

  衡量研發產出的一個重要方面是發明專利,過去12個月(2021年12月至2022年11月),中國新材料行業的發明專利申請量達到164798件,同比增速達到19.0%,高于全行業增速約6個百分點;發明專利授權量達到90458件,同比增速達16.1%,高于全行業增速約2個百分點,發明專利授權量自2018年以來逐年增加。

  新材料領域的研發持續增長背后,是新材料產業規模的迅速擴大。2022年9月,工業和信息化部原材料工業司副司長邢濤就曾公開表示,我國新材料產業在創新能力、產業規模、集聚效應等方面取得了長足進步。

  2012年以來,新材料產業總產值年復合增長率超過20%,在原材料工業占比達15%,形成了全球門類最齊全、規模第一的材料產業體系;與此同時,企業實力也不斷壯大,培育形成了以材料為特色的單項冠軍企業196家、專精特新“小巨人”企業998家,并形成了環渤海、長三角和珠三角地區為代表的新材料產業聚集區,培育了4個先進制造業集群、14個戰略性新興產業集群、19個創新型產業集群、96個新型工業化產業示范基地。

  從技術研發領域來看,過去一年在新材料領域最熱門的技術主題包括電極材料、合金材料、合成樹脂、陶瓷材料、高分子化合物等;電極材料、合金材料、高分子化合物也是過去一年新材料領域成長最快的技術主題,其年度發明專利申請量同比前一年分別增長50%、40%、32%。

  目前,我國自主研發的一批新材料已經有力保障了航空航天、信息通信等重大裝備重大工程。比如復合材料主結構件應用于“天和號”空間站核心艙;鋁合金厚板等應用于國產C919大飛機;超純凈、超均勻集成電路材料取得突破;0.015毫米“手撕鋼”實現世界首創等。

  鋼鐵材料引領技術增長

  那么,又是哪些公司重點在新材料領域加大研發投入力度呢?

  根據智慧芽的統計數據,從行業格局看,過去12個月,按發明專利申請量來看,新材料領域技術積淀的前五名包括中國石化萬華化學、寶鋼、金發科技中國石油,12個月內發明專利申請量均超過500件。

  從發明專利申請增速看,技術增長最快的企業是包頭鋼鐵和一汽,發明專利申請量同比增長均超過100%,其次是華為、山東鋼鐵、山西太鋼,同比增速約在60%~70%。

  由此可見,鋼鐵材料是新材料里技術增長最快的細分賽道,此外,新材料下游應用的龍頭企業也在加速入局上游材料領域。

  鋼鐵材料在新材料領域的技術增長最快,與整個鋼鐵行業面臨的轉型升級不無關系。

  目前,我國的鋼鐵年產量已經突破10億噸,占全球產量比重超過一半,然而,產能過剩壓力一直存在,鋼鐵企業要從同質化競爭的紅海中持續生存,就必須加大研發投入,向高端技術和產品的藍海市場拓展。

  在工業和信息化部制定的《“十四五”原材料工業發展規劃》中,也明確提到支持鋼鐵企業瞄準下游產業升級與戰略性新興產業發展方向,重點發展高品質特殊鋼、高端裝備用特種鋼、核心基礎零部件用鋼等關鍵品種,力爭每年突破5種左右關鍵鋼鐵新材料,滿足重大技術裝備和重大工程的用鋼需求。

  而在工信部2021年底印發的《重點新材料首批次應用示范指導目錄》(下稱《目錄》)中,也涉及38種鋼鐵材料,主要聚焦在海洋工程用鋼、交通裝備用鋼、能源裝備用鋼、航空航天用鋼、電子信息用鋼等方面。

  《目錄》中還提到了先進化工材料和先進無機非金屬材料等關鍵戰略材料,而這些也正是新材料下游應用的龍頭企業在加速布局的領域。

  打破國外壟斷,龍頭公司硬核破局

  通過梳理智慧芽提供的2021年和2022年發明專利申請量、授權量,以及發明專利總價值,發明專利總被引用次數四大維度前100名企業,第一財經記者發現,新材料行業里有這些公司值得重點關注。

  其中,中國石油化工股份有限公司(下稱“中國石化”)、寶山鋼鐵股份有限公司(下稱“寶鋼股份”)、寧德時代新能源科技有限公司(下稱“寧德時代”)和金發科技股份有限公司(下稱“金發科技”)四家公司,近兩年的發明專利申請量,授權量,以及發明專利總價值,發明專利總被引用次數四個維度的排名均位居前列,尤其在先進材料領域獲得突破性進展,作為行業頭部公司實至名歸。

  中國石化在過去兩年中,上述的幾個維度大部分都位列第一,除了傳統的油氣勘探開發和天然氣產銷建設業務,公司把重要的一部分資本支出放在了化工高端材料項目的研發上。根據公司的最新財報,中國石化一直在加大高端產品和新材料研發力度,提升茂金屬聚烯烴、碳纖維等高附加值產量,持續聚焦關鍵核心技術攻關。比如大絲束碳纖維的量產,就破除了我國碳纖維生產和裝備受制于人的被動局面,真正實現自主可控。截至目前,中國石化已累計擁有碳纖維相關專利251項、碳纖維復合材料專利46項,專利排名國內第一、世界第三。

  近兩年,寧德時代的專利申請量和授權量也都穩定在前十位,代表商業價值的發明專利總價值更是在2021年和2022年分別列第三位和第五位。

  作為全球領先的鋰離子電池研發制造企業,寧德時代一直在通過材料研發、產品研發等技術創新,引領電池向數智化加速轉型。

  2022年前三季度,公司研發費用106億元,同比增長130%,擁有及正在申請的國內外專利合計14040項,主導或參與修訂超過80項國內外標準,并在寧德、溧陽、上海、廈門以及德國慕尼黑設立了五大研發中心,研發人員超過14000人。

  目前,公司在無貴金屬、無鈷、無負極鋰金屬、固態電池等前沿領域的研發水平均居全球領先位置,而在2021年全球首發的鈉離子電池,更是希望通過技術創新解決資源依賴。

  此外,寧德時代研發的長壽命電池已應用于福建晉江30MW/108MWh儲能電站,304Wh/kg高比能動力電池及模組則打破了高端電池日韓壟斷的競爭格局,是新能源汽車發展的關鍵技術。

  主營化工新材料研發、生產和銷售的金發科技,近兩年的專利申請量一直穩定在前四,專利授權量也在逐年增加,從2021年的第17位躍升到2022年的第5位。

  該公司是亞太地區規模最大、產品種類最為齊全的改性塑料生產企業,近年來,圍繞高分子材料,逐步實現了從單一改性塑料到多品種化工新材料的升級,產品結構不斷向產業高端和高附加值的方向延伸。

  金發科技的研發路徑與下游行業的需求密切相關。為了強化行業技術研究,該公司成立了行業研究部,下設汽車、家電、5G與消費電子、軌道交通與電動工具、綠色包裝、醫療健康等行業研究模塊及相對應的技術支持與服務模塊,以行業關鍵共性技術為研究方向,緊跟行業發展和前沿技術應用,并與業內頭部企業建立聯合研發實驗室,開發出低模垢阻燃、高透激光焊接、高速穩定擠出等多種先進高分子材料。

  截至2022年6月30日,該公司累計申請國內外專利共計4937件,其中包含3623件發明專利,638件實用新型,34件外觀設計,388件PCT,254件國外專利,已獲得的各類專利數量在國內制造業企業中處于頂尖水平。

  根據金發科技的半年報,公司在高性能碳纖維及復合材料等新材料領域的收入持續增長;開發的低雜質含量PPSU材料取代黃銅,在地暖和飲用水管接頭上實現大批量銷售,打破了國外壟斷;開發的低析出低腐蝕的紅磷阻燃尼龍材料、高耐溶劑PPE材料、 抗電磁屏蔽PC材料、高CTI和IPT材料等產品已達到國際先進水平,在光伏領域得到廣泛應用,打破了國外材料的壟斷地位。

  而作為國內鋼鐵行業的頭部企業,寶鋼股份在近兩年的新材料專利申請量和授權量方面,排名均在前三位,專利申請總價值也位列前十,專利被引用次數也從2021年的第五上升到2022年的第二位。

  根據寶鋼股份的半年報,2022年上半年,公司“百千十”產品實現銷售1228萬噸,其中取向硅鋼銷量同比增長11.2%;新能源汽車用無取向硅鋼銷量同比增長43%;厚板產品盈利能力改善明顯,上半年公司噸鋼利潤位居行業前列。

  據記者了解,僅在2022年上半年,寶鋼股份就有6項產品全球首發,“無取向硅鋼面織構控制技術”等23項標志性技術取得突破,2021年全年,以B23HS075耐熱刻痕產品、B96SiQL高強度高扭轉橋梁纜索鋼絲用盤條為代表的13項產品實現全球首發。

  這些公司的專利價值有待提升

  目前,在我國的粗鋼產量排名中,寶鋼股份所屬的寶武集團位列第一,鞍鋼集團位列第二,而鞍鋼集團旗下的鞍鋼股份,也在智慧芽新材料行業發明專利前100名的企業名單中。

  2021年和2022年,鞍鋼股份的發明專利申請量和授權量大多位列百強企業的前十位,不過,其2021年的發明專利總價值未能入列百強榜,而2022年的發明專利總價值則升至第87位。

  智慧芽的數據顯示,鞍鋼股份2022年發明專利申請量與寶鋼股份相差不到一倍,但發明專利總價值則相差十倍,鞍鋼為638350美元,寶鋼為8101300美元。

  根據智慧芽方面的介紹,企業層面的發明專利總價值,可以用于衡量一家企業的技術總資產的價值水平。該專利價值評估體系是采用技術價值、法律價值、市場價值、戰略價值、經濟價值五大維度共計80多個指標計算得到估值數據。

  那么,為什么鞍鋼在專利價值上的表現不如專利發明申請量和授權量出色?

  其實,鞍鋼被譽為“新中國鋼鐵工業的搖籃”和“共和國鋼鐵工業的長子”,以專利申請、授權數量和專有技術數量為標志的知識產權工作一直在冶金行業位于第一梯隊,研發投入也在逐年增加。

  根據鞍鋼股份的財報,2021年公司的研發投入26.44億元,2020年則為15.75億元。

  多位鋼鐵業內人士告訴記者,與后來建廠的寶鋼相比,鞍鋼承擔了更多國家所需軍工項目用鋼的研發任務。包括核電用鋼,海工用鋼等鋼鐵新材料很多已經成功替代進口,但應用范圍不會很廣,有些甚至還只是作為儲備,并不急于投入大規模生產,這就無法在專利價值方面有更全面的體現。

  不過最近幾年來,鞍鋼也開始加大市場化高價值鋼材品種的研發力度。2022年,公司的新能源汽車用硅鋼開發就取得新成果,高磁感無取向硅鋼35ADG1900B和30ADG1500牌號成功完成試制,性能指標達到行業先進水平,新能源汽車用硅鋼也成為鞍鋼硅鋼新的效益增長點。

  相比之下,排名我國粗鋼規模第三位和第四位的沙鋼集團和河鋼集團,在新材料領域的專利發明、授權和總價值等多個維度的排名,都與其行業地位不太匹配,排名落后于粗鋼規模遠小于它們的馬鋼、首鋼、南鋼、攀鋼、華菱等鋼廠。尤其是在發明專利總價值方面,2021年沙鋼研究院位列97,2022年沙鋼集團位列70,而河鋼集團在最近兩年都沒能入列百強榜。

  對此,多位鋼鐵業內人士對記者指出,相比寶鋼與鞍鋼,甚至南鋼、馬鋼等中型鋼廠,沙鋼與河鋼對產品研發創新方面的重視的確有待進一步提高,而最近沙鋼決定從復星手中收購在研發創新方面一直投入力度比較大的南鋼,也是希望通過兼并收購的方式彎道超車。

  而作為“三桶油”之一的中國石油,近兩年在新材料領域的發明專利申請量和授權量大多在前五位,但2022年的發明專利總價值和總被引用次數卻都在30名以外,與“三桶油”另一家中國石化的排名相差不小。

  作為我國油氣行業占主導地位的最大的油氣生產和銷售商,中國石油在新材料業務上的投入主要集中在化工新材料方面。近年來,該公司投入大量資源在技術研發上。

  2022年上半年,中國石油在煉油與化工分部的資本性支出168.27億元,除了用于廣東石化煉化一體化項目、吉林石化ABS項目等轉型升級項目,主要就用在了新材料新技術研發項目上。上半年化工新材料產量大幅增長,預計全年生產新材料產品85萬噸,同比增長55%。其中醫用聚烯烴、SSBR、PETG、負極焦等多個產品已形成工業產能。

  這些公司快速崛起

  上面提到過的南鋼股份,近兩年在新材料領域的專利申請量、授權量和被引用次數都穩定在十名前后,但專利總價值在2022年的排名,比2021年有較大幅度的提升,從2021年的第83位躍居2022年的第40位。

  南鋼股份在新材料領域的投入,主要集中在鋼鐵新材料和非鋼鐵新材料兩部分,專利申請數量位居全球鋼鐵行業TOP10的第七位,技術競爭力進入世界鋼鐵行業排名前十。

  在鋼鐵新材料領域,公司在重點高端品種研發推廣方面取得了不少重大突破。包括在國內率先成功開發了具有自主知識產權的低溫型鋼,成功應用于我國自主設計建造的大型液化石油氣、液化乙烯等高技術船舶工程,國內獨家供貨替代進口,突破了國外公司的技術壟斷。

  再比如成功研發出超寬超厚海上風電鋼、攻克5Ni型鋼、高層建筑結構用大厚度鋼板、無磁鋼、高級別水電鋼、超大輸量低溫厚壁管線鋼板、液化天然氣或液化乙烯儲罐用綠色節鎳型高合金鋼、高壓儲氫用鋼、美標高強度結構鋼板、超高熱輸入焊接用鋼等難題。

  而在非鋼鐵新材料領域,南鋼則通過投資安徽金元素、浙江萬盛股份、河南安陽合力等企業,加速布局金屬復合材料、高端裝備用特種合金、汽車輕量化材料、精細化工新材料等領域。

  其中,萬盛股份就是磷系阻燃劑全球龍頭,南鋼以萬盛股份為平臺,持續發力上游資源端布局,重點關注新能源電池材料、日用化學品材料、電子材料、生物基雙碳等有機新材料領域的投資。

  安徽金元素復合材料有限公司則是國內最大的金屬復合材料生產基地,自2019年起連續保持市場占有率第一。

  此外,西安宏星電子科技股份有限公司(下稱“宏星漿料”)在智慧芽的新材料領域專利申請量、授權量和總價值維度都未進百強榜,但專利被引用次數卻從2021年的39名躍居2022年的第三位。

  宏星漿料成立于2007年,前身是成立于1987年的國營4310廠電子漿料研究所,是國內從事電子漿料研制和生產的單位之一。

  公司于1990年引進日本金屬礦山株式會社電子漿料生產線及制備技術,通過多年的自主開發,形成了系列導體漿料、電阻漿料、介質漿料、有機漿料及各種超細粉體材料的產品體系,產品被應用于厚膜集成電路、片式電阻、片式電感、LTCC、MLCC、汽車玻璃、太陽能光伏、加熱器等領域。

  電子漿料是電子元器件、厚膜混合集成電路、高密度集成組件的基礎功能材料,屬于國家戰略性新興產業重點發展領域。長期以來,我國軍用及高端民用電子漿料幾乎全部依賴美日進口,加之低端重復投資,使人才、資金等科技資源分散,長期處于仿制階段。

  而作為我國較早從事電子漿料科研生產的單位,宏星漿料曾在2020年啟動科創板的上市輔導,當時提供的輔導信息中提及,宏星漿料是國內電子漿料“替代進口”的主力單位,并在中國電子元件行業協會出具的材料中被認為代表了中國電子漿料的技術水平。

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責任編輯:李桐

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