一、高性能刹车材料发展历程
在各类刹车材料中，优良导热性、稳定摩擦系数、耐高温抗冲击、耐磨减磨、质量轻便是制动闸片的重要发展方向，是抢占未来发展制高点的重点。碳陶复合刹车材料是20世纪90年代发展起来的一种以高强度碳纤维为增强体，以热解碳、碳化硅（SiC）等为基体的多相复合刹车材料，是在碳/碳复合刹车材料的基础上，引入具有优异抗氧化性能的碳化硅（SiC）陶瓷硬质材料作为基体的一种刹车材料，既保持了碳/碳复合刹车材料密度低、耐高温的优点，又克服了碳/碳刹车材料静摩擦系数低、湿态衰减大、摩擦寿命不足及环境适应性差等缺点，成为新一代刹车材料，在汽车和高速列车等现代交通工具的刹车制动领域具有广阔的应用前景。
高性能刹车材料发展史
资料来源：公开资料整理
二、碳陶刹车盘的优势
碳碳复合材料由于成本高，目前主要用于飞机制动器，随着近年来高速铁路的发展，国内外科技工作者开始研制开发用于高速铁路的碳陶复合材料摩擦副，碳陶复合材料是一种国际上重点开发的摩擦副材料，我国也已经处于起步阶段，碳陶刹车盘未来降本空间较大，有望成为刹车产品的主要发展方向。
碳陶刹车盘与传统刹车盘主要参数对比
资料来源：公开资料整理
碳/陶复合材料的主要基体成分碳化硅具有耐高温、高强度、抗氧化、耐腐蚀、耐冲击的优点，碳陶盘相对于普通刹车盘优势明显。
碳陶刹车盘优势总结
资料来源：公开资料整理
相关报告：华经产业研究院发布的《2022-2027年中国刹车盘行业市场深度分析及投资前景展望报告》
三、中国碳陶刹车盘行业市场现状分析
1、汽车销量
据统计，2021年我国乘用车销量为2077.1万辆，其中0-5万元价格段销量89.4万辆，5-10万元价格段销量392万辆，10-15万元价格段销量641.9万辆，15-20万元价格段销量186.4万辆，20-30万元价格段销量528.8万辆，30万元以上价格段销量238.5万辆；商用车销量为483.2万辆，预计到2025年我国汽车销售总量为2680万辆，2030年达到3000万辆。
2021-2022年我国汽车销量情况（%，万辆）
注：2021年乘用车销量为了对应价格带，总销量与中汽协略有出入，此处重点以销量结构作为参考。
资料来源：markline，汽车之家，华经产业研究院整理
2、成本分析
以金博股份为例（主要原因是金博股份全部产品系碳碳复合材料，成本结构代表性较强）。2021年金博股份热场系列产品单吨成本为37万元/吨，较2017年的46万元/吨下降了20%，2021年单吨制造费用为11.40万元，较2017年的24.68万元下降了53.8%，技术降本显著，2021年原材料成本占比为52%，随着规模扩大、技术升级、自动化水平提升和碳纤维价格下降，产品的降本空间巨大。当前碳陶刹车片单片价格约2500-3500元，对用C级及以上乘用车市场，预计2025年单片价值有望下降到1000-1200元左右，将下探到B级及以上乘用车市场。
2017-2021年碳陶刹车盘构造示意图
资料来源：金博股份公司公告，华经产业研究院整理
3、市场规模
目前碳陶刹车盘应用范围极小，2023年有望是碳陶刹车盘推广的元年。测算得出2025年国内市场有望达到78.1亿元，2030年国内市场规模有望超过200亿。随着电动化进程加速，以及对于汽车安全的考虑，一旦突破将成为汽车安全的卖点，碳陶刹车盘的渗透率提升速度将有可能大幅度超出预期。
我国碳陶刹车盘市场空间测算
资料来源：中国汽车工业协会，华经产业研究院整理
4、专利现状
我国的制动材料行业在国际中一直处于相对落后的地位，主要是因为以前国内汽车行业产量少、车型品种单一，使得汽车行业发展缓慢，导致制动系统并无太大的改进。近年来，我国汽车制动材料行业已取得了较大的发展，正着力发展新型制动材料，大部分制动材料生产企业科研能力、研发水平、生产设备和工艺都在不断加强，使得制动材料产品质量逐渐提升，产品性能趋于稳定。
2011-2022年我国碳陶刹车盘行业专利现状
注：2022年数据统计截止到6月22日。
资料来源：佰腾网，华经产业研究院整理
在专利申请人申请量排名中，山东道普安制动材料有限公司的表现最为突出，共申请专利15件，烟台奥森制动材料有限公司排名与贵州省紫安新材料科技有限公司排名分别位于第二、第三位，申请人专利量分别为4件与3件。
目前我国碳陶刹车盘申请人专利量情况
资料来源：佰腾网，华经产业研究院整理
5、汽车轻量化趋势
汽车零部件轻量化已经成为汽车节能减排最直接的解决方法之一。伴随着新能源汽车的迅速普及，电动汽车对于续航里程的要求也更加迫切，在智能化网联化的趋势下，电动车增配了大量智能化设备，芯片、雷达、高清摄像头以及数据传输的线束等，都给电动车的“体重”增加了不小的负担，运用轻量化材料可以降低自身车重，在提升电动汽车性能的同时，实现节能减排。
汽车轻量化发展技术路线
资料来源：中国汽车工程学会，华经产业研究院整理
据统计，汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%—8%；汽车整车质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升。纯电动汽车整车质量降低10kg，续航里程增加2.5km。
汽车质量与续航里程的关系
资料来源：新华社，华经产业研究院整理
据统计，丰田高端跑车雷克萨斯RCF曾通过CFRP材料和碳陶制动盘进行多方面减重70kg，其中22kg由碳陶刹车盘贡献，因此碳陶刹车盘为汽车减重的关键零部件。
丰田雷克萨斯RCF跑车各环节减重占比（单位：%）
资料来源：汽车之家，华经产业研究院整理
四、碳陶刹车盘行业竞争格局分析
1、全球布局
目前全球碳陶复合材料刹车盘供应商主要包括意大利Brembo、英国SurfaceTransformsPlc、美国Fusionbrakes等，国内掌握高性能碳/陶复合材料刹车盘制备技术的企业较少，国产替代的空间较大。
全球主要碳陶复合材料刹车盘制备企业及客户情况
资料来源：公开资料整理
2、单价对比
海外头部碳陶制动盘生产企业主要客户为高端跑车生产商，产品单价更高，以海外头部企业布雷博为例，单个碳陶盘的产品价格超过10万元人民币。而国产碳陶盘单车价值量约为0.8-1.2万元左右，具有极高性价比。随着国产企业在该领域技术不断突破，以及新能源车“增配、高配、智能化”趋势的不断演进，国产新能源汽车碳陶盘的渗透率有望不断提高。
主要企业碳陶刹车盘产品单价对比
资料来源：各公司官网，华经产业研究院整理
3、国内布局
受制于工艺复杂、生产难度大、生产周期长等多个壁垒，国内能够量产碳陶盘的企业较少，目前国内参与碳陶刹车盘研发的主要企业有天宜上佳、金博股份、世鑫新材、勒迈科技与道普安等。
国内碳陶刹车盘主要参与企业
资料来源：各公司官网，华经产业研究院整理
六、碳陶刹车盘行业降本策略
目前高成本限制了乘用车碳陶盘的推广和应用，国产碳陶盘应用主要集中在改装车这个领域。实现碳陶盘的低成本制备一般从以下5个维度着手：
1、原材料
碳陶盘原材料成本大部分源自碳纤维，可以通过优化碳纤维的牌号和含量来实现原材料成本的降低。
2、制备工艺
长纤盘制备周期长主要受限于热工艺，热工艺这块又包含CVI增碳工艺和反应熔渗陶瓷化工艺，可以通过开发多料柱限域CVI工艺和快速熔融工艺来实现生产周期的大幅度降低至一个月以内。
3、智能化
碳陶盘的加工不同于传统金属盘，陶瓷组分的存在使其加工难度大和加工效率低。目前国内碳陶盘的机械加工多为非智能化生产，通过智能化在线检测和生产可以大幅度提高生产效率，进一步降低成本。
4、新工艺上和新方法
当前长纤盘预制体是从方板上面切割下来，这样会形成中间和四个角五块余料，导致整个原材料的利用率非常低。可开发近尺寸预制体成型工艺，该工艺可以直接制备出环形坯体和通风散热结构，就可以大大提高原材料的利用率同时还可以减少制动盘的机械加工量，大幅度降低制备成本。
5、能源价格
因为制备碳陶盘热工艺所需的温度高且时间长，用电量是非常大的，所以如果能够争取到优惠的能源专项价格，对于碳陶盘的成本降低是非常有帮助。
华经产业研究院对中国刹车盘行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析，对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析，最大限度地降低企业投资风险与经营成本，提高企业竞争力；并运用多种数据分析技术，对行业发展趋势进行预测，以便企业能及时抢占市场先机；更多详细内容，请关注华经产业研究院出版的《2022-2027年中国刹车盘行业发展监测及投资战略研究报告》。
