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抢位无线充电欲弯道超车?山东中瑞电子尚欠技术布局

作者:万博  来源:万博manbetx官网  时间:2019-10-05 00:49  点击:


  手机无线充电已经实现,电动汽车未来也能无线充电吗?也许在不久的将来会实现,但前提是离不开作为新材料组成部分的软磁铁氧体材料。

  磁性材料与国民经济与日常生活息息相关,大到新能源应用、电机、服务器,小到家电、计算机、手机、照明、汽车电子以及最新的无线充电技术……那么,该行业前景如何?方象知产研究院以近期融资的山东中瑞电子为例,通过对企业技术进行价值分析,挖掘行业发展方向及投资前景。

  2018年11月9日,以“磁材+器件”双轮驱动的山东中瑞电子股份有限公司(以下简称“山东中瑞电子”),通过定向增发向临沂投发股权投资有限公司募集资金约2700万元,用于金属软磁复合材料(SMC)、电动汽车研发等。

  山东中瑞电子主要从事软磁铁氧体磁材及电子元器件的研发、生产和销售,其产品应用于LED照明、家用电器、网络通讯、新能源风力、太阳能发电、汽车电子等多领域。

  那么,该企业的技术价值如何?是否具有竞争优势呢?方象知产研究院对此进行剖析。

  软磁材料是工业与信息化发展的基础性材料,同时作为新材料产业的重要组成部分,因与国民经济及日常生活息息相关,近年来,国家发布了一系列产业政策助力磁性材料及软磁材料发展(见表1)。

  哥本哈根会议提出了 “低碳经济”可持续发展理念,其落地的关键为节能减排和新能源。这些都与磁性材料发展密切相关。

  节能减排需要提高电机效率、增加节能照明,这些应用离不开磁性材料;再比如风力发电和太阳能发电是最重要的绿色新能源,而这些技术应用,也都离不开高性能的软磁材料。

  所以说,低碳经济为高性能软磁材料提供了机遇和很大的潜在市场,但也对软磁材料提出了更高的要求。

  软磁材料主要应用领域包括家电、计算机、手机、服务器、新能源、照明、汽车电子等方面,市场需求逐年增加。预计2019年,我国软磁材料需求量高达100万吨,环比去年增长率约为10%(见图1),市场需求旺盛。

  在软磁材料中,软磁铁氧体目前应用最广泛(见图2)。目前,全球软磁铁氧体产能主要集中在中国和日本,我国软磁铁氧体产能规模约占全球的 70%。

  软磁铁氧体是以Fe2O3为主成分的亚铁磁性氧化物,采用粉末冶金方法生产,有Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn等几类,其中Mn-Zn铁氧体的产量和用量最大。

  在MnZn软磁铁氧体行业产业链中(图3所示),从产销情况来看,上游行业为黑色金属钢铁以及稀土行业,生产企业较多,处于产能过剩状态,行业议价能力较高;但从应用情况分析,上游原材料一般为通用材料,应用于磁性材料的占比较少,议价能力较低,整体该行业上游议价能力一般。

  从下游应用来看,软磁铁氧体广泛应用于市场集中度较高的通讯、家电等领域,相关企业资金实力雄厚、购买力强。对于应用于新兴高端市场领域中的磁性材料,因其技术含量较高、产品附加值高,产品竞争性强、盈利空间较大。

  在整个产业链中,处于中游的MnZn软磁铁氧体行业,属于技术密集型行业。由于下游客户对电子器件的规格和性能具有特定需求,需要企业能针对不同需求,研发、制造出符合客户要求的产品。

  山东中瑞电子是一家成立于2004年的高新技术企业,并于2014年1月24日在新三板挂牌。公告显示,2018年11月9日,山东中瑞电子通过定向增发募资约2700万元,主要用于补充流动资金及铺设智能生产线,以及金属软磁复合材料(SMC)、电动汽车、无线充电等领域的研发和市场开拓。

  在软磁铁氧体行业,日美等跨国企业一直占据市场主导地位。为抢占中国软磁铁氧体的市场,以日立金属为代表的外国企业率先在我国进行了相关专利的布局。

  方象知产研究院搜索发现,山东中瑞电子也很重视专利保护,目前已获授权10项发明专利、20项实用新型专利和6项外观设计专利。通过对其代表性专利进行分析,方象知产研究院绘制出企业的主要技术脉络图(见图4)。

  从上图可以看出,早期山东中瑞电子主要对MnZn系铁氧体的烧结工艺进行改进,同时布局了电子器件制备技术的相关专利,获得了一系列的基础技术、改进技术和组合技术,包括纳米掺杂技术、材料配方技术、理化特性控制技术、成分偏离补偿技术等。

  进一步研究发现,山东中瑞电子2008年申请的CN101388269A专利,提出了通过添加微量Bi2O3纳米材料,制备兼顾高初始磁导率(μi)材料与高饱和磁通密度(Bs)以及高居里温度(Tc)材料等两种MnZn铁氧体材料的方法。该专利是关于MnZn系铁氧体材料制备方法的核心专利,于2011年获得授权。

  2009年申请的专利(CN101388268A、CN101593595A)均是通过添加微量元素的方法改进烧结工艺,改善烧结动力学,进而获得高磁导率或低功耗的MnZn铁氧体材料。其中专利(CN101388268A)的技术发明通过使用CuO替代部分NiO,同时添加MoO3、In2O3等微量元素,降低烧结温度。这既有利于提高材料高频电磁性能,又能提高致密度,改善材料的机械强度,从而满足绕线式、片式传感器的制造工艺要求,而且生产制造成本较低。而专利(CN101593595A)的发明通过添加适量的偏硼酸锌,提高烧结动力学,进而获得了性能优良的低功耗功率MnZn铁氧体。同时兼顾节能降耗,大幅降低了生产制造成本。

  同年,企业申请的专利(CN101651000A),提出了能够应用于液晶显示器的高性能锰锌铁氧体材料磁芯的制备方法。该方法的技术方案及原理为:通过优化成分配比改变晶界特性,进而获得较好的高频低损耗特性。即加入纳米CaCO3和纳米SiO2以增加晶界厚度,同时促进铁氧体磁芯晶粒的均匀生长,优化材料结构。另外,在副成分中加入Mn3O4来提高材料的电阻率,并通过调整ZnO含量改善材料的磁导率,以制备兼顾高初始磁导率μi、高饱和磁通密度Bs、较低的高频低功耗以及高居里温度Tc等特性的高性能MnZn铁氧体材料,满足了液晶显示器的要求。

  2010年,企业提交的专利(CN102390986A)通过调整主成分Fe2O3、ZnO、MnO及添加辅助成分SiO2、CaO、In2O3、WO3,降低MnZn铁氧体材料的功耗,提高其饱和磁通密度,以满足现代电子产业的发展需求。

  2011年,企业共提交四件专利(CN102311261A、CN102173767A、CN102163480A和CN102408225A),且这四件专利均是通过主辅成分设计,优化材料成分配方的方法制备高性能MnZn铁氧体材料。此类材料主要应用于LED照明控制电路、低频无极灯、光伏逆变器等领域。

  经过几年的技术积累,山东中瑞电子已将MnZn系铁氧体材料转化为实际产品,并对具体产品的制备工艺进行改进,并提交了实用新型专利的配套申请,如一种用于LED差模扼流圈磁心(CN202513001U),一种用于LED高频扼流圈磁心(CN202513000U),一种用于LED变压器磁心(CN202513002U)和一种用于LED驱动电路的固定电感磁心(CN202512999U)等。

  可见,中瑞电子已经在MnZn系软磁铁氧体领域初步形成了专利组体系,涵盖了产品、制备方法等多方面,随着铁氧体材料性能的提升,其应用范围正逐步向高档领域扩展,并不断占据节能产品市场,彰显中瑞电子产品研发和技术提升的发展战略。

  在软磁制造行业,知名跨国公司如TDK、FDK、JFE、FERROXCUBE等,因强大的研发、生产实力,基本垄断了高端市场。

  与日本等国的老牌企业相比,我国软磁材料产业起步晚,发展历程短。目前我国约有300多家软磁铁氧体生产企业,主要产品布局于低端应用领域。

  对山东中瑞电子来说,面向软磁材料的高端市场,想要打破外企技术壁垒还有很远的路要走。如何在软磁材料的市场新风口、新需求中发现技术竞争的蓝海区域,在差异化发展道路上谋求弯道超车,成为山东中瑞电子亟待解决的问题。

  目前,无线充电市场应用领域已从智能手机扩大到平板电脑、笔记本、智能硬件、电动汽车等。国家能源局发布的《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》中,多次提到无线充电技术。该计划要求到“十三五”结束时,突破车用无线充电技术,并研发高效率、低成本的无线电能传输系统。据 IHS 预估,2025 年全球无线充电板和充电装置生产量有望超过 28 亿台。由此可见,未来几年,无线充电市场将呈现爆发式增长。

  无线充电装置的主要组成部分为芯片、传输线圈、隔磁片等。其中,隔磁片的原材料为高温烧结制成的软磁材料,以铁氧体为代表。因此,位于产业链上游的软磁材料企业,此时只有积极布局无线充电市场,才能逐渐形成新的经济增长点。

  山东中瑞电子紧随市场需求,业务也切换至高端应用。据《磁性元件与电源》消息,中瑞电子已对产品结构进行调整,加大软磁材料在电动汽车、无线充电等新兴产业应用,这对于软磁材料高频、宽温、低功耗等性能提出了更高的要求。

  但方象知产研究院从目前山东中瑞电子的专利中,未发现其在无线充电领域的专利布局;且在2011年之后,企业也没有任何专利申请。

  方象知产研究院发现,山东中瑞电子目前已经进驻临沂高新区电子产业园,而该园区企业入园标准为“具有前沿科技水平的高端类企业”。方象知产研究院推测,该企业对于无线充电等高端器件应用领域的技术,可能采用技术秘密的方式进行产权保护。但技术秘密保护存在风险,包括泄密和第三方独立研发等。无线充电领域的业务布局,能否带动企业未来的发展,技术保护是影响因素之一,而这些是由技术自身特性以及企业自身保密能力等因素所决定。

  综合分析山东中瑞电子的技术保护及发展路径,可以看出,该公司专利涉及软磁铁氧体材料成分及制备工艺的改进等,具有较高的技术价值。作为一家知名的软磁材料及器件研发应用型科技企业,该公司注意技术成果的专利保护,并形成了几类具有自主创新和市场规模优势的主营产品。

  在全球化大潮的影响下,山东中瑞电子准备征战海外。方象知产研究院认为,软磁材料作为技术密集型行业,企业应当强化研发投入,提升技术水平,逐渐缩短与外资企业的技术差距,通过产业结构升级,不断开发出高附加值的软磁产品。与此同时,企业在重视知识产权保护的过程中,还要积极进行海外专利布局,为接轨国际市场打下基础。

  在这一过程中,对市场需求的敏锐洞察、对技术竞争态势和情报的充分探取,是中国企业实现突破的有力保证。面对日美传统巨头垄断高端市场的软磁行业,方象知产研究院建议,中国企业要破局,不仅要持续提高研发投入,还需要优先在无线充电等创新应用领域内布局,以逐步提升产品在高端市场的占有率,提高中国软磁行业的整体水平和竞争优势。

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