“十大领域用化工新材料发展研究”之 新能源领域用化工新材料发展趋势研究

党的二十大报告明确提出“加快构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系”，系统部署“产业结构、能源结构、交通运输结构等调整优化” 的战略任务。习近平总书记提出的“四个革命、一个合作”能源安全新战略，为新能源产业高质量发展提供了根本遵循和行动指南，标志着我国能源发展进入系统性重构的新阶段。新能源涵盖太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能、海洋能、核能等多元形态，是推动能源结构转型、实现碳达峰碳中和目标的核心支撑，对保障国家能源安全、促进经济社会绿色发展具有战略意义。

新能源产业发展面临严苛环境与性能挑战的双重压力。风电叶片需应对强风载荷与雨水腐蚀，光伏组件须耐受-40℃至85℃的极端温差及紫外线侵蚀，储能设备则须兼具高温稳定性与长循环寿命。传统金属材料及普通塑料等难以满足新能源装备对高可靠性、长寿命与低碳化的需求，已成为制约产业升级的关键瓶颈。

化工新材料凭借其可定制的优异性能（如耐高温、高导电、高绝缘、轻质高强、绿色可回收及智能响应等），成为突破新能源领域技术瓶颈的核心支撑。从工程和特种工程塑料、固态电解质到高性能复合材料，这类材料不仅能显著提升装备性能，还可降低全生命周期成本，推动产业向绿色化、高端化转型。作为驱动新能源产业向高效、安全、低碳发展的关键引擎，化工新材料正朝着高端突破、绿色循环、定制适配与智能升级的方向加速演进，为构建新型能源体系提供坚实的材料保障。

本文立足我国风电、光伏、氢能等产业发展现状，系统梳理各领域重点化工产品应用情况，深入剖析产业发展面临的瓶颈问题，提出聚焦核心技术攻关、推进绿色低碳转型、深化产业链协同联动等创新路径，为推动行业高质量发展提供科学决策参考。

一、发展新能源领域用化工新材料的战略必要性

（一）支撑能源结构转型，筑牢“双碳”目标实现根基

新能源产业的核心使命在于替代传统化石能源，推动能源结构向清洁低碳转型，这一过程离不开化工新材料的技术支撑。在光伏领域，乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、聚烯烃弹性体（POE）封装膜以及聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）背板膜等材料，是保障光伏组件高效光电转换、耐候性、耐腐蚀性、水汽阻隔性与使用寿命的关键技术载体。风电叶片所需的高性能树脂复合材料（如环氧树脂、乙烯基酯树脂）通过轻量化设计和可回收优化，使叶片减重且进一步降低了新能源产品全生命周期的碳足迹。光伏组件封装材料的耐候性提升和水汽阻隔性能优化，可显著延长组件使用寿命。这些材料创新为国家“双碳”目标的实现提供了关键物质保障。

（二）推动产业高端升级，强化产业链供应链安全

发展新能源领域化工新材料，是推动我国从石化大国向石化强国转型的核心路径，更是破解产业低端锁定、保障产业链安全的战略举措。传统化工产业长期面临产能过剩、产品同质化严重、附加值低的困境，而新能源领域用化工新材料属于高附加值、高技术含量的高端产品，能有效带动化工产业从大宗基础产品向高端化转型。2025年我国化工新材料产值已突破1.5万亿元，较2020年增幅达110%，其中新能源材料（如锂电隔膜、光伏胶膜、风电叶片树脂）成为增长最快的细分赛道，为化工产业结构优化注入强劲动力。在全球产业链重构的背景下，新能源领域的自主可控直接关系国家产业安全。此前，我国T1000级超高强度碳纤维、锂电隔膜基膜等核心材料长期依赖进口。近年来，通过技术攻坚，已实现T1000级超高强度碳纤维工业化量产，锂电隔膜基膜国产化率突破90%，高端聚烯烃实现技术突破。这些突破不仅构建了“材料-组件-终端产品”的完整新能源产业链体系，更通过“材料-装备-系统”协同创新，增强了产业链韧性。

（三）驱动技术创新突破，构建产学研协同创新生态

新能源领域化工新材料的研发与应用，是带动多学科技术创新、推动产学研深度融合的重要引擎。其技术突破涉及化工、高分子、生物、材料科学等多个前沿学科，需通过跨领域协同攻关解决“卡脖子”问题。新能源产业的旺盛需求为创新提供了明确导向与动力。同时，新能源领域用化工新材料产业的发展吸引了大量资金与人才投入，推动了创新平台建设与产学研协同机制完善。企业、高校与科研院所围绕“卡脖子”材料开展联合攻关，加速了技术从实验室向产业化的转化进程，既提升了我国化工新材料的技术水平，也为新能源产业的技术迭代奠定了基础。

（四）提升全球竞争优势，适配全球绿色经济新格局

在全球绿色经济体系加速构建的背景下，新能源领域用化工新材料已成为国际竞争的核心赛道之一。欧盟碳边境调节机制（CBAM）等政策的实施，对高碳化工产品出口构成重大挑战，而新能源材料的低碳属性可有效突破贸易壁垒。同时，我国在新能源材料领域的技术优势正带动全产业链“走出去”。我国在风电叶片材料、光伏胶膜、锂电材料等领域的技术与产能优势，使相关材料产品伴随新能源组件出口全球，提升了我国在全球新能源产业价值链中的话语权。

二、我国新能源领域用化工新材料现状

（一）风能产业

截至2025年11月底，全国累计风电装机容量60264万千瓦，占全国发电累计装机容量的15.89%。风能产业主要包括上游原料生产、中游部件制造和整机组装、下游运营三大环节。化工材料主要应用于叶片、机舱、塔筒等关键部件，核心需求是轻量化、高强度、耐候性，以提升发电效率与使用寿命。化工新材料主要应用于叶片制造。

1.叶片材料

叶片主要由外壳、主梁、腹板、芯材和防护涂层等构成，通常90米以上叶片的梁、梁帽、腹板使用碳纤维材料，部分小尺寸或超大尺寸叶片局部使用碳纤维增强、其余部分使用玻纤材料。由于碳纤维成本较高，随着高强玻璃纤维性能不断提升，碳纤维市场渗透率增长放缓。结构胶作为黏合叶片、主梁和腹板的重要材料，主要为环氧树脂体系。芯材主要包括巴沙木、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚醚酰亚胺、苯乙烯-丙烯腈共聚物等。目前市面主流风机叶片采用巴沙木作为主夹芯材料，PVC泡沫作为辅助材料。由于巴沙木价格快速上涨，PET泡沫应用成为新的发展趋势。涂层结构主要分为腻子、底漆和面漆。聚氨酯涂层体系因具有较强的附着力和耐油耐磨性应用最为广泛，在更严苛环境下也用氟碳涂料。目前溶剂型聚氨酯体系占据绝对主流，随着环保要求提高，未来将逐渐向水性聚氨酯体系及生物基涂料发展。

2.机舱材料

机舱主要由机械元件和防护外壳构成，合成润滑油脂（多用高档的聚α-烯烃基础油即PAO）、密封胶以及涂料用于机舱内机械元件运行和密封；环氧树脂主要应用于机舱外壳部分。

3.塔筒和基础材料

塔筒和基础结构多样，特别是海上基础结构，包括单桩、导管架、多桩以及漂浮式等多种类型。塔筒和基础结构主要为金属材料，化工产品主要应用在内外层涂料和灌浆料中。

4.电缆材料

电缆分为塔间电缆、集电电缆和外送电缆等。电缆材料主要包括交联聚乙烯（XLPE）、乙丙橡胶、PVC等，目前我国海上风能项目海缆高端材料主要以XLPE为主，高压及超高压材料多数依赖进口解决。

（二）光伏产业

截至2025年11月底，全国累计太阳能发电装机容量116120万千瓦，占全国发电累计装机容量的30.61%。光伏产业主要包括上游原材料与设备供给、中游电池片制造与组件封装等核心制造以及下游系统应用与运营环节。光伏产业对化工新材料的需求集中在组件封装、导电浆料、结构支撑等环节，核心材料包括封装胶膜、背板材料等。

1.光伏级胶膜材料及助剂

胶膜是光伏组件封装的关键材料，主要用于将太阳能电池片与玻璃、背板黏合在一起，起到保护电池片、隔绝外界环境、提高组件发电效率和延长使用寿命的作用。目前，市场中常用的封装胶膜主要有乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）胶膜、聚烯烃弹性体（POE）胶膜、EPE（EVA-POE-EVA）胶膜、聚乙烯醇缩丁醛（PVB）胶膜等，其中EVA胶膜是主流封装材料。封装助剂是用于提升光伏组件封装性能的关键辅助材料，主要应用于光伏封装胶膜的生产环节，对保障组件的可靠性、耐久性和发电效率具有重要作用。助剂主要包括交联剂、硅烷偶联剂、抗老化剂等。

2.光伏背板材料

光伏背板是光伏组件背面的封装材料，处于光伏组件最外层，主要用于抵抗湿热等环境对电池片、EVA胶膜等材料的侵蚀，起到耐候及绝缘保护的作用。光伏背板主要包括含氟背板、PET背板、聚酰胺背板、其他类型背板等。含氟背板中的氟材料主要有聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯（PTFE）、三氟氯乙烯－乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物等。

3.光伏边框材料

光伏组件制造商一直在寻找耐候绝缘性能更佳、减少PID现象、成本更具有竞争力的化工复合材料替代目前的铝合金边框材料。目前主要是用玻璃纤维（GF）和聚氨酯树脂复合材料经拉挤成型后喷漆制得，也有企业采用PET/GF热塑复合材料一体注塑成型方案以及聚碳酸酯/丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚合物/GF、玄武岩纤维复合材料等。

4.光伏接线盒（连接器）材料

为了适应不同环境气候类型，光伏接线盒多使用改性聚苯醚（mPPO）材料。光伏接线盒选用的mPPO材料需具有抗紫外线、抗老化、抗高温、防腐蚀和阻燃等性能要求。目前国内部分高端接线盒仍用进口产品。

（三）核能产业

截至2025年11月底，全国累计核电装机容量6248万千瓦，占全国发电累计装机容量的1.65%。核电作为一种低碳、高效、可靠的能源，对于推动能源转型、减缓气候变化、保障能源供应和促进经济可持续发展具有重要意义。核电厂主要由三大功能区组成，分别是核岛、常规岛和配套设施，每个功能区域由若干系统组成。其中核岛主要包括反应堆和核辅助系统，使反应堆受控地生产蒸汽；常规岛包括汽轮机发电设施，将核岛产生的蒸汽转化为电力；配套设施为核岛、常规岛乃至厂区提供公共服务。

核能产业高温、高压、强辐射、强腐蚀等极端工况，对材料的物理、化学及力学性能提出了严苛要求。核电厂正常运行时各系统使用的化工产品主要包括硼酸、硝酸、盐酸、硫酸、联氨、液氨、氢氧化钠、氢氧化锂、次氯酸钠、过氧化氢、氢气和六氟化硫等；根据化验分析需要，核电厂还会用到乙炔、丙烷、甲醇、乙醇、丙酮、石油醚等试剂；核电厂检修时，主要用到洗涤剂、油漆及稀释剂等；核电厂安装阶段，用到氧气、乙炔、氮气、氩气等化学品。

核能产业用化工新材料围绕“安全保障、效率提升、寿命延长”三大核心目标，主要包括中子吸收与控制材料硼-10酸、耐辐照耐腐蚀结构材料β晶型均聚聚丙烯、防护材料热塑性弹性体或丁苯橡胶等。

（四）氢能产业

氢能是一种清洁的二次能源，是我国能源转型的重要载体，已正式纳入我国能源战略体系。目前，我国约80%以上的氢气由各类化石原料制得，电解水制氢不足1%，其余均来自工业副产氢气。未来化石燃料制氢+CCUS将成为制蓝氢的重要路线之一，可再生能源电解水制氢是“终极路线”。氢能产业链主要分为上游制氢、中游储运分销和下游应用三大环节。化工新材料主要应用于氢气制取与储运环节，包括质子交换膜和碳纤维增强材料。

1.制氢用化工新材料

电解水制氢技术路线包括碱性电解（AWE）、质子交换膜电解（PEM）、固体氧化物电解（SOEC）和阴离子交换膜电解（AEM）等。碱性电解中，电极、隔膜和密封垫片是碱性电解槽的关键材料，隔膜材料目前主要采用聚苯硫醚基、聚砜基、聚醚砜基、PTFE基复合隔膜，密封垫片主要采用复合PTFE。质子交换膜电解系统主要由电解槽和辅助系统组成，质子交换膜以全氟磺酸膜为主，密封垫一般以三元乙丙橡胶为主体，采用氟树脂复合等方式作为外壳。近年来，全球新增电解槽装机以PEM电解槽装机为主。

2.储运环节用化工新材料

目前，氢能最主要的存储方式包括高压气态储氢、低温液态储氢和固态储氢，其中应用广泛、技术最为成熟的存储方式是高压气态储氢，因此轻质、耐高压的储氢罐是关键。储氢罐用化工新材料主要包括碳纤维、芳纶纤维、高密度聚乙烯、聚酰胺、聚醚醚酮（PEEK）等。

3.加注环节用化工新材料

加氢机使用的化工新材料除少量密封件外（多为氟橡胶），主要用于加氢管路。其中，加氢枪管路一般由6~8层构成，内层多为聚甲醛，也可用乙烯-聚乙烯醇共聚物、聚萘二甲酸乙二醇酯、PA6、PA66等材料；外层多为PA材料，也可用马来酸改性PP和PE、PPS、PA6T等材料。

4.氢燃料电池用化工新材料

氢燃料电池以质子交换膜燃料电池为主流，约占出货量的80%以上，固体氧化物燃料电池和磷酸燃料电池各约占10%。膜电极组件是氢燃料电池电堆的重要组成部分，主要由碳纸（由短纤碳纤维生产，碳纤维含量60%以上的碳纸需进口）、催化层和质子交换膜构成。

三、新能源领域用化工新材料发展面临的主要问题

（一）技术创新滞后，高端产品供给不足

当前我国新能源领域化工新材料技术创新存在原始创新缺失、高端产品国产化率低、性能稳定性不足三大问题。在高端产品层面，我国化工新材料供给呈现明显的“结构性矛盾”，中低端通用产品产能过剩，而新能源产业急需的部分高端特种产品严重依赖进口。例如，动力电池用的高端PEEK材料国产化率不足50%。在性能表现上，国产化工新材料普遍存在性能指标单一、稳定性差、使用寿命短等问题，难以满足新能源产业高端化需求。如锂电领域的隔膜材料，国产产品在孔隙率均匀性、耐高温性等关键指标上与国际先进水平存在差距，影响动力电池的安全性与续航能力。

（二）产业协同不足，全链条联动机制缺失

新能源领域用化工新材料涵盖上游原料、中游制备、下游应用等多个环节，当前各环节“各自为政”，协同效率低下，制约产业发展。一是材料企业与新能源整机制造商之间缺乏有效的供需对接机制，信息不对称导致材料研发方向与实际应用需求错位。材料企业难以精准把握下游产业对材料性能、规格、成本的具体要求，研发的新产品往往无法直接适配应用场景。二是下游企业对国产新材料的认可度不足，加之应用验证周期长、成本高，导致国产新材料短时间难以进入主流供应链。此外，产业配套体系不完善也加剧了协同困境，新能源领域用化工新材料的生产需要高精度的检测仪器、专用的生产装备和配套的助剂体系，目前国内相关配套产业发展滞后，高端检测设备依赖进口，专用装备国产化率低，导致材料生产过程的质量控制难度大，进一步影响产品性能的稳定性。

（三）资源保障薄弱，供应链安全风险凸显

新能源领域用化工新材料的生产高度依赖各类矿产资源和基础化工原料，资源供给的稳定性与安全性直接影响产业发展。如在锂电材料领域，我国锂资源对外依存度约58%，尽管已形成“盐湖+锂辉石+锂云母+回收”的多元化供应格局，但盐湖提锂产能释放缓慢，海外权益矿布局不足，锂资源价格波动剧烈，影响锂电材料供给稳定性。同时，资源回收利用体系不完善进一步加剧了资源压力。新能源产业产生的大量废弃物（如废旧动力电池、废旧光伏组件、废旧风电叶片等）中含有丰富的金属资源和化工材料，但当前存在回收利用技术不成熟、分拣成本高、回收率低等问题。

（四）绿色转型压力大，全生命周期环保约束趋严

在全球“双碳”战略目标的背景下，新能源领域用化工新材料产业面临严峻的绿色转型压力，传统生产模式与可持续发展要求的矛盾日益突出。在生产环节，多数化工新材料的制备过程存在能耗高、碳排放量大、工艺过程污染严重等问题。在全生命周期管理方面，当前缺乏完善的环境影响评估体系和碳足迹追踪机制。新能源领域用化工新材料的生命周期涵盖“原料开采-生产制备-产品使用-废弃处置”全链条，目前国内对材料全生命周期的碳排放、环境足迹的评估能力不足，尚未建立统一的碳标签制度，难以满足全球绿色贸易规则下的市场准入要求。同时，可降解、可循环材料的研发滞后，多数新能源领域用化工新材料属不可降解材料，废弃后难以处理，加剧了环境负担。例如，光伏组件中的封装材料，风电叶片的复合材料，锂电池中的正负极材料、电解液及添加剂等，废弃后回收利用率低，已成为新能源产业发展的“环保痛点”。

四、推动新能源领域用化工新材料高质量发展建议

（一）聚焦核心技术攻关，筑牢创新驱动根基

创新是破解产业“大而不强”的关键，需构建“企业主体、产学研协同、全链条突破”的创新体系。一是强化靶向研发，聚焦新能源核心场景需求，重点突破固态电池电解质材料、硅碳负极材料、锂电高性能隔膜、风电用高端化学品等关键产品制备技术，统筹推进补齐薄弱环节与巩固提升优势领域并举。二是完善创新机制，强化企业创新主体地位，推动建立“重点实验室+创新中心+共性技术研发机构”三位一体的创新平台，鼓励龙头企业牵头组建联合创新体，整合产学研资源开展协同攻关，缩短技术研发与产业化周期。

（二）优化产业结构布局，提升高端供给能力

以供给侧结构性改革为主线，破解“低端过剩、高端短缺”的结构性矛盾。一是推动产品高端化升级，加快优化同质化严重的低端产能，鼓励企业开展差异化竞争，增加高端产品品种规格。二是优化产业空间布局，引导新建项目向资源环境承载力强的化工园区集中，推动化工园区规范化发展，完善园区内上下游产业链配套。三是强化锂、镍、钴等资源保障能力，针对锂电材料等关键领域，构建“盐湖+锂辉石+锂云母+回收”的多元化资源供应体系，积极布局海外权益矿，同时搭建动力电池回收利用体系，提升锂资源循环利用效率，降低对外依存度。

（三）推进绿色低碳转型，夯实可持续发展底色

绿色低碳是产业高质量发展的必由之路，需贯穿材料生产、使用、回收全生命周期。一是优化生产端绿色制造，推进化工与“绿电”“绿氢”等产业耦合，推广工艺节能、清洁生产技术，降低单位产品能耗和碳排放，减少挥发性有机物排放。二是推动原料端绿色替代，发展生物化工，强化生物基材料与现有化工产业链衔接，实现对传统化石基产品的部分替代。

（四）深化产业链协同联动，畅通产业发展循环

打破产业链各环节壁垒，构建“材料-装备-应用”全链条协同发展生态。一是加强供需精准对接，搭建材料企业与新能源下游应用企业的对接平台，增强企业专业化、小批量、定制化服务能力，推动材料研发与下游场景需求深度融合，解决新材料市场导入难题。二是完善应用验证体系，用好新材料首批次应用保险补偿等政策，降低下游企业试用国产新材料的风险，加快光伏、风电等领域化工新材料的应用验证进程，提升客户对国产产品的信任度。三是健全标准体系建设，加快完善新能源用化工新材料的产品标准、检测标准和工程建设标准体系建设，打破依赖国外标准的局面，形成生产企业与下游应用企业的共识，降低验证壁垒。

（五）加速数字化智能升级，提升产业核心竞争力

以数字化转型赋能产业效率变革，推动产业向“智”造升级。一是推进生产过程智能化，推广先进感知技术、全流程智能控制系统，提高主要生产装置自控率，打造智能制造示范工厂和智慧化工示范园区。二是应用数字孪生技术，实现对工艺流程的精准预测、优化控制和预见性维护，优化分子设计与配方，将传统试错法研发周期从数年缩短至数月甚至数周，提升研发与生产效率。三是构建工业互联网平台，打造面向新能源用化工新材料行业的特色专业型工业互联网平台，建立产业链监测系统，实现上下游数据共享、资源协同，提升产业链整体韧性。

五、结语

发展新能源领域用化工新材料，是连接新能源产业升级、石化产业转型、能源安全体系构建与绿色低碳转型的战略枢纽。面对全球能源格局重构与产业变革的机遇与挑战，加快推进新能源领域用化工新材料的技术创新与产业化应用，既是破解材料国产化率不足、产业链协同不足等现实问题的迫切需求，更是实现高质量发展、建设能源强国的长远战略选择。

当前，我国新能源领域用化工新材料产业正处于由“跟跑并跑”向“并跑领跑”战略跃升的关键转折期。通过强化核心技术攻关、优化产业结构布局、深化产业链协同、加快绿色低碳转型，新能源领域用化工新材料必将为构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系提供坚实支撑，为实现“双碳”目标和能源强国建设注入强劲动能。