沙利文发布《中国手套箱行业市场独立研究报告》|中国手套箱行业市场独立研究报告|惰性|沙利文|箱体|触媒

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在高端制造领域，手套箱技术的发展经历了从基础密封箱室到智能化、集成化系统的演变，成为科研与工业生产中不可或缺的关键设备。尤其在新能源变革推动下，中国手套箱行业崛起，成为全球市场重要参与者。

弗若斯特沙利文（Frost & Sullivan，简称“沙利文”）特发布《中国手套箱行业市场独立研究报告》（以下简称《报告》），全面分析手套箱行业全貌。《报告》探讨了手套箱的定义、分类、构造、工作原理、技术标准及历史沿革，从技术发展、行业动向和市场潜力等角度提供深度解析。《报告》显示，手套箱技术正向高度集成化、智能化发展，将成为科研机构、高校实验室及高端制造生产环节的重要工具。

本文主要解析手套箱技术的核心原理、市场现状及发展趋势，探讨其如何推动高端制造环境的创新和升级。通过沙利文的专业分析，揭示了手套箱在新材料、核技术、生物医药、锂电池、太阳能电池等领域的应用潜力，以及其如何助力企业在市场竞争中保持领先地位，为社会和经济发展带来积极影响。

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手套箱定义及分类

手套箱（Glovebox）是一种密封箱室类设备，主要应用于保护水氧敏感材料免受外部环境干扰，或保护操作人员免受实验和工业生产过程的侵害。手套箱行业伴随高端制造对生产环境要求的提升而逐步发展，在科研机构部门、高校院所实验室、创新型企业研发部门、高端制造生产环节中手套箱是必不可少的关键环节的保护性设备。当前，手套箱行业已向高度集成化、智能化方向发展。

惰性气氛手套箱

惰性气氛手套箱创造无水、无氧或无尘无菌的惰性气氛环境，保护对水、氧敏感材料免受外部环境的影响。惰性气氛手套箱广泛应用于处理水氧敏感材料在惰性气氛中的科研实验及高端制造领域。科研实验中，惰性气氛手套箱可保护对水氧敏感的材料，确保实验结果的精确度并降低安全风险。高端制造领域中，惰性气氛手套箱对于安全生产和保证产品质量至关重要。例如，电子产业对微米级的微粒具有高度的敏感性，因为这些微粒可能会引发金属层之间的短路，从而导致无法进行生产或者产生次品，降低产品良率。手套箱有效控制微粒达到微米级以下，保证产品质量；在锂电池生产中，中段电芯装配环节需要借助手套箱严格控制氧含量、湿度、粉尘等，避免水分子、氧气或粉尘对电池性能产生影响。

防护手套箱

防护手套箱用于处理有毒、放射性等物质，避免操作人员直接接触有毒有害物质，并防止对人体造成辐射。防护手套箱箱内维持负压环境，微小泄露发生时，避免有害物质向外溢出，最大限度减少危险材料泄露风险。此外，这类手套箱通常在排气口处配备高效空气过滤器（High Efficiency Particulate Air Filter，HEPA），以避免有害性物质的排放。防护类手套箱在核材料研究、同位素制药、危险化学品处理等领域被广泛应用。

其中，惰性气氛手套箱属于传统设备，惰性气氛保护智能装备及放化级密封箱室智能装备属于智能化高端装备。在惰性气氛环境下，智能化高端设备的特点为：1）动力系统不能置入手套箱内，其需要通过磁流体、磁力耦合等方式进行动力传递；2）操作箱内空间小、要求被集成设备精小紧致；3）需要能够实现快速拆装。因此惰性气氛保护智能装备及放化级密封箱室智能装备与传统人工智能设备存在本质差异。

来源：沙利文分析

标准化手套箱基本构造分析

标准化惰性气氛手套箱的构造包括手套箱箱体、控制系统、气体净化系统、过渡仓、检测仪和真空泵等部分。其中，手套箱箱体是进行实验及生产的主要空间，箱体视窗通常采用硬质透明材料，以提供良好可视性。箱体顶部或侧部设置有出口过滤装置、照明、操作显示屏和自控系统等，底部同步安装有入口过滤装置、循环风机、气体净化系统等。在手套箱的前视窗上，设置有手套口，用于密封和连接柔性操作手套。手套通过密封圈固定于手套口的凹槽内，操作员通过手套进入箱体操作。气体净化系统中的净化柱位于手套箱的底部。过渡仓位于手套箱箱体侧，实现箱内物质与外界的传递和转移。检测仪则用于检测手套箱内的气氛环境参数，以确保实验和生产的顺利进行。真空泵主要用于手套箱组件抽真空，以及维持手套箱内部的设定压力。

来源：沙利文分析

基于下游应用生产需要，手套箱厂商需要在标准手套箱基础上，调整手套箱结构尺寸、增添零部件和设备，以及扩充功能，以适应不同的行业需求。

控制系统

控制系统主要由控制模块、显示屏、压差传感器、密闭阀执行器、变频器、照明、报警模块、开关、电源等组成。可进行正负压控制、密闭阀开关、照明等控制，并可实时记录手套箱内压力、水氧值等参数。手套箱的压差采用自动控制方式，通过实时采集的箱体压力与外界的相对压差进行抽补气控制。可在手套箱箱体结构失效的情况下，迅速进行抽补气操作，有效降低内外泄露的风险。报警系统可对手套箱压差等进行声光报警。

气体净化系统

气体净化系统包括两种吸附材料——分子筛和铜触媒。分子筛吸收水分，铜触媒和氧气反应，从而将水、氧从惰性气氛中去除。由于分子筛和铜触媒的填充量有限，净化系统在一定时间后将会吸附饱和，此时可以启动自动再生程序。通过改变真空度、加热和气体流转等连续程序，分子筛含水量将下降，氧化的铜触媒将被还原成原始状态，从而恢复气体净化系统的净化能力。

来源：沙利文分析

手套箱工作原理分析

手套箱除水除氧的工作原理基于气体净化系统的闭路循环净化过程。在此过程中，手套箱内的工作气体经由管道和循环风机进行密闭循环，并受到PLC的控制与监测。当工作气体通过净化系统时，净化系统中的分子筛和铜触媒分别吸附水分和氧气。伴随循环次数的增加，手套箱内的工作气体中的水氧含量逐渐减少，最终达到小于1ppm的目标。当净化柱吸附饱和时，操作员可对其进行再生以重复使用。闭路循环净化过程确保了手套箱内的气氛保持干燥和无氧，创造了符合实验或生产要求的惰性气氛环境。

来源：沙利文分析

手套箱技术标准分析

评价手套箱构建完全密封惰性气氛环境工作成果的指标主要是泄露率和水氧含量，泄露率直接影响到箱内的惰性气氛中的水氧含量。作为基础性的工作平台，手套箱对操作人员完成无水无氧特殊要求的实验和生产提供有力保障。

泄露率

泄露率是衡量手套箱密封性能的关键指标之一，直接决定手套箱能否建立所需要的密闭环境。泄露率是指在特定压力下，单位时间内气体泄露入/出手套箱的速度，通常以每小时泄露多少个箱体体积，即Vol/h来描述。

手套箱行业内泄漏率的分级主要参照中国核工业总公司发布的EJ/T 1096—1999《密封箱室密封性分级及其检验方法》。该标准规定，对于具有受控惰性气氛的密封箱室（一级密封箱室），小时泄露率应不大于5x10⁻4 Vol/h。当前，手套箱行业普遍采用该一级密封箱室检测标准，即泄露率应不大于5x10⁻4 Vol/h作为行业标准。

来源：沙利文分析

水氧含量

水氧含量除受泄露率影响外，还受到净化系统的净化效果等因素影响。净化效果取决于净化柱的结构、净化材料、气体流量、净化柱的加热温度、净化程序等。

全球及中国手套箱历史沿革

全球手套箱行业发展历史可归纳为探索期、成长期和发展期三个阶段。

探索期

二战时期，出于对放射性军用材料研究的需要，诞生了早期手套箱产品。早期的手套箱产品主要原理为在箱内不断充入惰性气体以提供惰性环境，尽管可以满足科学研究的基本需求，但存在水氧含量不稳定、使用成本较高等问题，在一定程度上限制了实验结果的准确性和可参考性，因此该阶段手套箱并未实现大规模应用。

成长期

该阶段手套箱科研人员对手套箱整体进行改进，手套箱性能大幅改进。德国工程师Hellmut Fölster和Gerhard Hinrichs发明由“手套箱箱体、过渡仓、手套、气体净化系统”构成的手套箱，现代化手套箱设备初具雏形。另外，Aranki等人提出用透明乙烯基透明材料作为手套箱视窗，使得手套箱的视野扩大，方便操作人员精细化实验与生产。

发展期

伴随科学技术发展，手套箱应用领域进一步扩大，在新材料、核技术、生物医药、锂电池、太阳能电池、特殊焊接、3D打印等行业被广泛应用。展望未来，随着科学技术的进一步发展，生产和实验对环境的要求将愈发苛刻，手套箱将会逐步应用于更多高端领域。

中国手套箱行业相对欧美国家起步较晚，初期手套箱行业存在技术标准不统一、零部件不成熟、成本昂贵等问题，但受益于中国经济快速增长及新能源变革红利，当前中国手套箱行业已成熟，市场呈快速增长趋势。中国手套箱制造技术与世界先进水平已基本同步，并在高性能复杂大型手套箱制造上已达国际先进水平。作为重要的基础性的工作平台，中国手套箱市场受锂电、光伏等行业的发展迅速扩大，在上述下游行业新投产线建设为手套箱带来了可观增量的同时，下游行业自动化升级亦带动手套箱智能装备的采购需求。

纵观手套箱发展历史，手套箱经历了结构上由简单到复杂；应用领域从仅限于核工业到通用科研及高端制造；生产过程由标准化——定制化——高端智能装备演进。

来源：《微重力科学手套箱系统的设计与实现》、《Compact Anaerobic Glove Box for Hospitals andResearch》、沙利文分析

全球及中国手套箱行业发展现状分析

01中国手套箱实现弯道超车，产品性能已达国际先进水准

海外手套箱行业起步较早，具备先发优势。欧美国家工业化进程较早，化工、新材料和核工业等领域的早期发展，新产品和新材料的研发生产对生产环境的要求愈发苛刻，催生了手套箱需求的快速增长。欧美国家在手套箱制造方面具有较长历史和丰富经验，其手套箱产品在气密性、水氧净化能力、性能稳定性等方面通常表现出一流水平。

中国手套箱行业发展迅速，国产龙头凭借优质的产品质量及性价比成功突围。上世纪90年代末，自中国第一台全功能净化手套箱诞生后，中国手套箱行业逐步发展。2000年后，中国本土手套箱厂商相继成立，包括米开罗那、伊特克斯、威格科技等。成立初期，中国手套箱厂商通过消化吸收欧美国家的原理和制造工艺，逐渐使手套箱产品成熟。凭借对于中国本土手套箱下游企业定制化需求的深入理解以及掌握手套箱相关技术的提升，当前，部分国产品牌在密封性、气体纯化技术和水氧含量控制等方面已经达到国际行业先进水平。

中国手套箱行业市场规模从2018年的6亿元增长到2022年的9.6亿元，期间年复合增长率高达12.6%。未来，随着流程工业自动化程度的不断提升，预计在2027年，中国手套箱市场规模将达到55.5亿元，而从2022年至2027年的复合增长率预计将高达42.2%。其中，国产品牌如米开罗那在2022至2023年间在国际市场上实现了市场份额的稳步增长，从5.7%提升至6%，而在国内市场的份额更是从30%大幅提升至40%。此增长趋势展现产品的竞争力和市场接受度，也反映中国手套箱制造商在全球和国内市场策略及品牌建设方面的成果。成本方面，借助成熟的产业链及成熟的规模效应，中国手套箱产品生产成本持续降低，价格方面极具竞争力。产品性能和非标产品定制能力广受客户认可，并成功进入下游核工业、锂电等行业龙头企业供应链。

02智能装备手套箱应用广阔，为手套箱打开第二成长曲线

随着工业的飞速发展，生产需求从单机设备转向全自动化高端智能装备。通过将自动化设备、信息化系统和手套箱智能集成，可实现生产过程全流程气氛控制，消除生产流程过程中外部环境带来的影响，可极大提升工业生产线的生产效率及产品良率。

基于手套箱平台的可扩容性，手套箱厂商可实现多项技术和功能的集成，并实现与前后端生产设备联动，从而提供完整的定制化、智能化解决方案。部分技术领先、品牌效应强大的手套箱龙头厂商直接与下游客户合作，根据客户定制化需求，提供一站式解决方案。这种模式将成为手套箱行业未来主流的发展方向之一。

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