提升新能源汽車續航，這三種車身材料你應該知道

汽車材料技術研究已上升到國家戰略層面，《中國制造2025》將材料技術列為節能和新能源汽車發展的核心。特別是在新能源汽車領域，輕量化材料和設計應用不僅是降低電動汽車能耗的技術，也將影響未來的汽車設計理念，成為電動汽車技術革命的主推力。其中，鋁合金、碳纖維、工程塑料等材料的應用是汽車輕量化的主要手段。

2017年5月11日，由中國汽車技術研究中心、天津市西青區人民政府聯合主辦，中國汽車技術中心數據資源中心承辦的“2017中國汽車材料（西青）國際論壇”在天津成功舉辦。本次論壇以“創新材料重塑汽車產業價值鏈”為主題，近千位國內外嘉賓進行了深入交流。在輕量化材料分論壇上，多位專家分析了輕量化材料（鋁合金、碳纖維、工程塑料）在汽車行業的應用現狀和未來發展趨勢。

工業和信息化部節能與綜合利用司司長高云虎在致辭中指出，工業和信息化部將深入推進綠色設計示范和綠色設計產品評價試點，打造一批具有較強示范帶動作用的綠色供應鏈，逐步建立綠色設計產品的市場監管機制。中國認監委副主任關俊文指出，中國認監會將在汽車、相關零部件和材料領域全面推行綠色產品認證制度，為消費者提供更多更好的產品。

鋁合金：應用最廣泛的汽車輕質材料

目前，鋁合金材料是汽車制造中應用最廣泛的輕質材料。在傳統汽車中，捷豹路虎、奧迪等車型已經開始廣泛使用全鋁車身；

在新能源領域，日產聆風采用鋁合金面板，而特斯拉所有車型從底盤到車身都采用鋁合金。

“對于電動汽車來說，減重100公斤可以使續航里程增加10%左右，此外，還可以通過減肥來降低成本。因為車身很輕，所以電池的重量可以減輕。現在這種電池據說是以原來的容量為基礎的，一千瓦大約是2000到3000元。通過降低電池成本，新能源汽車的成本問題les可以在一定程度上得到解決。”中國鋁業公司總工程師趙必志表示。從安全角度來看，減輕重量可以縮短制動距離，提高安全性能，有助于行人保護，提高安全性。

關于鋁合金材料的市場前景，趙Pizhi說：“早在2012年，中國整個汽車鋁合金材料市場每年使用1萬噸，到2016年，這個數字已經上升到7萬噸。到2020年，高端面板的市場規模將達到30萬噸。除了高端面板，還有結構部件和商用車用鋁板到2020年，中國將超過100萬噸。"

為了節約能源、減少排放、防止變暖和提高安全性能，汽車行業正在使用鋁合金汽車板來實現汽車輕量化，中國汽車輕量化的序幕已經拉開。

碳纖維：更輕更好，但更貴。

“輕量化總是在重量、性能和成本之間找到平衡。”這是康得復合材料副總裁何鵬，他了解輕量化。與鋼和鋁合金相比，碳纖維的密度有20%至30%的優勢，它除了具有很高的比強度和比剛度外，還具有一些非金屬的典型特性，如耐腐蝕性。

成本是一個很大的劣勢。目前，碳纖維的綜合成本相當于鋁的2到2.5倍。然而，碳纖維可以作為整個輕量化過程中很好的補充材料和關鍵材料，在這個階段可以與鋁或其他金屬相匹配。從長遠來看，隨著應用領域的擴大和工業化的發展，金屬可以以較低的成本逐漸被取代，成為汽車應用的主要材料。

何鵬表示，預計將在三到五年內通過產業鏈本地化降低碳纖維的各種成本。國產化的應用，整個產業鏈在中國經歷了從0到1的過程，應用后，整個成本將降低。另一個是設計能力和經驗，因為中國的整個碳纖維設計，包括碳纖維數據庫和車身樣本，都不是很健全，大家還在摸索。此外，制造工藝還需要進一步改進，因為碳纖維的制造成本需要進一步降低，才能在汽車領域更好地利用碳纖維。

“在目前碳纖維成本的基礎上，三到五年內成本將降低30%到50%，這樣與鋁相比，它將更具競爭力，更好地應用于汽車的整個結構。”

工程塑料：價格低廉，可塑性高。

用塑料代替鋼的概念已經被廣泛傳播。由于其低廉的價格和高塑性，越來越多的高性能塑料和塑料復合材料被廣泛應用于汽車中。目前，德國汽車中使用的工程塑料數量最多，平均占汽車總材料的15%以上。

一般塑料的比重為0.9~1.6，玻璃纖維增強復合材料的比重不會超過2.0，而A3鋼的比重為7.6，鋁的比重為2.7。使用塑料可以將零件的重量減少約40%，同時可以大大降低其成本。

目前，常見的汽車工程塑料有聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚和ABS。聚酰胺材料主要用于動力、底盤部件和結構部件，約占汽車塑料的20%；聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚等材料主要用于電子電氣零部件和結構件，約占車用塑料的15%；

ABS工程塑料主要用于汽車內外部等部位。

“在新能源汽車領域，工程塑料仍在廣泛使用，如電池模塊外殼和連接器。電池殼需要材料強度，而連接器需要絕緣和密封性能。在實現輕量化的同時，工程塑料可以完美滿足上述要求。”杜邦中國亞太區技術經理王興旺，說。

據估計，2020年，汽車的平均塑料消費量可能達到500公斤/輛以上，占汽車總材料的1/3以上。隨著新能源汽車的廣泛使用，以及鋁合金和碳纖維的高成本，且以進口為主。未來，汽車的車頂、車門、座椅部件、車輪和外圍結構部件可能會改為工程塑料。

工程塑料的市場需求必然會帶動塑料改性、塑料制備、制造、模具等相關行業的發展。目前，這項研究也是科學研究和工業界的熱點之一。同時，還應注意一些相關問題，例如工程材料的微觀結構和各向異性可能帶來的安全問題，這也將導致其他新的設計挑戰。

輕量級實際上是一個集成了多種材料學科優化的過程。在性能令人滿意的情況下，在一定的成本范圍內實現減重目標是一個平衡的優化過程。“在最正確的地方使用最合適的材料”，使汽車產品在確保安全性和舒適性的基礎上實現極致輕量化。汽車材料技術研究已上升到國家戰略層面，《中國制造2025》將材料技術列為節能和新能源汽車發展的核心。特別是在新能源汽車領域，輕量化材料和設計應用不僅是降低電動汽車能耗的技術，也將影響未來的汽車設計理念，成為電動汽車技術革命的主推力。其中，鋁合金、碳纖維、工程塑料等材料的應用是汽車輕量化的主要手段。

2017年5月11日，由中國汽車技術研究中心、天津市西青區人民政府聯合主辦，中國汽車技術中心數據資源中心承辦的“2017中國汽車材料（西青）國際論壇”在天津成功舉辦。本次論壇以“創新材料重塑汽車產業價值鏈”為主題，近千位國內外嘉賓進行了深入交流。在輕量化材料分論壇上，多位專家分析了輕量化材料（鋁合金、碳纖維、工程塑料）在汽車行業的應用現狀和未來發展趨勢。

工業和信息化部節能與綜合利用司司長高云虎在致辭中指出，工業和信息化部將深入推進綠色設計示范和綠色設計產品評價試點，打造一批具有較強示范帶動作用的綠色供應鏈，逐步建立綠色設計產品的市場監管機制。中國認監委副主任關俊文指出，中國認監會將在汽車、相關零部件和材料領域全面推行綠色產品認證制度，為消費者提供更多更好的產品。

鋁合金：應用最廣泛的汽車輕質材料

目前，鋁合金材料是汽車制造中應用最廣泛的輕質材料。在傳統汽車中，捷豹路虎、奧迪等車型已經開始廣泛使用全鋁車身；

在新能源領域，日產聆風采用鋁合金面板，而特斯拉所有車型從底盤到車身都采用鋁合金。

“對于電動汽車來說，減重100公斤可以使續航里程增加10%左右，此外，還可以通過減肥來降低成本。因為車身很輕，所以電池的重量可以減輕。現在這種電池據說是以原來的容量為基礎的，一千瓦大約是2000到3000元。通過降低電池成本，新能源汽車的成本問題les可以在一定程度上得到解決。”中國鋁業公司總工程師趙必志表示。從安全角度來看，減輕重量可以縮短制動距離，提高安全性能，有助于行人保護，提高安全性。

關于鋁合金材料的市場前景，趙Pizhi說：“早在2012年，中國整個汽車鋁合金材料市場每年使用1萬噸，到2016年，這個數字已經上升到7萬噸。到2020年，高端面板的市場規模將達到30萬噸。除了高端面板，還有結構部件和商用車用鋁板到2020年，中國將超過100萬噸。"

為了節約能源、減少排放、防止變暖和提高安全性能，汽車行業正在使用鋁合金汽車板來實現汽車輕量化，中國汽車輕量化的序幕已經拉開。

碳纖維：更輕更好，但更貴。

“輕量化總是在重量、性能和成本之間找到平衡。”這是康得復合材料副總裁何鵬，他了解輕量化。與鋼和鋁合金相比，碳纖維的密度有20%至30%的優勢，它除了具有很高的比強度和比剛度外，還具有一些非金屬的典型特性，如耐腐蝕性。

成本是一個很大的劣勢。目前，碳纖維的綜合成本相當于鋁的2到2.5倍。然而，碳纖維可以作為整個輕量化過程中很好的補充材料和關鍵材料，在這個階段可以與鋁或其他金屬相匹配。從長遠來看，隨著應用領域的擴大和工業化的發展，金屬可以以較低的成本逐漸被取代，成為汽車應用的主要材料。

何鵬表示，預計將在三到五年內通過產業鏈本地化降低碳纖維的各種成本。國產化的應用，整個產業鏈在中國經歷了從0到1的過程，應用后，整個成本將降低。另一個是設計能力和經驗，因為中國的整個碳纖維設計，包括碳纖維數據庫和車身樣本，都不是很健全，大家還在摸索。此外，制造工藝還需要進一步改進，因為碳纖維的制造成本需要進一步降低，才能在汽車領域更好地利用碳纖維。

“在目前碳纖維成本的基礎上，三到五年內成本將降低30%到50%，這樣與鋁相比，它將更具競爭力，更好地應用于汽車的整個結構。”

工程塑料：價格低廉，可塑性高。

用塑料代替鋼的概念已經被廣泛傳播。由于其低廉的價格和高塑性，越來越多的高性能塑料和塑料復合材料被廣泛應用于汽車中。目前，德國汽車中使用的工程塑料數量最多，平均占汽車總材料的15%以上。

一般塑料的比重為0.9~1.6，玻璃纖維增強復合材料的比重不會超過2.0，而A3鋼的比重為7.6，鋁的比重為2.7。使用塑料可以將零件的重量減少約40%，同時可以大大降低其成本。

目前，常見的汽車工程塑料有聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚和ABS。聚酰胺材料主要用于動力、底盤部件和結構部件，約占汽車塑料的20%；聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚等材料主要用于電子電氣零部件和結構件，約占車用塑料的15%；

ABS工程塑料主要用于汽車內外部等部位。

“在新能源汽車領域，工程塑料仍在廣泛使用，如電池模塊外殼和連接器。電池殼需要材料強度，而連接器需要絕緣和密封性能。在實現輕量化的同時，工程塑料可以完美滿足上述要求。”杜邦中國亞太區技術經理王興旺，說。

據估計，2020年，汽車的平均塑料消費量可能達到500公斤/輛以上，占汽車總材料的1/3以上。隨著新能源汽車的廣泛使用，以及鋁合金和碳纖維的高成本，且以進口為主。未來，汽車的車頂、車門、座椅部件、車輪和外圍結構部件可能會改為工程塑料。

工程塑料的市場需求必然會帶動塑料改性、塑料制備、制造、模具等相關行業的發展。目前，這項研究也是科學研究和工業界的熱點之一。同時，還應注意一些相關問題，例如工程材料的微觀結構和各向異性可能帶來的安全問題，這也將導致其他新的設計挑戰。

輕量級實際上是一個集成了多種材料學科優化的過程。在性能令人滿意的情況下，在一定的成本范圍內實現減重目標是一個平衡的優化過程。“在最正確的地方使用最合適的材料”，使汽車產品在確保安全性和舒適性的基礎上實現極致輕量化。

標簽：奧迪捷豹路虎理念日產

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