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碳纤维新能源汽车离我们还有多远?

发布时间:2021-04-01

近年来,各大车企争相布局新能源汽车,行业竞争日益激烈。然而,汽车轻量化问题始终是困扰该产业发展的瓶颈。如何破解这道难题?新材料能否成为解决之道?日前,中国工程院举行“高性能纤维与汽车轻量化技术创新发展战略研究”项目成果发布会,与会专家进行了探讨。

高性能纤维带来希望

有研究表明:总重量1550千克的新能源汽车续航里程186公里,如果总重量能减少到1011千克,则续航里程可提高到275.5公里。

如何实现轻量化?与会专家表示,纤维增强复合材料是至今为止综合性能最好、能在工程上应用的轻量化材料。包括碳纤维在内的高性能纤维不仅可以用在汽车等运输工具的减排降耗,还可以提高机械运动精度,帮助海洋化工装备防腐蚀等。

中国工程院“高性能纤维与汽车轻量化技术创新发展战略研究”项目秘书长余木火介绍,2015年实现了全碳纤维车身的宝马i3、i8电动车已经成功商业化,重量仅151千克,售价仅3.4万欧元,与金属汽车相当。“不光是宝马,国外几乎所有知名汽车企业都纷纷与碳纤维企业紧密合作,开展了碳纤维复合材料汽车或零部件研发,国内一大批上市公司也加入到碳纤维产业链,并成为我国碳纤维规模化应用的主力。可以说,掌握碳纤维等新材料技术的汽车企业将成为未来汽车业的龙头。”余木火说。

在我国,上汽、北汽分别与东华大学合作研发了碳纤维金属混杂车身代替高强度钢,大众、海源等还研发了底盘车身一体化微型车。奥新新能源汽车公司在2015年成功研发我国首辆碳纤维新能源汽车,今年3月通过所有测试,正在建设年产2万辆碳纤维车身电动车生产线。

供给还需多方着力

与会专家介绍,作为轻量化材料的高性能纤维包括碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维、聚苯硫醚纤维、玄武岩纤维、聚酰亚胺纤维等。全球主要高性能纤 维年产能33万吨,中国只有7.3万吨,供应乏力。在竞争激烈的碳纤维领域,我国年产量仅为4000吨,大多数企业处在亏损状态。“中国碳纤维企业有30 多家,每家投入几亿元到十几亿元,最大规模不超过3000吨,相比国际龙头3万吨的规模而言,还是无法竞争。”余木火说。

除了原材料的不足,我国还缺乏大丝束碳纤维技术及其产业链。“我国30多家企业全部生产小丝束,没有大丝束碳纤维生产技术与产品。对新能源汽车而 言,大丝束碳纤维成本低、织物效率高,铺层次数少,满足量产节拍。如果2020年新能源汽车产量达到500万辆,还需要足够多的大丝束碳纤维。”余木火 说。

此外,我国生产碳纤维的关键材料和设备还依靠进口。据介绍,由于碳纤维油剂、碳化设备依靠进口,没有大型石墨碳材料,许多企业不得不从国外购买要价不菲的汽车零部件自动化生产线。因此,我国新能源汽车要进一步发展,新材料的国产化非常重要。

尽管国内许多企业已经研发出性能优异的新材料汽车,但是要想向市场推广,进入商业化,还需要进一步建立维修、回收和循环使用技术体系。“企业还要重视碳纤维汽车的回收再利用,维修等问题,否则汽车轻量化的进一步推广就成问题。”中国化学纤维工业协会副会长贺燕丽说。

产业发展前景可观

国家发展改革委产业协调司机械装备处调研员吴卫表示,随着节能与新能源汽车产业规划的深入实施,特别是近年来新能源汽车产业的加速发展,汽车轻量化包括轻金属非金属材料,产业化规模化发展进入了新的阶段。

为加大支持力度,强化政策引导,去年国家发展改革委印发了《增强制造业核心竞争力三年行动计划(2015-2017年)》,力争用较短时间率先在轨道交通装备、新能源(电动)汽车等重点领域,突破一批重大关键技术实现产业化。

针对当前高性能纤维与汽车轻量化产业发展面临的问题,中国工程院项目组提出建议:建立若干“高性能纤维与轻量化产业链示范工程”,形成产业链各环节 具有合理开工率、连续稳定运行、合理企业利润的完整示范工程;培育行业龙头企业,提高规模效益,参与国际竞争;设立“高性能纤维与轻量化”重点科技专项, 加大科技攻关力度;建立我国高性能纤维与轻量化技术科技与人才培养体系和高性能纤维与轻量化国家实验室或国家重点实验室、国家工程实验室、国家知识服务平 台。

中国工程院项目组还提出高性能纤维与汽车轻量化产业发展战略:从2016年到2020年,通过科技攻关,建立高性能纤维与汽车轻量化设计制造技术体 系和产业链体系,形成从原材料到碳纤维汽车及其零部件的标准及其检测体系。从2020年到2025年,逐步推广应用到整个汽车产业。通过逐步扩大碳纤维生 产规模,结合研发碳纤维制造新技术,降低原材料成本50%。

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