近年來,，隨著節(jié)能減排,、綠色環(huán)保的理念日益盛行和政府相關(guān)政策的大力扶持，我國新能源汽車呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng),，,，2017年，中國新能源汽車產(chǎn)銷均接近80萬輛,，分別達(dá)到79.4萬輛和77.7萬輛,，同比分別增長(zhǎng)53.8%和53.3%，,。中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示,，2018年1-6月新能源汽車產(chǎn)銷分別完成41.3萬輛和41.2萬輛，同比增長(zhǎng)94.9%和111.6%,，上半年表現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于前幾年,。

在新能源汽車高歌猛進(jìn)的同時(shí)，整個(gè)行業(yè)亦面臨著新的挑戰(zhàn),，“里程焦慮”可謂是必須破解的頭等難關(guān),。

應(yīng)對(duì)之策有三：一是增加電池容量、提升能量密度,、,；二是應(yīng)用輕量化技術(shù)為汽車減重“瘦身”；三是加快充換電樁站布局,、緩解充電難題,。

有業(yè)內(nèi)人士表示，目前在動(dòng)力電池相關(guān)技術(shù)短期內(nèi)難有重大突破和充換電樁站布局相對(duì)滯后等綜合因素制約下,，碳纖維輕量化新能源汽車將迎來春天,，且“風(fēng)景這邊獨(dú)好”。

有專家表示：未來能夠顛覆汽車行業(yè)或者把汽車行業(yè)帶到更高高度的有兩件事情：一個(gè)是AI(人工智能),，第二個(gè)就是碳纖維輕量化,，用碳纖維復(fù)合材料顛覆金屬材料。

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料有著絕佳的物理特性：比鋁輕30%,、比鋼輕50%,，強(qiáng)度卻是鋼的7至9倍，最早用于航空,、航天,、軍工等科技高精尖領(lǐng)域。業(yè)界公認(rèn),，CFRP(碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料)是目前解決新能源汽車減重的最好方法,，碳纖維的應(yīng)用可使汽車減重30%~60%，被譽(yù)為“輕量化之王”,，是新能源汽車“瘦身革命”的領(lǐng)導(dǎo)者,，在汽車輕量化方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用,。

那么，碳纖維輕量化新能源汽車的現(xiàn)狀與應(yīng)用前景如何,？

本文嘗試分析,，供業(yè)界評(píng)鑒。

材料革命

汽車材料產(chǎn)業(yè)的規(guī)律是,，當(dāng)一種材料壟斷已經(jīng)形成,，后來者就很難完全顛覆，只有等待下一次產(chǎn)業(yè)革新浪潮,。如今,，隨著新能源汽車時(shí)代的加速到來,，一個(gè)全新的,、充滿想象空間的汽車用材料市場(chǎng)機(jī)會(huì)正在開啟。碳纖維復(fù)合材料等汽車非金屬材料正迎來一個(gè)前所未有的歷史黃金期,。

相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明,，碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料,，密度低,、比性能高，無蠕變,，非氧化環(huán)境下耐超高溫,，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間,，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性,，耐腐蝕性好，X射線透過性好,。碳纖維的強(qiáng)度高于超高強(qiáng)度鋼2倍以上,，比鋁輕30%、比鋼輕50%,，強(qiáng)度卻是鋼的7至9倍,，因?yàn)橹亓繕O輕、吸震能力優(yōu)秀,、舒適性高,，但表面硬度不佳，當(dāng)施予的外力高于其破壞強(qiáng)度時(shí),，會(huì)造成斷裂,，也因?yàn)檫@個(gè)原因，碳纖維具備了在發(fā)生碰撞時(shí)強(qiáng)大的吸能表現(xiàn),。傳統(tǒng)的鈑金修復(fù)工作,，對(duì)于碳纖維車身并不適用,，發(fā)生碰撞后產(chǎn)生的形變部件，同樣也是以更換為主,。其工藝復(fù)雜程度也無法只用“織毛衣”將其比喻,，把“碳”加工成一塊適用的碳纖維板材要經(jīng)過上百道復(fù)雜工藝，成本高昂,。

如果以耗鋼材400kg為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析,，可以得出不同材料的減重?cái)?shù)據(jù)：高強(qiáng)度鋼材需要320kg，鋁合金240kg,，鎂合金220kg,，復(fù)合材料160kg，減重潛力分別為：10%—20%,、40%,、50%以及復(fù)合材料的60%。

近年來,，隨著政策的持續(xù)引導(dǎo)和資本的不斷注入,，國內(nèi)碳纖維行業(yè)迎來快速發(fā)展，中國企業(yè)的努力不僅使這種差距縮小,，而且大大降低了進(jìn)口碳纖維的價(jià)格,。工信部《石化和化學(xué)工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》提出加快發(fā)展高性能碳纖維及復(fù)合材料，重點(diǎn)突破高強(qiáng)碳纖維低成本,、連續(xù)穩(wěn)定,、規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù),，加快高強(qiáng)中模,、高強(qiáng)高模級(jí)碳纖維產(chǎn)業(yè)化突破。同時(shí)專項(xiàng)扶持基金逐漸完備,?？档眯隆⒔鸢l(fā)科技,、和邦生物,、海源機(jī)械、精功科技等上市公司或其股東集團(tuán)資本不斷注入,，布局碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈,。依托上市公司和股東集團(tuán)大平臺(tái)，有利于整合資源技術(shù)優(yōu)勢(shì),，提供資金保障,，加快國內(nèi)碳纖維行業(yè)發(fā)展。　　隨著碳纖維復(fù)合材料快速成型工藝的技術(shù)突破,，使得碳纖維復(fù)合材料已經(jīng)能夠滿足汽車大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需要,。此外，隨著碳纖維原料本身生產(chǎn)工藝的成熟,，碳纖維的成本在這幾年也有了比較大的下降,。

尤其值得關(guān)注的是,，在成型技術(shù)和汽車輕量化方面,，康得復(fù)合材料有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“康得復(fù)材”)走在了前面,。從2011年起，康得集團(tuán),、康得新集團(tuán)整合優(yōu)質(zhì)資源,，打造了全球唯一的碳纖維輕量化生態(tài)平臺(tái)，成為一個(gè)為汽車碳纖維輕量化提供系統(tǒng)解決方案的服務(wù)提供商,。在法國巴黎舉辦的JEC國際復(fù)合材料展會(huì)上,，康得復(fù)材首發(fā)展出了一款全碳纖維復(fù)合材料車身，在成功解決了碳纖維復(fù)合材料白車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),、精確制造及白車身裝配等難題后,，實(shí)現(xiàn)了車身結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì)。

2018年4月25日-5月4日,，兩年一度的北京國際車展盛大舉行，國內(nèi)碳纖維復(fù)合材料的領(lǐng)軍者,，康得復(fù)合材料有限責(zé)任公司(下稱“康得復(fù)材”)攜全碳纖維車身,、玻纖板簧、Surface-RTM零部件等最新研發(fā)產(chǎn)品盛裝亮相,，展示中國汽車碳纖維復(fù)合材料輕量化的最高水平,。康得復(fù)材首次帶來了產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈企業(yè)完全自主設(shè)計(jì),、開發(fā)和制造的全碳纖維車身,。康得復(fù)材副總裁,、首席技術(shù)官(CTO)兼康得新歐洲復(fù)合材料研發(fā)中心總經(jīng)理及KDXRoding歐洲汽車設(shè)計(jì)中心聯(lián)合總經(jīng)理何鵬博士稱,，康得復(fù)材集中展示了過去兩年發(fā)展的成果，標(biāo)志著中國已經(jīng)具備了汽車復(fù)合材料輕量化設(shè)計(jì),、研發(fā),、制造及量產(chǎn)的能力。在康得復(fù)材的帶動(dòng)下,，中國汽車碳纖維復(fù)合材料輕量化實(shí)現(xiàn)了從0到1的重大突破,。目前，康得復(fù)材在廊坊的產(chǎn)業(yè)基地一期產(chǎn)能已經(jīng)全部建設(shè)完成，正在著手進(jìn)行二期150萬件產(chǎn)能的建設(shè),，同時(shí)已經(jīng)開始常州碳纖維復(fù)合材料基地600萬件產(chǎn)能的建設(shè),。

有專家指出，2016年碳纖維在全球范圍的應(yīng)用中汽車業(yè)占比12%,，其中中國是3%,，預(yù)計(jì)2020 年全球碳纖維需求量將達(dá)13 萬噸，2020 年國內(nèi)需求量將達(dá)到2.9 萬噸,，進(jìn)口替代需求迫切,。

隨著汽車和民用航空碳纖維輕量化市場(chǎng)的啟動(dòng)，中國將成為全球最大的碳纖維市場(chǎng),。碳纖維的進(jìn)一步國產(chǎn)化,、規(guī)模化,，將成為支持我國高端工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一,。

應(yīng)用現(xiàn)狀

相關(guān)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，跨國車企在碳纖維車用領(lǐng)域的研發(fā)和應(yīng)用布局已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在前列,。

碳纖維應(yīng)用于汽車材料的歷史最早可以追溯到1953年,，世界第 1 臺(tái)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料汽車——GM Corvette制造成功。

美國通用汽車公司1992年展出了由碳纖維復(fù)合材料制造車身的超輕概念車,，車身質(zhì)量為191.0 kg,，整車質(zhì)量降低68%，節(jié)油40%,。

寶馬集團(tuán)憑借十多年的深入研究以及工藝,、材料、設(shè)備和工具的優(yōu)化,，以及在量產(chǎn)車中使用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)積累的經(jīng)驗(yàn),，成為目前唯一掌握在大規(guī)模生產(chǎn)中使用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)科技的汽車制商，車用碳纖維的年產(chǎn)能將達(dá)到9000噸,，在這一領(lǐng)域具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),。2011年，BMW正式發(fā)布出行新紀(jì)元的BMW,。

其全碳纖維承載式車身總重只有112.2公斤,。號(hào)稱“寶馬有史以來技術(shù)最先進(jìn)的車型”的寶馬i系將再引領(lǐng)業(yè)界汽車發(fā)展的潮流。其車型的4門兩蓋也都是復(fù)材(外板-工程塑料,，內(nèi)加強(qiáng)板-玻纖碳纖增強(qiáng))材料制成,。目前，碳纖維復(fù)合材料制成的車身結(jié)構(gòu)件已在德國寶馬公司開發(fā)的Z-9和Z-22系列中大量采用,。預(yù)測(cè)今后寶馬在CFRP(碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料)的應(yīng)用方面會(huì)繼續(xù)領(lǐng)先,。

德國大眾汽車公司的“2L車”CC1研究項(xiàng)目,，碳纖維復(fù)合材料用于車身的比例高達(dá)45%。通用汽車公司采用碳纖維復(fù)合材料制成的Chevrolet

福特和保時(shí)捷的發(fā)動(dòng)機(jī)罩也全部采用了碳纖維復(fù)合材料,，在安全性不降低的前提下獲得了極高的輕量化效果,。

毫無疑問，碳纖維快速成型工藝的突破,、原料成本的下降,、新能源汽車車身經(jīng)量化的迫切需求，三個(gè)因素共同推動(dòng)全球新能源汽車碳纖維車身輕量化應(yīng)用進(jìn)入快速增長(zhǎng)的階段,。

各大汽車企業(yè)紛紛與碳纖維巨頭合作,，布局碳纖維輕量化業(yè)務(wù)。2015年全球碳纖維汽車市場(chǎng)需求量約8700 噸,，預(yù)計(jì)未來幾年,，年均增速21%，到2020 年需求量將超過2 萬噸,，將成為增長(zhǎng)最快和需求最大的領(lǐng)域之一,。

與國外巨頭相比，國內(nèi)車企在碳纖維領(lǐng)域的應(yīng)用尚處在初期研發(fā),、小規(guī)模應(yīng)用的階段,，原因在于：目前，碳纖維復(fù)合材料成本高昂,、批量化制造工藝和裝備缺乏等因素嚴(yán)重制約了其在汽車領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用,。

但仍有為數(shù)漸多的國內(nèi)新能源汽車企業(yè)和碳纖維復(fù)合材料企業(yè)正加速在車用碳纖維材料領(lǐng)域的布局。

2018年6月30日,，前途汽車首款量產(chǎn)車——前途K50在前途汽車蘇州生產(chǎn)基地正式量產(chǎn)下線,。前途K50最值得關(guān)注的，是它的車身材質(zhì)：車殼材質(zhì)全部采用碳纖維材料,，29個(gè)碳纖維復(fù)合材料零部件總重量?jī)H為46.7kg，比使用傳統(tǒng)鋼板材料減重40%以上,，比使用鋁合金材料減重20%以上,，并且采用免噴漆的覆膜技術(shù)，將整車重量盡可能降至最低,；同時(shí)底盤部分采用全鋁材質(zhì),，全鋁合金框架式車身僅重243kg，比使用傳統(tǒng)鈑金鋼制車身減重約38%,，進(jìn)一步降低車重,。自創(chuàng)立之初，前途汽車便致力于自主打造完整的新能源造車體系,，目前其也已掌握三大核心技術(shù)：整車控制管理系統(tǒng)(VCU),、可再充電能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(RESS)、新材料和輕量化技術(shù)，使用戶可充分體驗(yàn)到電動(dòng)汽車所帶來的駕駛樂趣,。截止6月20日,，共提交專利申請(qǐng)1190項(xiàng)，其中415項(xiàng)已獲得授權(quán),。前途汽車研究院副院長(zhǎng),、總經(jīng)理熊飛表示，對(duì)于新造車勢(shì)力而言,，碳纖維是一個(gè)比較好的替代方案,，前途汽車沒有涂裝，寶馬i3也沒有涂裝,，只有焊裝和總裝,。

而作為碳纖維汽車輕量化解決方案領(lǐng)域最重要的供應(yīng)商之一，康得復(fù)材,、康得新已為北汽集團(tuán),、蔚來、上汽集團(tuán),、長(zhǎng)安汽車,、吉利汽車、長(zhǎng)城汽車,、威馬汽車等多家車企提供服務(wù),。

未來已來

近年來，新能源車成為全球汽車工業(yè)發(fā)展大趨勢(shì),。工信部部長(zhǎng)苗圩曾在“2017中國電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇”上表示,，工信部牽頭編制了《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》，明確了到2020年我國新能源汽車年產(chǎn)量將達(dá)到200萬輛,，2025年會(huì)達(dá)到600萬輛以及到2025年我國新能源汽車銷量占總銷量的比例達(dá)到20%以上的發(fā)展目標(biāo),。

縱覽當(dāng)前新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況，可以發(fā)現(xiàn),，碳纖維復(fù)合材料(CFRP)在新能源汽車中的廣泛運(yùn)用是一種必然結(jié)果,，也是新能源汽車企業(yè)進(jìn)行汽車生產(chǎn)與制造的必然選擇。據(jù)測(cè)算,，在同樣續(xù)航里程條件下,，電動(dòng)汽車的重量比傳統(tǒng)汽車要超過200~300kg甚至更多。因此為保證電動(dòng)汽車有較好續(xù)航里程和可承受的成本,，電動(dòng)汽車的車身重量須減重50%以上,。在所有輕量化材料中，CFRP是唯一能將鋼質(zhì)零部件減重50~60%,，卻能夠提供同等強(qiáng)度的先進(jìn)材料,。

目前,，中國新能源電動(dòng)車實(shí)現(xiàn)全球引領(lǐng)的時(shí)代已經(jīng)到來，中國汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》規(guī)定,，2026年至2030年的第三階段,，實(shí)現(xiàn)整車比2015年減重35%，重點(diǎn)發(fā)展鎂合金和碳纖維復(fù)合材料技術(shù),，實(shí)現(xiàn)碳纖維復(fù)合材料混合車身及碳纖維零部件的大范圍應(yīng)用,，碳纖維使用量占車重達(dá)到5%?？梢詳喽?，伴隨著2020年汽車減重10%，2025年減重20%,，2030年減重達(dá)到30%目標(biāo)的臨近,，碳纖維復(fù)合材料(CFRP)在新能源汽車行業(yè)中的運(yùn)用范圍與運(yùn)用比例將會(huì)有很大程度上的提升，這一切將使中國成為全球最大的碳纖維輕量化新能源汽車市場(chǎng),，引領(lǐng)全球碳纖維產(chǎn)業(yè)的未來,。

而新能源汽車碳纖維輕量化的全新時(shí)代也將由此到來。