动力电池：碳纤维轻量化新能源汽车前景如何？

近年来，随着节能减排、绿色环保的理念日益盛行和政府相关政策的大力扶持，我国新能源汽车呈现爆发式增长，2017年，中国新能源汽车产销均接近80万辆，分别达到79.4万辆和77.7万辆，同比分别增长53.8%和53.3%。中汽协数据显示，2018年1-6月新能源汽车产销分别完成41.3万辆和41.2万辆，同比增长94.9%和111.6%，上半年表现远远好于前几年。

在新能源汽车高歌猛进的同时，整个行业亦面临着新的挑战，“里程焦虑”可谓是必须破解的头等难关。应对之策有三：一是增加电池容量、提升能量密度；二是应用轻量化技术为汽车减重“瘦身”；三是加快充换电桩站布局、缓解充电难题。

有业内人士表示，目前在动力电池相关技术短期内难有重大突破和充换电桩站布局相对滞后等综合因素制约下，碳纤维轻量化新能源汽车将迎来春天，且“风景这边独好”。

2016年1月份，全国政协副主席、科技部部长万钢曾对外表示，轻量化也是发展新能源汽车的一个必然趋势。有专家表示：未来能够颠覆汽车行业或者把汽车行业带到更高高度的有两件事情，一个是AI(人工智能)，第二个就是碳纤维轻量化，用碳纤维复合材料颠覆金属材料。

碳纤维增强复合材料有着绝佳的物理特性：比铝轻30%、比钢轻50%，强度却是钢的7至9倍，最早用于航空、航天、军工等科技高精尖领域。业界公认，CFRP(碳纤维增强复合材料)是目前解决新能源汽车减重的最好方法，碳纤维的应用可使汽车减重30%~60%，被誉为“轻量化之王”，是新能源汽车“瘦身革命”的领导者，在汽车轻量化方面发挥着关键作用。

那么，碳纤维轻量化新能源汽车的现状与应用前景如何？本文尝试分析，供业界评鉴。

一、材料革命

汽车材料产业的规律是，当一种材料垄断已经形成，后来者就很难完全颠覆，只有等待下一次产业革新浪潮。如今，随着新能源汽车时代的加速到来，一个全新的、充满想象空间的汽车用材料市场机会正在开启。碳纤维复合材料等汽车非金属材料正迎来一个前所未有的历史黄金期。

碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。碳纤维的强度高于超高强度钢2倍以上，比铝轻30%、比钢轻50%，强度却是钢的7至9倍，因为重量极轻、吸震能力优秀、舒适性高，但表面硬度不佳，当施予的外力高于其破坏强度时，会造成断裂，也因为这个原因，碳纤维具备了在发生碰撞时强大的吸能表现。传统的钣金修复工作，对于碳纤维车身并不适用，发生碰撞后产生的形变部件，同样也是以更换为主。其工艺复杂程度也无法只用“织毛衣”将其比喻，把“碳”加工成一块适用的碳纤维板材要经过上百道复杂工艺，成本高昂。

如果以耗钢材400kg为标准进行分析，可以得出不同材料的减重数据：高强度钢材需要320kg，铝合金240kg，镁合金220kg，复合材料160kg，减重潜力分别为：10%—20%、40%、50%以及复合材料的60%。