碳纤维轻量化新能源汽车应用前景好吗？新能源车后期养护费用比燃油车还高？

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%。

二、各种材料车身质量对比

我国从20世纪70年代就开始研制碳纤维材料，几乎与美国、日本同时起步，然而，目前我国碳纤维行业与美国、日本差距较大。高端产品出现时间晚，尚未开展大批量生产；低端产品又受国际碳纤维巨头倾销冲击。

目前，日本和美国掌握着世界碳纤维的大多数产能，并控制了高端碳纤维的生产。日本东丽公司在PAN基碳纤维研制生产中最早起步，是日本碳纤维生产企业的代表。美国Hexcel公司也紧随日本东丽的步伐，20世纪80年代美国研制的三叉戟II潜射导弹和侏儒小型机动洲际导弹都是用了Hexcel公司的IM7型碳纤维(大致相当于T800级别)。目前世界上小丝束碳纤维的主要生产商包括日本东丽、日本东邦人造丝、日本三菱人造丝三家公司，美国的Hexcel公司和Cytec公司虽然产量相差较大，但技术上仍可与日本三巨头媲美。

东丽公司研制出碳纤维前后，我国就开始独立研制碳纤维。不过遗憾的是，从20世纪70年代中期开始经过近40年发展，我国的碳纤维产业总体研制和生产水平还还很落后，无法与美日公司在市场上正面竞争。

最直观的例子是，日本东丽和美国Hexcel公司在20世纪80年代就研制成功T800/IM7级别的高强度碳纤维，而我国2018年才完成T1000级别碳纤维生产技术的突破，最终批量生产的质量和成本如何还有待观察，可以说落后美日近30年。

近年来，随着政策的持续引导和资本的不断注入，国内碳纤维行业迎来快速发展，中国企业的努力不仅使这种差距缩小，而且大大降低了进口碳纤维的价格。工信部《石化和化学工业发展规划(2016-2020年)》提出加快发展高性能碳纤维及复合材料，重点突破高强碳纤维低成本、连续稳定、规模化生产技术，加快高强中模、高强高模级碳纤维产业化突破。同时专项扶持基金逐渐完备。康得新、金发科技、和邦生物、海源机械、精功科技等上市公司或其股东集团资本不断注入，布局碳纤维产业链。依托上市公司和股东集团大平台，有利于整合资源技术优势，提供资金保障，加快国内碳纤维行业发展。

目前，国内逐渐掌握更为先进的干喷湿纺原丝制备方法，T700级碳纤维实现稳定量产，T800级碳纤维突破技术封锁。高性能碳纤维的自主化生产为我国碳纤维应用由低端体育休闲向高端工业市场转变提供了基础。国内企业重心由原先专注碳纤维生产逐渐向高附加值下游复合材料开发应用倾斜。

随着碳纤维复合材料快速成型工艺的技术突破，使得碳纤维复合材料已经能够满足汽车大规模工业化生产的需要。此外，随着碳纤维原料本身生产工艺的成熟，碳纤维的成本在这几年也有了比较大的下降。

尤其值得关注的是，在成型技术和汽车轻量化方面，康得复合材料有限责任公司(以下简称“康得复材”)走在了前面。从2011年起，康得集团、康得新集团整合优质资源，打造了全球唯一的碳纤维轻量化生态平台，成为一个为汽车碳纤维轻量化提供系统解决方案的服务提供商。在法国巴黎举办的JEC国际复合材料展会上，康得复材首发展出了一款全碳纤维复合材料车身，在成功解决了碳纤维复合材料白车身结构设计、精确制造及白车身装配等难题后，实现了车身结构的模块化设计。

2018年4月25日-5月4日，两年一度的北京国际车展盛大举行，国内碳纤维复合材料的领军者，康得复合材料有限责任公司(下称“康得复材”)携全碳纤维车身、玻纤板簧、Surface-RTM零部件等最新研发产品盛装亮相，展示中国汽车碳纤维复合材料轻量化的最高水平。康得复材首次带来了产业生态链企业完全自主设计、开发和制造的全碳纤维车身。康得复材副总裁、首席技术官(CTO)兼康得新欧洲复合材料研发中心总经理及KDXRoding欧洲汽车设计中心联合总经理何鹏博士称，康得复材集中展示了过去两年发展的成果，标志着中国已经具备了汽车复合材料轻量化设计、研发、制造及量产的能力。在康得复材的带动下，中国汽车碳纤维复合材料轻量化实现了从0到1的重大突破。目前，康得复材在廊坊的产业基地一期产能已经全部建设完成，正在着手进行二期150万件产能的建设，同时已经开始常州碳纤维复合材料基地600万件产能的建设。

目前，康得复材与奔驰、宝马、丰田、北汽、长安、蔚来等全球59家汽车企业建立了业务合作关系，产品涵盖汽车结构件、覆盖件、汽车装饰件、碳纤维白车身，多个项目已进入或将进入量产阶段。

2017年11月7日，厦门大学能源经济研究中心主任林伯强向媒体表示，目前我国碳纤维发展情况还是不错的，除了电动汽车外，碳纤维还能运用在其他的领域，此外，我国碳纤维的发展与国外的差距正在逐渐缩小。

有专家指出，2016年碳纤维在全球范围的应用中汽车业占比12%，其中中国是3%，预计2020年全球碳纤维需求量将达13万吨，2020年国内需求量将达到2.9万吨，进口替代需求迫切。

随着汽车和民用航空碳纤维轻量化市场的启动，中国将成为全球最大的碳纤维市场。碳纤维的进一步国产化、规模化，将成为支持我国高端工业发展的关键因素之一。