未來(lái)轎車將至：打破電池動(dòng)力瓶頸 新材料革新改寫(xiě)行業(yè)版圖

風(fēng)勢(shì)所向，萬(wàn)物競(jìng)長(zhǎng)。明顯，即便是300公里的續(xù)航路程，與傳統(tǒng)燃油轎車比較也相差甚遠(yuǎn)。新動(dòng)力車?yán)m(xù)航路程的痛點(diǎn)因而再次成為行業(yè)的焦點(diǎn)和發(fā)力點(diǎn)。

始于2009年。當(dāng)是時(shí)，《轎車工業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》頒布，在政府堅(jiān)決的新動(dòng)力政策指引和可觀的補(bǔ)貼扶持下，我國(guó)開(kāi)端被一股造車大勢(shì)席卷，從概念到實(shí)操，九年時(shí)刻，一邊泥沙俱下，一邊浪里淘金。

狂歡之后，世界終將在規(guī)律中運(yùn)轉(zhuǎn)。

2018年被業(yè)界稱為“我國(guó)新動(dòng)力轎車迸發(fā)年”，年中，新動(dòng)力轎車市場(chǎng)先后迎來(lái)兩大新政。6月，新動(dòng)力轎車財(cái)政補(bǔ)貼新政正式施行，以300公里為線，初次明晰劃分新動(dòng)力車的續(xù)航路程標(biāo)準(zhǔn)，減低補(bǔ)高。7月，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布了《轎車工業(yè)出資辦理規(guī)定征求意見(jiàn)稿》，提出新建傳統(tǒng)燃油轎車出產(chǎn)企業(yè)將不能取得資質(zhì)，并嚴(yán)格控制現(xiàn)有企業(yè)擴(kuò)展傳統(tǒng)燃油車產(chǎn)能，一起加強(qiáng)新建電動(dòng)轎車企業(yè)出資辦理，防備盲目布點(diǎn)和低水平重復(fù)建設(shè)。

這意味著，高質(zhì)量、整體化的技能立異將成為新動(dòng)力轎車開(kāi)展的首要驅(qū)動(dòng)力，而之前依靠添加電池?cái)?shù)量、簡(jiǎn)單削減或改換零部件以尋求路程數(shù)少量攀升的策略將不再奏效。

風(fēng)勢(shì)所向，萬(wàn)物競(jìng)長(zhǎng)。明顯，即便是300公里的續(xù)航路程，與傳統(tǒng)燃油轎車比較也相差甚遠(yuǎn)。新動(dòng)力車?yán)m(xù)航路程的痛點(diǎn)因而再次成為行業(yè)的焦點(diǎn)和發(fā)力點(diǎn)。

打破電池動(dòng)力瓶頸

進(jìn)步新動(dòng)力車?yán)m(xù)航路程，如何添加電池動(dòng)力是一個(gè)久攻不破的硬堡壘。從第一代鎳氫電池和錳酸鋰電池，第二代磷酸鐵鋰電池，到目前廣為采用的第三代三元電池，電池續(xù)航才能似乎一直無(wú)法打破電池資料天然的天花板。

有資料顯現(xiàn)，現(xiàn)有體系的鋰離子電池能量密度基本上很難打破300Wh/kg，很難滿意未來(lái)動(dòng)力電池的需求。在國(guó)家開(kāi)展新動(dòng)力車的規(guī)劃中，2020年，單體電池能量密度要到達(dá)350Wh/kg，2030年則要到達(dá)500Wh/kg的水平，這意味著電動(dòng)車?yán)m(xù)航路程將比現(xiàn)在翻一番。

需求將革新的或許性延伸到了愈加源頭的化工工業(yè)。

“當(dāng)時(shí)新動(dòng)力車用鋰電池能量密度受要害正負(fù)極資料影響很大，”德國(guó)特種化工企業(yè)贏創(chuàng)工業(yè)集團(tuán)全球轎車工業(yè)團(tuán)隊(duì)副總裁朱駿表明，“正負(fù)極資料的挑選和打破是當(dāng)時(shí)大幅添加能量密度愈加可行的方案。”

贏創(chuàng)對(duì)此提出的解決方案是用納米尺寸的純硅粉產(chǎn)品添加到新式負(fù)極資料，極大進(jìn)步了負(fù)極資料的能量密度。純硅負(fù)極的理論能量密度可到達(dá)石墨資料的10倍，高達(dá)4200mAh/g。此前揭露資料顯現(xiàn)，特斯拉經(jīng)過(guò)在人造石墨中加入10%的硅基資料，已在Model3中采用硅碳負(fù)極作為動(dòng)力電池新材料，使電池容量到達(dá)了至少550mAh/g。此外，贏創(chuàng)的納米結(jié)構(gòu)氧化鋁用于鋰電池隔閡涂覆，由于其極佳的耐熱性，能夠有用進(jìn)步電池的安全性能。

更多的新材料電池在全球的實(shí)驗(yàn)室中醞釀。本年5月，繼日本政府出資16億日元支撐日本電池制作商及本田、日產(chǎn)和豐田三大首要轎車制作商聯(lián)合研制固態(tài)鋰離子電池后，國(guó)外老牌車企寶馬、保時(shí)捷等紛繁投入固態(tài)電池研制，一起投身于此的還有德國(guó)大陸集團(tuán)、日本TDK及村田制作所等一大批轎車零部件供貨商。

新一輪車用電池立異之戰(zhàn)大幕又啟。

輕量化來(lái)襲，新材料貢獻(xiàn)占比近半

福特轎車創(chuàng)始人亨利?福特曾說(shuō)，任何多余的重量對(duì)轎車都是致命傷。

如果說(shuō)對(duì)電池能量密度打破的尋求姑且在路上，那么同樣有助于添加新動(dòng)力轎車?yán)m(xù)航路程的轎車輕量化規(guī)劃則早已從燃油動(dòng)力年代開(kāi)端了使用迭新。

有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，純電動(dòng)轎車整車重量下降10kg，其續(xù)航路程可添加2.5km。

在越來(lái)越急切的續(xù)航路程進(jìn)步需求下，輕量化思想成為當(dāng)代干流。我國(guó)工程學(xué)會(huì)輕量化技能立異戰(zhàn)略聯(lián)盟委員會(huì)主任陳一龍認(rèn)為，轎車輕量化中，新材料新技能占比到達(dá)41%。

但一直謀求借新動(dòng)力之機(jī)“彎道超車”的我國(guó)轎車，在輕量化技能方面卻仍落后于國(guó)外先進(jìn)水平。據(jù)2017年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯現(xiàn)，就當(dāng)時(shí)干流的輕量化制材鎂合金而言，國(guó)外乘用車平均用鎂量約為5KG，而我國(guó)自主品牌車型上用鎂量缺乏１KG。2016年發(fā)布的《節(jié)能與新動(dòng)力轎車技能路線圖》中指出，2020年，國(guó)產(chǎn)單車鎂合金用量將到達(dá)15kg，2030年將到達(dá)45kg。

據(jù)資料顯現(xiàn)，當(dāng)時(shí)國(guó)外轎車上共有60多個(gè)零部件采用鎂合金，其中方向盤(pán)骨架、轉(zhuǎn)向管柱支架、儀表盤(pán)骨架、座椅結(jié)構(gòu)、氣門(mén)室罩蓋、變速箱殼、進(jìn)氣歧管等 7個(gè)部件鎂合金的使用率最高。

但能夠促進(jìn)轎車達(dá)成輕量化的資料遠(yuǎn)不止鎂合金等金屬，資料的革新性挑選決定了誰(shuí)的起跑線天然生成靠前。

朱駿表明，轎車通常會(huì)經(jīng)過(guò)改進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)、下降輪阻、輕量化、流線型規(guī)劃來(lái)下降能耗，而其中，在動(dòng)力系統(tǒng)、車體造型都與輕量化休戚相關(guān)。未來(lái)的轎車輕量化，將在資料供給的想象力上，完成一切結(jié)構(gòu)的輕量化規(guī)劃。

贏創(chuàng)供給了一套完好的金屬代替方案。例如，名為ROHACELL®的硬質(zhì)泡沫能夠與碳纖維蒙皮結(jié)合構(gòu)成三明治結(jié)構(gòu)，具有輕質(zhì)高剛的特性，。是轎車結(jié)構(gòu)件以及機(jī)倉(cāng)蓋、車門(mén)、車頂?shù)溶嚿硌谏w件采用復(fù)合資料夾層結(jié)構(gòu)的理想泡沫芯材。新標(biāo)準(zhǔn)ROHACELL® HERO還兼具了高抗沖擊性，遇撞擊可緩沖變形吸收能量，在三明治結(jié)構(gòu)外層表面構(gòu)成凹坑，以便對(duì)內(nèi)部纖維情況進(jìn)行檢測(cè)。這樣既有用避免撞擊損傷無(wú)法勘探而造成的風(fēng)險(xiǎn)，又起到降噪削減NVH（噪音、振動(dòng)和聲振粗糙度）的效果。

除車身外，贏創(chuàng)仍在探索利用高性能聚合物代替車內(nèi)錨固件、鏈條、齒輪等金屬件的輕量化途徑。其研制的高潤(rùn)滑度、耐磨度聚合物VESTAKEEP已被用于車身底部萬(wàn)向鏈條、變速器零部件、增壓系統(tǒng)等方面。穩(wěn)定性和耐磨性極高的VESTAMID聚酰胺12則在轉(zhuǎn)向角傳感器齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中發(fā)揮了耐化耐高溫、減噪減震等遠(yuǎn)勝于金屬件的效果。

“如果用這些新材料將整輛轎車的玻璃和可代替金屬件進(jìn)行優(yōu)化，未來(lái)轎車可至少減重40%，”朱駿表明。

指向未來(lái)轎車的籌碼

如火如荼的全球轎車新動(dòng)力轉(zhuǎn)型背面，是對(duì)未來(lái)智能轎車、無(wú)人駕馭轎車的無(wú)限期待與訴求。

依照美國(guó)高速公路辦理局（EPA）的界說(shuō)，智能轎車被分為四個(gè)層次。從最基本的輔佐駕馭，基于車聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同駕馭，到有限定條件的無(wú)人駕馭，終究到全工況無(wú)人駕馭，未來(lái)轎車和人類道路交通的方向已然明晰。在更宏大的時(shí)刻線上，續(xù)航路程的難點(diǎn)攻關(guān)不過(guò)是一個(gè)小小節(jié)點(diǎn)。

2017年12月，工信部發(fā)布《促進(jìn)新一代人工智能工業(yè)開(kāi)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020年）》，指出到2020年，將建立起支撐車輛智能核算平臺(tái)體系架構(gòu)、車載智能芯片、自動(dòng)駕馭操作系統(tǒng)、車輛智能算法等要害技能、產(chǎn)品研制，構(gòu)建軟件、硬件、算法一體化的車輛智能化平臺(tái)。

這意味著，以新動(dòng)力為關(guān)鍵，在新材料的加持下，我國(guó)期望經(jīng)過(guò)轎車智能化完成真實(shí)的轎車工業(yè)彎道超車。

在這個(gè)含義下，電動(dòng)動(dòng)力、電控系統(tǒng)、輕量車體，將使轎車搭載的智能芯片在傳感互聯(lián)、自動(dòng)化駕馭、安全性保障等方面發(fā)揮出巨大的含義，而這些無(wú)一不是未來(lái)道路交通的開(kāi)展趨勢(shì)。

新材料工業(yè)的開(kāi)展將成為支撐這一趨勢(shì)的基礎(chǔ)設(shè)施。如在通訊互聯(lián)方面，贏創(chuàng)用于打造車身的ROHACELL®硬質(zhì)泡沫和透明、防曬、可代替轎車玻璃的PLEXIGLAS寶克力資料，比較起當(dāng)時(shí)廣泛使用的金屬與玻璃材質(zhì)而言，均具有信號(hào)的徹底可透性；而當(dāng)時(shí)首要用于智能家居的透明尼龍Trogamid®則能夠進(jìn)行傳感器植入，并經(jīng)過(guò)3D打印完成特殊功能性部件的制作，這些新的資料在轎車工業(yè)中的使用將使未來(lái)5G信號(hào)得以存在，為真實(shí)的智能化城市交通服務(wù)，轎車也將真實(shí)成為萬(wàn)物萬(wàn)聯(lián)年代互聯(lián)網(wǎng)的全新進(jìn)口。

在更多元資料帶來(lái)的或許性中，未來(lái)的智能化轎車能夠跳出當(dāng)下那些款式相對(duì)單調(diào)的金屬四輪之物投射出更明晰的藍(lán)圖。僅以贏創(chuàng)ROHACELL®模內(nèi)發(fā)泡的技能遠(yuǎn)景來(lái)看，未來(lái)轎車將有或許擺脫沖壓、焊接的工序完成整體制作，那意味著，任何愈加適宜于削減能耗的流線型車體都能夠被打造甚至量產(chǎn)。

未來(lái)江河雄壯，恰是百舸爭(zhēng)流之際。就在7月10日，新動(dòng)力技能的開(kāi)山鼻祖特斯拉落戶上海臨港，獨(dú)資建設(shè)集研制、制作、出售等功能于一體的第一個(gè)特斯拉海外超級(jí)工廠，該項(xiàng)目規(guī)劃年出產(chǎn)50萬(wàn)輛純電動(dòng)整車。

不難看出，年代大潮中，落在我國(guó)轎車制作業(yè)眼前的時(shí)機(jī)，奇光異彩卻也步步緊迫。但就未來(lái)而言，如果說(shuō)電動(dòng)是轎車動(dòng)力的一種解決方案，那么輕量化則是年代的主題。在這一指向下，由化學(xué)工業(yè)研制所不斷孵化的新式尖端制材，將成為大大助力動(dòng)力立異、智能科技、規(guī)劃工藝等蓬勃開(kāi)展的基礎(chǔ)與創(chuàng)意來(lái)源，為轎車行業(yè)的未來(lái)演繹出無(wú)限的或許。