碳纤维复合材料对汽车进行轻量化应用

高工锂电技术与应用 2017-12-04 15:59 次阅读
利用碳纤维复合材料对汽车进行轻量化改进在国外已开始逐步推广应用,以宝马、奥迪、奔驰、通用、福特、日产、丰田、大众等为代表的知名厂商已开始深入介入碳纤维产业,逐渐将碳纤维复合材料应用到旗下不同车型。 在能源效率短期内很难再有实质提升前提下,整车轻量化成了汽车节能环保的现实首选路径。碳纤维具有比模量和比强度高、减重潜力大、安全性好等突出优点,并且比钢、镁铝合金等具有更好的力学性能,不考虑成本前提下,是汽车轻量化最佳选择。 碳纤维的性能展示图 上图中,比强度是材料强度除以其表观密度,又称强度-重量比。比强度越高表明达到相同强度所用的材料质量越轻;比模量是模量与密度之比,比模量越大,材料的刚性就愈大。简单理解,强度越高的纤维丝,越不易被拉断。模量越高,则材料就更加“坚挺”而不易弯折。 从各项基本力学性能指标来看,即便是通用型的碳纤维复合材料也远远优于高强度钢、铝合金、钛合金、镁合金。而高强度和高模量的碳纤维复合材料比模量、比强度等指标则比通用型更为优秀。唯一的障碍在于目前高端碳纤维复合材料技术含量高、生产工艺极其复杂,导致成本也高于上述其他类型材料。 事实上,利用碳纤维复合材料对汽车进行轻量化改进在国外已开始逐步推广应用,以宝马、奥迪、奔驰、通用、福特、日产、丰田、大众等为代表的知名厂商已开始深入介入碳纤维产业,逐渐将碳纤维复合材料应用到旗下不同车型。 国内汽车工业碳纤维复合材料应用尚处于起步阶段。以奇瑞、观致、北汽集团为代表的国内汽车厂商以开始在其推出的新能源电动汽车上使用碳纤维复合材料。今年上半年,北汽集团与康得复材签订了中国首个碳纤维汽车部件量产订单,成为中国碳纤维用于汽车轻量化实现量产的开端。 虽然前景很好,潜在需求巨大,但要将碳纤维复合材料大规模普及应用到汽车领域,势必对碳纤维产业链所有环节制备技术以及制造工艺提出了更为严格的要求,低成本是其能成功商业化应用的必然出路。目前汽车用碳纤维复合材料成本高达400元/kg,仅仅用于跑车、豪华车等相对小众市场,整体渗透率较低,而要普及到一般车型等大众市场,则需要其成本降到60-100元/kg,才具有现实可行性。 根据国家汽车减重要求推算,到2025年国内汽车及电动车预计将分别达到3000万辆和600万辆,按照分别减重25%和50%的标准,对碳纤维的需求至少将达到10万吨。若未来技术及工艺取得进一步突破,按照碳纤维、碳纤维复合材料10万元/吨、20万元/吨价格(目前仅成本分别为12万元/吨,32万元/吨),到2025年,市场空间可达百亿级! 国内汽车碳纤维复合材料尚处于试水阶段,而国外已开始大力推广,需求逐渐增加。若未来成本进一步下降,碳纤维势必逐步提高汽车市场渗透率,并逐渐普及,巨大汽车市场需求将迎来爆发。

高工锂电技术与应用 技术专区

原文标题:【壹凌电子·高工纵横】碳纤维在汽车轻量化领域的应用 文章出处:【微信号:gh_a6b91417f850,微信公众号:高工锂电技术与应用】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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