新能源产业集群布局的动作越来越快，如今，终于轮到了材料领域。

11月份，一家碳纤维复合材料企业“华渔新材料”获得千万融资，而就在今年5月份，它首次得到了第一次融资。据悉，因为车企的青睐，不少新材料企业手牵多个巨头伙伴，华渔旗下就有上汽、红旗、东风、小鹏、蔚来、长城、高合、吉利……

新能源材料产业链庞大又丰富，稀土、氟化工、锂电等五大基本板块一度奶活了无数下游企业。光福建龙岩市新材料能源企业就高达90多家，大概是受到整个地区的新能源氛围渲染，2021年，这个城市新材料新能源产业实现产值416.4亿元，增长33.1%；2022年上半年，实现产值284.7亿元，增长32.9%。

具体到某个领域的话，这些年新材料界的日子可谓顺风顺水。以汽车减重目标中最重要的碳纤维为例，2021年，光威复材、中简科技、中复神鹰、吉林碳谷、恒神股份5家碳纤维上市公司首次实现了全面盈利，碳纤维行业的国产化率也由2015年15%逐渐提升至2021年47%。

毫无疑问，新能源时代无数行业东风呼啸，同样也不差这一个。

新能源为什么需要“新材料”？

上世纪至今，先后于在汽车领域应用的新材料不计其数，有贮氢合金、石墨烯、超导材料、超塑性合金、无声金属、记忆合金……从整车材料构成比例来看，金属材料一直占比较高，为7成左右，近年来，又不断有新材料进入汽车工艺环节。

而新能源市场对材料的需求跟标准也在一个严苛的标准线上愈走愈远，这种收紧的供应现象其实也不难猜，从传统汽车到新能源汽车，造车时进化的工序制作，跟后期整个汽车消费环境对汽车的要求都在渐渐具像化起来。

时至今日，新能源汽车的种种更迭已经不单单只局限在电池身上，造车逼近下一波科技鸿荒，属于车身上的每个部件都跟着向更轻量化的方向靠拢。坦白来讲，电动车的续航问题一日不解决，很多新型材料的市场热度就一日不会消减。

新材料的应用能给新能源汽车带来什么？首先就是减重，减重跟电车续航直接挂钩是毋庸置疑的，特别是在低温天气。数据显示，电动车在冬天的充电时长甚至要增加七成，而低温行驶过程的续航能力一度能跌掉30%至50%。

电池问题迟迟没有完成优化，只能曲线救国，减少车身重量。电动车的整体重量不比传统燃油车轻，特别是电池、电机、电控“三电”取代了传统燃油车的动力系统，很多情况下，整车重量反而增加。

有媒体统计过，国内的电动乘用车相比全球电动车的平均重量，普遍偏重10%-30%，电动商用车普遍偏重10%-15%。具体来看吉利旗下同类型的帝豪GS，电车就足足增重了220KG。这算是新能源市场继电池续航以后的另一心头大患。

曾经有机构测评过，纯电动汽车重量每降低10kg，续航里程可增加2.5km。电池跟车身减重共同构成了未来新能源汽车续航的重中之重，首选的铝合金、弹性最大的镁合金、最理想的碳纤维届是汽车新材料中的首选。蔚来汽车曾经用一款碳纤维增强型塑料电池外壳，比传统铝或钢制电池外壳轻了40%，热导率比铝低200倍。

据悉，碳纤维的密度是铝合金的1/2，强度却是铝合金的8倍，碳纤维复合材料可降低汽车电池箱体64%以上的重量，应用到底盘，甚至可以减重40%。车重每减10%，便可降低6%到8%的油耗，降低5%到6%的排放，在同样用油情况下，一辆车每小时可以多开50公里。

国内的汽车轻量早就踏入规模市场，仅仅是底盘的轻量化，其增速就高达6年6倍，市场规模将由2019年的46亿元上升至2025年的320亿元；而铝电池盒、副车架市场规模将极速扩容至180亿元、75亿元，CAGR分别为31%和55%。

未来，各种新材料将一发不可收拾，而这不仅仅是整个造车圈主动去契合的一种趋势，更是新能源大环境为车企提前规划的一个伏笔。例如在《节能与新能源汽车技术路线图》里就曾提到过，碳纤维到2030年，占车重的比例要达到5%。

造车圈的命运早就与整个新材料领域紧密相连，任何一个角落风吹草动都有可能给前者带来波折。

成本怎么算？

与铝合金结构件相比，碳纤维复合材料减重效果可达到20％-40％，与钢类金属件相比，碳纤维复合材料的减重效果甚至可达到60％-80％。但是碳纤维复合材料的使用，不仅减轻了整车的重量，更为汽车制造的工艺带来了深层次的影响和改变。

冲压、焊接、涂装、总装作为汽车的四大工艺，随着碳纤维复合材料的加入以及比例上的增多，将发生一定的变化。例如，冲压会被复合材料成型中的模压和锻造工艺所替代；未来整车也不再需要那么多的焊接，除了热塑性复合材料会用超声波做一些焊接外，焊接基本上会被胶接、铆接这样的工艺所替代；由于复合材料没有耐腐蚀性的要求，基本上有些车型已经不需要涂装，而且涂装哪怕是外附件涂装温度也不会很低，像某些注塑件，其涂装温度只有85 度；复合材料成型、整车模块化以后，其总装生产线长度要求会大幅度减少，因为整车只有几十个模块，车的组装节奏将会变得非常快。这对于总装线的投入成本会大幅度下降。

所以有业内人士称，碳纤维复合新材料的大规模应用会降低整个汽车制造商的准入门槛。因为，工艺上的这些改变不仅重置了汽车制造中各元素的配备，更从根本上解构了传统汽车生产成本的计算模式。

生产成本应该与消费成本结合起来衡量。

近日，国内某电动客车厂家的产品新闻发布会上发布了一款碳纤维材料纯电动客车，现场12米长的实车并非整车全部使用了碳纤维材料，而是车辆的顶棚、左右侧围和底板所构成的车架采用了碳纤维复合材料。据发布会上的资料介绍，这款电动客车所使用碳纤维材料的部件重量约为1.8吨，相比于使用钢材料的车身可以减重约23%，使整车质量控制在8.5吨以内，车辆的续驶里程可以达到500km以上。

从生产成本上看，这款使用了碳纤维复合材料的客车比传统钢材料的同级别客车补贴前成本高出20万左右，这占了整车生产成本中一个很大的比例，但是该客车生产厂家却对市场持有乐观态度，其负责人坦言“并不担心这款车的销量。”在他看来，尽管由于使用了碳纤维材料使得整车成本增加，但整车质量的提升与续驶里程的增长可以延长车辆的使用寿命，可以比同级别车型略有所长。另外，动力电池重量的减轻与成本的降低，也将弥补碳纤维材料使用带来的高成本不足。

对于新能源车型来说，动力电池是其核心组成部分，作为动力电池的承载件，动力电池箱体一般安装在车体下部，主要用于保护动力电池在受到外界碰撞、挤压时不被损坏。无锡威盛新材料科技有限公司为国内多家新能源汽车提供碳纤维动力电池箱体及其他碳纤维汽车结构件，其市场部负责人曾在碳纤维应用成本方面做过相关计算，以一款碳纤维动力电池箱体为例，用碳纤维复合材料制作的箱体重量仅为2.7kg，与传统钢结构材料制作的电池箱体相比大约能减重80％，在强度和荷载力上同样能达到相关的技术要求，更重要的是，因为车体下方的运行环境恶劣，该款碳纤维电池箱体展现出的抗腐蚀、防水、阻燃、使用寿命长等性能可以很好地应对和解决这些问题。

从成本上看，使用碳纤维复合材料动力电池箱比钢结构电池箱要多付出一千多元，但是10千克的减重在长达数年的车辆运行过程中将产生不可小觑的效应。首先，根据已有的实验数据计算，车身每减重100千克将降低能耗20％，那么仅仅一个碳纤维动力电池箱就可以减少2％的能耗，数字虽然不大，但是运行时间越长，在运行上节约的成本越多。其次，碳纤维电池箱体强大的耐腐蚀性能和超长的使用寿命，直接降低了箱体维修和更换所带来的成本。因此，从整体上衡量，由使用碳纤维复合材料而带来的一部分成本升高，就显得微不足道了。

那么是不是碳纤维复合材料用的越多越好呢？该公司市场部给出的答案是：碳纤维复合材料的成型工艺决定了它最终的使用成本，因而尽量选用碳纤维复合材料成型较为容易的部件进行轻量化替换，性价比最高，而并非是盲目求量。

新能源轻量化技术路线和发展趋势

1 我国轻量化产业技术发展路线

各国都在大力发展电动汽车，包括纯电动和插电式混合动力。国内轻量化业务起步较晚，同合资品牌相比在轻量化技术研究储备和应用有一定差距，铝镁合金和高分子材料等轻量化材料应用比例较低。

通过最近几年车型开发过程中的重量管理和轻量化技术的推进应用和实践，整车重量的市场竞争力逐渐上升，轻量化技术的研究领域不断扩展。技术合作模式大力发展，局部突破，全面验证，平台推广的轻量化发展思路得到验证。

国内轻量化产业技术发展路线在2020年前实现减重8％-15％轻量化目标，提高高强钢应用比例，发展热成型等加工技术，同时加大铝合金在发动机、底盘关键零部件和覆盖件上的应用技术的研究，加大以塑代钢应用；在2025年实现减重12％-20％轻量化目标，整车大量应用铝镁合金，实现全铝车身应用(发展高压成型、铝合金激光拼焊、液态模锻、真空压铸技术)和部分零部件碳纤维和塑料等复合材料应用（在线注塑、模压技术）。

2 国际领先的新能源汽车轻量化技术

放眼来看，目前各大汽车厂商都宝马作为当前国际知名汽车生产商，一直在引领这汽车行业轻量化技术发展和变革。宝马的轻量化策略随着车型定位的上升，由高强钢、铝合金到碳纤维复合材料应用的趋势比较明显，随着新7系和新能源车型I3和I8的上市，宝马在复合材料上的应用达到了新的高度。

宝马I3是宝马全新超轻复合材料整车的量产车型，代表着碳纤维复合材料轻量化技术的发展方向。车型采用了碳纤维复合材料上车身和铝合金下车身的模块架构，其中碳纤维复合材料上车身代表乘员舱部分，由34个碳纤维复合材料零部件构成。而铝合金下车身则将电池组、底盘和碰撞防护结构集成一起，整车重量下降300kg以上，进而续驶里程和动力性有较好表现。

3 动力电池轻量化技术路线和发展趋势

从目前的技术发展来看，纯电汽车动力电池系统轻量化空间较大：

（1）提高动力电池正极活性物质提升动力电池能量密度，进而减轻电池重量；

（2）减少电池组配件重量；

（3）电池箱体以及结构件选用当下先进轻质材料，比如铝合金底座、SMC和碳纤维等复合材料。当前电池箱体下壳体主要采用铝合金结构，兼顾强度和散热等功能集成，上壳体采用轻质复合材料可以更大幅度减重，提高电池能量密度，从成本和性能考虑SMC和碳纤维更加适合，这也是未来电池组材料的发展方向。

4 未来新能源轻量化应用策略

结合汽车技术路线规划，短中期以国内主流技术路线为基础，参考宝马的前沿性轻量化技术，开展前瞻性技术储备研究。

（1）探索打造以碳纤维、玻纤、玄武岩纤维等复合材料为主的超轻复合材料车身。

（2）围绕新能源汽车超轻复合材料车身及电动车全新架构等发展需求，突破玻纤、碳纤维为主的复合材料轻量化正向设计基础理论与设计方法。

（3）铝镁等轻质合金零部件的设计验证和连接技术研究。

文章来源： 金属板材成形网，复材云集，道总有理