世界汽车结构材料及新能源汽车发展趋势

1、本文由DAAODA贡献pdf文档可能在ffAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT.或下载源文件到本机査 看。第35卷第6期2010年12月高科技纤维与应用Hi-Tech Fiber & ApplicationVol. 35 No. 6 Dec. 2010世界汽车结构材料及新能源汽车发展趋势罗益锋（全国特种合成纤维信息中心，北京100028）摘要:介绍了全球主要国家和地区全碳纤维复合材料电动汽车的发展概况及趋势，以及 为促进其发展所制订的政策、法规等，最后提出了对我国发展这类汽车的看法和建议。关 键词：汽车：电动汽车：汽车结构材料；政策：发展趋势中图分类号：U465. 6： U469.

2、 7文 献标识码：A 文章编号：1007-9815 （2010） 06-0006-04Development Trends of Global Automotive Structural Materials & New Energy CarsLUO Yi-feng （National Specialty Synthetic Fiber Information Center, Beijing 100028 China）Abstract: The general conditions & trends of all carbon fiber reinforced plastic e

3、lectric cars in main countries and regions are illustrated, and the policies & laws for promoting their development are also introduced. Finally, the opinions and suggestions for developing these new cars are put forward. Key words: car; electric car; new energy car： automotive structxiral mater

4、ial: policy： trend进入本世纪后，美国率先制楚“20022011年汽车轻量化、节能化和环保化il划”， 带动了欧亚主要汽车生产国及生产厂家纷纷效仿，制宦出应对的政府优惠政策及发展规 划。目前高档的全碳纤维复合材料（C F R P）轿车及跑车已少撼上市，预期到2012 2015年，国外主要汽车厂家、碳纤维厂家和有关动力电池生产厂家所联手共同开发的 CFRP混合动力及电动汽车将陆续小批量投产。而我国目前已成为世界最大的汽车生产国 和消费国，有十几家汽车厂商开始研发混合动力和电动汽车，有关锂离子电池厂家也纷纷 跟紧。然而，迄今为止，这些厂家未与碳纤维及CFRP企业同步联手研发CFRP

5、汽车轻量结 构件，这将决我国的电动汽车今后将落后发达国家至少10年。以下就主要国家的发展 战略作简要介绍。1美国在美国2011年到期的10年汽车发展计划中，其验收指标是标准车每消耗1 L汽油的 行驶里程数，要从2002年的26 km延长到2011年的42. 5 knu据美方 报道，若现有的汽 车都能减重25%,美国每天可节省7. 5X105桶燃汕，毎年可减排C02 1. 01亿t。要实现 汽车减重30%50虬选材是关键，而且其车体、底盘等主要结构件要达到高强度、高刚 性和高冲击吸收能，才能确保司机和乘客的安全，同时成本又不能过高，这方而CFRP町满 足这些性能要求，今后其成本也有望逐步下降。随

6、着历次全球气候大会的召开，节能减排 的大趋势迫使美国进一步出台有关CFRP电动汽车的法规与政策，以确保其汽车在全球的 领先地位。美国的第一辆全CFRP电动跑车，售价为10. 9万美收稿日期：2010-12-17作者简介：罗益锋（1937-）,男，浙江宁波人，教授级高工， 中心主任，高科技纤维与应用杂志主编，长期从事高科技纤维的信息和技术研究，（电 话）（电子信箱）。第6期罗益锋:世界汽车结构材料及新能源汽车发展趋势-7-元，充一次电为4美元，可跑321.9 km,它是Tesla汽车公司开发的，也是首辆装备 经美国和欧盟认证的锂离子动力汽车。接着该公司开发了 5座的全电动CFRP轿车，售价 为4

7、.99万美元/辆，2011年起每年将生产2 000辆。目前小丝束聚丙烯腊基碳纤维（PA N-C F）的价格还较贵，因此美国有两种选择：一是选择大丝束（508（）k） PAN-CFo为满 足美国汽车行业的需求，Zoltek公司成立了汽车子公司，其任务就是利用该公司经改进 的碳纤维生产工艺和技术，为客户提供较廉价的产品；二是选用橡树岭国家实脸室（0 R N L）正研发的a-纤维素基碳纤维，最近该室获得了美国能源部3 470万美元的资助， 用于建设碳纤维中心，并建成80 t/a的低成本碳纤维装置，以鉴原纟幺和碳化技术，井检 验低成本CFRP的设汁、制造能力等。其原料a-纤维素来自牛皮纸的生产废液，成

8、本较 低，而且可通过熔融纺丝生产原丝，无溶剂回收及污染问题。此外，美国十分重视天然纤 维增强塑料在汽车的应用。在政策方面，美国主要发展插电式车载锂离子电池，并列支 4亿美元的预算建设充电站，以满足2015年市场上有100万辆汕电混合车的需求。能 源部也制订了 20亿美元的补助il划，以促进车用电池及相关零部件的发展，特别是用于 提升汕电混合动力汽车及锂离子电池的技术。2日本和欧盟根据日本的调研分析，汽车每减重10%,可降低油耗6%8%：若减重20%30%,每辆 车每年可减少C 0 2的排放量约0.5 t.若电动汽车减轻33%,在同样的电池容量下可延 长行驶距离约33%.今后每辆车在寿命周期内可

9、减排C02 50 to日本新能源、产业技术综 合开发机构（NED0）在其“防止地球暧化的新技术开发计划”中，选择东丽和日产汽车共 同研发C F R P汽车，目标是使车体比钢制品减重50%,反映安全性的抗冲击吸收能提高 1.5倍，而CFRP车体成型周期为10 min以内。现帝人、东丽和三菱丽阳的CFRP汽车构件 成型时间各为1.3 min和5 min。欧盟开发新能源汽车的特点是知名汽车厂商与日本三大 碳纤维厂家及一家徳国大丝束碳纤维厂家合作开发全CFRP汽车，如表1所示。为配合汽 车工业日益增多的各式碳纤维的需求，东丽开发了面向汽车的短切碳纤维树脂粒料，供作 挤出成型部件，而东邦Tenax开发了

10、燃料电池用碳纤维织物的扩散层。日本积水化成品工 业公司则开发了聚苯乙烯和聚烯怪的复合树脂发泡体，其抗冲击性、耐磨性和耐药品性均 比发泡聚苯乙烯有大幅改善，而抗压缩强度比发泡聚烯婭高20亂现已用于日本8家的 93种车型。在政策方而，欧盟规划在未来6年内投资表1汽车公司德国奔驰 碳纤维公司日本东丽欧日汽车和碳纤维厂家联合开发CFRP汽车计划投资及碳纤维用量预测与效果东丽与Daimler集团合作将于2012年生产CFRP SL车 系，毎年便用600 t碳纤维，以达到欧盟最新车辆的气体排放法规。合作开发CFRP汽车 零部件，首发车减重10%，以后逐步升级。初期投资1亿美元，每年使用2 000 t碳纤

11、维，最终达到6 000 t/a的用量，实现超低废气排放。开发两座L1小汽车，质量只有380 kg,车身为CFRP,燃油耗量1. 38 L/100 km.每千米排放的C02仅为36 go开发12缸的 CFRP新款运动跑车等。徳国克莱斯勒徳国宝马徳国大众汽车日本东丽徳国SGL （三菱丽阳原丝）徳国奥迪和Murcielogo英国Mclaren日本丰田日本日产和本田日本东丽日本帝人 （东邦Tenax）东丽、三菱丽阳两家与Carbon-Tec公司合作将于2014年尼年均生产4 000辆MP4-12C车型，碳纤维 用量400 t/a.合作总金额1.5亿欧元，实现节能减排并提升安全性。两家合作成立复 合材料

12、创新中心，使其新款Lexus跑车LFA的CFRP用虽达到65%.初期碳纤维用量约300 t/a. 4家公司与日本政府合作投资20亿日元共同成立汽车研发中心，目标是减轻车体质 量、提高燃油效率和降低温室气体排放量。-8-高科技纤维与应用第35卷10亿欧元，用于研发燃料电池和氢能源，希望到2020年有100万辆电动汽车，并达 到120 g/km的C02排放标准。英国在未来5年计划投入1亿英镑支持环保汽车开发，自 2011年起凡购买电动汽车者，补助1 000英镑。徳国计划5年内免征电动汽车税，以期 到2020年市场上有100万辆电动汽车。法国也对电动车厂提供赋税优恵政策，并提供购 车补助每辆5 00

13、0欧元。日本的税赋减免方式为凡购买纯电动汽车、油电混合汽车、天然 气车和柴油车者，可减免50%汽车税（约3万日元），并设立“低排放车认证制度”， 只要通过认证标准，可享有税赋减免优惠，目标为2050年时，电动车占总车数的50札博园内就有120辆电动公交车和36辆超级电容客车，上汽集团还展出了荣威E1单厢 3 I' J 4座AOO级概念电动汽车，最高时速为120 km/h,最大续行里程为135 km, 0-100 km/h的加速时间为16 S. 30 min内可充电80%, ip划于2012年正式实现量产。从全国 看，到2012年新生产汽车中将有10唏是节能与新能源汽车，后者产值有望达到

14、5 000亿 元，但遗憾的是未能打汽车结构材料的减重结合起来，目前只有个别高校研制过CFRP的电 动车样车。最近莱茵河科技发展（北京）有限公司开发了一种新型的电动车，最高时速 120-150 km/h,时速60 km/h时续行里程200 km,若今后采用全CFRP材料而减重50% 时，续行距离将350 km表2示出了中国大陆于2009年所颁布的新能源汽车主要政 第。中国台湾经济部也制订了 “传统产业技术整合推动计划”，拟在今后23年内开发 CFRP汽车。为配合这一计划的实施，台湾尖端材料科技协会近期召开了 “2010年C F R P 车辆应用研讨会”，目的是推动这方而的技术开发，尽快建立自主的

15、材料、制备工程、结 构分析与检测等关键技术。3韩国韩国首尔市与韩国纤维公司共同开发全CFRP制的城市电动大巴，2010年秋在首尔 南国旅行社的观光线路上投入了 15辆车。这种车所搭载的大容量电池在20 rain内就可 快速充电，充一次电可行驶120 km.最高时速100 km/h。该国计划从2011年2020年 的10年间，仅首尔市的所有3 800辆大巴中，有50%都要换用这类车。结束语4中国我国到2010年底PAN-CF的总产能约为5. 4X103目前大陆有十几家汽车公司正研发电 动汽车或混合动力汽车，不久前召开的上海世博会，世t/a.预期2011年和2012年将外 达到 2.2X104 t

16、/a 和 4.6X104 t/a,而 2013 年约为 6X104 t/a,虽然产S表2时间1月4日1月23 B 3月20日3月21日5月6日6月25日我国2009年发布的新能源汽车主要政策政策内容国务院原则通过汽车产业振兴规划，提出新能源汽车发展战略并安排100亿元支持资 金，包括关键零部件产业化。出台“新能源汽车示范推广通知”和“十城千辆” il划对13 个城市公共服务领域购买混合动力车最高补助5万45万元。出台“汽车产业调整和振 兴规划”，在未来3年新能源汽车形成50万辆产能，占乘用车销量的5%.并推动关键零部件产业化。首个新能源汽车产业联盟产业化基地在京开建，以加速整车和关键零部件的

17、研发和产业化。国务院以贷款贴息方式安排200亿元支持开发新能源汽车及其关键技术。 工信部发布“新能源汽车生产企业及产业准入管理规则”，规定到2010年12月31日前只 能小批S生产，并至少对20%销售产品的运行状态实施监控。新能源推广试点城市由13 个扩大至20个，并选择对5个城市私人购买新能源汽车给予补贴。12月9日第6期罗益锋:世界汽车结构材料及新能源汽车发展趋势-9-但要大规模产业化尚有待时日。10 BMff M-series carbon fiber foofs are made with Hexcel reinforcementsJ1. textile Journal. 2010,

18、127(2): 18. 11 CFRP 芯材使车体轻量化N.石汕化学新 2010, (4692): 5. 12森本尚夫.FRP 体成型体电动巴.1: J.强化塑料，2010,小得多，但会快速增长，而且产品品种将实现系列化，综合性能水平虽不及国外产 品，但价格便宜,而CFRP产业已有一宦水平，因此为今后研发全CFRP车打下基础。不过 据国外报逍，CFRP汽 车要想普及，需具备几个条件： 碳纤维价格须降至10美元/kg 以下：CFRP汽车构件的成型周期须W10 min,这方而我国尚未达到；要制定相应 的标准等。据国外报逍，全球能达到全CFRP电动汽车的普及时间约为2030年左右，到时 候废弃CFR

19、P部件的回收再利用应实现大规模产业化。“十二五”期间，我国碳纤维界研 发CFRP汽车结构部件的积极性很高，希望早日与汽车厂商合作开发CFRP电动汽车。总 之，按照全球知需咨询公司Frost & Sullivan的预测，未来10年是中国汽车产业由石化 燃料驱动向电力驱动动力转变的关键时期，中国将面临重大的发展机遇。为了加速我国 CFRP电动车的发展，建议应疋自主研发与同国外有关企业合作推进两条腿走路的方式， 才能迅速跟上世界的先进水平，同时还要促进车载大容量锂离子电池或其它新型电池的同 步发展，目前我国的新型锂离子电池的一次充电行驶里程，已达到500 km的世界先进水 平，The 闻，

20、56(10): 18 ! 19. 13东丽在汽车领域的业务扩大N石油化学新闻，2010, (4704): 2. 14帝人而向汽车的碳纤维N.日本经济新闻，2010-0621. 15全CFRP制的电动大巴 N.塑料产业资材新闻，2010, (953): 1. 16猪原伸.介绍Torayca树脂N.工程塑 料新闻，2010. (300): 2. 17 SGL, BMff 落户美国碳纤维厂J. Reinforced Plastics, 2010, 29(5-6): 12.18 Toray sign supply agreement with EADSJ. ReinforcedPlastics, 20

21、10, 29(5-6): 12. 19 Daimler, Toray develop carbon fiber partsJ. Reinforced Plastics, 2010, 29(5-6): 13. 20东丽与ADS公司缔结碳纤维预浸料长期 供应合同N.塑料产业资材新闻，2010, (950): 1. E21三菱丽阳与SGL公司成立制造和 销售碳纤维原料的合资公司N.塑料产业资材新闻，2010, (950): 1. E22东邦Tenax 的碳纤维短切纤维于2012年而向汽车等的销售将倍增N.化学工业日报，2010, (21968): 3. 23三菱丽阳开发成型时间减半的碳纤维预浸料“T

22、oughgure” N.不织布情报，2010, (427): 41. 24东丽新设尖端材料研究所N.工程塑料新闻，2010. (299): 5. 25东 丽再起动碳纤维事业成长战略N.化学工业日报，2010, (21878): 2. 26日本复合材料 公司大幅度缩短成型周期N.化学工业日报，2010, (21877): 3. 27周中洋.碳纤维 应用于汽车产业的趋势发展H.尖端材料科技协会，2010, (21): 6. 28罗子森，郭文 雄.N.尖端材料科技协会，2010, (21): 4 I 5. 29何毅夫.2010年碳纤维复合材料 车辆应用研讨会R.尖端材料科技协会，2010, (21): 3. 30 SANJPE TAIWAN CHAPTER. 台湾碳纤复合材料技 术应用于汽车产业的思维N.尖端材料科技协会，2010, (21): 7. 31和田原英辅，北野彰彦.通过碳纤维增强塑料实现汽车轻量化J.纤维学会志，2010, 64 (9): 21 I Reinfore