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2023年1至10月中國新能源汽車產銷分別增長33.9%和37.8%。(圖片:iStock)

新能源汽車攜手塑料工業加快智能化、輕量化、低碳化

2023年中國汽車市場逐步回暖,新能源汽車表現尤為搶眼。在“反向合資”和“技術出海”風口下,新能源汽車需要哪些材料及工藝加速智能化、輕量化、低碳化,帶來更安全、環保、舒適的體驗?

根據中國汽車工業協會發佈的相關數據,2023年1至10月中國汽車產銷同比分別增長8%和9.1%,新能源汽車則產銷分別增長33.9%和37.8%,市場佔有率達30.4%;新能源汽車出口99.5萬輛,同比增長99.1%。

文章來源:雅式橡塑網(www.AdsaleCPRJ.com

年輕消費者對新能源汽車的關注度正在提高,相關調查研究表示,30歲以下的新能源汽車用戶(90後、00後)佔比最高達43%。年輕人更喜歡高顏值的新能源汽車產品。

作為新時代汽車的臉面,數位格柵正成為行業的主流,注塑工藝和新材料的進步功不可沒。

寶馬(BMW)iX系列的雙腎格柵可謂行業代表作之一,它採用恩格爾(ENGEL)集成工藝,實現3D效果陣列。麥格納(Magna)的數位格柵用聚碳酸酯製成Mezzo面板,實現高透亮視覺效果。現代摩比斯(Hyundai Mobis)採用先進雙凸透鏡薄膜,讓透鏡格柵照明模組看起來更加纖巧輕薄。

除了數字格柵,車企借助材料及工藝在智能車燈上玩出新花樣。比亞迪仰望U8星際穿越大燈採用泰瑞(Tederic) NEO M27220注塑機實現高精度成型。理想L9前部貫穿燈採用大型多色注塑機加工製造。高合汽車最新豪華SUV前大燈面罩和激光雷達面罩採用科思創(Covestro)聚碳酸酯解決方案。萬華化學的多色PMMA不僅為智能汽車尾燈添色,還無需著色噴塗,減少碳排放。

隨著智能汽車的飛速發展,車身上的充電口小門更具有美感、人性化和智能化,提升用戶的充電儀式感。奧迪(Audi)全電動汽車e-tron智能充電小門則採用恒申安柯洛(AKRO-PLASTIC)高纖維增強AKROLOY®PA GF 60 black(6418)聚醯胺製成,威馬汽車採用PPE+PA來製造充電蓋板,品質輕,且安全防災性好。勞士領(Röchling)推出生物聚合物製成自動充電小門,環保和功能都做到位了。

新能源汽車在加速邁進智能化的同時,其續航里程也在節節攀升,從500多公里提升到1200公里。而新能源汽車每減重100kg,續航里程將提升10%-11%,同時降低20%的電池成本和日常損耗成本。因此,輕量化技術能夠提升動力系統工作效率,提升整車續航,逐漸成為各大整車及零部件企業創新的新方向。各車廠都各出其謀,利用新材料和先進工藝為車輛“瘦身”。

豐田(Toyota)攜手巴斯夫(BASF) 和 US Farathane首次採用樹脂架打造 ISO 動力學座椅,可降低20%的成本和30%的重量。佛吉亞(FORVIA)座椅背板新潮解決方案Skin Light Panel,則以單一材料聚合物(PU)通過3D雕刻製成,減重20%-30%。馬瑞利(Marelli)攜手科思創(Covestro),開發了新型輕質聚氨酯泡沫,讓主儀錶板減重40%。

除了前端、座艙模組減重,佔新能源汽車整車重量20%-30%的大塊頭 — 電池包,也是近年來輕量化技術重點應用場景。

通用汽車(General Motors)2023款凱迪拉克(Cadillac)純電銳歌(Lyriq)採用杜邦(DuPont)、陶氏(DOW)、里安德巴賽爾(LyondellBasell)的PA6/12, PA66, 和PP,通過擠出、注塑、發泡和自動裝配,加工成熱塑性BEV管材,用於電動汽車的熱管理系統。該多層管材不僅具有優異的耐化學性,還實現60%的減重。

索爾維(Solvay)Ajedium™ PEEK 槽襯可將電池組重量減輕12千克(36.4磅),將電機重量減輕4千克(8.8磅)。三菱化學(Mitsubishi Chemical)聯合多個合作夥伴研發電動汽車電池全複合外殼,將部件數量從5個減少至2個,最終實現電池外殼減重。萬華化學的HP-RTM聚氨酯電池殼也十分給力,可以減重40%-50%。

從工藝上來講,一體化成型、發泡等加工手法在新能源汽車的輕量化技術落地實踐中發揮關鍵作用,如注塑機大廠恩格爾(ENGEL)的新能源汽車前端模組的一體化成型,克勞斯瑪菲(KraussMaffei)的物理發泡工藝和海天國際的微發泡等。

車廠正通過高電壓的模式,將新能源汽車的電壓系統從 400V 升高至800V。根據焦耳定律,在高電壓系統下,汽車的電機驅動效率會提升,從而增加續航里程、降低電池成本。

而電壓系統高壓化,這意味著電機系統的工作溫度明顯升高,對電機系統熱管理、電池系統熱管理等提出更嚴峻的考驗 — 材料不僅需要耐高溫,且需要高阻燃。

索爾維(Solvay)杜邦(DuPont)為代表的化工大廠們陸續推出高溫尼龍、PPS、PEEK、聚醯胺薄膜等能夠勝任高溫電驅系統的材料,助力電機高效運行。

奧迪e-tron某個電池模組採用艾曼斯(EMS-GRIVORY)的阻燃級別V0的PA66加工成獨立注塑部件。沙特基礎工業公司(SABIC)恩驊力(Envalior) 等公司推出相應的高阻燃聚合物,為電機、電池模組安全運行護航。其中,SABIC的新型擠出級阻燃聚合物,也適用於電池包製造。恩驊力(Envalior)的熱塑性材料則可滿足電池組件浸沒式絕緣冷卻液的工作需求。

為實現與加油一樣迅速的充電體驗,5-10分鐘的超快充車型頗受市場青睞。根據華為MI數據表示,預計到2026年,高壓快充平臺車型市場空間可達580萬,佔新能源車整體銷量50%。

寧德時代、欣旺達、國軒高科、巨灣技研等已推出超級快充電池。面對高壓、高電流、大功率的電力傳送,越來越多的超快充電槍正在使用全冷液超充方案,這就要求充電槍及充電線材料必須同時兼具高導熱性、高強度和韌性。

如陶氏公司(DOW)的HTE5015-90U導熱矽橡膠及高導熱灌封/密封材料可讓充電槍槍頭快速散熱。巴斯夫(BASF)的Elastollan®熱塑性聚氨酯(TPU)1180A10WDM對快速充電樁充電電纜進行優化,讓線纜更靈活且易於操作。

減碳降排正成為汽車行業高品質發展的關鍵字。寶馬(BMW)、富豪(Volvo)、大眾(Volkswagen)、平治(Benz),以及長城、吉利等汽車企業都發佈了碳中和目標與行動計劃。使用環保材料如再生塑料、生物基材料、單一材料或免噴塗材料,已成為車企實現碳減排的重要措施之一。

再生塑料方面,寶馬集團(BMW)和大眾汽車(Volkswagen)在逐步增加新車中再生塑料的比例。本田汽車(Honda)攜手東麗(Toray) 探索化學回收尼龍6在汽車領域的應用潛力。麥格納(Magna)發佈單一材質,且100%可回收材料,適用於汽車座椅泡沫墊和裝飾件。

相比於傳統的石油基材料,生物基材料具有降低原料成本等優勢,近年來也頗受車企青睞。起亞(KIA)EV3、EV4等概念車採用天然纖維、菌絲體降低碳足跡。極星(Polestar)攜手勞士領(Röchling)即將推出首款生物基材質熱管理冷卻水壺。

免噴塗材料也成為車企減少碳排放的有效途徑之一。如豐田汽車(Toyota)內飾採用巴斯夫(BASF)的免噴塗聚醯胺。本田(Honda)攜手三菱化學(Mitsubishi Chemical)開發可用於車身以及內飾的免噴塗著色PMMA等。

從眾多例子可見,車企、零部件企業及材料企業正通過價值鏈合作,打造車用塑料可持續發展通路。

多家車企已明確表示,氫能源是碳中和背景下能源結構戰略轉型的必然選擇,氫能源汽車加氫時間僅為4-5分鐘,續航里程可達500公里左右。寶馬(BMW) iX5氫燃料電池已在歐洲完成道路測試,現代汽車(Hyundai )氫燃料電池車NEXO全球銷量最高,豐田(Toyota)氫燃料電池車CROWN SEDAN配備三個氫氣罐,綜合續航里程可達820km。

那麼氫能源汽車又將為哪些材料帶來應用增長潛力呢?氫能源汽車不可或缺的儲氫罐,多採用碳纖維纏繞,如東麗(Toray) 的高強度碳纖維用於70Mpa車用高壓儲氫瓶,贏創(Evonik)推出用於環氧體系胺類固化劑VESTAMIN®和Ancamine®能與纖維快速的浸潤,可讓儲氫罐減重70%。

內膽則需要阻氫性能強、防止氫氣外泄的聚合物,阿科瑪(Arkema) RILSAN PA11可用於生產高壓儲氫氣瓶內膽,可耐低溫性,抗高壓氫氣起泡,具備優良氫氣阻隔性和加工工藝。

越來越多的車企在“全面電動”的背景下豐富產品矩陣,以滿足中國市場豪華出行需求。如2023年進博會的汽車展區,15家海外車企重點都展示新能源汽車,平治(Benz)、捷豹路虎(Jaguar Land Rover)、保時捷(Porsche)等更是推出售價百萬級以上的高端電動汽車。大眾 (Volkswagen)入股小鵬汽車,瑪莎拉蒂(Maserati)母公司Stellantis入股零跑,外資車企用行動再次重申對中國汽車市場的重視。

放眼全球,歐盟將2035年停售燃油車。《區域全面經濟夥伴關係協定》(RCEP)已正式落地生效,中國出口的汽車及零部件可享受零關稅待遇。這些地方處處是商機。以奇瑞、長城、比亞迪為代表的中國車企們,在“出海”的過程,提升了中國汽車品牌的海外影響力。

可以說,車企在“反向合資”和“技術出海”中尋找突破重圍的出口,作為助力新能源汽車智能化、電動化和低碳化的材料和成型工藝,也將迎來新的挑戰與機遇,你準備好了嗎?

文章來源:雅式橡塑網(www.AdsaleCPRJ.com

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