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從發(fā)泡材料到有機硅，國產(chǎn)替代戰(zhàn)略下的新材料機遇，新能源汽車如何實現(xiàn)突圍？ l
文章來源：賢集網(wǎng)     更新時間：2024-11-07 19:29:49
在當(dāng)今全球汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展浪潮中，新能源汽車無疑是備受矚目的焦點領(lǐng)域。隨著市場競爭的日益激烈，行業(yè)內(nèi)卷現(xiàn)象愈發(fā)凸顯，各大車企及相關(guān)企業(yè)都在絞盡腦汁尋求突破之道。而在這一過程中，新材料的應(yīng)用猶如一把隱藏的鑰匙，正逐漸開啟新能源汽車脫穎而出的大門，為其在激烈的內(nèi)卷環(huán)境中開辟出一條獨特的發(fā)展路徑。



一、新能源汽車發(fā)展大勢：機遇與挑戰(zhàn)并存的內(nèi)卷戰(zhàn)場



近年來，新能源汽車行業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。政策的大力扶持、環(huán)保意識的增強以及科技的不斷進步等諸多因素，共同推動著新能源汽車市場規(guī)模的迅速擴張。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2024 年上半年新注冊登記新能源汽車 439.7 萬輛，同比增長 39.41%，遠超同期全部汽車 5.7% 的同比增幅，創(chuàng)歷史新高。這一迅猛的發(fā)展勢頭，吸引了眾多企業(yè)紛紛涌入這一賽道，使得市場競爭日趨白熱化，行業(yè)內(nèi)卷現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重。







在這場激烈的競爭中，新能源汽車企業(yè)面臨著諸多挑戰(zhàn)。一方面，消費者對于新能源汽車的性能、續(xù)航里程、充電速度、安全性等方面的要求越來越高。例如，消費者普遍存在的電池續(xù)航里程 “焦慮” 問題，以及對快速充電的迫切需求，都成為了車企亟待解決的難題。另一方面，隨著越來越多的企業(yè)進入市場，產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象逐漸顯現(xiàn)，如何在眾多競品中脫穎而出，打造出具有獨特競爭力的新能源汽車產(chǎn)品，成為了各企業(yè)思考的重點。



然而，機遇總是與挑戰(zhàn)并存。新能源汽車的發(fā)展也為相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來了前所未有的發(fā)展機遇。其中，新材料產(chǎn)業(yè)便是受益頗深的領(lǐng)域之一。隨著新能源汽車朝著輕質(zhì)高強、綠色環(huán)保、舒適和安全方向發(fā)展，對于各類高性能材料的需求日益增長，這為新材料企業(yè)提供了廣闊的市場空間，也促使新材料與新能源汽車產(chǎn)業(yè)之間的融合日益緊密。



二、關(guān)鍵發(fā)泡材料：新能源汽車輕量化與性能提升的幕后英雄



（一）聚氨酯材料：多方位應(yīng)用的輕量化關(guān)鍵材料



在新能源汽車的眾多部件中，聚氨酯材料憑借其優(yōu)異的耐磨性、耐低溫性、耐化學(xué)性和加工方式多樣性等優(yōu)勢，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它廣泛應(yīng)用于座椅、車內(nèi)地板、遮陽板及保險杠等部件，被認為是實現(xiàn)新能源汽車輕量化的關(guān)鍵材料。據(jù) PUdaily 的分析預(yù)測顯示，相較于傳統(tǒng)汽車，新能源汽車在聚氨酯材料的使用上預(yù)計將顯著增加，平均增幅約在 20% 至 40% 之間。



以小米 SU7 為例，我們可以清晰地看到聚氨酯材料在新能源汽車中的多樣應(yīng)用。其汽車座椅、車內(nèi)地毯使用了聚氨酯軟泡材料，而聚氨酯軟泡復(fù)合材料可用在汽車座套、車頂棚內(nèi)襯、門板扶手等內(nèi)飾中；儀表盤和方向盤部件內(nèi)使用聚氨酯材料提升柔軟觸感；聚氨酯硬泡可制成汽車頂棚，不僅能為車頂提供足夠的支撐強度，還能保證吸音降噪且低氣味，同時其抗老化作用還可用于汽車玻璃包邊；此外，聚氨酯還能用于制造發(fā)動機罩蓋以降低汽車 NVH（燃油車），以及使用聚氨酯復(fù)合材料于承載力要求高的天窗拉板和備胎蓋板及汽車內(nèi)外飾件等。



（二）泡綿材料：動力電池的隱形 “護甲”



除了聚氨酯材料，泡綿在新能源汽車中也扮演著重要角色，尤其是在動力電池的保護方面，堪稱隱形 “護甲”。研究表明，25℃是新能源汽車動力電池 “最喜歡” 的工作溫度，溫度過高或過低都影響駕駛安全。而發(fā)泡材料憑借其輕質(zhì)、阻燃、吸音、緩震等優(yōu)異特性，能夠讓電池的自燃溫度提高 10℃以上，電池壽命延長 15%。



泡綿在動力電池包中可以提供絕佳的隔熱、緩沖、阻燃、密封、支撐、減震等功能，因此，其可在電池包的不同區(qū)域位置中使用。例如，在電池電芯間，當(dāng)電芯發(fā)生熱脹冷縮時，泡綿能起隔熱緩沖作用；當(dāng)電芯發(fā)生熱失控時，泡綿能阻止熱量的傳遞，具有阻燃性能；在電池包中，位于液冷板下方或挨著上下箱蓋，泡綿可起到支撐、減震作用；還可以用作電池密封圈。



像特斯拉 Model 3 電池 PACK 包就大量使用了有機硅發(fā)泡灌封材料來保護單個電芯，阻止電池包上部熱量傳遞，有效預(yù)防熱失控。福建智為新材料有限公司生產(chǎn)的發(fā)泡硅膠，結(jié)合了硅膠耐高溫、耐老化、電絕緣性及良好的生物相容性等特性與泡綿的輕質(zhì)、柔軟、減震、隔音等優(yōu)點，不僅具備優(yōu)異的物理特性和化學(xué)穩(wěn)定性，即使在高達 500℃的極端溫度下仍能保持穩(wěn)定，為新能源電池等關(guān)鍵設(shè)備提供持久而高效的隔熱保護。合肥祥晨新材料科技有限公司生產(chǎn)的硅膠泡綿，如 XC-800H 這種中應(yīng)力有機硅發(fā)泡硅膠材料，具有優(yōu)異抗壓縮永久變形性能，相較于傳統(tǒng)的碳系發(fā)泡材料，具有優(yōu)異的耐高低溫（-60 - 200℃）、高阻燃（V-0）極低的煙露濃度等特性，是減震、緩沖、隔音、保護、絕緣和防火的理想材料。此外，3M™的緩沖泡綿應(yīng)用于軟包電芯中，可抑制電池由于充放電造成的電芯膨脹和收縮現(xiàn)象，在汽車行駛過程中保護單個電芯，吸收電芯膨脹應(yīng)力，起到緩沖作用，從而提升電池壽命，同時還能起到抗位移、分層和變形作用。



三、有機硅材料：全方位賦能 ADAS 與補能領(lǐng)域的得力助手



（一）ADAS 系統(tǒng)保護：從源頭提升可靠性



隨著科技的發(fā)展，越來越多的車輛開始裝備 ADAS（智能駕駛輔助系統(tǒng)），為駕駛者帶來更安全、更便捷的駕駛體驗。據(jù)蓋世汽車研究院數(shù)據(jù)，L2 級別（含 L2+、L2++）駕駛輔助方案已在新能源乘用車市場得到廣泛應(yīng)用，2023 年標(biāo)配量達 370 萬輛，市場滲透率超過 51%。然而，作為汽車通往自動駕駛的核心組成部件，ADAS 的可靠性對行車安全至關(guān)重要，這也讓整車廠商對該產(chǎn)品的可靠性提出了更為嚴(yán)格的要求。







在這方面，全球領(lǐng)先的材料科學(xué)公司陶氏公司展示了一系列面向 ADAS 系統(tǒng)保護與裝配的高性能有機硅解決方案，包括 ADAS 熱管理、嚴(yán)格環(huán)境下的電子元器件防護、電磁屏蔽（EMI）和特種保護等，從源頭材料端賦能 ADAS 產(chǎn)品可靠性。



例如，陶氏公司在慕尼黑上海電子生產(chǎn)設(shè)備展上展出的全球首發(fā)新品 —— 陶熙™ TC-6040 導(dǎo)熱灌封膠，是一款適用于微電子元器件的高瓦數(shù)導(dǎo)熱灌封材料，兼具低粘度和優(yōu)異的流動性，可包覆微小器件。其 4.0W/m?K 的導(dǎo)熱系數(shù)可帶來更佳散熱，同時良好的高溫穩(wěn)定性，也可為線圈、功率器件提供可靠保護。此外，陶氏公司還為車載攝像頭、雷達等傳感器提供可靠防護，推出了包括三防漆、密封膠、粘接劑、灌封膠和凝膠等豐富且可靠的有機硅防護解決方案。



（二）補能領(lǐng)域應(yīng)用：解決關(guān)鍵技術(shù)難題



在新能源汽車用戶最為關(guān)注的補能領(lǐng)域，有機硅同樣大有可為。隨著新能源汽車快速普及，用戶日益增長的充電需求和充電設(shè)施發(fā)展不平衡、不充分的矛盾日益凸顯，電動汽車用戶已經(jīng)從里程焦慮轉(zhuǎn)變成為對補能焦慮。實施大功率充電技術(shù)成為緩解能源補給壓力、顯著提高充電效率的關(guān)鍵策略。



從車端來看，800V 高壓超快充被業(yè)內(nèi)普遍認為是最理想的技術(shù)路徑和解決方案，但這需要車端和樁端兩者兼?zhèn)洹Ｌ帐瞎就瞥龅膶?dǎo)熱系數(shù)為 4W/m?K 的灌封膠、為 6W/m?K 的填縫劑等材料，可以很好地匹配車端在 800V 高壓平臺下的導(dǎo)熱需求。



在樁端，功率高達 350kW - 600kW 的液冷超充樁成為充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的新熱點。陶氏公司研發(fā)并推出的 SILASTIC™ HTE5015-90U 導(dǎo)熱硅橡膠，完美解決了水冷超級充電槍方案中的關(guān)鍵技術(shù)難題，即冷卻水管兼具高導(dǎo)熱系數(shù)與高強度、高韌性，可為超級充電槍的電纜降溫并提供導(dǎo)熱保護，同時具有良好的物理特性和抗惡劣環(huán)境性能，能為超級充電槍提供長期的保障。



四、新材料產(chǎn)業(yè)鏈：國產(chǎn)替代戰(zhàn)略下的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)



（一）產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成與現(xiàn)狀



從新能源汽車新材料產(chǎn)業(yè)鏈來看，可分為上游的原料廠商，中游的新材料生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)設(shè)備廠家，下游的應(yīng)用廠家，構(gòu)成了一個超過萬億元的產(chǎn)業(yè)鏈條。



在下游消費方面，我國超越美國成為第一大汽車消費國，每年的新車銷售量超過兩千萬臺，保守估算 2035 年我國新能源車的整車銷量有望超過 1000 萬臺的規(guī)模，充電樁也會極為普及，有望在全球居于領(lǐng)先位置。下游的巨大市場空間，對于產(chǎn)業(yè)鏈上游的原材料開采、研發(fā)，以及中游的新材料生產(chǎn)，都是一個巨大的商機。



然而，我國在新能源汽車新材料領(lǐng)域也面臨著諸多挑戰(zhàn)。在燃油車時代，由于我國新材料基礎(chǔ)研究薄弱，存在重應(yīng)用輕基礎(chǔ)、重模仿輕原始創(chuàng)新、重迭代輕顛覆性等問題，嚴(yán)重制約了汽車業(yè)整體技術(shù)水平的提升。在更上游的基礎(chǔ)原料、核心工藝及生產(chǎn)設(shè)備上，我們主要都是嚴(yán)重依賴于海外。中國工程院 2019 年組織研究的制造業(yè) 26 個領(lǐng)域中外對比分析報告顯示，“新材料領(lǐng)域與制造強國相比差距大，屬于對外依存度極高的 8 類產(chǎn)業(yè)之一。這不利于新能源汽車產(chǎn)業(yè)長期可持續(xù)發(fā)展，更在國際競爭中面臨卡脖子的重大風(fēng)險。”



（二）國產(chǎn)替代戰(zhàn)略與發(fā)展趨勢



正因如此，國家在新能源產(chǎn)業(yè)政策上再三提及新材料的發(fā)展，新材料產(chǎn)業(yè)鏈上游和中游的國產(chǎn)替代戰(zhàn)略，就成為了必然的路徑。過去幾年，國家除了大力發(fā)展五礦集團、寶鋼集團這樣的國家隊之外，也在不斷打造新材料的產(chǎn)業(yè)集群，形成以環(huán)渤海、長三角、珠三角為重點，東北、中西部特色突出的產(chǎn)業(yè)集群分布，這些擁有資金、市場、人才等優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)集群，逐步聚集產(chǎn)業(yè)鏈的高端要素和領(lǐng)軍企業(yè)，孕育著行業(yè)的 “隱形冠軍”。



隨著一系列高新技術(shù)的突破，作為我國新材料自主創(chuàng)新和國產(chǎn)替代的突破口，在整車輕量化、電池關(guān)鍵材料、快充技術(shù)等下游應(yīng)用領(lǐng)域，涌現(xiàn)了一批高精尖優(yōu)的高新技術(shù)企業(yè)和專精特強的科技型中小企業(yè)，市場前景可觀。



在具體應(yīng)用方面，輕量化是先進材料在新能源汽車領(lǐng)域的關(guān)鍵應(yīng)用點。國內(nèi)的電池技術(shù)水平雖然在全球行業(yè)里面比較領(lǐng)先，但是由于使用新能源電池的重量比較大，導(dǎo)致新能源汽車自重偏大，這會對車輛動力性、制動性、被動安全、車輛可靠性和耐久性帶來不利影響。通過減重實現(xiàn)整車輕量化，依托于新材料技術(shù)的應(yīng)用，如采用高強度鋼、鋁合金、鎂合金和天然纖維增強聚合物生態(tài)復(fù)合材料等材料，是解決這一問題的重要手段。



特種鋼與復(fù)合材料目前也是剛需，日本的神戶制鋼所開發(fā)出可使純電動汽車用馬達減重 2 成的鋼材，國內(nèi)的國創(chuàng)（淄博）中心在特種鋼材與新型復(fù)合材料領(lǐng)域也有前沿布局，并與相關(guān)機構(gòu)和企業(yè)有深度合作，產(chǎn)業(yè)化落地方面具有良好發(fā)展前景。



快充技術(shù)與充電樁普及同樣是重點方向，國內(nèi)企業(yè)如寧德時代、比亞迪、廣汽等在電池的新材料上重金投入，研發(fā)出如廣汽集團的 “海綿硅負極片電池技術(shù)” 等成果，以提升電池性能，滿足市場對快充和長續(xù)航的需求。



綜上所述，在內(nèi)卷之下，新材料在新能源汽車的發(fā)展中扮演著至關(guān)重要的角色。從關(guān)鍵發(fā)泡材料助力汽車輕量化和性能提升，到有機硅材料全方位賦能 ADAS 與補能領(lǐng)域，再到新材料產(chǎn)業(yè)鏈在國產(chǎn)替代戰(zhàn)略下的機遇與挑戰(zhàn)，每一個環(huán)節(jié)都緊密相連，共同為新能源汽車在激烈的市場競爭中脫穎而出提供了有力支撐。只有不斷推動新材料的研發(fā)與應(yīng)用，加強產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展，才能讓新能源汽車在未來的發(fā)展道路上走得更加穩(wěn)健，實現(xiàn)真正的突圍。

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