圆桌对话:中国汽车高速发展为新材料带来的机遇与挑战

  11月10日-12日,由中国汽车工业协会和武汉市人民政府共同主办的“2023中国汽车供应链大会暨第二届中国新能源智能网联汽车生态大会”在武汉经开区举办。本届供应链大会以“踔厉奋发,攻坚克难——打造安全、韧性、绿色汽车供应链”为主题,设置了“1场战略峰会、1场大会论坛、9场主题论坛”共11场会议,围绕供应链安全与布局、新型汽车供应链打造、传统供应链升级、全球化发展等热点话题进行深入交流与探讨,寻找构建世界一流汽车供应链的对策、方法和路径。其中,在11月12日上午举办的“主题论坛七:新材料——新材料、新进展、新未来”上,举办了主题为“中国汽车高速发展为新材料带来的机遇与挑战”的圆桌对话。以下内容为现场发言实录:

  主持人:
  东华大学教授、纤维材料改性国家重点实验室副主任 余木火
  对话嘉宾:
  东风汽车集团有限公司技术中心材料总工程师 李明桓
  江苏澳盛复合材料科技有限公司销售总监 蔡少雷
  万华化学集团股份有限公司应用开发经理 王绍杰
  北京理工大学教授 李宁
  上海机动车检测认证技术研究中心有限公司主管工程师 赵欣
  主持人(余木火):我们很高兴组织了今天这个会,谢谢大家坚持到最后,可能大家也是想听听各位的智慧,让我们直接进入主题,在汽车高速发展过程中,新材料有哪些机遇和挑战。时间短一点,争取能够半小时内结束,下面从李总开始。
  李明桓:简单分享一下,今天上午各位专家的报告,围绕话题的核心,就是我们面临的挑战和机遇,新能源汽车本身技术的发展和新能源汽车工艺的转型升级,给我们创造了物理空间,给我们带来了新的机会,但是机会和挑战是并存的,就当前行业共性的问题来说,由传统燃油车和新能源汽车这样的一个相互关系,我们都在思考,新能源汽车本身2022年开始进入了起点,现在是大的爆发式增长阶段,但是各方对于新能源技术发展具体的技术路径和未来的预期,是持有不同的看法,其中我们从需求端,我们的客户端来看,他们对新能源汽车的预期是高于我们现在的供给侧,首先一个是成本压力,我们叫油电同价,油车的价格和电车的价格是要相当的,这个趋势来得很明确,我们各方也准备不足,刚才各位专家介绍的,我们杉杉科技也介绍了,利润空间不断下降,可持续发展的压力也就会增大,所以我们在座的无论是轻量化、电动化还有智能化等等方面,我们边界是必须要考虑的,刚才我们李菁华主任也说了成本是高度敏感的。
  第二个汽车发展本身,由原先传统的机电产品,向现代智能化产品,微电子产品和信息化产品转移,那么他对我们材料的基础技术的依赖越来越重,刚才李菁华主任介绍的没有材料的技术进步,汽车发展之路是不可能实现的,现在电动化汽车发展,也依赖催化剂、电极材料、电解液材料等等来开始工作的,所以对于我们材料科学研究、应用研究和材料工业来说,目前我们面临新的机遇和挑战,现在应该说机会多于挑战,挑战使我们肩上的担子更重,新能源汽车本身的发展也为我们材料本身带来了新机会。
  从材料端来看,余老师也介绍到了,如何在需求端和供给侧之间建立起桥梁,假如说我们研发者生产制造的是需求端的话,那我们材料的研究制备,材料的工业化生产,就是供给侧,如果在需求端和供给侧握起手建立起这样的桥梁,不仅是沟通的桥梁,更是产业化的桥梁,也是实现我们汽车转型升级,实现我们低成本高性能制造的一个重要的关键,非常高兴我们在座的各位,包括余老师他们团队正在做这样的桥梁工作,希望我们桥梁建得更牢靠,基础更扎实,能够共同为我们汽车,尤其是新能源汽车的发展作出更大的贡献,形成更大的合力和推力。
  主持人(余木火):谢谢李总,接下来是蔡总。
  蔡少雷:非常荣幸受余老师之邀,给大家讲一下新能源汽车发展给碳纤维材料带来的发展和机会,刚才前面几位专家老师已经在这方面阐释得非常详细了。碳纤维材料在汽车上应用,从1981年开始在麦克雷上首次应用,到2012年宝马I3有一个应用,到现在基本上全球各大主机厂碳纤维都已经开始应用了,经过这40多年的发展,现在应该能感觉到碳纤维在汽车上应用的真正机会是来了。
  从我们国内的情况来看,中汽协现在有一个预测,2023年的汽车销量可能突破2900万,这个可能超过2017年,超过历史新高了,连续15年世界第一年,新能源汽车可能突破900万台的量纲,这也是远远超出早期的预期,早期提出的口号是2025年达到500万,我相信大家记得这个口号,我们现在早把这个目标甩到脑后,所以新能源汽车的渗透率已经超过30%,全球的占比也能占到60%的销量,从中国的出口这几年发展也是非常快的,上半年的出口已经超过了243万辆,正式成为第一汽车出口大国,毫无疑问新能源汽车在这中间的贡献非常大。
  随着新能源汽车的发展,给我们碳纤维材料带来相当多的机会,首先从轻量化的角度来说,我们李总刚才也说了,“新四化”新四化有几个口号,电动、智能、网联、共享,后来说电动、智能、网联、轻量化,我个人偏向于后面这块,我认为现在新能源汽车走向千家万户,共享出行不再是车企赖以生存的条件,所以我更倾向于轻量化的角度。
  新能源汽车我们在消费者心中,我相信大家第一个考虑的肯定是续航里程,要想提高续航里程,轻量化是首个必要的条件,碳纤维材料由于他的质量轻,强度高,还有可设计化等等这些优点,无疑是这些众多的材料中一个首选的选项,他的应用不但可以降低车身本身的重量,提高结构强度和安全性能都会大有帮助,我觉得碳纤维材料将会伴随三电技术的发展,一起来助力新能源汽车的腾飞。
  第二个从市场消费升级的角度来看,我不知道大家发现没有,现在我们中国的高端车型销量是越来越多,我们统计了一下,现在国内每卖7台车,就有一台车超过30万,这个占比也是非常大的,占到16%,所以这种高端车型的应用,可能对我们碳纤维高价值材料带来一些新的机会,再者从环保的角度,纤维的应用无疑可以减轻碳排放,降低碳足迹。刚才各位专家业分析了,实际上对于燃料车每降低100公斤,油耗每百公里减少0.5L,对于新能源车,减少100公斤,续航能力提高17%,碳纤维材料应用也是非常符合全球“双碳”大目标的实现。
  最后也各位专家也提到氢能,氢能这几年发展非常迅猛,随着氢能的发展,氢气瓶的需求量是越来越大,刚才余老师也说了一些数据,我也看到一些数据,今年我们氢能源汽车,可能会超过5000台,这个可能给我们碳纤维带来接近3000吨的用量。机遇总是跟挑战是并存了,有了需求等于有了产出,所以说,我们中国汽车行业实际上对我们的生产效率,对生产成本这块的管控是相当严格,用我们通俗的话讲,那叫一个卷。特斯拉现在不到40秒可以造一台车,我们碳纤维行业还面临很多挑战,我们必须要提升自身的制备技术,包括新产品的开发,提高它的竞争力,像一些高性能纤维的国产化的开发,装备的智能化,结构件新产品的开发,这些进步都会有助于碳纤维大体量的应用,可以降低碳纤维的材料成本、生产成本,提高它的生产节拍。
  所以我们国内更加需要涌现出像东华大学余老师这样的优秀团队,包括最近几年我们这些企业也做了很多的工作,我们新疆隆炬做了25K T300碳纤维,我们现在也已经把它在汽车上做了大批量的应用。蔚来ES6的地板,从原来的几十分钟到现在一两分钟,一两分钟就可以出一个件,也满足了汽车的节拍。我们的澳盛科技开发了玻碳混合产品,华渔传动开发的传动轴、碳纤维转子,这些新技术无疑对我们这个行业有非常巨大的促进,通过这些进步,我想起了前面一些专家的预测,我们到2025年,如果汽车有一半用了5公斤的碳纤维,2030年这个汽车有一半用上10公斤的碳纤维,这到时候可以开创万亿级的市场,谢谢大家。
  主持人(余木火):谢谢蔡总,对碳纤维充满期待,接下来我们万华集团的王绍杰总经理。
  王绍杰:各位专家好,今天非常荣幸参加这个论坛,今天上午也有幸听了余老师还有李总这边的一些报告,其实大家都能看到整个汽车行业其实在不停地往下发展,其实我们一直在关注着整个汽车行业,汽车也算是整个工业界皇冠上的明珠,因为它对整个材料,还有整个组织,整个供应这块要求都是非常高的,也是门槛非常高的行业,我们也能够预见到,其实他现在随着整个轻量化、绿色低碳的要求,整个非金属材料在汽车上的用量,从最初的几十公斤,未来整体可能要达到200甚至300公斤的水平,在这儿有很多高性能的材料会越来越多地涌现出来应用到汽车产品上,包括今天下午大家重点介绍碳纤维的材料,其实未来是一个很好的方向,同时也有很大的挑战。
  随着整个国际局势,还有今年来经济大环境的影响,其实对整个材料,包括刚才大家其实一直在谈的成本端,还有整个供应端,其实都提出了很大的挑战,那么万华化学作为一家全球的化工新材料的公司,其实这两年我们更多的是在解决两个问题,第一个问题就是整个高端高性能的一些非金属材料的开发,包括像聚碳酸酯,还有原来都是全进口的尼龙12,长碳链尼龙的材料,未来都会投入整个量产,投入商用,这样会大大缓解整个国内进口端卡脖子供应问题。
  第二点就是万华从2021年左右,提出了第四个业务板块,就是电池材料,我们整个公司是计划打造一个电池周边化学品的超市,这样很多电池化学品的材料都可以在万华找到,公司在这块投入了很大的精力,计划成为我们公司业务增长的第二大曲线,未来也会在电池化学品为更多下游的客户提供很多优质的产品,供应方面我们也在全球建立非常稳固的供应链,这是一方面,第二就是通过我们规模化的运营,成本化的运营,可以为下游的客户,尤其是汽车还有tire1的客户,提供一个一站式的服务,或者一揽子的解决方案,达到成本综合收益的最优值,这是其中一大块。
  另外一个新机遇就是低碳这块的,万华作为一家有社会责任感的公司,我们也在从两方面入手,第一个是我们整个园区现在都在做一个零碳园区的建设,从风电、绿电等等开始应用到整个园区,包括一些工业园的废料,如何转化成民用料,重心在循环使用,这块在做很多的工作,材料端从PCR这种再生的材料,到化学回收的材料,到绿色可降解的材料,包括聚乳酸等等的材料,万华这块业务都在不停地往前推进,接下来我们会在这块重点发力,也会跟很多下游的主机厂共同配合。
  今天再次感谢,聆听到各位专家非常专业的报告,接下来希望和很多的专家和企业共同合作,应对接下来整个汽车行业的新挑战和机遇,谢谢!
  主持人(余木火):谢谢王总。下面请李宁教授说几句。
  李宁:谢谢余木火老师。刚才几位专家都对新能源汽车,包括汽车领域这块未来的发展趋势和机遇做了非常精辟的分析,大家一直在提到高频词就是轻量化。之前李总提到我们为什么做轻量化,因为我们动力系统发生了改变,我们的电池太重了,当然这只是其中的原因,因为我自己的研究领域方向主要是动力电池。对于电力动力电池这块我们有自己的感悟,对于这块我们有感悟但是不太清晰,我们有个相对比较明确的方向,高比能、长寿命、高安全。如果硬要加的话我们可能会加上智能化,这是我们想追求的目标和方向。但是这条技术路线到底怎么走,其实我们一直在思考也一直在琢磨,我们基于高校的角度会做得更加前瞻,但是对于企业在做选择,但是整体层面还是挺模糊的,电池发展几十年以后,我们没有太多的新材料出来,下一步应该在哪里需要去挖掘的。
  负极材料一直是以碳基的为主,天然石墨和人造石墨这块到底哪个好呢?新能源汽车领域好像我国主要是人造石墨,天然石墨低成本并且国家有矿产优势的材料是不是应该用起来。下一步追求硅、锂这块,当然面临的问题非常多,能带来的回报也非常多,如何解决好硅和锂的相关问题其实是需要关注的。另外是安全性这块,安全性这块主要是做硅碳化,这块我们一直在跟一些企业,包括大家了解到有些企业在量产,相应的高比能的电池体系,但是我们同样面临着循环问题、安全问题,固态化的电池里面同样面临着安全问题,它的安全性有所提升,但是没有想象中的那么完美。走到下一步的全固态电池需要更久,我国上世纪八九十年代在做相关的研究,但是整体上包括固态电池上面的选择可能有一些,包括材料上的突破,但是面临着界面的问题如何解决,这都是大家需要关注的方向。
  另外,为智能化这块,关键主材等相关材料在进一步做智能化材料的开发。包括在传感器、温度、压力,内部的传感器让电池变得更加安全是可行的途径。甚至电极主材上做热保护机制,比如说在武汉大学这边有团队做相关的研究。整体这块我觉得对于动力电池体系来讲,我们目标相对明确,但是我们的技术路线该怎么走,世界各国也在做自己的选择或者在做布局,比如说日本可能在布局全固态,但是这条路线值不值得跟或者怎么跟,我们自己独立走或者应该怎么走全固态这条路线,我相信这条路上需要更多的专家在一起贡献自己的智慧和策略。谢谢大家!
  主持人(余木火):请上海机动车检测认证中心的赵欣主任讲一讲。
  赵欣:我叫赵欣。大家好!首先非常感谢余老师和汽车分会的邀请。今天跟大家分享作为检验行业如何助力新材料在汽车上的发展,我们如何评测汽车新材料的。上海机动车检测中心作为国家级检测平台,我们不仅仅承担3C公告包括生产一致性核查的任务,我们更多做委托研发类,为企业包括主机厂、零部件厂商做开发验证实验的工作。
  对于材料领域来讲,传统的材料金属、非金属也好会考察到成本分析性能,老化性能,包括最近比较火的市场分析、寿命预估等领域我们都进行了布局。针对新材料来讲,每一种新材料的诞生它背后都会有关注的某个特点,但是有特长它也有短板,特长和短板之间怎么平衡呢?其实是依靠标准,一般新材料的检测没有规定标准,这也是上海汽检比较重要的工作。我们承担主导了多项国家和行业的标准工作,汽车新材料的标准也是目前正在布局的一方面,也希望跟在座的各位有更多合作的机会。在座有很多是汽车材料领域的专家和包括我的前辈导师,你们对于材料的企业比我们作为检验检测行业可能理解得更深,我也非常的荣幸说我也是材料人,我进入检验检测行业也是误打误撞做了十几年,这些年下来,更核心的东西在高校,主机厂作为最上端,主机厂和材料中间的连接作用。上午余老师说缺验证平台,我认为这个任务需要检验检测行业承担,我们现在做得还不够。很大的原因是自己检验检测行业在考察利润,商业化进程中我们肯定不如数据化的产业实验室,智能网联的产业实验室贡献的利润更多,我们在这方面的布局力量更少一点,我是材料人我会坚持在这条道路上,希望未来跟大家有更多合作的机会。谢谢大家!
  主持人(余木火):谢谢,今天因为时间关系不再聊了,感谢各位嘉宾的智慧贡献,感谢各位在座的同行坚持到现在。我就不多说了,谢谢大家!
  (注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)
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