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      ≡ 行業(yè)動(dòng)態(tài)
      
		
      纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料在新能源汽車上有哪些應(yīng)用
      ？
      
		
      發(fā)布時(shí)間：2024-09-14
      
		
      
        
      

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              在當(dāng)今全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展高度聚焦之際，新能源汽車以其綠色出行的特質(zhì)
      ，勇立汽車行業(yè)發(fā)展潮流的潮頭
      。而輕量化材料無(wú)疑在新能源汽車的蓬勃發(fā)展中扮演著關(guān)鍵角色，其中纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的應(yīng)用更是格外耀眼
      。現(xiàn)階段
      ，新能源汽車頻繁使用的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料主要分為以下幾大類：
      

       
      

              一、碳纖維增強(qiáng)復(fù)材（CFRP）
      

              CFRP 由碳纖維與聚合物樹(shù)脂精妙復(fù)合而成
      ，具備質(zhì)量輕盈
      、比強(qiáng)度與比模量超群、耐疲勞
      、耐摩擦
      、耐水蝕、耐腐蝕
      、易成型以及可設(shè)計(jì)性強(qiáng)勁等諸多閃光點(diǎn)
      ，堪稱目前輕量化成效最為卓越的材料之一。
      

      

              其應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛
      ，全面覆蓋汽車車身
      、內(nèi)外飾、底盤以及動(dòng)力系統(tǒng)等各個(gè)方面
      。然而
      ，由于成本高昂且零部件加工難度巨大，當(dāng)前僅在少數(shù)高端車型中得以應(yīng)用
      。
      


      

      

              二
      、玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)材（GFRP）
      

              GFRP 由玻璃纖維和聚合物樹(shù)脂完美融合。與碳纖維相比
      ，玻璃纖維成本更低
      ，雖力學(xué)性能略遜一籌，但相較于傳統(tǒng)塑料
      ，優(yōu)勢(shì)依然十分顯著。憑借其低密度的特性
      ，GFRP 順勢(shì)成為當(dāng)下輕量化的理想材料之一
      。
      

              目前在眾多汽車零部件上實(shí)現(xiàn)了大量應(yīng)用，涵蓋車身結(jié)構(gòu)件
      、覆蓋件
      、電池系統(tǒng)等。例如，部分新能源汽車的車身覆蓋件采用 GFRP
      ，既成功降低了車身重量
      ，又有效提高了車輛的耐久性。 
      


      

      

              三
      、玄武巖纖維復(fù)材
      

              玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)材是以天然玄武巖拉制連續(xù)纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的復(fù)合材料
      ，乃是近幾年迅速崛起的新興熱點(diǎn)。玄武巖纖維在輕量化
      、性能和成本方面實(shí)現(xiàn)了完美兼顧
      ，其制備過(guò)程相較于傳統(tǒng)纖維更加環(huán)保，強(qiáng)度高于一般玻纖復(fù)材
      ，成本低于碳纖維
      ，綜合優(yōu)勢(shì)一目了然。
      

              盡管目前玄武巖纖維復(fù)材尚未形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈
      ，技術(shù)儲(chǔ)備也稍顯不足
      ，零件實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較為匱乏，但隨著近幾年在該領(lǐng)域的持續(xù)投入
      ，未來(lái)在新能源汽車上的應(yīng)用前景必將大幅拓展
      。
      


      

      

              新能源汽車與傳統(tǒng)燃油車的最大差異集中在三電系統(tǒng)，而纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料在該系統(tǒng)中的動(dòng)力電池
      、儲(chǔ)氫罐
      、電機(jī)等方面均已擁有成熟的應(yīng)用。
      


      

      

              動(dòng)力電池
      

              動(dòng)力電池作為三電系統(tǒng)的核心部件
      ，其質(zhì)量占整車系統(tǒng)質(zhì)量的 18% - 30%
      。為了實(shí)現(xiàn)輕量化并提高電池包的能量密度，部分車型的電池箱體上蓋和底護(hù)板采用了樹(shù)脂纖維復(fù)材
      。
      

      

              目前
      ，大部分樹(shù)脂纖維復(fù)材上蓋采用 SMC 模壓成型，但 SMC 的力學(xué)性能稍低且防火性能相對(duì)較弱
      。為了提升力學(xué)性能和防火性能
      ，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)輕量化，近幾年部分車型開(kāi)始采用連續(xù)纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料
        。
      

      

              電池箱底護(hù)板當(dāng)前主要是鋼板沖壓成型
        。隨著輕量化技術(shù)的不斷發(fā)展，一些車型開(kāi)始嘗試樹(shù)脂纖維復(fù)材 + 鋼板復(fù)合結(jié)構(gòu)的方案
        ，如復(fù)材鋼護(hù)板
        、蜂窩鋼護(hù)板、GMT 鋼護(hù)板等
        。 
      


      

      

              儲(chǔ)氫罐
      

              氫能源作為新能源汽車的重要發(fā)展方向之一
        ，通過(guò)高壓儲(chǔ)氫瓶?jī)?chǔ)存的氫氣作為動(dòng)力來(lái)源。目前 III 型瓶?jī)?nèi)襯采用鋁合金材料，IV 型瓶?jī)?nèi)襯采用高性能塑料（質(zhì)量更輕）
        ，纖維纏繞層則多選用碳纖維纏繞成型
        。
      

              早在 2018 年就有相關(guān)報(bào)道，豐田的氫燃料電池轎車 Mirai 的眾多核心部件使用了碳纖維或其復(fù)合材料
        。例如氫燃料電池中的碳纖維紙作為正極材料
        ，以及碳纖維儲(chǔ)氫罐和地板材料等都采用了碳纖維復(fù)合材料，充分展示了碳纖維復(fù)合材料在新能源汽車高端車型中的卓越應(yīng)用
      ，為新能源汽車的輕量化和高性能發(fā)展指明了方向
      。
      


      

      

              電機(jī)
      

              CFRP 在高性能電極上的應(yīng)用已然成為熱點(diǎn)。CFRP 具有不導(dǎo)磁
      、高比強(qiáng)度
      、熱膨脹系數(shù)小、密度低以及電導(dǎo)率低等優(yōu)點(diǎn)
      ，是未來(lái)電機(jī)小型化
      、高速化、高效率的主要解決方案
      。 
      


      

      

              車身應(yīng)用
      

      

              樹(shù)脂纖維復(fù)材非常適合大型結(jié)構(gòu)件的輕量化應(yīng)用
      。車身結(jié)構(gòu)件對(duì)強(qiáng)度、剛度要求較高
      ，因此主要選用模量
      、強(qiáng)度更高的 CFRP。但由于成本較高
      ，普通車型開(kāi)發(fā)難以承受
      ，目前一些車型采用 CFRP 補(bǔ)強(qiáng)車身的混合結(jié)構(gòu)方案。車身覆蓋件則傾向于成本更低的方案
      ，如熱塑性 CFRP 材料或短纖維增強(qiáng)塑料材料
      。
      

      

              汽車內(nèi)外飾件基本以傳統(tǒng)的 PP、ABS 等塑料件為主
      ，對(duì)采用高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)復(fù)材實(shí)現(xiàn)輕量化的需求較小
      。但 CFRP 零部件成本高、技術(shù)難度大
      ，往往代表著科技與豪華
      ，許多車型在高配車型上開(kāi)發(fā) CFRP 運(yùn)動(dòng)套件。
      

      

              CFRP 由于其極高的強(qiáng)度和模量
      ，一直是底盤零件輕量化的主要研究對(duì)象
      ，但因成本較高，在新能源車型上量產(chǎn)應(yīng)用較少
        。GFRP 則更適合底盤的運(yùn)動(dòng)零部件
        ，如板簧、制動(dòng)踏板等
        ，都有成熟的量產(chǎn)應(yīng)用
        。（來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)）
      

       
      

      

      

       －－－－－－
      

      

      

      

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