高端對話:中國汽車高質量發展中汽車新材料的機遇和挑戰

來源:蓋世汽車 2021-10-19 11:24

慧正資訊:2021年10月15日-16日,由中國汽車工業協會、重慶兩江新區管理委員會聯合主辦的“2021中國汽車供應鏈大會”在重慶舉辦,長安汽車、地平線作為官方合作伙伴全力支持本次大會。本屆供應鏈大會主題為“補短鑄長、融合創新——構建中國汽車供應鏈新生態”,共同探討產業政策,交流分享技術,研判產業趨勢,展示創新成果,旨在促進產業國內國際互動,凝聚產業鏈條上下齊心,共謀產業協同發展之路。其中,在10月16日上午的主題論壇“汽車材料新動態”上,舉辦了高端對話交流。 

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主持人:

東華大學教授 余木火

對話嘉賓:

上海交通大學研究員、輕合金精密成型國家工程研究中心副主任 蔣海燕

東華大學教授、民用航空復合材料協同創新中心主任 陳春海

東風汽車集團有限公司技術中心質量驗證中心非金屬材料室室經理 熊芬

上汽集團股份有限公司乘用車分公司系統經理 尹建偉

金發科技股份有限公司汽車材料全球創新中心主任 周英輝

天合光能股份有限公司車用業務負責人 高曉燕

主持人(余木火):汽車新材料受到了中國汽車工業協會的高度重視,專門成立了一個分會,今天我們是第一次的論壇,我們特別了高端對話環節。我們今天圍繞這樣一個主題,在目前百年未遇的汽車產業狀況下,我們車用材料的機遇和挑戰。下面分別請各位嘉賓結合自己的工作,談一談這方面的感想。一個人先用3-4分鐘,還留出一點時間跟下面的觀眾互動一下。

第一位請蔣教授,輕金屬這塊我理解的挑戰可能是鋁合金、鎂合金的成本,鎂合金可能還存在著防腐蝕性等等問題。

蔣海燕:我介紹一下鎂合金,鎂合金的密度是1.8,輕量化效果比較明顯,鎂合金容易氧化,燃燒,活性比較大。在機械加工和熔煉時可能會燃燒,所以鎂合金的加工成本比較高。容易氧化是鎂合金的特性,我們要順性而為,一般情況下像鎂合金容易氧化燃燒的問題怎么解決呢?一個方法是給它穿衣服,保護起來,包括微弧氧化,電鍍、噴漆等。第二個方法,不是給它穿衣服,是從本體上增強,我們借鑒了不銹鋼的理念,鐵也是容易生銹的,也是容易氧化的,我們加了一些其它元素,變成了不銹鋼,這種思想我們團隊也在考慮,那就是不銹鎂??梢哉f鎂合金這種材料,前景是光明的,只是道路曲折,在這過程當中需要多方的努力與合作,我相信鎂合金大有作為。

主持人(余木火):謝謝,我在想鎂合金有沒有可能跟其他材料,比如說復合材料混雜這種結果,可能也是一條解決的途徑。下面請東華大學的陳春海教授,長期致力于熱塑性復合材料,從合成一直到應用的公司在產業化,所以我們想請陳教授給我們分享一下挑戰與機遇。

陳春海:謝謝,有這個機會跟大家談一下特種工程塑料,我所研究的方向就是特種工程塑料,汽車領域很少直接面對。比如余老師剛才介紹的材料,大部分是PP材料,但是在汽車領域里面有很多部件都是特種塑料,只是它在一些電控或者一些芯片等等這些很特殊的領域里面,但還是不可替代的一些材料去做的。目前汽車行業的發展也正好是有這個機遇,特種塑料在中國起步于20年以前,90年代的時候,目前我國整體上囊括了世界上所有的高性能的熱塑性的塑料,并且可以規?;?,滿足汽車的需求。但是更重要的是特種材料加工的手段,你有了材料,但是沒有低成本制造也沒有辦法應用,因為你不像做飛機。因此在新的機遇里面,特種塑料一定是一個大發展的機遇。很多器件當中,特種塑料跟鎂合金的混雜,跟合金共同注塑,混雜在一起的。復合材料現在也在運用了。塑料最大的一個問題是不導熱,在很多導熱的情況下需要結合改性。另外塑料有很好的韌性,但是在剛性方面不如金屬,所以會出現很多好的東西,尤其是航空里面,一層鋁板,一層復合材料,沖擊性和補償性要非常高。另外熱塑性材料,跟熱固性材料相比有很多優勢,熱固性材料在連接上必須有一些鉚接和膠結,而熱塑性的很多材料,可以借助于激光焊,摩擦焊。解決了連接的問題,制造過程中可以整體制造,這也是熱塑性材料的優點。

從雙的角度來說,熱塑性材料還可以再回收,沒有化學過程,是物理的過程?;厥罩筮€可以注塑,可以充分利用。像金發科技做的很多長纖維的,玻纖維的塑料改性材料,目前已經從它的強度、鋼度和變形量做得和金屬差不多了。它們相互替代,相互融合,這是材料的發展。塑料有塑料的好處,但是也需要實用廠去驗證。一個材料的好壞,一個是材料的成本,第二加工成本,第三是能不能最終使用上。

主持人(余木火):好謝謝,下面有請熊芬女士,她對汽車材料是最熟悉的。

熊芬:我今天重點想談一下關于在雙碳背景下面新能源汽車材料扮演的角色及其發展方向,同時如何在傳統燃油車的材料優勢發揮更大優勢,同時在關鍵領域作補短助長的材料創新。中國“雙碳”目標的提出對化解全球氣候危機、增強我國在全球治理中的話語權、促進國內產業轉型升級具有重要意義,體現了大國的責任和擔當。汽車產業雙碳目標的達成對于推動上下游產業鏈綠色低碳轉型,實現我國碳中和具有重要意義。目前國家各部委國家宏觀層面對汽車行業提出了相關的要求,材料如何減碳助力碳中和,對我們提出了很大的挑戰。東風汽車以BEV、PHEV、FCV多元化技術路線應對市場需求,建立了汽車“三電”系統的研發及產業化體系。首先在三電領域我們要圍繞產品的隔熱、導熱、阻燃、輕量化、密封等方面重點研發材料屬性,開發屬于產品性能特有的材料,并且解決材料的相關的關鍵技術性能。其次在燃料電池我們完全自主掌握電堆催化劑、膜電極、雙極板等關鍵核心技術。這需要整車產業鏈同心協力來攻克難題。

關于技術的策源地以及產業鏈的鏈長我們在輕量化方面也在做相應的布局和規劃。材料如何助推產品的降碳減排,將繼續以“五化”技術發展為核心,與材料產業鏈共同助力解決材料關鍵性能,為汽車發展賦能做出貢獻。

主持人(余木火):尹建偉是來自于上汽的,上汽是汽車的老大,也在材料上面做了很多的工作。我們下面聽一聽他的高見,挑戰與機遇。

尹建偉:首先非常高興在協會的新材料分會的第一次高端論壇上和大家進行交流,非常感謝余教授的組織,還有邀請。我是來自上汽集團乘用車分公司的尹建偉,簡單介紹一下我們中心實驗室的團隊。就像余教授說到的,我們中心實驗室的團隊,為上汽乘用車服務,我們主要的核心是搞材料的。我們整個上汽集團,乘用車有1萬人左右,但是真正搞材料的人100個人左右。任何一款用在車子上的材料,都是我們這個團隊來做一些基礎的工作。在這個論壇上我們來談供應鏈的安全,最后我們也能發現供應鏈的安全說到底,最根本的東西還是這些材料的安全。如果我們沒有辦法確保材料的安全,供應鏈的安全也是沒有辦法確保的。所以今天就從我的角度來談一談材料的機遇和挑戰。

先講挑戰,任何事情好像說到你可能有挑戰才有機遇。像整個在上汽乘用車我們做材料的就是這些人,平時得到的關注并不是特別多,一直在幕后做。但是今年由于疫情的緣故,尤其上半年的時候,尼龍雙6,包括杜邦的POM都是處于短缺的狀態。我們作為整機廠在供應鏈的安全受到挑戰的時候,我們就去處理。像有些材料,尤其是一些高端的材料,在一些發動機周邊,或者說一些關鍵的核心的零部件上,用的這些材料,還是要依賴于進口的。依賴于進口的話,當遇到一些突發性的,不可控的因素,包括疫情,甚至巴拿馬運河堵塞的時候,我們就受到了挑戰。既然有挑戰,我們就談到了機遇,前面我們發生了這樣的問題。接下來我們覺得新材料分會的成立,它的時間特別好。我們遇到的一些挑戰,我們大家一起梳理一下??纯次覀冘囎由系降子心男┎牧?,它可能是進口的,還是單供的,然后會帶來挑戰的。我們針對這些材料接下來和各個合作伙伴也好,我們一起來看看,是不是我們有更多的方案可以去選擇,這樣子能夠確保我們供應鏈的安全,我們材料的安全??吹脚_上各個同行,各位專家研究的方向,其實是非常多的。我們有研究金屬的,有研究非金屬的,有研究復合材料的。其實車商用的材料,它的類型是非常非常多的。我和我的團隊主要是專注于內飾材料的。所以我想從機遇這塊談一談我對內飾材料的一些想法。

內飾材料不外乎幾種,用量最多的可能是塑料材料。第二多的就是一些織物和皮革的材料。皮革包括人造革,也包括一些天然的皮革。第三塊我們分為裝飾類的一些材料。原來我們的一些工藝,現在發展的趨勢就是INS,IMD或者一些電鍍,往高感知的方向去談。前面熊主任也談了很多關于材料的發展趨勢。其實我們各個公司整個大的方向,肯定是差不多類似的。在輕量化,在一些大的方向上,智能化、電動化這些材料的趨勢上,實際上大家比較類似的。

我分享一個點,上汽現在往高端去走,之前我們車子大概銷售區間在八、九萬到十幾萬的區間,他選擇的材料可能是一種水平的?,F在集團的戰略,也是希望我們國產化的車子能夠往高端去走。我們推出了R標,這些車子大概在30萬-50萬,我們在追求一些高感知的東西。它在內飾上的一些體現可能有幾個方面。昨天跟徐秘書長聊到的時候,他聊到一個進口材料,日本東麗送給他一塊眼睛布,這塊材料非常好,防起皮的材料,這個材料對內飾來說也是卡脖子的一個材料。我們國內的皮革生產商,生產出來的材料,它的感知或者性能方面就要差一點。我們現在還是依賴于進口,要么就是日本東麗做得比較好的,或者意大利的。就是因為有這些壟斷,或者我們國內的供應商沒有辦法去攻克這些東西,所以它的售價是非常高的。遇到疫情的時候,供應鏈是不安全的。在高感知的材料上面,我們希望和各位專家,各個企業大家能夠一起推動這些材料的開發,還有應用。

高感知的材料和智能化是相關的,智能化包括一個透光的材料或者透波的材料,還有織物皮革材料,它能夠和智能化互相聯系起來,這個也是我們未來的一個機遇或者方向。

最后一點想談一下環保。前面熊主任也講到了,我們常規講汽車內飾材料,低氣味、低VOC,疫情來了,我們大家開始關注細菌或者病毒,所以上汽也開發了抗菌的一個方向盤,已經得到了開發,后面的車型可能會有運用。還有頂棚的面料,現在也是抗菌的面料,包括我們的空調系統里面的濾芯,是抗病毒、抗菌。在環保理念越來越大了,環保不僅僅是VOC的方向,還包括對于人體健康的關注方向,我認為它也是未來發展的一個機遇。我的幾個分享大概就在這幾個方面。

主持人(余木火):謝謝!下面請我們金發的周總!

周英輝:謝謝余老師!我覺得現在汽車行業的發展從階段來講我認為是一個歷史性的時刻。借著這個“雙碳”政策也好,包括整個行業的技術水平來講,在全球汽車行業的地位上也是逐年在提升。最主要的是我們通過這些年的市場換技術,確實得到了很大的收益,也培養了大批行業從業人員,帶動了GDP就不說了。

我提兩條對機遇方面的建議,再提一些我們的警示吧。因為接著尹博士的話題,材料供應鏈安全更多依賴于材料國產化。我不知道在座各位是不是都從事塑料或者是橡膠或者是零部件加工,有沒有其他的一些材料方面的企業或者是專家?我們更多關注零件比較大的塑料、橡膠,這部分對于我們國家國產化來講可能還是做得相對充分一些。因為國家最早要求金屬國產化,對于外企過來做合資廠有一個國產化的比例要求。我們隨后進行的就是塑料和橡膠。其實車上還有很多材料,我認為還有很大的空間,比如車用涂料,基本上還是BASF、NIPPON、PPG這些企業,他們占比非常高,不知道國內企業有沒有一些可以攻堅克難的?

另外隨著輕量化也好、復合材料增加也好,還是電動化也好,會用到很多粘接劑。實際上一輛車,像BMWi3一輛車用膠黏劑就要用近200多米,凱迪拉克要用近400多米,這一塊兒在國產化這一塊兒還是有相當大的空間。包括各種功能性的,不管是粘接的、結構增強的,還有功能性的,如導熱,密封,這些空間也很大。其實我們國家也有很多做膠的企業,但在汽車應用了解比較少,主要還是外企,像3M、漢高、杜邦。

剛才報告中提到數字化開發的一些軟件,這塊兒真的是國產化度非常低,因為我們自己也做一些模流的分析,后面也做一些零部件輔助的優化和分析。這塊兒對材料企業屬于跨界學科,但對我們做數字化開發很重要。

第二條建議就是我們產品的技術創新的需求很大,整個汽車材料的轉型升級也帶來了新的機會,最主要是從石油能源到新能源,終極解決方案還是從碳源走到太陽能、氫能、風能等,這個技術路線怎么走還是有很大挑戰,但這里面機遇也是非常多?,F在歷史性的時刻其實也更有利于我們做這些行業的企業大膽去實踐。實際上從主機廠角度來講,更希望我們做一些實踐,做一些嘗試性的應用。

還有做材料的企業應該有材料自信,對我們整個行業的材料自信鑒于我們自身能力的搭建和提升。比如我們也搭建了一個材料方面的,甚至延伸到一些零部件驗證方面的實驗平臺或者是應用評價,包括軟件、硬件的,逐步的豐富自己的能力,這樣給客戶增強我們材料自信,提供實踐應用數據,這塊兒我們也有很大的空間能實現自身企業差異化的發展。

舉個例子,一個外企在工程材料上非常強,但他們缺有意向出售他們工程材料的業務。他說跟我們中國企業競爭不過,這是非常淺顯的一句話,但透露了我們中國企業的背景和機會。還有輪胎標識卡的事情,國外是強制執行,國內是建議執行。實際上作為消費者來講,并不知道輪胎中的差異,我們關心大品牌安全,選輪胎就會選一些米其林等。國產輪胎企業在某些性能方面已經達到了同級別的輪胎使用要求,但是消費者他不一定知道這個事情,所以需要我們行業協會和主機廠一起去教育我們終端的消費者。通過什么呢?可以通過標準的東西。這個標識卡可以作為一個媒介去教育消費者,讓他們認知到這個東西是滿足什么使用標準,來增加消費者的使用信心,這個是作為終端消費者,也是我們做這個行業從業人員的責任吧。

警示方面來講的話,面對現在的形勢,既要大膽的創新,又要大膽的實踐。但現在行業情況,社會上的熱錢很多,資本逐利的情況下還是要實現行業協同,有序發展。不能從傳統石油、煤高耗的形式轉變成另外一種資源高耗的形式。比如電動車里面的鋰、鈷等礦含量并不多,從長遠發展來講還是要綜合考慮我們電的問題,制定一個相對綠色長期可持續的技術路線,包括我們的氫源的問題?,F在華能集團也開始建微儲能站,智慧儲能的站,把新的能源組織起來。當然也涉及到礦產資源的問題。

所以我呼吁我們這個行業要科學、理性,要全面考慮長久的發展,不能靠資本的催動一窩蜂全上。這里面有幾個典型例子,比如降解材料的行業,很多企業產能上了,但是銷售成了問題,因為下游拉動,現在還拉動不起來。第二個例子就是整車拆解這一塊兒,不管是從行業還是從用戶來講,應該影響到國家或者是行業政策制定,這是盡快要提上日程來細化行業解決方案的。第三個就是電池生產、回收、再利用,看怎么實現有序可控的產業鏈狀態,也需要我們行業或者是行業從業人員做大量的工作。

最后我想總結一下我們現在這個行業總的來講還是風風火火,機遇很大,挑戰更大,時間也很緊迫,任重道遠,希望同行一起努力。謝謝大家!

主持人(余木火):謝謝!周總提出的幾個概念給我們峰會討論。一個是材料自信,我們國家制定標準,實際上很多已經不比國際上差了,但就是影響力還不夠。第二個方面“回收”,整個汽車材料的回收,這也是很大的市場。

下面請天合光能的高總。

高曉燕:感謝余教授。天合光能一直致力于用太陽能造福全人類?,F在在“雙碳”政策的要求下,對太陽能行業來講是非常大的機遇。我們公司除了在做一些光伏電站和BIPV業務外,也在做光伏跟車輛結合的業務。光伏車頂取代原有車頂的同時不僅節能,還產能。因此在降低碳排放問題上,我認為作用還是非常明顯的。

天合光能擁有光伏行業國家級重點實驗室,在這個實驗室里面我們擁有全球領先的技術和檢測設備,同時在光電轉換效率方面我們突破了23項世界紀錄,因此雖然車頂面積很小,但我們仍然能讓有限的面積產生巨大的效能,為新能源車源源不斷提供能源。在性能上由于它在不斷的發電,就能不斷給電池充電,可以有效的減少動力電池滿充滿放次數,從而有效延長動力電池的使用壽命。

另外動力電池目前市場上售價是700到1000塊錢每度電的成本。而太陽能車頂不斷的發電過程中,它所多發出來的電相當于給這個動力電池進行了一次零體積、零成本的擴容。這對于整個經濟性也好,以及性能上都有非常大的作用。

除了經濟性及性能方面的優勢,光伏車頂對于用戶體驗也是非常友好的,可以有效減少充電時間和充電成本。舉個例子來講,五菱迷你,如果每天只是上下班用來做通勤使用,往返30公里,配上光伏車頂,基本上可以長達一個月時間不用充電,當然除了陰雨天的情況,所以它整體的效能是非常好的。

我們除了車頂上的應用,也在考慮車身其他結構上是不是有更多的應用來增加光伏的使用面積。剛才周總也提到了太陽能。目前我們的光伏車頂使用的是玻璃,以后是不是可以做輕量化的改進,用輕量化的材料來取代玻璃的應用,能更好的減輕車身的重量,更加延長續航里程。

剛才我們講到續航里程,對于現在新能源汽車來講,續航里程是大家比較關心的問題。我認為至少在用光伏車頂以及未來光伏車身的情況下,哪怕車輛在路上沒有電了,它通過太陽能不斷的發電,至少還可以支撐到用戶找到下一個充電站,在安全保障方面我覺得還是給現階段廣大電車使用的終端用戶提供了一些保障。

主持人(余木火):謝謝!天合光能在這個行業里面是龍頭,我去過他們公司,有國家重點實驗室在他們這兒。所以這個車用太陽能電池我覺得是很好的事情。剛才說五菱這個車型,一個月可以不充電,這個事我覺得對電動車的發展可能是一個里程碑的意義,非常有意義。同時像豪華車夏天曬得很熱,也是一個點。下面看看各位觀眾有什么問題跟臺上的嘉賓進行交流。有嗎?

觀眾提問:我是中汽協會的,原來大量搞國際合作。剛才臺上幾位專家提過我們相當一部分材料是靠進口,我感覺汽車材料方面從整個汽車產業鏈的構成來說還應該算是一個弱項。之前我也跟一些專家們討論過,也看過國外的,尤其是日本和德國他們做得非常好,我問過他們最大問題是什么。他們說是長效結合,這一塊兒我們問題比較多。我這個問題是什么呢?你們都是專家,而且今天邀請的嘉賓很全,有高校搞理論的,也有應用企業的,又有材料的供應公司,你們認為我們現在應該怎么做,學校、企業幾方面到底如何結合,如何做才能更快的使我們材料發展上來?謝謝!

陳春海:謝謝!這個問題我來回答吧。目前廠校結合我們做的循環不夠,大部分循環是,我們做研究的會跟直接做材料廠的人合作。材料廠最終的應用反饋很少。如果能把材料廠加學校的研究,再加應用場合試錯的結果給我們,就會使這個材料發展很多。比如汽車吧,我們做一款材料很少說拿回去就用,用兩次也不行啊,不會直接讓你試用的,所以這個最終的試錯不夠。在試錯之后,對材料研究轉移到另外一個話題,有時候說怎么損失那么大?只問怎么這樣,不問為什么會這樣?大學老師會問為什么這樣,重點是解決問題。所以只要最終用戶真正把結果返回來,我們都會去改的??偸钦f怎么把材料性能這樣提高、那樣提高,我們好好思考為什么要這么做?總之,最終用戶對我們中間廠商的最終試錯機會能不能多給一點?真正大循環起來,而不是一個小循環,這樣的材料就有發展了。

主持人(余木火):材料跟汽車結合的點周總也提到了,臺架實驗的平臺。我覺得這個對新材料在汽車上的應用,以及提高我們國家車用材料的質量水平是一個很重要的?,F在各個主機廠自己有一些臺架實驗,但這個臺架實驗如果沒有列入主機廠的研發任務里面,即使列進去了,一年也只能安排一兩次,所以我在想我們接下來看看行業里面能不能跟政府共同策劃一個評價平臺。為什么我們中國的材料比日本、德國差一些?就差那么一口氣,就是因為改進的整個循環。我們陳教授說的正是循環沒有閉環,可能知道理論怎么走,但沒有驗證的平臺。

周英輝:不好意思,我補充兩句。這個問題還可以歸結為兩個方面。第一個就是高校解決的可能更多是科學問題,企業或者是用戶更多解決的是工程問題,所以這兩個還是有差距。最終需要幾方一起合作,比如材料研發、零部件研發,最終到主機廠的應用驗證,這里面涉及到三方或者是四方高校、企業、零部件加工、主機廠。所以是需要從材料設計到零部件設計、實驗到整車認證,是三方或者是四方合作的過程。所以確實需要協調,所以余老師提的平臺建議是非常有必要的,也是我們企業一個努力的方向。謝謝!

主持人(余木火):我們再提一個問題,時間已經12點半了。如果沒有的話我再說幾句。

很高興今天得到大家的支持來出席這樣一個論壇,我們這是第一次。羅副秘書長說希望我們每年的供應鏈大會都有一個材料論壇。首先感謝大家支持這個論壇,支持這個活動,支持我們車用材料的發展。

第二個車用新材料這一塊兒的工作任重道遠,材料品種也非常多。我們利用新材料這個平臺梳理己見,推進工作。比如第一件事情是不是可以梳理出一些材料組成、材料生產到零部件應用一條龍的推進工作,讓主機廠也參與、零部件參與、材料廠商,國家給予支持,甚至民間資本也能支持,推動我們迫切需要新材料的發展。所以接下來可能達成共識,我們愿意梳理出幾個項目作為示范。

同時我也希望有一批主機廠能從改變汽車結構的角度,比如我今天說大模塊的角度做一些探索,真正改變我們中國汽車工業,利于跟電動車的結合走出一條新路來?,F在是汽車大國,我們保有量、銷售量都第一的基礎上能成為汽車強國,成為全球最有競爭力的汽車產業的國家。所以我們不管從碳排放還是汽車產業的壯大,中國制造業,中國夢的實現過程中,汽車產業都是一個主力軍。在這個主力軍里面它的底層基礎就是材料,所以我們材料人要為這樣一個強國夢齊心協力,把車用材料搞好。

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