2024年了，你还在里程焦虑吗？

近年来，我国新能源汽车产业发展迅猛，2023年全年新能源汽车产销分别完成958.7万辆和949.5万辆，同比分别增长35.8%和37.9%，市场占有率达31.6%。今年，截至7月份，我国新能源汽车产销分别完成591.4万辆和593.4万辆，市场占有率攀升至36.4%。

 

而在新能源汽车快速发展的同时，用户的里程焦虑和对电池安全的担忧始终是悬在新能源汽车行业头顶的达摩克利斯之剑，如何提高动力电池性能、减轻整车重量为续航赋能？如何优化电池加工制造的工艺、探索新兴的动力电池解决方案为新能源汽车动力电池保驾护航？这些都是新能源汽车产业链上的企业共同关注的话题。

 

让我们把目光聚焦到安徽合肥。合肥是获工信部批准为全国唯一新能源汽车产业链供应链生态体系建设试点市，全市新能源汽车渗透率在去年就已经达到37%、高于全国6个百分点，正致力打造“新能源汽车之都”。在此背景下，由荣格工业传媒主办的“2024新能源汽车产业发展大会”在安徽合肥拉开帷幕。本期特别报道，我们将撷取会议中亮点的片段，带读者探寻新能源汽车制造的魅力所在。

 

 

汽车轻量化——引领新能源汽车续航新篇章

在各类资讯推送中我们能经常获悉现如今新能源汽车的发展，“高速发展、竞争激烈、绿色环保......”等字眼成了对新能源汽车浅显宏观的认知，那在这个浩瀚汹涌的市场浪潮中，新能源汽车的行业发展、企业发展、技术热点到底如何呢？

 

国创中心副总经理邹广才通过大量的数据展示和趋势对比，将新能源汽车的行业发展概括、企业发展情况、产业技术热点清晰直观地呈现出来。中国新能源汽车其产销量和保有量已连续九年居世界首位，截至2023年，我国新能源汽车保有量达到2041万辆，不仅进入了加速发展阶段，也成为推动中国乘用车稳定增长的主要因素，并持续向中高端领域冲击。而随着中国新能源汽车企业的快速崛起，传统车奋力追赶，加速了产业竞争格局重塑速度，商业竞争和价格战愈演愈烈，竞争已进入白热化阶段。

汽车产业面临全面改革，新兴价值增长点随之产生。邹广才在演讲中提到几个值得注意的技术和趋势：人工智能、电子电气架构、汽车芯片、固态电池、轻量化。随着中央计算芯片、新材料和轻量化、ICT、能源等产业与新能源汽车的深度融合，也将为用户带来更优质的产品和更舒适的服务。

随着全球环境问题的日益严重，新能源汽车的推广和应用已成为各国政府的共同目标。作为新能源汽车设计的重要方向之一，轻量化结构设计不仅能够降低能源消耗，减少排放，还能提高车辆的性能和安全性。

 

国家轻量化材料成形技术及装备创新中心高级工程师黄家奇博士指出，发展新能源汽车具有多方面的战略意义，例如保障能源安全、大幅减少对石油的依赖、提前实现碳达峰、碳中和的目标，并对未来汽车产业的碳中和发挥主要途径作用。

谈及未来工作展望，黄家奇认为，随着产业升级和“双积分”政策的实施，“油、电”车型的同步开发将越来越受到主机厂的重视，进而采用模块化“材料-结构-性能”一体化开发策略。同时，双碳背景下，材料碳排放主要取决于材料的生产能耗、能源类型以及循环材料使用比例，循环材料使用比例较大程度上决定了汽车材料阶段碳排放是否具有竞争力。对于配套商来说，他们将面临更多的挑战和机遇。配套商需要持续改善和提高产品的轻量化性能，并需要持续优化二级和上游配套厂的技术标准、规范和流程。对于材料及各类技术提供方来说，需要推动项目的早期落地和多目标活动的开展。

在全面贯彻碳达峰碳中和背景之下，新能源汽车成为全球汽车产业转型升级的主要方向，我国作为世界新能源汽车第一大国，新能源汽车已占全球销量61%，上下装解耦的滑板平台将进一步加快全球电动化进程，助力中国汽车产业向高质量和国际化发展。

 

东风汽车集团有限公司研发总院高能研发总监兼PTO赵春来围绕分布式轮毂驱动技术进行了专业讲解。众所周知，围绕“汽车强国”目标加快向新能源、智能化转型，电动化、智能化已成为行业共识，因此电动汽车驱动部件逐步推向轮端、分布式驱动底盘是新能源汽车底盘未来发展的趋势；与此同时，集中式向分布式演化，将成为未来新能源汽车动力的重要解决方案之一，并推动新能源动力“革命”。值得一提的是，随着直驱电动轮的乘用车获得整车产品公告，开展示范运营，也进一步加速了轮毂电机产业化进程。

汽车门模块包括升降器、扬声器、车门线束等零件以及相关特征集成一体，由升降器供应商进行装配，以总成形式供货,最大的亮点就是轻量化和便于装配。门模块种类分为绳轮式玻璃升降器、小门模块、大门模块、全门模块、整车车门。

 

“汽车门模块的设计和功能体现了现代汽车设计的智能化趋势，它通过集中控制的方式，优化了车辆内部空间的利用，提高了车辆的整体性能和用户体验。随着汽车电子技术的不断发展，汽车门模块的功能还将进一步扩展和完善，以满足不断变化的用户需求和市场趋势。” 奇瑞汽车车身门盖工程师周成伟分享道。

 

一体式门环具有超高强度级别材料的安全防护、传力连续高提高刚强度、零部件数量更少提升生产效率及降低管理成本、取消焊接搭接边整体质量更轻等特点。奇瑞汽车设计开发主任工程师刘峰阐述了奇瑞在一体式门环设计开发的过程。

世界铝业协会数据显示，汽车自重每减少10%，排放将降低5%-6%，同时研究表明，约75%的油耗与整车的重量有关。因此，轻量化技术不仅在乘用车领域有重要作用，对超级重卡车来说，也是减少燃油消耗、提高驾驶安全性的重要措施之一。

 

哈克雷斯新能源科技集团有限公司副董事长赵晓洲全面解析了轻量化技术在提升车辆性能和降低成本方面的创新应用。针对车型开发，哈雷克斯紧跟国家政策及发展期望，开发集装车专用车、X5型多式联动专用车。对于轻量化技术的应用，哈雷克斯深知超级重卡对载重、经济性、环保法规的需求约束，从碳纤维材料传动轴与碳陶材料制作盘、全铝车架与铝塑复合底盘的应用着手，不断探索降低车辆自重、提高驾驶安全性、改善驾驶舒适性。

 

此外，电池车身的一体化技术在整车的轻量化中也有着举足轻重的作用。常青机械股份有限公司研发副总裁程鹏对Tesla CTC 技术进行了深度讲解，内容从Tesla CTC 技术的三个发展阶段引入，并依托图形示例、数据比对全方位展示了常青CTC2.0所创新打造的一体化车身电池平台、一体化压铸能量舱方案、一体化门槛创新解决方案、热成型波浪门槛方案、一体化压铸前机舱方案等CTC2.0整体技术解决方案，直观清晰地分析了CTC2.0整体技术对车体一体化发展的重要性。

“常青CTC2.0创新一体化车身电池平台，高度集成车身和电池包，释放冗余零件和空间布局，零件减少200个，最终只剩下12个零件，连接件整体减少300个，车身电池包整体成本降低20%以上，车身垂直空间增加10mm以上,两侧空间各增加30mm以上。”他如是说道。

从他分享的数据中我们不难看到，所需零件的减少不仅使成本的降低，也是生产效率的大提升，同时车辆空间也在同步扩大，CTC技术所带来的是车企和用户的双赢，也是新能源汽车行业发展历程中的另一个“闪光点”。

 

材料助力新能源汽车发展

在国民经济飞速发展和生活水平不断攀升的今天，市场对产品品质也有了更高要求，体量更轻、性能更高、功能更全，可谓是追求永无止境。而对新能源汽车行业而言，朝着轻量化、高性能、功能化方向发展已是必然趋势。

 

江苏科技大学教授周应国分享了具有轻质、低成本、功能性和出色的化学稳定性的聚合物及其复合材料在新能源汽车中的应用。聚合物具有多尺度的特性，通过对多个尺度上结构的分析及调控，实现原料组成、工艺改进、和制品性能优化，完成轻量化、高性能化系列方案。通过周应国教授专业的讲解和深厚的知识储备，对聚合物及其复合材料制品的应用范围、来源背景及制作原理也有了新的认识。

小到车辆空调零部件大到车辆的座椅保险杠，都离不开聚合物及其复合材料，探索聚合物及其复合材料的更多可能性，也是助力新能源汽车加快更新迭代的另一路径。正如如周应国教授所讲“技术进步永无止境，探索永不停止。”相信在不久的将来，我们会看到轻量化材料在新能源汽车上的更多更创新的应用。

 

千里之行始于足下。新能源汽车材料的选择与应用便印证了这句名言，环保、安全、经济的材料从开始就为新能源汽车的发展打下坚实的基础，助力汽车行业行稳致远。三菱化学（中国）市场经理梁泳欣分享了新材料这个细小单元对汽车的重要性和影响力。

基于GB 38031-2020征求意见稿中对动力电池安全和测试方法进行了更为严苛的要求，梁泳欣着重讲解了低碳+电动化GMT材料、续航+高性能工程材料、续航+轻量化密封条材料等在电池和结构件上的解决方案，从汽车部件不同的需求出发，介绍了三菱化学集团的材料解决方案。值得一提的是，其低碳+高外观的生物基工程塑料Durabio™材料，很好地平衡pmma与pc两者的性能，因其高透的特性开发出了水晶式样的内饰部件。而在低碳+电动化GMT材料的介绍里，“基于三菱化学集团法的火焰实验中，开发品阻燃GMT可耐1200℃ for >10min的火焰。”她分享道。

 

碳中和时代即将到来，上海凯赛生物凯赛生物技术股份有限公司产品经理刘明昌从碳减排的社会需求和生物技术的革命性突破进行展开，描述了生物制造取代化石制造的必要性和可行性。“生物基材料用生物制造的手段去生产需要的产品，过程比较温和，二氧化碳排放也更少。”

随后，他介绍了凯赛生物的生物基聚酰胺材料在汽车领域的诸多应用，例如生物基长链聚酰胺在新能源汽车及储能箱冷却管路的应用、连续纤维增强生物基聚酰胺复合材料在乘用车氢瓶&电池壳&结构件领域的应用。“生物基聚酰胺复合材料具有更高的比强度，可以实现以塑代铝、代钢，满足轻量化需求。更能够以热塑代热固，较热固性SMC材质具有可回收、再利用等低碳环保的优势。”

 

制造工艺和设备创新

新能源整车轻量化涉及材料、结构、工艺等多方面。采用新型轻质材料、优化结构设计、先进制造工艺等手段，提高能源利用效率、降低能源消耗、改善车辆性能和提高安全性。这些技术的应用将推动新能源汽车行业的发展，为可持续出行提供解决方案。

 

对于未来车身发展趋势，大族激光科技产业集团股份有限公司产品中心负责人刘茂分享了四个点：轻量化、高强度、应用复合材料、可回收材料。在他看来，铝合金的材料重要仅为钢材的35%~40%，将成为汽车轻量化的主流趋势，虽然成本偏高，但其优异的加工性、耐腐蚀性和可回收利用等优势使铝合金材料应用越来越广泛。

此外，刘茂还详细分享了车身激光工艺解决方案，可以看到激光拼焊、激光螺旋焊、激光钎焊、激光填丝焊等激光加工工艺在车身领域有着广泛的应用。此外，他还详细介绍了电池托盘关键工艺、底盘/车架焊接集成线等，大族激光在这些领域同样有着出色的解决方案。

近年来，纯电车数量增长，氢燃料电池车数量也在增长，对高效快速焊接的需求增强。激光远程焊接在单双极板、冷却器、发卡电机、电池模组组装领域应用广泛，而激光填丝焊接技术在电池壳体加工中有着重要的作用。

激光焊接焊缝长、焊接位置单侧可达、低热变形，与智能工具相结合，降低了对夹具和工装的要求，连接强度高，工艺稳定。电池壳体的材料有铝合金及钢材，激光焊接技术可应用在横向/纵向结构件固定、防撞结构与框架之间的连接、电池外壳/盖板与托盘的连接以及保护壳及冷却板的连接等部位。

 

毕艾杰工业科技（上海）有限公司大客户经理高岩介绍了填丝扫描复合焊接在电池壳加工中的应用，并且阐述了如何通过高速协作振镜组提高生产力。“在新能源汽车中通过使用智能镜头可提高生产，使用填丝及振镜摆动光斑进行焊接可有效提升焊接速度至5m/min。”他总结道。

 

动力电池——为新能源汽车造“心”

随着汽车电气化趋势的推进，动力电池的制造技术被推到了“台前”，其加工制造工艺、结构设计、安全性能以及充电的效率、充电冷却技术等都备受关注。

 

同济大学太仓高新技术研究院院长助理汪昌盛博士分享了同济大学太仓实验室电池基准实验室对于多款电池的拆解分析，包括海豹、极氪009、Model Y 4680、小米汽车等，即将完成Cybertruck 现车拆解。结构设计难点在哪呢？汪昌盛博士分享了其需要满足的各种需求，包括机械振动、冲击、挤压要求；IP防护要求；接触防护/可维护性要求；电气连接和机械连接可靠性要求；热分布均匀/导热/保温要求；可制造性要求；轻量化要求等等。

电池结构设计有哪些奥秘？他从三步走的方案进行了具体分析，包括需求边界建立、整体排布定稿、详细设计。首先确定机械接口和电气接口、确定外轮廓尺寸；随后排布规整对称，高低压“各行其道”，预留安全距离；最后需要考虑的是连接可靠性，轻量化、热管理等需求，可制造性、可维护性以及成本控制。

钠资源丰富，钠元素的地壳丰度是锂元素的数百倍，且全球各地分布均匀，钠离子电池与锂离子电池工作原理和结构方案相似，生产工艺和产线设备通用，具备较好产业化基础。此外，钠离子电池在低温性能、快充性能、安全性等方面具备优势，在铅酸替代、大规模储能等领域推广应用，并逐步向车载动力市场渗透。

 

随着钠离子电池技术成熟和成本的下降、基础设施不断完善支持，电动客运/物流市场、电动重卡市场和新能源改装车市场将呈现更多的可能性。中车时代电动汽车股份有限公司产品研发部部长钟雄武针对商用车不同应用场景，就如何选择安全、可靠和适用的电芯、电池包方案设计进行了阐述，深入剖析了锂离子电池系统开发的重点。

因电池内部结构原因，圆柱电池、方形电池的外壳往往是带电或者易出现局部漏电，且镍钢材质极易生锈，为安全起见，须用绝缘防腐材料进行包裹隔离。行业惯用方案是粘贴一层绝缘胶膜，常见的材料有带背胶的PET蓝膜。但由于背胶的强度不够，导致电池成组连接的强度很低不能适应动力电池CTB/CTP方向；加上覆膜工艺复杂且容易产生气泡，褶皱、异物、凹坑、粘接起翘等造成退货和人工返工产生的高额成本难题，绝缘/剪切强度不足等行业诟病越来越多。

 

近年来，行业内先进厂商开始使用后固化成型的绝缘材料，俗称电池绝缘涂层。湖南三迪数字涂装系统有限公司销售总监吕国强阐述了喷墨打印涂层绝缘/防腐方案的价值：提升电芯安全性、降低制造成本、提升生产效率/质量稳定性、减少换型成本、助力轻量化、减少人力投入。

据吕国强介绍，在助力轻量化方面，该方案可实现无遮蔽精准数字涂装，喷印后的绝缘层可精准控制在110um±5，在提升电芯整体安全性能的同时，有利于PACK设计端容量提升，减少蓝膜收边叠加占用提升整体空间利用率约0.5%，水冷板/模组更薄/更一致涂层助力轻量化。

随着汽车电气化程度的加深，缓解消费者里程焦虑的解决方案也不再聚焦于电池技术的本身，快充成为缓解里程焦虑的一大武器，而电池快充的冷却系统却迎来挑战。例如，制冷机组结构不能按比例增大，否则成本偏高，体积偏大（难以布置）；此外，瞬时散热量过大，散热困难，效率低。何解？

 

上海海立新能源技术有限公司首席工程师陶宏从制冷机组匹配与电池包集总参数传热模型这两个角度阐述了电池快充冷却系统研究方案，并用集总参数法及以及节点热网格法探究蓄冷对系统的成本优化，得出了利用电池包自身的热容可以有效减小冷却系统规格的结论。

2023年，全国新能源汽车销量为950万辆，占汽车总量的31.6%。2024年4月，新能源乘用车渗透率为50.39%，首次超过传统燃油乘用车。随着新能源汽车渗透率提升，出行便捷，快速充电成为一个新的需求，跟加油一样快因此成为新一代新能源汽车的一个技术需求点。

在此背景下，对电池要求越开越高，需要有更高的能量密度、更快的充电能力。

 

联翼新能源有限公司技术部部长邱申对快充电池以及高比能电池的影响因素进行分析。“电芯不可忽略的是体积膨胀问题，因此需要考虑其结构，及‘力’影响。圆柱电芯由于均匀受力，不存在局部力过大，对硅材料的使用更为有利，因此我司选择圆柱产品。”他分享道。

新能源产业的快速发展带动锂电池消费不断增加，也带来了用于生产电池材料的锂、钴、镍、锰等能源金属短缺的现状。关键战略金属是各国资源争夺的焦点，如何从矿物资源、废旧锂电池中最大化提取能源金属，缓解短缺现状，已成为亟待解决的问题。

 

中科院强磁场科学中心高级工程师任亭亭表示，现如今，萃取技术是新能源、稀土金属分离杂质提纯主流技术路径，但传统萃取工艺与技术装备存在成本高、污染大、能效低等问题，因此先进、安全、智能的串级萃取控制系统是工艺实现与产品纯度的重要技术保障。中科鸿光能源科技公司所探索的核心技术即全密闭、高能效一体化萃取、洗涤装备，采用智能控制与决策系统，实现新能源萃取线的智能化。除此之外，演讲还分享了新能源稀贵金属绿色短程萃取线、公司研发情况、竞争优势等重要信息。

新能源产业发展至今，我们看到了新能源产业在不断拓展新的领域和探索新的模式，这种多元化的发展态势为整个行业带来了更多的机遇与挑战，但环保绿色永远是新能源产业发展的底色和基调，我们期待新能源材料绿色短程提取技术与装备再为新能源产业发展增添一抹“绿色”。

 

来源：荣格-《国际汽车设计及制造》

原创声明：
本站所有原创内容未经允许，禁止任何网站、微信公众号等平台等机构转载、摘抄，否则荣格工业传媒保留追责权利。任何此前未经允许，已经转载本站原创文章的平台，请立即删除相关文章。