新能源汽車中的新材料應用探討

王欣　冬暉

摘 要：我國的新能源汽車研發還處于起步階段，且發展相對緩慢，但其是未來節能的主流方向之一。就新能源汽車中的新材料展開了調研、整理和分析，希望能為我國新能源汽車產業的發展提供借鑒。

關鍵詞：新能源汽車；材料；混合動力；油耗

中圖分類號：U465；U469.7 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0027-02

進入21世紀以來，能源和環境成為人類社會面臨的兩大問題。一方面，傳統汽車行業不斷發展，國際能源消耗日漸增大，能源儲量日漸縮減，國際油價不斷升高；另一方面，傳統汽車排放的大量溫室氣體，成為全球環境變暖、生態平衡遭到破壞的主要原因之一。在這種情況下，各國紛紛出臺政策，鼓勵新能源汽車產業的發展和創新。2012年，我國正式頒布了《節能與新能源產業規劃（2012—2020）》，新能源汽車成為我國重點發展的戰略性新興產業之一。通過結合業界動態，從驅動電機材料、動力電池材料、輕量化材料等方面對新能源汽車的新材料展開的調研、分析如下。

1 新能源汽車分析

1.1 新能源汽車與傳統汽車的比較

新能源汽車是相對于傳統能源汽車而言的，傳統能源汽車主要以汽油、柴油等非可再生資源為動能，而新能源汽車則以電能、氫能、太陽能為主要動力。因此，新能源汽車的廢氣排放量較低，在節省傳統能源、保護生態環境方面的意義深遠。然而，新能源汽車的發展面臨著一大難題，即適應新能源動力驅動要求的各類新材料的研發和創新。

1.2 新能源汽車分類

新能源汽車主要體現在動力創新上，根據目前的研發狀況，新能源汽車主要分為以下3種：①混合動力汽車。采用電動機+發動機模式，通過電能和油耗產生動力。②純電動汽車。采用電力驅動，是目前新能源汽車研發的主要方向，優點多，但需解決車載電池儲電、電池壽命、電車成本價格三大問題。③氫動力汽車。與油耗大、排放大量污染物的傳統汽車不同，氫能源汽車排放的是純凈水。此外，還有燃氣汽車、甲醇汽車、空氣動力汽車、飛輪儲能汽車、超級電容汽車等研發方向。

2 新能源汽車中的新材料調研

新能源汽車要想在真正意義上超越傳統能源汽車，就必須對關鍵材料進行科研突破。目前，這些關鍵材料以基本研發成功，主要包括：①驅動電機材料。是將能源轉化為汽車驅動力的關鍵部件。②動力電池材料。是汽車電力存儲的關鍵部件。③輕量化材料。是適應新能源驅動、降低能源消耗的關鍵部件。

2.1 驅動電機材料

目前，與新能源汽車電池技術研發相比，新能源汽車的驅動電機技術要相對成熟一些。自國家“863”重點科技公關項目頒布以來，我國在新能源汽車的驅動電機研發上取得一批重要科研成果，可以說基本上滿足了整車的需求，但驅動電機的上游部件——驅動系統控制元件還要依靠進口。

在各類驅動電機中，永磁同步電機能夠更好地滿足電動汽車的動力要求，而永磁材料是永磁同步電機的關鍵構建部分。目前稀土資源，特別是稀土資源中的釹元素是當前新能源汽車驅動電機研究的主要方向，在新能源汽車的研發與創新中起到了不可或缺的作用。由于新能源汽車在整體設計上往往偏向于小型化、大功率，而稀土元素恰好能滿足此設計的需求，所以，稀土元素對新能源汽車中的混合動力車、電動汽車、燃料電池汽的驅動電機而言是必不可少的，且需求量較大。

目前，釹鐵硼是全球范圍內磁性最優的永磁體，而稀土中的釹元素恰好是用來制造高功率輕質磁鐵——釹鐵硼永磁體的關鍵性材料之一。進入21世紀以來，豐田、本田、日產、三菱、尼桑、通用等汽車生產廠家在新能源汽車的研發上都投入了較大的精力，而且幾乎所有的新能源汽車都采用了稀土永磁電機。

2.2 動力電池材料

近年來，國內電池工業取得了長足的進步，在國際上也獲得了一定的影響力。我國鋰資源藏量豐富，列居全球第3位，為新能源汽車鋰離子動力電池的研發與創新提供了堅實的原材料保障。在鎳氫電池中，鎳能夠占到整顆電池的成本造價的3/5，在鋰離子電池的4大關鍵構建材料中，電解液、正極材料、負極材料和隔膜基本上各占成本造價的1/4.我國的新能源動力電池正極材料主要選用磷酸鐵鋰，此外，錳酸鋰也取得了一定程度的發展；在日系電池中，新能源動力電池多使用錳酸鋰和鎳鈷錳三元材料；在美系電池中，主要選擇磷酸鐵鋰作為新能源動力電池的正極材料。稀土在新能源動力電池材料的應用方面占有一定的比例，稀土貯金合氫在混合動力汽車配套的鎳氫動力電池領域也具有廣闊的市場，其具有環保性高、污染極低、安全性高、耐用等優點。

2.3 輕量化材料

汽車的質量直接對加速阻力、爬坡阻力、滾動阻力產生影響，一般情況下，汽車質量與能源消耗存在反比例關系。近年來，有研究指出：汽車輕量化可降低1/2的能源消耗；降低行駛阻力可降低1/3的能源消耗；提高發動機效率可降低1/5的能源消耗。顯而易見，輕量化是新能源汽車研發、創新必須突破的關鍵環節之一。目前，在世界范圍內，汽車使用的輕量化材料包括鋁合金、鎂合金、鈦合金、超輕高強度汽車用鋼和復合材料等。

鋁合金在新能源汽車輕量化設計中的應用較多，當前使用鋁合金的整體減重效果約為20%；鎂合金也是當前新能源汽車輕量化的研究領域之一，其主要應用范圍包括座椅骨架、儀表盤、方向盤、發動機缸蓋、離合器等部位，具有質量輕、比強度高、易加工等特點，在新能源汽車領域的應用前景較好。

3 結束語

綜上所述，近年來，我國的新能源汽車逐漸開始在各大車展上展露頭角，人們也逐漸對新能源汽車展開了期望。本文主要從驅動電機材料、動力電池材料、輕量化材料三個方面對新能源汽車的新材料應用情況展開調研、分析，以期能為新能源汽車產業的快速、健康、可持續發展作出貢獻。

參考文獻

[1]萬勇.新能源汽車中的新材料[J].高科技與產業化，2012（07）：54.

[2]朱思存.新能源汽車的新集群[J].中國市場，2013（06）：23.

〔編輯：張思楠〕