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摘要: 汽车轻量化是未来汽车行业发展方向,特别是对于新能源汽车而言,重量的减轻直接意味着续航里程的增加。

车用改性塑料的需求及市场分析


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汽车轻量化与车用改性塑料需求


汽车轻量化是未来汽车行业发展方向,特别是对于新能源汽车而言,重量的减轻直接意味着续航里程的增加。有研究显示,燃油汽车整车重量减轻10%,燃油效率可提高6~8%,重量每减少100kg,汽车百公里油耗可降低0.3~0.6L,百公里CO2排放量可减少约5g(《汽车轻量化设计的技术路线分析》);对纯电动汽车而言,整车重量降低10kg,续驶里程可以增加2.5km (《汽车轻量化技术的应用现状及主要途径分析》)。


汽车轻量化作为一个系统化的工程,并不是简单地针对某个零件的单独减重,局部重量的变化在很大程度上会影响汽车的其他部位,因此汽车轻量化是指在汽车制造过程中集设计、制造、材料技术等一起的系统性工程。


在对汽车进行轻量化设计时,需要结合考虑三个方面的因素:车身结构安全、刚度分析、轻量化系数


1、新能源汽车的轻量化新要求


近年来新能源汽车发展迅速,据高工锂电(GGII)统计2016年全球新能源乘用车的销量达到了72.6万辆,并且包括荷兰、德国、法国和英国等在内的多个国家都给出了禁售燃油汽车的时间表,新能源汽车的发展已经势不可挡,从目前的技术来看,未来几年电动汽车将是新能源汽车的主要形式。


禁售燃油汽车时间表


电动汽车的充电时间长而续航里程又不及燃油车一直是其被人诟病的短板。充电时间的长短由锂离子电池的充放电原理所决定,在不改变电池充放电原理的前提下改善空间有限,但提高续航里程却是可以努力的方向,比较简单的方法是通过搭载更多的电池来提高续航里程,但更多的电池不仅意味着充电时间更长,也意味着汽车的重量会更重,做功效率会更低,也就是消耗1Kwh电量汽车行驶的距离会减少。如果要在搭载电量不变的前提下提高续航里程,就必须要通过提高效率来实现。


要使每消耗1Kwh电量电动汽车行驶更远的距离,最主要的方法就是减轻汽车的重量,有研究表明纯电动汽车整车重量降低10kg,续驶里程可以增加2.5km,如果通过轻量化技术能将重要减轻500kg,在搭载同样电量的情况下,续航里程将可以提升125km,因此电动汽车对轻量化技术的渴望是非常迫切的。


2、电动汽车轻量化技术


电动汽车与燃油汽车最大的不同在于电动汽车很大一部分重量来源于电池,而电池的重量除非找到了能量密度更高的材料或者改变现在的锂离子电池体系,否则很难降下来,因此减轻车身、内饰、底盘等的重量是其轻量化比较可行的方案。


某纯电动汽车各部分重量(kg)


内饰重量的减轻可以通过多运用改性塑料来达到,车身和底盘重量的减轻除了上面所说的利用高强度钢、铝镁合金外,有研究者甚至提出了全塑车身的概念,提出了集成化超轻新能源汽车的概念,超轻新能源汽车主要由驱动电池单元、行驶系统、转向系统、铝制车身框架、复合材料车身、塑化地板等组成,车身整备质量能降低到850kg(包括电池),其全塑车身设计是新能源汽车轻量化设计的重要组成部分,与传统的汽车车身设计相比,全塑车身的设计是一个一体化、模块化、整体式的设计思路,同时实现功能与零部件的高度集成,从而减少零部件的数量,降低生产成本。


3、车用改性塑料


改性塑料在汽车工业的作用和地位越来越明显,目前聚丙烯(PP)、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、加强型聚氨酯(PRT)和聚氯乙烯(PVC)等塑料都在汽车上得到了广泛的应用。在所有的车用塑料中,聚丙烯所占份额最高达37%,其次是聚氨酯,占比17.3%,ABS树脂占12.3%,复合材料占11.5%,高密度聚乙烯占10.8%,聚碳酸酯占6.8%,聚甲基丙烯酸甲酯占4.4%。


车用改性塑料主要品种


改性塑料在汽车部位上的应用涵盖内外饰件、功能和结构件,随着纤维增强技术的发展,特别是碳纤维复合材料的发展,甚至车身、底盘等都可以完全用改性塑料和复合材料制造。



车用改性塑料市场分析


1、全球车用改性塑料市场


目前改性塑料使用量最高的是德系车单车,其改性塑料的使用率达到了22%为300-360千克,欧美国家的平均水平也达到了16%为210-260千克,我国乘用车单车的改性塑料使用率只有8%为100-130千克。


2016年欧美共生产了2186万辆乘用车,而中国生产了乘用车2424万辆,由此计算的全球乘用车单车改性塑料加权平均用量为152-191千克,取中间值为171千克。2016年全球乘用车产量为7210万辆,需要的改性塑料为1233万吨,按着单价1.8万/吨来计算,2016年全球车用改性塑料市场空间为2219亿人民币。


根据预测到2020年全球乘用车产量将达到8148万辆左右,以及考虑汽车轻量化趋势下单车消耗改性塑料量的增加,假设到2020年全球单车改性塑料用量增加至200千克,这一市场空间将接近3000亿人民币,2017-2020年年平均增速为7%左右。全球车用改性塑料市场的主要参与者都是大型化工企业,比如巴斯夫、普立万(PolyOne)、陶氏杜邦、科思创(Covestro)等。


2、中国车用改性塑料市场


目前中国有上千家企业从事改性塑料生产的企业,但规模以上企业(产能超过3000吨)只有70余家,从产能上看,国内企业占据73%左右,国外或合资企业占比约为27%,但从市场占有率情况来看,国内企业市场占有率仅为30%,而国外企业市场占有率高达70%。目前已经在国内设立改性塑料生产基地的国外大企业有SABIC公司、杜邦公司、SOLVAY公司、陶氏公司、德国BASF公司、LANXESS、BAYER、Celanese公司、日本旭化成公司、宝理塑料公司,韩国三星公司、LG公司、锦湖公司,荷兰DSM公司等。


进一步具体到车用改性塑料领域,按着2016年国内乘用车产量2424万辆以及单车改性塑料用量115千克来计算,国内车用改性塑料需求量为278万吨,市场空间在400亿以上(按着每吨1.5万元计算)。但是相比全球40%的改性塑料用于汽车行业,中国仅10%左右,此外国内乘用车增速远大于全球乘用车增速,根据盖世汽车研究院的预测,到2020年中国乘用车生产量将达到2865万辆(2017年增速6.95%、2018年增速5.15%、2019年增速3.01%、2020年增速4.75%)左右,国内车用改性塑料发展潜力巨大。


另一方面,2016年10月中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》指出,到2020年、2025年、2030年,整车质量需比2015年分别减重10%、20%、35%。此外中国也是全球最大的新能源汽车市场,2016年新能源乘用车销量占到全球的43.7%,未来几年将以每年40%左右的速度增长,到2020年产量将达到200万辆,新能源汽车对轻量化技术的依赖更大,因此国内单车改性塑料用量将会出现大幅增长。


保守测算即使到2020年国内乘用车单车改性塑料用量只达到150kg,市场空间也将接近650亿人民币,2017-2020年的年平均增速将达到11%左右;如果到2020年单车用量达到现在全球平均值170kg,市场空间将超过700亿元,2017-2020年的年平均增速将达到15%左右;如果到2020年单车用量追上全球平均值200kg,市场空间将超过850亿元,2017-2020年的年平均增速将接近20%。

(文章来源:聚风塑料)



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