新能源汽车中的新材料应用探讨
时间：2021-02-12 16:01:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：我国的新能源汽车研发还处于起步阶段，且发展相对缓慢，但其是未来节能的主流方向之一。就新能源汽车中的新材料展开了调研、整理和分析，希望能为我国新能源汽车产业的发展提供借鉴。
关键词：新能源汽车；材料；混合动力；油耗
中图分类号：U465；U469.7 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）16-0027-02
进入21世纪以来，能源和环境成为人类社会面临的两大问题。一方面，传统汽车行业不断发展，国际能源消耗日渐增大，能源储量日渐缩减，国际油价不断升高；另一方面，传统汽车排放的大量温室气体，成为全球环境变暖、生态平衡遭到破坏的主要原因之一。在这种情况下，各国纷纷出台政策，鼓励新能源汽车产业的发展和创新。2012年，我国正式颁布了《节能与新能源产业规划（2012—2020）》，新能源汽车成为我国重点发展的战略性新兴产业之一。通过结合业界动态，从驱动电机材料、动力电池材料、轻量化材料等方面对新能源汽车的新材料展开的调研、分析如下。
1 新能源汽车分析
1.1 新能源汽车与传统汽车的比较
新能源汽车是相对于传统能源汽车而言的，传统能源汽车主要以汽油、柴油等非可再生资源为动能，而新能源汽车则以电能、氢能、太阳能为主要动力。因此，新能源汽车的废气排放量较低，在节省传统能源、保护生态环境方面的意义深远。然而，新能源汽车的发展面临着一大难题，即适应新能源动力驱动要求的各类新材料的研发和创新。
1.2 新能源汽车分类
新能源汽车主要体现在动力创新上，根据目前的研发状况，新能源汽车主要分为以下3种：①混合动力汽车。采用电动机+发动机模式，通过电能和油耗产生动力。②纯电动汽车。采用电力驱动，是目前新能源汽车研发的主要方向，优点多，但需解决车载电池储电、电池寿命、电车成本价格三大问题。③氢动力汽车。与油耗大、排放大量污染物的传统汽车不同，氢能源汽车排放的是纯净水。此外，还有燃气汽车、甲醇汽车、空气动力汽车、飞轮储能汽车、超级电容汽车等研发方向。
2 新能源汽车中的新材料调研
新能源汽车要想在真正意义上超越传统能源汽车，就必须对关键材料进行科研突破。目前，这些关键材料以基本研发成功，主要包括：①驱动电机材料。是将能源转化为汽车驱动力的关键部件。②动力电池材料。是汽车电力存储的关键部件。③轻量化材料。是适应新能源驱动、降低能源消耗的关键部件。
2.1 驱动电机材料
目前，与新能源汽车电池技术研发相比，新能源汽车的驱动电机技术要相对成熟一些。自国家“863”重点科技公关项目颁布以来，我国在新能源汽车的驱动电机研发上取得一批重要科研成果，可以说基本上满足了整车的需求，但驱动电机的上游部件——驱动系统控制元件还要依靠进口。
在各类驱动电机中，永磁同步电机能够更好地满足电动汽车的动力要求，而永磁材料是永磁同步电机的关键构建部分。目前稀土资源，特别是稀土资源中的钕元素是当前新能源汽车驱动电机研究的主要方向，在新能源汽车的研发与创新中起到了不可或缺的作用。由于新能源汽车在整体设计上往往偏向于小型化、大功率，而稀土元素恰好能满足此设计的需求，所以，稀土元素对新能源汽车中的混合动力车、电动汽车、燃料电池汽的驱动电机而言是必不可少的，且需求量较大。
目前，钕铁硼是全球范围内磁性最优的永磁体，而稀土中的钕元素恰好是用来制造高功率轻质磁铁——钕铁硼永磁体的关键性材料之一。进入21世纪以来，丰田、本田、日产、三菱、尼桑、通用等汽车生产厂家在新能源汽车的研发上都投入了较大的精力，而且几乎所有的新能源汽车都采用了稀土永磁电机。
2.2 动力电池材料
近年来，国内电池工业取得了长足的进步，在国际上也获得了一定的影响力。我国锂资源藏量丰富，列居全球第3位，为新能源汽车锂离子动力电池的研发与创新提供了坚实的原材料保障。在镍氢电池中，镍能够占到整颗电池的成本造价的3/5，在锂离子电池的4大关键构建材料中，电解液、正极材料、负极材料和隔膜基本上各占成本造价的1/4.我国的新能源动力电池正极材料主要选用磷酸铁锂，此外，锰酸锂也取得了一定程度的发展；在日系电池中，新能源动力电池多使用锰酸锂和镍钴锰三元材料；在美系电池中，主要选择磷酸铁锂作为新能源动力电池的正极材料。稀土在新能源动力电池材料的应用方面占有一定的比例，稀土贮金合氢在混合动力汽车配套的镍氢动力电池领域也具有广阔的市场，其具有环保性高、污染极低、安全性高、耐用等优点。
2.3 轻量化材料
汽车的质量直接对加速阻力、爬坡阻力、滚动阻力产生影响，一般情况下，汽车质量与能源消耗存在反比例关系。近年来，有研究指出：汽车轻量化可降低1/2的能源消耗；降低行驶阻力可降低1/3的能源消耗；提高发动机效率可降低1/5的能源消耗。显而易见，轻量化是新能源汽车研发、创新必须突破的关键环节之一。目前，在世界范围内，汽车使用的轻量化材料包括铝合金、镁合金、钛合金、超轻高强度汽车用钢和复合材料等。
铝合金在新能源汽车轻量化设计中的应用较多，当前使用铝合金的整体减重效果约为20%；镁合金也是当前新能源汽车轻量化的研究领域之一，其主要应用范围包括座椅骨架、仪表盘、方向盘、发动机缸盖、离合器等部位，具有质量轻、比强度高、易加工等特点，在新能源汽车领域的应用前景较好。
3 结束语
综上所述，近年来，我国的新能源汽车逐渐开始在各大车展上展露头角，人们也逐渐对新能源汽车展开了期望。本文主要从驱动电机材料、动力电池材料、轻量化材料三个方面对新能源汽车的新材料应用情况展开调研、分析，以期能为新能源汽车产业的快速、健康、可持续发展作出贡献。
参考文献
[1]万勇.新能源汽车中的新材料[J].高科技与产业化，2012（07）：54.
[2]朱思存.新能源汽车的新集群[J].中国市场，2013（06）：23.
〔编辑：张思楠〕
