新能源汽车时代，如何看清先进材料的风口与刀口？
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作者 | 王 玥
编辑 | 陈嘉武
导语：过去的十年，是智能手机和移动互联网普及的时代，催生了微信、抖音、Tik Tok等一批国民级应用，不仅出现了美团、字节跳动、拼多多这样的互联网巨头，背后更催生出高通、康宁这样的产业链核心供应商。
未来十年，无疑是新能源汽车的时代，电动汽车不只是“带四个轮子的智能手机”，更是未来的超级计算机和物联网终端，特斯拉、宁德时代、比亚迪在资本市场的强势崛起，就是最佳例证。
一个新行业的崛起，意味着产业链的全面升级，正如iPhone的出现，触摸屏取代了实体按键，使得美国康宁公司的大猩猩玻璃成为业界标配，反过来又加速了智能手机的普及浪潮，对于新能源汽车而言，也正是如此，整车减重、电池快充、充电桩普及、绿色环保等刚需，给新型材料的应用带来新一轮的增长潜能。
而全球性的碳中和政策，也给车用材料带来了更广阔的发展空间，几年前德国巴斯夫与戴姆勒共同推出了概念车smart forvision，从车轮到车门以及各种内外饰、零部件大量采用塑料材质，但它绝不是儿童玩具，而是碳中和下的行业共识：
如果汽车重量每减轻100公斤，其每公里的碳排放将减少10克。.Smart forvision的一大亮点是采用了全塑料轮毂，比普通式轮毂轻许多，所装备的“e-textile”座椅材质是其另一大亮点，它采用有热导功能的薄薄纤维替代普通材料实现座椅加热的功能。
仅在中国市场上，今年就有望售出220万台新能源汽车，从降低碳排放的角度而言，新型材料的应用不仅意味着更长的续航里程、更短的充电时间、更舒适的驾驶体验，更是降低碳排放的必然之选。
可以说，新材料与新能源车这对孪生兄弟携手前行，而国家政策的大力推动，又使得产业进入到一个高速成长期，整个行业的景气周期有望拉长，商品市场的表现就是最佳的例证，铝合金材料的大量采用，使得铝价在2021年飙升了三成。
2021年以来，铝价大幅上涨，截止8月10日午间收盘价，年内涨幅已高达28.4%。国际铝价同样快速攀升，年内涨幅已达29%
细数国家政策，新材料的重要性与芯片、操作系统在同一等级。如果把电动汽车看成是“带四个轮子的智能手机”，过去十年我国智能手机在芯片和操作系统上受制于人的教训，不可以在新能源汽车行业上重演，从国家政策导向来看，新材料的重要性堪比芯片与操作系统。
早在“十三五”期间，新能源汽车的轻量化攻关就已经是国家重点专项，在“十四五”规划和《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》中，更是将核心材料的技术攻关放到了极高的位置上。
“十四五”对于“构筑产业体系新支柱”就明确要求：聚焦新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、高端装备、新能源汽车、绿色环保以及航空航天、海洋装备等战略性新兴产业，在“数字化中国”一章中，把装备材料的研发突破与高端芯片、操作系统放到了同等重要的位置上。
在《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》中，要求加强新材料技术的布局，大力支持碳化硅功率器件、轻量化材料、低成本稀土永磁材料等研发，来支持新能源汽车的发展。
有华为手机供应链被美国强行中断的前车之鉴，从自主可控与国际竞争力的角度来看，新材料技术是我国新能源汽车核心技术攻关的重要组成部分，包括了高性能铝镁合金、纤维增强复合材料、低成本稀土永磁材料等关键材料产业化应用。
此前，科技部在国务院吹风会上也提出：要求在汽车电池的新体系、新材料、新工艺、新结构方面进行一些超前部署，重点支持质子交换膜、催化剂、碳纸等核心材料以及与氢能相关核心技术攻关。
国家新能源汽车技术创新中心国内首个汽车行业的国家级技术创新中心正式成立，中心围绕智能网联、燃料电池、动力电池、电驱动、电子电控、轻量化、混合动力、前瞻技术、整车集成九大技术研发方向，聚焦开源整车技术开发、前沿技术检测验证、知识产权共享、创投孵化四大业务平台的建设。
事实上，早在2018年3月1日，在科技部的推动下，国家新能源汽车技术创新中心在北京正式揭牌，标志着国家新能源汽车技术创新中心进入正式建设运营。2020年，该中心与山东淄博市政府达成协议，在山东淄博落地“先进车用材料技术创新中心”，通过产学研共商、共建、共治、共享、共用的原则，打造世界级先进车用材料技术创新策源地及创新生态圈。
尤其是在汽车材料的轻量化方面，这是全球新能源汽车产业重点攻关的核心领域，包括美国、德国、日本等传统汽车制造大国都在积极布局，对于拥有后发优势的中国而言，想要实现弯道超车，就必须在这方面走到全球最前沿。
解析产业链：国产替代战略正在掀起科技型企业的“造风”运动从新能源汽车新材料产业链来看，可分为上游的原料厂商，中游的新材料生产厂家、生产设备厂家，下游的应用厂家，构成了一个超过万亿元的产业链条。
从下游消费来看，我国超越美国成为第一大汽车消费国，每年的新车销售量超过两千万台，保守估算2035年我国新能源车的整车销量有望超过1000万台的规模，充电桩也会极为普及，有望在全球居于领先位置。
下游的巨大市场空间，对于产业链上游的原材料开采、研发，以及中游的新材料生产，都是一个巨大的商机，而在国产替代战略的支撑之下，过去长期依赖于进口的这些领域，将迎来一个黄金发展期。
和传统汽车相比，新能源汽车产业链最大的不同在于上游的先进材料应用和电池、电机、电控系统
值得注意的是，在燃油车时代，由于我国新材料基础研究薄弱，存在重应用轻基础、重模仿轻原始创新、重迭代轻颠覆性等问题，严重制约了汽车业整体技术水平的提升。而在新能源车这个赛道上，不仅是整车厂商的科技竞争，更是材料厂商的创新竞争。
当下，发达国家仍在汽车新材料产业中占据领先地位，龙头企业主要集中在美国、欧洲和日本，其中，美国全面领跑，日本的优势在纳米材料、电子信息材料等领域，欧洲在结构材料、光学与光电材料等方面有明显优势，我国在诸多细分领域都是最大的消费国和进口国。
在更上游的基础原料、核心工艺及生产设备上，我们主要都是严重依赖于海外。中国工程院2019年组织研究的制造业26个领域中外对比分析报告显示，“新材料领域与制造强国相比差距大，属于对外依存度极高的8类产业之一。这不利于新能源汽车产业长期可持续发展，更在国际竞争中面临卡脖子的重大风险。”
可以说，新材料是我国汽车产业“短板”中的重灾区，对产业安全和重点领域构成重大风险，正因如此，国家在新能源产业政策上再三提及新材料的发展，新材料产业链上游和中游的国产替代战略，就成为了必然的路径。
事实上，过去几年，国家除了大力发展五矿集团、宝钢集团这样的国家队之外，也在不断打造新材料的产业集群，形成以环渤海、长三角、珠三角为重点，东北、中西部特色突出的产业集群分布，这些拥有资金、市场、人才等优势的产业集群，逐步聚集产业链的高端要素和领军企业，孕育着行业的“隐形冠军”。
随着一系列高新技术的突破，作为我国新材料自主创新和国产替代的突破口，在整车轻量化、电池关键材料、快充技术等下游应用领域，涌现了一批高精尖优的高新技术企业和专精特强的科技型中小企业，市场前景可观。
下面，讲讲我对这个领域的几个判断：
判断一：轻量化是先进材料在新能源汽车领域的关键应用点
国内的电池技术水平虽然在全球行业里面比较领先，但是由于使用新能源电池的重量比较大，导致新能源汽车自重偏大，这会对车辆动力性、制动性、被动安全、车辆可靠性和耐久性带来不利影响。
开过新能源车的朋友对此应该很深的印象，相比传统汽车，电动汽车的重量更大，整车重量增加，进而增加汽车行驶时电耗、减少续驶里程，这也成为不少司机朋友吐槽最多的一点，也是全行业的最大痛点之一。
吉林大学王登峰教授曾经举了一个很形象的例子：对于相同车型，电控、电池、电池这三电系统引起的增重，会导致整车增加约200至300kg的重量，也就是说，新能源汽车空载时的重量差不多相当于传统燃油车满载时的重量。
要解决这个问题，除了快充技术和提高电池能耗比之外，通过减重实现整车轻量化是最重要的手段，这主要就依托于新材料技术的应用，其中又包含了一般材料的轻量化与三电系统的轻量化。
巴斯夫与戴姆勒共同推出的塑料材质的概念车就是一个极端例子，不过这毕竟是概念车，在量产车上，主要还是采用更多的铝合金、镁合金及碳纤维增强复合材料，来取代汽车中的传统的钢材，这一趋势在新能源汽车的普及浪潮下，会是一个核心的赛道。
采用高强度钢、低密度的轻质材料或者碳纤维,是汽车减重的最重要途径。
不同于我们今天智能手机的变轻变薄，新能源汽车的轻量化，需要在保持汽车的强度和安全性能不降低的前提下，尽可能地降低汽车车身质量，让消费者不用担心轻量化后是否存在安全隐患，这又让这个赛道的竞争，更加有科技含量。
除了安全性问题之外，成本也是一大问题，比如，镁及镁合金材料是一种较为理想的汽车轻量化材料，但成本过高，还有腐蚀性问题，需要进一步研究开发新的镁合金材料及其成形制造技术。
从材料来看，高强钢、铝合金、镁合金和天然纤维增强聚合物生态复合材料是当前轻量化、节能环保、可回收汽车新材料的最重要方向，目前应用比较多的是铝合金材料，这个技术比较成熟，成本也较好控制，在新能源汽车上可以大范围使用，碳纤维复合材料使用的也越来越多。
正如锂电池的核心原材料是钴，铝合金材料的核心原料铝，资料显示，2019年，我国汽车制造业铝消费总量为593.5万吨，2011至2019年的年复合增长率为12%，预测认为，今年对于铝的年度需求涨幅，很有可能会创下历史纪录。过去大半年包括中国铝业、美国铝业这些巨头股价涨幅都很大，跟这个背景有很大关系。
判断二：特种钢与复合材料目前还是刚需
当然，在未来很长一段时间里，钢铁还是最主要的汽车材料，新材料与新技术的比重会越来越大，日本的神户制钢所开发出可使纯电动汽车用马达减重2成的钢材，这是一种截面为六边形（每边为0.7毫米）的线状钢材，含碳比例不到0.01%，大幅低于普通钢材，导磁性更高。
随着国内新能源造车浪潮的兴起，特种钢材与新型复合材料的应用将越来越多，目前我了解到的情况，国创（淄博）中心在这些材料领域都有前沿布局，并且跟帝国理工学院、华菱安赛乐米塔尔都有深度的合作，考虑到国内在这一块的进口需求很大，在产业化落地方面具有极好的发展前景。
比如碳纤维材料，过去广泛应用于高档汽车上，如宝马i3、i8的碳纤维车身；M240i的后视镜、侧裙、后扩散器、后尾翼等部件采用碳纤维；蔚来ES6也采用了部分碳纤维零件，其提供商朗基尔与国创（淄博）中心就是合作伙伴，中心引进了朗基尔复合材料白车身项目。
判断三：快充技术与充电桩普及也是另外一个重点方向
除了轻量化之外，快充技术与充电桩普及也是新能源汽车发展的另一个非常关键的基础性应用，其重要性并不弱于汽车电池的国产化，而且，从快充技术和充电桩普及的角度来看，它跟新材料的应用也息息相关。
就像今天广泛应用于智能手机的石墨烯技术一样，如何解决现在电池技术的短板，提供安全、快速、环保的新型车载电池，从而有效提升续航距离，减少驾驶员的里程焦虑。
比如，根据报道，日本企业正在相继开发和增产应用于锂电池的新材料，住友化学开发出了面向纯电动汽车新材料，可使电池容量增加2至3成，在容量相同的情况下，则可以相应减轻电池重量，三菱化学到2023年将把电解液的年产能提高约5成，增加至9万吨，从这些方面，可以看到日本材料厂商在纯电动汽车零部件材料领域具有很大影响力。
事实上，国内的宁德时代、比亚迪、广汽等企业，也在电池的新材料上重金投入，在基础技术短期内无法实现突破的大背景下，对于新材料的研发投入，就成为了企业研发的重点，这已经是一大趋势。比如，广汽集团研发的“海绵硅负极片电池技术”，这是一个从材料、粘结剂、极片 到生产制造等领域具有自主知识产权的近五十项专利的技术群，可实现续航里程超过 1000公里。
判断四：“材料为王”永不过时
从自主可控的角度，材料技术和研发平台的国产化极为重要，在企业争相造车的大环境下，与其纷纷去造整车，不如考虑利用平台的力量，整合产学研和海外企业的优质资源，在核心材料与技术上有所作为，这比整车上烧钱摊大饼应该更有意义。
从智能手机行业的发展历史来看，十年前的“中华酷联”，现在除了华为之外，几乎已经”全军覆没“，而深圳一家做手机充电宝的企业安克创新，市值却能够达到500亿元，专门做手机触摸屏玻璃的康宁公司，现在的市值是350亿美元。
在我看来，智能手机的昨天一定是新能源汽车的明天，“材料为王”是大势所趋，就像现在任何一家手机厂商，都不可能离开康宁的大猩猩玻璃，对于新能源汽车而言，新型材料与工艺就是必需品，从供应链的角度，核心材料涉及到企业的命脉。
尤其是在汽车“新四化”的推动下，整车的技术含量越来越高，对于轻量、节能、环保和可回收要求也愈发强烈。前不久，中国乘用车联合会将今年国内新能源乘用车预测销量调高至240万辆，达到了全年汽车销量的十分之一，未来突破500万辆甚至一千万辆的大关，也只是时间问题。
在这样的大背景下，面向新能源汽车产业链的新材料企业和平台，无疑进入到一个黄金发展期，前途不可限量。
参考资料：
1、国务院办公厅，《新能源汽车产业发展规划(2021—2035 年）》
2、贝壳投研，《新能源汽车产业链企业梳理：进场还是观望？》
3、乐晴智库，《新能源汽车产业链详解》
4、电子产品世界，《一文盘点新能源汽车阻燃材料 》
5、东方财富网，《新能源汽车发展的新形势，铝合金材料技术在中高端汽车车身的应用》
6、中国网，《吕坚：论汽车新材料应用的现在与未来》
7、搜狐，《轻量化材料成新能源汽车“减重”突破口》
8、未来智库，《罗兰贝格中国新能源汽车供应链白皮书2020》
9、新华社，《智能网联提升新材料需求，中国汽车材料进入转型关键期》
10、易车网，《浅谈汽车新材料的应用》