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本周行业观点

碳纤维在汽车领域的应用——推广尚需时日,成本是最关键的制约因素

碳纤维具有密度小、强度高、热膨胀系数小、导热性好、耐腐蚀性好、耐磨性好等优异的特性,使用碳纤维复合材料代替传统的汽车材料带来的好处是显而易见的,例如可以实现汽车轻量化,提升汽车的节能、续航、加速、制动性能,而车身轻量化可以降低整车重心,提升汽车操纵稳定性;碳纤维复合材料具有极佳的能量吸收率,碰撞吸能能力是钢的六到七倍、铝的三到四倍,碰撞时产生的碎片较少,可以保证汽车的安全性;碳纤维复合材料具有更高的疲劳强度,可以提升材料的可靠性等等。但我们认为,受成本高昂影响,目前碳纤维在汽车领域的大规模应用仍需时日。

从经济性角度考虑,碳纤维的引用可以使车身减重50%以上,以典型A级车型的车身减重100kg为例,对于1台续航里程300km、装电量45kWh的乘用车来说,按照每减重100kg增加8%左右的续航里程计算,同样续航里程可以减少3.6kWh的装电量,节约电池费用约0.6万元;以行驶40万公里生命周期、电费平均按照0.9元/kWh计算,整车生命周期内可节约电费0.432万元(100km节省1.2kWh电);因为碳纤维材料的应用,以5万辆的整车生产规模为例,所节约的工艺投资、设备投资折算到电动汽车的经济当量中,每台车中的摊销约节约2000元;因为工艺精简,人员成本节约1000元/台。综上所述,每台车可平均节约1.332万元成本。但目前即便是价格最低的T300碳纤维售价也在100元/公斤以上,树脂价格30-40元/kg,考虑到碳纤维加工过程中材料利用率仅50-75%,碳纤维的引入所带来的材料本身成本的增加远超节省的成本。加之碳纤维部件生产时间长、修复难度大、回收难度大等一系列问题,面对高强度钢、铝合金和玻纤等传统材料的竞争,碳纤维在性价比上并不具备优势,至今仅在几款顶级跑车中得以尝试使用。

目前,降低碳纤维成本主要依赖两条路径,一是发展大丝束碳纤维,由于采用了民用聚丙烯腈原丝,大丝束碳纤维的售价可以控制到小丝束碳纤维的50%-60%左右,但目前大丝束碳纤维被日本、美国企业垄断,我国仅吉林精工进行了一些探索和尝试;第二是通过碳纤维复合材料的回收获取再生碳纤维,可将碳纤维成本降低至原来的1/4-1/3,目前仍在研究阶段,尚未大规模商业化。

风险提示:原材料价格波动;我国碳纤维产能快速释放;我国大丝束碳纤维制备取得突破;碳纤维回收技术迅速普及。