美国资助开发轻型电动汽车材料_新型轻量化技术助力电动车发展

电动汽车的未来，藏在“轻”里，而美国人正为此投入真金白银。

这事儿说起来，得从电动车的“阿喀琉斯之踵”——电池重量聊起。大家都知道，电动车续航里程是个老大难问题，而电池作为能量源，它那沉甸甸的身躯，直接限制了车能跑多远。想象一下，一辆电动车里，电池组可能占到整车重量的1/3之多。这就好比你想去楼下超市买个冰淇淋，却背着一个大石头上路，能不累吗？

所以，如何给电动车“瘦身”，就成了提升续航、提高能效的关键。而这“瘦身”的秘密武器，很大程度上就藏在新型轻量化材料里。

美国为什么“砸钱”搞轻量化材料？

别以为“轻量化”只是简单地把钢换成铝或者塑料。这背后是复杂的材料科学、制造工艺以及成本控制的平衡游戏。美国政府，尤其是能源部（DOE）下属的车辆技术办公室（VTO），深知这一点。他们并非拍脑门决定要资助轻量化材料的研发，而是有更深层次的战略考量。

首先，提升电动汽车的能效和续航里程是首要目标。车辆重量减轻10%，续航里程就能提高6%到8%。 这对于打消消费者的“里程焦虑”，推动电动车普及至关重要。想象一下，如果你开的电动车能轻松满足日常通勤甚至更远的出行需求，谁还会犹豫呢？

其次，降低生产成本，推动电动车走向大众市场。 目前，高性能的轻量化材料往往价格不菲，这是制约其大规模应用的一个因素。美国政府的资助项目，很多都瞄准了“高产量、可负担”的轻量化技术。他们希望通过技术创新和工艺改进，让这些“贵族”材料也能“飞入寻常百姓家”。

再者，强化本土产业链，减少对外部供应的依赖。 这一点在当前全球地缘政治背景下显得尤为重要。美国政府的投资计划，明确提到了要促进锂、石墨等关键电池材料的本土提取和加工，以及电池组件的制造和回收。同时，轻量化材料的研发和生产也是这一战略的重要组成部分，旨在建立更智能、更快、更公平的国内电池供应链。

具体来说，美国人在“轻”材料上玩出了哪些花样？

美国能源部的LightMAT（Lightweight Materials Consortium）联盟，汇聚了11个国家实验室的技术力量，与汽车行业合作，共同攻克轻量化难题。 他们资助的项目五花八门，涵盖了材料、工艺和结构等多个层面：

• 先进合金与复合材料： 铝合金、镁合金、高强度钢以及各种纤维增强复合材料（比如碳纤维和玻璃纤维复合材料）是当前轻量化的主力军。 这些材料不仅轻，还能在保持甚至提升强度的同时，满足碰撞安全等严苛要求。举个例子，宝马i3的底盘就使用了碳纤维增强塑料复合材料，大幅减轻了重量。
• 多材料应用与连接技术： 现代汽车设计越来越倾向于使用多种材料的组合，比如在车身的不同部位采用钢、铝、复合材料等，以实现最佳的减重效果和性能。 这就对材料的连接技术提出了更高的要求，需要开发新的焊接、粘接等工艺。比如通用汽车就在研究用于多材料系统粘接的大气等离子体沉积技术。
• 创新制造工艺： 除了材料本身，制造工艺的创新也能带来显著的减重效果。一体化压铸技术就是一个典型的例子，通过一次成型大型零部件，减少了焊接和连接点的数量，从而减轻重量、提高效率。3D打印等新兴技术也被寄予厚望，有望实现更复杂、更轻量化的结构设计。
• 结构优化与功能集成： 轻量化不仅仅是换材料，更是对车辆结构的重新思考。通过优化设计，用更少的材料实现同样甚至更好的性能。同时，将电子元件等功能集成到轻量化结构中，也能进一步减轻整体重量并提升空间利用率。

这对电动汽车的未来意味着什么？

美国政府在轻量化材料上的投入，不仅仅是一笔科研经费，更是对电动汽车未来发展方向的一种“投票”。这预示着：

• 电动车续航里程将继续提升： 随着轻量化技术的不断突破和应用，电动车的续航里程有望大幅增加，进一步缓解消费者的里程焦虑。
• 电动车成本有望降低： 当高性价比的轻量化材料和制造工艺实现大规模应用时，电动车的制造成本会随之下降，推动电动车价格更加亲民。
• 电动车性能将全面提升： 轻量化不仅带来更长的续航，还能改善车辆的操控性、加速性能和安全性。
• 全球汽车产业将加速转型： 美国在轻量化技术上的布局，无疑会加剧全球汽车产业在这一领域的竞争，促使各国车企加大研发投入，加速轻量化技术的应用和推广。

当然，这条路并非一帆风顺。新型材料的成本、制造工艺的复杂性、回收利用的挑战，以及如何在减重的同时保证安全性，都是需要持续攻克的难题。此外，政策环境的变化，比如潜在的贸易壁垒和补贴政策调整，也可能对技术的发展和应用产生影响。

但无论如何，以轻量化材料为代表的技术创新，正以前所未有的速度重塑着电动汽车产业。这不仅是技术宅们“玩转”材料的机会，更是整个行业实现可持续发展、迈向更高效、更清洁未来的关键一步。毕竟，在追求极致性能和环保的道路上，“轻”永远是绕不开的命题。这，也许就是美国资助开发轻型电动汽车材料背后，更深层的逻辑所在。

引用来源：

• CORDIS: Advanced High Volume Affordable Lightweighting for Future Electric Vehicles (ALIVE) 项目
• LightMAT: Funding Opportunities
• Automotive Sustainability: How Plastic Composite Materials Can Advance Electric Vehicles
• Atlas Fibre: Composite Materials for Electric Vehicles
• LightMAT: USA to Fund Development of Lightweight EV Materials
• GovDelivery: DOE Awards $2 million for R&D Projects to Accelerate Advancements in Lightweighting of Passenger Vehicles
• lightweight Materials for Evs Growth & Forecast
• Department of Energy: DOE Announces $131M to Strengthen America's Battery Supply Chain and EV Innovation
• Department of Energy: U.S. Department of Energy Announces $131 Million to Boost America's Battery Supply Chain and Supercharge Electric Vehicle Innovation
• 智研咨询: 2023年中国汽车轻量化行业发展现状分析
• Green Car Congress: FEATURE: Light Speed – How electric cars are driving a new wave of lightweighting
• 盖世汽车: 美国政府资助28亿美元提高电动汽车本土制造能力
• 盖世汽车: 轻量化成为新能源汽车市场竞争的关键因素
• 盖世汽车: 签署行政令！就任首日特朗普取消原有关电动汽车支持政策
• 交叉科学快报: 电动汽车补贴与国际贸易规则的冲突:以美国《通胀削减法案》为视角
• 盖世汽车: 特朗普归来，关税重创汽车业？

【今日审核编辑：册册睿】
【最后审核时间：2022-10-08 14:10:30】
【文章问题反馈报告电话/客服：】