2018年中国汽车轻量化对铝合金的需求,轻量化势在必行,铝合金需求巨大「图」

一、节能需求和政策刺激汽车轻量化

1、节能需求

第一次的石油危机导致汽油价格暴涨迫使汽车制造商制造质量相对更轻、油耗更低的小型车。日系车也就在这一时间打入了美国市场,而美系车也纷纷从原来的肌肉车转向为小型乘用车。相应地,乘用车的平均质量也在石油危机之后的几年迅速降低。当今汽车工业中,各大汽车厂商通过使用更多的轻质材料来确保不增长汽车重量的同时增强汽车各项性能。因此,我们看到如今乘用车的平均整备质量维持在1500kg左右。

新能源汽车因其自身电池过重,电耗较高,影响续航里程,使得车企对汽车轻量化需求更加迫切,如传统车企宝马选择更加激进的碳纤维来降低电动车总质量,而造车新势力特斯拉选择了工艺更加成熟且成本较低的铝合金。因此,不论是燃油车亦或是新能源都面临着降低能耗的需求。

2015年乘用车所用材料占比

资料来源:公开资料整理

2、政策刺激

自美国1975年颁发了企业平均燃油经济性(CAFE)标准之后,各国政府也相应的出台了汽车油耗规划。自2014年的四阶段《乘用车燃料消耗限值》至2017年《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》,中国政府对车辆节能减排要求越来越严格。

2015-2025年中日欧美燃油汽车油耗限值

资料来源:公开资料整理

根据工信部统计数据,2017年底我国乘用车(含新能源汽车)的油耗加权平均值为到6.24L/100km。若不通过轻量化等手段降低传统汽车油耗,而单纯依靠增加新能源汽车规模来拉低油耗加权平均值,基本不可能达到油耗要求,轻量化是达成CAFC目标不可或缺的方式。

油耗政策

油耗政策

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从中国汽车工程学会发布的节能与新能源汽车技术路线图可见,未来国家将大力推进铝合金在汽车上的应用。单车用铝的具体目标是:2020年190kg;2025年达到250kg。

节能与新能源汽车技术路线图

节能与新能源汽车技术路线图

资料来源:公开资料整理

相关报告:华经产业研究院发布的2019-2025年中国铝合金行业市场调研分析及投资战略咨询报告

二、铝合金在汽车应用中的作用

1、节能减排,提高安全驾驶性能

相比于汽车用钢,铝合金的密度较轻,能效提升显著。大量使用铝合金代替传统钢铁能够使整车质量平均降低300kg。汽车重量每降低100kg,燃油车每百公里可以节约0.5L燃油。新能源车使用铝合金材料单位能效提升效果更为明显。由于新能源汽车目前使用的动力电池与传统汽车使用的液体燃料的比能量差距非常大且动力源电池占整车总质量30%-40%,故在同等能耗下,新能源汽车质量越轻行驶距离越远。

乘用车减重能效提升对比

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铝合金结构车身刚性大幅提升,驾驶安全性提升。其铝质车身比钢结构车质量降低23%,扭曲刚性提高74%,抗弯性提高62%。同等条件下,车身越轻,车身惯性越小,制动距离越短。惯性减小使得碰撞时产生的能量小,降低了对汽车的损害。而制动距离变短使得驾驶员有更多时间来面对交通时的变故。

铝合金耐腐蚀性远高于钢铁,汽车使用寿命有效延长。铝和铝合金在常温条件下会在其表面生成一层氧化膜阻止其进一步氧化反应,经过表面处理的铝材料的耐蚀性与耐氧化性远高于钢铁材料。因此铝合金的良散热性和防止轮胎橡胶老化特点能够有效的帮助汽车延长寿命。

汽车铝合金使用率越高,CO2排放也就降低越多。每应用1kg铝,可使轿车寿命周期中减少20kg的尾气排放。城市污染的70%来自汽车尾气。美国轿车质量若减少25%,则全年可减少CO2排放量1.5亿吨,同时碳化物、硫化物等的排放量也会相应减少。

2、节省能源费用,可覆盖用铝增加的成本

节省燃油车的油耗:对于传统燃油车,按目前汽油价格计算不到两年即可从节省的燃油费用收回铝代钢成本。假设每一辆车使用10年,行程40万km计算,每辆汽车可节省6.3吨汽油。

节省新能源车的电池成本:对于高尔夫之类的电动车型,在相同续航里程下,使用全铝车身使得成本增加1015欧元,但是节省电池成本1650欧元。

增加货车的载重量:货车的轻量化可以实现多拉货物的目的。如果将一辆40吨的重型半挂车型换上铝质材质,总质量大致可以降低3吨左右。平均一辆减重后的半挂车比未减重每年可节省45万元左右。

三、铝合金电池外壳

轻量化与高安全性使得铝合金电池外壳成为动力电池外壳主流。动力电池外壳材料一般分为铝壳和钢壳,采用铝材料具有很容易加工成形、高温耐腐蚀性、良好的传热性和导电性,且可以一次拉伸成形。因此,同样容量下采用铝合金的电池壳体相比钢壳更薄,相对质量更轻。此外,一旦电池出现爆炸,锂电池铝壳也比钢壳的迸发力较弱,铝壳动力电池造成的危害相对更低。

新补贴政策出台之前,新能源汽车厂商通常采用钢为材料的电池箱体,以最大程度的降低整车生产成本,但也导致了新能源汽车电池系统重量太大,电池系统能量密度较低等问题。新能源补贴政策的颁发帮助新能源汽车厂商降低了铝合金使用成本,从而汽车厂商有效的降低了新能源车重量,减少能源消耗的要求。

新能源汽车生产厂商获取补贴标准

新能源汽车生产厂商获取补贴标准

资料来源:公开资料整理

在既定产品结构和技术的水平下,铝合金电池外壳与下游新能源汽车存在固定的配比为1:1。因此铝合金电池外壳的市场需求,行业规模与发展空间与下游有着紧密的相关性。

铝合金电池外壳有着较高的准入壁垒,其主要体现在规模与资金壁垒方面。铝合金企业在业务开展的前期存在议价能力不足,账期时间较长的局面。因此,这对新入行企业存在资金流动性的压力。其次,精密结构件行业覆盖多个行业,对企业的人才培养与储备存在一定的要求。后期,客户壁垒资源决定了公司的发展前景。对于下游企业,一般重新审核上游供应商需要0.5年至3年的认证时间。因此,铝合金外壳企业的客户一般粘性较强,客户资源壁垒难以突破。

四、铝合金未来趋势

根据工信部制定的《汽车产业中长期发展规划》:截至2020年,新能源汽车年产销将达到200万辆;至2025年,新能源汽车占汽车产销达到20%以上。按照年复合增速2%测算,预计到2025年,我国汽车年销量有望达到3138万辆左右,新能源汽车年销量在620万辆,其中新能源乘用车销量为550万辆。如今,较为有代表意义的新能源汽车有上汽MarvelX与特斯拉Model3,单车质量分别为1800kg与1700kg。两者的底盘与车身部件均采用了30%以上的铝合金件,以达到轻量化目的。

新能源乘用车的高速增长将带动铝合金零部件市场成长。在构成新能源汽车的2万多个零部件中,约86%为金属材料。目前市场上,A级及A级以下的新车占比较大,平均整体质量较小,约1300kg左右。若汽车铝化率达到30%以上(即底盘部件换成铝合金部件),则每辆新能源汽车用铝量为390kg。根据铝合金产品单吨价值4万元/吨计算,2025年550万辆新能源乘用车将带来铝合金市场空间为858亿元。

根据路线图指引,2025年单车用铝量将达到250kg/辆。其中,新能源车20%的市场份额采用390kg/辆的单车用铝量,则传统燃油车需采用215kg/辆铝合金,即对应2507.7亿元市场空间。因此,综合新能源汽车与燃油车市场,2025年铝合金部件市场空间有望达到3365.7亿元。

截止2018年底我国新能源汽车销量125.6万。在市场需求和政策的双重刺激下,新能源汽车2025年汽车销量有望达到620万辆,复合增速将会达到24.1%。出于政策刺激与产品升级的双重驱动,电池外壳将会显现全面铝代钢的更替需求。因此,铝合金电池外壳复合增速将高于24.1%。目前,国内汽车电池盒单车配套价值量为3000元以上,国外汽车电池盒单车配套价值量更高。铝合金电池外壳市场将会达到186亿元以上。 

本文采编:CY345

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