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新能源汽車的發(fā)展帶來(lái)的鋼鋁用材的新變化
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2024-09-12

新能源車的技術(shù)進(jìn)步和價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)正在改變目前的鋼鋁選材的格局。隨著電池技術(shù)的不斷進(jìn)步和三電控制系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，電池包能量密度不斷提升，同時(shí)鋼鐵材料技術(shù)也在不斷進(jìn)步，為車身的輕量化提供了更多的選擇。

目前新能源車市場(chǎng)滲透率在不斷提高，隨之而來(lái)的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇。車企在做新車型設(shè)計(jì)時(shí)可能會(huì)考慮在部分零件上用鋼重新替代一部分鋁，降低物料成本壓力。

電池能量密度持續(xù)提升，輕量化要求降低

電池包能量密度提升緩解了電池包殼體嚴(yán)苛的輕量化需求。從 2017 年開(kāi)始，新能源車電池包技術(shù)進(jìn)入快速更新迭代的賽道。由數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，電池包能量密度從開(kāi)始的 100Wh/kg 逐步上升，到 2022 年已經(jīng)達(dá)到 180Wh/kg 左右的水平。這主要得益于電池包設(shè)計(jì)優(yōu)化、單體電池能量提升以及電池包殼體輕量化等幾個(gè)方面的綜合作用。

由于電池包能量密度的提升，也帶來(lái)了電池包重量的降低。我們以市場(chǎng)上常見(jiàn)的 60KWh 的電池包為例，對(duì)比了電池包能量密度提升前后理論上電池重量的變化。在電池包容量 60KWh 固定不變的前提下，2017 年某款車的電池包能量密 度大 約是102Wh/kg,推算得知其對(duì)應(yīng)的電池包總重量是 590kg，而到 2022 年某車型的電池包能量密度達(dá)到近 189Wh/kg,推算對(duì)應(yīng)的電池包總重量是 318kg，整體電池包理論重量可以降低272kg，理論計(jì)算結(jié)果顯示，因電池包能量密度提升帶來(lái)的減重效果明顯。

電池包重量的演變和發(fā)展

電池包整體重量不斷下降。我們收集了從 2020 年以來(lái)，市場(chǎng)上搭載 50KWh 電池容量的相關(guān)車型的數(shù)據(jù)，這類車型的續(xù)航普遍在 400-450km 左右，從 2020 年以來(lái)，在續(xù)航里程不斷增加的前提下，電池包的重量卻在逐步下降。

2020 年的秦 D1 的續(xù)航在418km，其電池包容量 54KWh，重量 383kg。而到 2024 年，同級(jí)別的 MINI COOPER SE續(xù)航達(dá)到了 452km，而其電池包容量 51.5KWh，重量只有 339kg，電池包重量降低了 44kg。

綜合以上分析，因?yàn)殡姵啬芰棵芏忍嵘鴰?lái)的電池包重量下降，這個(gè)結(jié)果在一定程度上緩解了新能源車輕量化的壓力，車企以往不計(jì)成本的單純依靠車身材料的輕量化實(shí)現(xiàn)減重的需求壓力降低，可能會(huì)轉(zhuǎn)向更加合理的選材方案來(lái)平衡輕量化和成本之間的關(guān)系。

新能源汽車的藍(lán)海市場(chǎng)-在低價(jià)位上拼成本

價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力是車企能否打開(kāi)市場(chǎng)銷量的關(guān)鍵因素。按照 2023 年國(guó)內(nèi)新能源車輛銷售數(shù)據(jù)，依價(jià)格區(qū)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，由圖表數(shù)據(jù)可知，銷量占比最大的三個(gè)價(jià)位段分別是 10-15 萬(wàn)，15-20萬(wàn)和 20-25 萬(wàn)，這三個(gè)價(jià)位的乘用車 2023 年銷量合計(jì)為 1324 萬(wàn)輛，占 2023 年中國(guó)乘用車銷售量的 61%，因此 10-25 萬(wàn)價(jià)位段的乘用車是整個(gè)乘用車市場(chǎng)的主流銷售區(qū)間。

而新能源純電車在這個(gè)區(qū)間的 2023 年銷量只有 237.6 萬(wàn)臺(tái)，其滲透率僅僅有 18%，尚有 80% 的增量空間可以開(kāi)拓。而要想在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的存量市場(chǎng)中撬動(dòng)市場(chǎng)份額，價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)無(wú)疑是有力的武器，因此如何降低車輛的成本是擺在每家車企面前的課題。

高強(qiáng)鋼技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)了新的降本

希望馬氏體高強(qiáng)鋼的高強(qiáng)度特性和遠(yuǎn)低于鋁合金的價(jià)格使其成為潛在的輕量化替代材料。近些年，隨著鋼鐵行業(yè)高強(qiáng)鋼技術(shù)的逐步成熟和其在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用的推廣，高強(qiáng)鋼在汽車輕量化的工作中扮演者越來(lái)越重要的角色。在這個(gè)背景下，各家鋼鐵材料供應(yīng)商也研發(fā)出了新一代的馬氏體高強(qiáng)鋼產(chǎn)品來(lái)滿足市場(chǎng)需求。

寶鋼發(fā)布了 2GPa 超薄吉帕鋼，其最高強(qiáng)度達(dá)到了 2000Mpa，并與東風(fēng)柳汽緊密合作，將這種材料用于一體式雙門洞大門環(huán)的設(shè)計(jì)方案中。這種方案減少了 7 個(gè)零件，輕量化效果＞10%，這個(gè)產(chǎn)品的發(fā)布意味著國(guó)產(chǎn)材料在這一領(lǐng)域突破了以往外資企業(yè)壟斷的局面，國(guó)產(chǎn)材料可以做到平行替換。VAMA 發(fā)布了 Usibor® 1500 和 Usibor® 2000 兩個(gè)牌號(hào)的高強(qiáng)鋼，與原來(lái)傳統(tǒng)冷成形鋼種相比，可實(shí)現(xiàn)減重 30%至 50%。

其在保險(xiǎn)杠、防撞梁、電池包底部護(hù)盾以及一體式?jīng)_壓門環(huán)等領(lǐng)域均已有了廣泛的應(yīng)用。新一代的馬氏體高強(qiáng)鋼對(duì)比上一代高強(qiáng)鋼在機(jī)械性能上有了質(zhì)的飛躍。其抗拉強(qiáng)度達(dá)到了上一代高強(qiáng)鋼的 3 倍，是目前常用的 6061 鋁合金材料強(qiáng)度的 5 倍左右。這為高強(qiáng)鋼鋼在汽車輕量化領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。

為了對(duì)比以鋼代鋁之后的金屬零部件的重量和成本變化，對(duì)于原來(lái)采用 3.2mm 厚度鋁合金板制造的沖壓零件，對(duì)應(yīng)的選取 1.5m m 后續(xù)的馬氏體高強(qiáng)鋼進(jìn)行替代。零件造型尺寸完全不發(fā)生變化的前提下，用 1.5mm 厚度的鋼替代鋁制零件后，其重量會(huì)增加36%，而單純材料的成本降幅可以達(dá)到54%。如果換用 1.2mm的鋼來(lái)替代鋁，那么重量增加是 9%，而成本下降 63%。說(shuō)明在輕量化領(lǐng)域，使用新一代馬氏體高強(qiáng)鋼替代目前價(jià)格較高的鋁合金已經(jīng)成為一種可能的方案。

國(guó)內(nèi)鋼廠對(duì)于鋁硅鍍層熱成型鋼的技術(shù)突破以及帶來(lái)的成本降低

鋁硅鍍層熱成型馬氏體鋼的專利限制拉高了材料價(jià)格。此專利一直掌握在世界鋼鐵巨頭安塞樂(lè)米塔爾公司手里，在國(guó)內(nèi)以專利授權(quán)的形式由 VAMA 進(jìn)行生產(chǎn)銷售，價(jià)格較高，對(duì)于使用方而言成本壓力較大。寶鋼在 2017 年發(fā)布了關(guān)于帶鍍層的鋼制熱沖壓產(chǎn)品及其制造方法，在一定程度上取得了突破。我們收集了近幾年 VAMA 發(fā)布的 Usibor®1500 以及同級(jí)別寶鋼材料 BR1500HS 的價(jià)格，其中寶鋼 BR1500HS 應(yīng)該沒(méi)有鍍層，參考價(jià)格時(shí)應(yīng)予以考慮再增加鍍層的成本。從價(jià)格走勢(shì)和對(duì)比可以看出，即使再增加一部分鍍層成本，寶鋼材料依然具備較大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

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