鋰電世界    沒(méi)有震耳欲聾機(jī)器沖壓鋼板的聲音，也沒(méi)有火花四濺的汽車焊裝線，與常見(jiàn)的汽車裝配工廠完全不同，在德國(guó)一家知名汽車企業(yè)在萊比錫的電動(dòng)汽車制造工廠，記者見(jiàn)到的是另一番景象。

    這里生產(chǎn)的電動(dòng)汽車，采用鋁合金做底盤、碳纖維做車身、塑料注塑件做蒙皮，沒(méi)有傳統(tǒng)的電焊工藝，車身是用特制的膠水粘起來(lái)的。這是一個(gè)沒(méi)有沖壓車間和焊接車間，完全采用新材料、新技術(shù)、新工藝生產(chǎn)新能源汽車的工廠。沒(méi)有噪聲的車間作為這家德國(guó)豪華車企的第一款純電動(dòng)汽車，其裝配了一組22千瓦時(shí)的鋰離子電池和一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，最大功率170馬力，峰值扭矩250牛米。其最高車速可達(dá)150公里/小時(shí)，續(xù)航里程在150公里左右。這款電動(dòng)車使用家用220V電源充電，8小時(shí)可充滿。而利用專用充電裝置下充電只需1個(gè)小時(shí)。與一些電動(dòng)車采取與傳統(tǒng)能源車相同的制造工藝不同，這款車采用了大量新材料，其中最具看點(diǎn)的是用碳纖維材料制作的車身——其重量?jī)H為鐵的四分之一，強(qiáng)度卻是鐵的10倍。通常情況下，車身自重約消耗70％的燃油，因此降低汽車油耗的首要問(wèn)題就是減輕汽車自重。日本的碳纖維制造協(xié)會(huì)曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)關(guān)于碳纖維生命周期的測(cè)試，采用碳纖維加固的汽車因減輕了自身重量，不僅燃料應(yīng)用效率極大提高，而且間接地降低二氧化碳排放。同時(shí)，還能提升電池的續(xù)航能力并降低電力消耗。這種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，由該汽車公司和德國(guó)西格里公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)，以基于聚丙烯腈的熱塑性紡織纖維為原材料，在一定的壓力和溫度下，轉(zhuǎn)化成極為細(xì)長(zhǎng)的碳纖維絲線，最后再經(jīng)過(guò)相應(yīng)的氧化和碳化處理，形成碳纖維車身材料。記者在萊比錫工廠車間里看到，車身的各個(gè)碳纖維部件單獨(dú)成型后，再用特制的膠水粘貼起來(lái)。機(jī)器人在嫻熟地涂抹膠水、自動(dòng)更換涂膠水的海綿頭——沒(méi)有噪音、沒(méi)有火花。裝配車身使用的膠水也是特制的，可以快速硬化，僅僅用幾秒鐘就可以把兩個(gè)部件牢牢地粘合在一起。而這種膠水的配方至今還是機(jī)密。采用碳纖維車身和塑料蒙皮的這款純電動(dòng)車安全性如何？萊比錫工廠方面介紹說(shuō)，經(jīng)過(guò)測(cè)試，其安全性能絲毫不遜色于傳統(tǒng)能源汽車，而且在行人保護(hù)方面更有意想不到的效果。未來(lái)豪華電動(dòng)車的標(biāo)配據(jù)日本東麗經(jīng)營(yíng)研究所統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，碳纖維的全球市場(chǎng)需求在2011年約為4萬(wàn)噸，其中用于汽車的碳纖維為2000噸左右。而這一數(shù)字自2015年左右起將不斷擴(kuò)大，到2020年將達(dá)到數(shù)萬(wàn)噸。德國(guó)西格里公司是世界上最大的碳和石墨產(chǎn)品生產(chǎn)商，在汽車零部件供應(yīng)領(lǐng)域具有重要的戰(zhàn)略地位，該公司在美國(guó)西雅圖擁有一家生產(chǎn)碳化纖維的合資公司。2011年11月，寶馬汽車宣布購(gòu)入西格里15.16%的股份，在之后不到一個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，寶馬又再度增持西格里15.7%的股份。2012年，寶馬宣布聯(lián)手美國(guó)波音航空公司共同開(kāi)發(fā)碳纖維技術(shù)，分別用于各自的汽車和航空制造行業(yè)。2013年，美國(guó)《商業(yè)周刊》報(bào)道稱，寶馬在美國(guó)華盛頓州再度投資1億美元用于生產(chǎn)該公司電動(dòng)車的碳纖維材料。在亞洲，日本東麗、豐田和東京大學(xué)等已經(jīng)在聯(lián)手開(kāi)發(fā)全面采用重量輕、強(qiáng)度高的碳纖維汽車，推進(jìn)加工技術(shù)等的研究。預(yù)計(jì)最早到2020年，重量減輕6成、安全性更高的新能源汽車將全面投入實(shí)際應(yīng)用。據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》報(bào)道，向波音787客機(jī)提供碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的日本東麗集團(tuán)，于2012年斥資近700億日元，收購(gòu)了世界碳纖維排名第三的美國(guó)卓爾泰克公司，東麗藉此一躍成為全球最大的碳纖維供應(yīng)商，將產(chǎn)品的全球份額提高到30%。目前，碳纖維的最大缺點(diǎn)是價(jià)格相對(duì)昂貴，是鋼鐵價(jià)格的數(shù)倍到數(shù)十倍，因此普及率低。東麗并購(gòu)卓爾泰克，旨在開(kāi)拓廉價(jià)碳纖維領(lǐng)域。在東麗的帶領(lǐng)下，全球第二大碳纖維廠商日本帝人和第四大廠商日本三菱麗陽(yáng)，也已經(jīng)開(kāi)始擴(kuò)大產(chǎn)能。業(yè)內(nèi)人士分析指出，碳纖維復(fù)合材料在汽車中應(yīng)用的前景可期，特別是在豪華車和超豪華車的細(xì)分市場(chǎng)。碳系，“后摩爾時(shí)代”的接班者碳纖維只是碳系家族的一個(gè)成員，石墨烯也是碳系家族的一員。將石墨烯運(yùn)用于鋰離子電池，充滿一次手機(jī)電池大概只需要5秒鐘；特斯拉純電動(dòng)汽車，充一次電只需5分鐘左右。而由石墨烯片層卷曲形成的碳納米管，也是制造電動(dòng)車電池的新材料之一。斯坦福的研究人員便成功實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，他們?cè)O(shè)計(jì)出新的納米結(jié)構(gòu)，可以極大地增加可充電的次數(shù)，足以滿足很多商業(yè)應(yīng)用。而沃爾沃汽車已成功研發(fā)出采用新蓄電材料的原型車。這種蓄電材料是由多層的碳纖維以及樹(shù)脂聚合物構(gòu)成，每一夾層中又有納米結(jié)構(gòu)的電池以及電容。用超級(jí)電容器板替代發(fā)動(dòng)機(jī)蓋和扭力桿的組合，沃爾沃的工程師就能夠替換掉為車載電子供電的12伏電池，同時(shí)把重量減半。

    碳的概念有多少吸引力？去年發(fā)生在英國(guó)的一種現(xiàn)象或許可以佐證。當(dāng)時(shí)，英國(guó)金融監(jiān)管機(jī)構(gòu)曾發(fā)布警告稱，“可疑”的公司盯上了消費(fèi)者，向他們兜售投資石墨烯的機(jī)會(huì)。在這一現(xiàn)象的背后，是石墨烯吸引了市場(chǎng)的炒作。事實(shí)上，石墨烯自被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，迅速成為全球各國(guó)政府、科研機(jī)構(gòu)和跨國(guó)企業(yè)竟相投入巨資開(kāi)發(fā)的超級(jí)材料。歐盟委員會(huì)將石墨烯列為僅有的兩個(gè)“未來(lái)新興技術(shù)旗艦項(xiàng)目”之一，提供10億歐元用于資助石墨烯材料研究。

    中國(guó)在《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中明確提出積極開(kāi)發(fā)石墨烯材料。海外媒體觀察指出，各國(guó)對(duì)于碳材料的關(guān)注立足點(diǎn)各不相同。美國(guó)致力于碳納米管的研究，而歐洲專注于石墨稀的實(shí)用化，中國(guó)則在碳納米管和石墨稀兩方面推進(jìn)研發(fā)和實(shí)用化。在碳材料的納米技術(shù)方面，中國(guó)處于全球領(lǐng)先地位。有調(diào)查表明，擁有石墨稀相關(guān)專利數(shù)量最多的是中國(guó)，其次是美國(guó)和韓國(guó)。碳系的黃金時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，上個(gè)世紀(jì)，戈登·摩爾大膽預(yù)言了硅的盛行，如今硅材料漸漸顯示出短板，碳開(kāi)始成為“后摩爾時(shí)代”的接班者之一，成為各方資本和產(chǎn)業(yè)巨頭追逐的對(duì)象。而未來(lái)的汽車，將可能不再是鋼鐵造了。