理想材料技术总监段吉超:通过材料创新来赋能电动化、智能化
3月28日-30日,以“夯实电动化推进智能化实现高质量发展”为主题的中国电动汽车百人会论坛(2025)在京隆重召开!本届论坛汇聚20+政府有关部门领导、30+院士专家、100+汽车及相关领域的企业代表,共议汽车产业变革新路径。在30日召开的汽车“三新”变革论坛上,理想汽车材料技术总监段吉超发表精彩演讲。以下内容为现场发言实录:
理想汽车材料技术总监 段吉超
尊敬的各位领导、嘉宾:
大家上午好!非常荣幸今天有机会能够站在百人会的舞台上和大家一起来分享理想汽车在材料技术创新方面的实践。在这个舞台上,我是一个新人,今天对我这个新人很关照,安排在了大家肚子还没有咕咕叫的时候,我就抓紧时间给大家介绍。
智能化和电动化是整个汽车行业现在大的洪流,所有人都在谈这个,有时候我们在互联网上聊这两个话题,流量明显比聊基础的技术要高。对于基础技术,尤其材料这样的底层学科,到底应该如何来做顺应这个发展的潮流,我有一个简单的思考,智能化给材料带来的机遇还是蛮多的,比如说对于车外的感知,车内的显示、交互,还有算力、硬件相关的芯片等等材料。电动化在传统部分对于车身的安全、轻质依然是有需求,电池的开发对于耐火和阻燃材料,以及热管理空调系统对于导热/隔热的材料,以及自研的电机涉及到的导电的绝缘的材料都是有非常广阔的需求。
简单插播一下理想汽车的简介,今年我们成立十年,整个中国汽车工业发展历史上还算是一个新生的企业,目前我们完成了百万辆以上的交付,历时58个月也是中国最快的豪华车达成记录。
理想汽车在电动化、智能化方面,针对电动化我们有自己全栈自研的增程电动平台和高压纯电平台,一开始我们就是自建工厂,没有使用过代工,还有自己的碳化硅功率模块工厂。在智能驾驶和智能空间上,理想汽车一直致力于通过大量的投入能够引领整个行业。
对于材料意味着什么呢?材料的机会,简单来说,我们通过材料的创新来赋能电动化、智能化,比如说我们开发的几个例子。高强度的不锈钢材料,就是增程系统重要的材料创新。电池的隔热材料,我们也是领先行业一代的新的隔热材料。围绕着座舱这种精致的需求,我们开发了透红外的高亮黑的PC材料来满足光学的需求。我们自研的电机转子材料也是目前行业高强度和高导电性的选择。
二是围绕着用户,我们的材料创新能做到什么,还是满足用户的价值主张,更安全、更便捷、更舒适、更精致。
下面具体展开一下,我们是如何开展这种创新的呢?其实我是2021年来到理想汽车,在过去大概八年左右的工作时间里,主要是做材料应用的创新,更多的是一种直接的导入。来了理想汽车之后,大部分情况下我们也是非常乐意选用供应商合作伙伴的成熟材料,大家都知道新能源车的开发周期很快,这种选择对于质量各方面都是更好的。因为我们在开发过程当中对于“三电”系统,还有智能化系统做了大量的自研开发,使得我们在制定更高性能目标时面临着现有的材料达到了瓶颈,意味着我们需要开发一些新的材料,这也是从2021年到现在四年时间,我大量时间在做的。
我们有两种模式,一种模式是和合作伙伴进行联合创新,我们主要出一个需求的定义,和合作伙伴一起拉齐开发的思路,由合作伙伴来进行深度研发,最后再进行整车的验证和工程应用。第二种是理想汽车自己有一个博士专家团队,我们会自己出具一些方案的定义,非常详细的材料配方,给到合作伙伴及合作的高校进行研究和材料的试制验证,一直到最后到整车上进行闭环。
下面是一些具体的成果,有这么几类。一是安全材料,这个比较好理解,就是围绕着车身、底盘高强度、高韧性的材料。二是围绕着“三电系统以及座舱所需要的光电磁热的功能材料。第三是基于NVH的需求,围绕着如何让整车更静谧,开发的一些降噪的材料。第四,健康是理想汽车非常重要的价值主张,我们在这一块儿开发了很多第三方的环保材料。最后,为了响应国家或者是行业对于低碳的倡导,我们开发了很多低碳的材料。
首先是安全,简单的归纳为碰撞安全和防火安全,这里没有带电安全等等。
这是理想汽车自研的全新一代超高强的不锈钢,相对传统的304不锈钢,抗拉强度提升55%,屈服强度提升46%,延伸率是一样的,耐应力腐蚀的能力提升了25倍,最终反映到零件上,我们的穿刺能力提升了25%,这个不是停留在实验室,这个已经在理想汽车的产品上量产了。
第二,研发的高强韧的抗氢脆热成形钢。这个钢比市面上大家普遍用的1500兆帕高出两三百兆帕的水平,可能强度上不如市面上大家能买到的2000兆帕的产品,但是抗氢脆能力比现有市面上2000兆帕高出6倍,碰撞的吸能表现提升30%,这是因为我们的材料具备高强度的同时,还具备和1500兆帕一样的弯曲韧性。
第三,理想汽车自己专利的材料,一体压铸,熊教授是非常专业的,这不是理想汽车的原创,我们更多学习特斯拉,包括美国铝业的材料,我们又进行了自己的专利开发,应该也是国内的自主品牌第一个将自己的发明专利量产的,我们在2021年左右就量产了,这是一体压铸的合金。相对于以前买的进口材料,强度大约是相同的,但是延伸率,弯曲角都会有明显的提升,所以在我们的产品上带来了更好的变形的抗力。
理想汽车的Mega和L6在2024年量产时采用了自己自研的6000-HS的专利合金,这个材料比传统的6082S高强合金的强度提升了25%。我们通过特有的双复合项的强化以及工艺,保证了纤维组织,在高强度的同时还具备了非常高的韧性,最终在碰撞结构的实际测试当中,会比以前使用的6082S这种行业大家都在用的材料会提升16%的吸能。
现在介绍一下我们和刘清总团队一起联合开发的行业最高强度的6000系铝板,LeS6 Ultra,两周前我们一起开了这个材料的下线仪式,这个材料的强度比大家使用常规6系铝板的强度提升接近200%,抗点蚀能力也会有大幅度提升,最终反映到零件上,抗穿刺能力提升了30%,为我们应用于电池的护板、车身的加强件上提供了非常充足的想象空间。
在复合材料方面,我们自研了CFRT,Letex 1000。因为他1个毫米的规格,穿刺力达到了1000N以上,超过了目前大家能买到的进口唯一的选择,一个垄断材料。我们通过自有的高模玻纤+树脂浸润技术开发的三维材料,最终在理想的增程L系列上已经量产,穿刺能力提升了34%。
这是最新我们和中国航天科工集团、航天三院一起联合研发的,比传统的陶瓷纤维气凝胶更领先一代的纳米燚盾材料,这个材料他的导热系数比上一代材料降低20%,电芯冷热端的温差会增加70度,意味着一旦某一侧失控,另一侧温度会控制得更低,这个材料也是在行业里第一次实现了1000摄氏度以上隔热的能力。
在更舒适方面,我们介绍两个例子,分别解决底盘的低温振动,还有空调的高频异响。这是散热器的支座,大家都知道,低温下橡胶往往动刚度、静刚度会增大,结构系统和近力缘比较容易会产生共振,这一直是一个行业的痛点。我们联合橡胶厂和零件厂一起开发了宽温域的耐低温的橡胶材料,低温模量会下降20%,零部件的低温钢度降低了25%,整车的低温振动变化优化了40%,这已经在我们增程系列的产品量产了。
还有我们自研的高阻尼的丁基胶泥材料,这个材料是我们纯电动平台的产品,相对于传统的丁基胶泥,阻尼因子提高了120%,开发这个材料的初衷是为了解决特有频段高频音的问题,为了整车NVH的静谧感,我们大概改善了3.1个dB。
更精致的用户需求方面,我们开发了两个光学的材料,这和今天何总团队一起联合研发的。一个是解决传统的红外黑PC一个漏光的风险,同时还要解决红外光透过波段的高透过率,相当于不能过早透光,也不能漏光,这是比较难的需求。
我们还开发了特有辨识度的光亮带,看上去很细一条,事实上这个材料的开发也是一件很麻烦的事情,烟灰色的高透过率,高半功率角的材料,直接把车内的内灯罩取消了,比较创新性实现了结构的集成设计。
健康方面,主要是材料和装备。因为我所在的部门是负责理想汽车健康汽车性能开发,我们全系产品都在“中国汽车健康指数”中获得最高等级,2024年理想Mega和理想L6分别获得纯电和混动产品的第一名。
材料方面我们首发行业第一个负离子织物面料,在理想L9上,纯电产品上会有柿韵单宁真皮进行首发,还招了比较专业的发泡专家,在内部建立了发泡实验室,算是新势力企业里面第一个做这个事情的,有一个自研的座椅发泡,大幅改善了车内的甲醛和气味。
我们还发布了高功率的负离子发生器来提高我们的PM净化效率,也是行业唯一一个车企,所有的产品都配备了二氧化碳传感器,改善用户在长期驾驶当中二氧化碳升高造成人的疲困。
理想Mega也发布了行业第一个一抗双防的CN95滤芯,增加了抗菌和防霉防螨的能力,现在很多企业也都上了这个产品。
最后讲一下我们低碳的两个实践,一个是75%的循环铝论,简单说就是变废为宝,这个工作是和立中集团一起做的。
还有厂内的冲压材料的循环利用,如何把铝板再回到铝材厂,再回到理想汽车的铝板上,带来了很大的减碳收益。
最后简单说一下,这页PPT五看上去不精美,但是思路是过去几年走的思路。传统的汽车大家主要是开发钢板、铝板,还有橡胶塑料这四类材料,干车身、底盘这些大的结构件怎么减重、降本。过去这两年围绕着电动化的发展,大家增加了电机、电池相关的功能性材料,行业内大多数汽车厂这一块儿开发是由电池、电机这些部门自己做的,但是理想汽车从2021年开始这一块儿就是材料部门来做。今年开始再往下一个阶段,越来越多的智能材料方面会进行开发,这也是理想汽车材料部最近转型的方向,我们会和智能化相关的部门做很多智能的材料,当然也会强化在电池、电机、增程系统里面这些功能材料的开发,未来我们的材料就会从传统的金属和橡胶材料,再到复合材料、无机材料等等材料方向去拓展。我们希望与在座的各位专家,与行业伙伴们一起交流,共同推动,真正达到初心,通过汽车的新材料、新工艺、新技术来推动整个智能电动汽车的变革。
谢谢大家!
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