隨著電氣化浪潮襲來，整車廠紛紛加速對新能源汽車的佈局。不同於內燃機時代，新能源汽車時代的材料供應商面臨更多挑戰，也承擔起更重要的角色。相比傳統汽車，新能源汽車對輕量化的需求更為迫切；而新能源汽車獨有的熱管理系統和“三電”系統等對材料效能提出了更嚴苛的要求。
作為內燃機汽車時代領先的材料供應商，杜邦公司為應對新能源汽車的挑戰，將推出哪些創新的解決方案？目前的市場應用情況如何？未來的研發重點集中在哪些領域？圍繞這些議題，本刊記者採訪了杜邦交通與工業高效能材料全球副總裁兼首席商務官Jeroen Bloemhard先生和杜邦交通與工業全球副總裁兼全球技術總監Scott Collick先生，為大家深度剖析杜邦在全球電氣化趨勢下的戰略部署和推出的創新解決方案。
記者:新能源汽車是未來主流方向，“到2035年全球新能源汽車市場份額達到50%”這一目標正在世界範圍內取得共識。請問這種趨勢為杜邦帶來了哪些機遇與挑戰？與之相關的研發投入與創新有哪些？
Jeroen Bloemhard：隨著汽車電氣化的迅猛發展，全球各大汽車廠都推出了雄心勃勃的新能源汽車規劃。以2025年為時間節點，大眾汽車的計劃是新能源汽車銷售比例達到25%，豐田規劃所有車型都採用電驅動（至少是混合動力），通用汽車聲稱別克、雪佛蘭和凱迪拉克三大品牌旗下在華全部車型都將實現電氣化。
杜邦交通與工業高效能材料全球副總裁兼首席商務官Jeroen Bloemhard
新能源汽車時代，在繼續保持類似傳統燃油汽車底盤、內外飾及冷卻方面的輕量化需求之外，增加了來自“三電（動力電池、電機、電控）”系統的新需求，比如無滷阻燃、電磁遮蔽、高CTI、導熱以及用在高壓電力系統的警示色—橙色阻燃產品等等。
在新能源車型上，杜邦公司繼續透過新產品結合新設計等方式豐富輕量化解決方案，同時也加大在“三電”系統的創新投入，以嶄新的方案幫助零部件商和主機廠解決痛點，助力未來綠色出行。從應用的角度，我們開發出了一系列不同玻纖含量的橙色無滷阻燃PBT和尼龍，以應對來自各大主機廠對高壓聯結器的不同需求。
尤為值得一提的是，杜邦公司與多家全球領先汽車廠商簽署了戰略合作協議，針對新能源汽車的輕量化及安全解決方案，進行深度的聯合開發。
記者:相比傳統汽車，搭載了“三電”系統和大量智慧化裝置的新能源汽車對輕量化的需求更為迫切。對於新能源汽車輕量化，杜邦能提供哪些產品？應用於哪些部件？具體的優勢體現在哪裡？
Scott Collick：輕量化始終是汽車行業的主要需求之一，杜邦公司在傳統燃油車積累了豐厚的經驗，這些經驗可以幫助我們在最短的時間內為新能源汽車客戶提供最有價值的輕量化解決方案。
杜邦交通與工業全球副總裁兼全球技術總監Scott Collick
眾所周知，日系汽車廠涉足混合動力汽車已經很多年了，杜邦公司也深度參與了日系領先汽車廠電驅、電控部件的輕量化整合設計。例如，驅動電機的端子聯結器，從最早的2*3（2個部件，每個有3個接線柱）變成現在的1*4（只有1個部件，4個接線柱），進而實現了部件個數減少，降重超過40%。同時針對該應用，杜邦也在積極探索新的高溫尼龍聚合物研發，以幫助客戶在保持現有成本的前提下，提高部件的電安全效能和力學效能，新材料的CTI可從原有的525V提高到600V。
此外，針對電機應用，我們與杜邦安全與建築事業部進行聯合開發，成功量產了新能源汽車驅動電機的線圈骨架，利用NOMEX®芳綸紙的良好絕緣性和Zytel® HTN高溫尼龍優秀的尺寸穩定性和電效能，進一步提升了電機的功率以及效率，已經成功用於國際車企新能源車型平臺。
記者:電池作為電動汽車的“心臟”，能量密度、穩定性、安全性至關重要，這也對應用材料提出了越來越高的要求，杜邦在這一領域有何研發與投入？能為客戶提供哪些創新解決方案？
Scott Collick：電池在電動汽車的地位不言而喻。目前，杜邦將電池包內部的結構件作為重點開發方向之一，比較有代表性的結構件是高壓電池模組的端板。
傳統的端板用鑄鋁工藝製成，然後與模組側板進行鐳射焊接（鋼紮帶形式的模組除外）。結合端板本身的高受力（來自電芯充放電的膨脹力通常在12-20KN）以及部件整合需求，我們開發出了拉伸模量可達18GPa的高模量高溫尼龍產品，可以把原來鋁製端板加絕緣膜的方案合二為一，省掉中間的人工塗膠過程，在降重和降本的同時提升了模組的良品率。
此外，新材料較低的導熱率有助於客戶解決高壓電池冬季透過金屬端板散熱過快的痛點，並減少模組電芯工作時的溫差。多家頭部電池客戶對該方案表示出極大的興趣，樣件的各種效能測試已經在進行中。
另外，對於低壓電池，杜邦公司也同樣有著很成功的創新方案。我們為國際領先電池企業量身開發的可鐳射焊接的無滷阻燃（UL94 V0, 0.8mm）黑色高溫尼龍系列，榮獲了2018年 RD100全球大獎，併成功在多家國際車企的輕混汽車上實現量產。
記者:作為新能源汽車的另一大技術路線，燃料電池汽車如今正處在大力推廣時期。那麼，燃料電池汽車對材料提出了哪些新的要求？杜邦在該領域有何舉措？
Jeroen Bloemhard：燃料電池汽車目前量產的車型較少，但其確實是新能源汽車的重要分支之一。從全球的產銷情況看，豐田的MIRAI, 現代的NEXO和本田的CLARITY處在第一梯隊。
目前，中國市場高度重視發展氫燃料電池汽車，並計劃2030-2035年推廣量達到80-100萬輛，其中以商用物流車為主要方向，大力鼓勵開發制氫，運氫及儲氫的相關配套產業。2020年9月，杜邦與中國的燃料電池電堆頭部企業——上海重塑科技簽署了戰略合作協議，針對電堆的輕量化總體解決方案進行深度合作。
為保證燃料電池的工作效率以及系統電絕緣，相關零部件的材料要對離子析出進行嚴格的管控，杜邦將繼續豐富低離子析出產品組合，以配合客戶滿足新一代電堆系統的開發要求。同時，一些傳統內燃機業務的客戶也在積極往氫燃料領域轉型，比如馬勒、康明斯等等，我們期待與這些全球客戶在該領域展開更深入的合作。
記者:與傳統內燃機汽車相比，增加了“三電”系統，以及更注重系統整合的新能源汽車對熱管理提出了更嚴苛的要求，這對材料供應商又提出了哪些新要求和挑戰？杜邦在熱管理方面有何產品與解決方案？
Jeroen Bloemhard：新能源汽車“三電”系統對熱管理系統的材料提出了全新的要求。比如，早期的電池包內冷卻水管以橡膠管路加上金屬管路接頭為主，整體重量較大且需要較多的直接固定。從輕量化的需求角度考量，杜邦公司研發出了新型化學改性的長鏈尼龍PA612擠出牌號（可以做單層和多層管路解決方案），以及可以透鐳射的注塑級PA612來做接頭，從而提高管路的密封效能及生產效率，相對於傳統方案達到50%以上的減重效果。
同時，目前行業的主流趨勢是將電機、電控和減速器整合為“三合一”的設計，冷卻介質從50%乙二醇切換到新型變速器油，這就對相關的塑膠零部件提出了長時間耐變速器油老化的要求。杜邦正在加強這方面的老化資料積累，以應對來自不同客戶不同變速器油的老化要求。
Scott Collick：杜邦交通與工業事業部的汽車膠業務也在加大對電池包熱管理的研發投入，主要包括導熱填縫膠和導熱結構膠。杜邦導熱填縫膠有諸多應用優勢：首先，它是非矽體系，沒有矽氧烷的釋放，更有利於電氣開關閉合件長期安全使用；其次，與矽系相比，它與介面的粘結效能靈活可調，在振動和衝擊車況下能保持熱阻不增加；另外，低密度及對裝置低磨損等特性，降低了使用者的使用成本和人工成本。目前，我們同日系的客戶已開始設計第二代導熱填縫膠。此外，適用於冷卻板結構粘結、無模組方案和軟包模組的導熱結構膠也充分發揮了杜邦膠黏劑粘結力強而長期可靠的優點，一些產品在德系豪華品牌上已量產。
Scott Collick：為了更好地服務新能源汽車行業客戶，杜邦公司在全球範圍新設立了三個重點實驗室：位於日內瓦的電驅電控實驗室、電池熱管理實驗室以及位於上海的動力電池安全實驗室。我們結合客戶的需求，購置了多種實驗測試裝置，以提供極具創新的一站式解決方案。
目前，杜邦公司亞太區的科研力量以上海研發中心為主，這裡擁有成熟的本土化研發團隊和市場開發團隊，能夠在最短的時間內針對新能源汽車行業的新需求提供專業、有效的支援。我們的目標是將上海研發中心打造成為杜邦針對新能源汽車市場的全球技術中心。未來幾年，我們的研發重點仍然聚焦於新能源汽車的“三電”系統和氫燃料電池電堆的輕量化解決方案。