乘用车轻量化，是指在保证强度和安全的前提下，尽可能地降低整备质量，从而增强动 力、减少耗能、降低排气污染。
1.1 为什么乘用车需要轻量化？
动力系统需克服三大阻力，其中两种与质量成线性正相关关系。当汽车行驶时，只有当 动力系统输出的力超过空气、加速和滚动三大阻力，汽车才能向前行驶或加速。根据 Smart Energy，加速与滚动阻力对油耗贡献约 75%，两者均与整备质量呈线性正相关关系。根据国 际铝业协会统计，汽车质量每降低 100kg，每百公里可节省约 0.6L 燃油，减排 800-900g 的 CO2。汽油乘用车减重 10%可以减少 3.3%的油耗，减重 15%可以减少 5%的油耗；柴油乘车 在减重 10%和 15%的情况下则可以分别相应减少 3.9%和 5.9%的油耗；据清华大学苏州汽车 研究院数据，对于新能源纯电动汽车，汽车整备质量每减少 10%，电耗下降 5.5%，续航里 程增加 5.5%。
轻量化能减少碳排放、迎合环保政策要求，并减少电池维护成本、提升续航。 （1） 燃油车：环保政策趋严，轻量化迎合减排需要。自 2025 年开始，欧盟新乘用车 的二氧化碳平均排放量目标为 95g/km，自 2035 年开始目标将为 0g/km；我国 2026 年 1 月 1 日起将实施强制性国家标准 GB 27999—2025，规定乘用车二氧 化碳排放量 3.3L/km。 新能源车：降低电池维护成本。若新能源车减重 100kg，则会降低 20%的电池成本和日 常损耗成本，提升 10-11%的续航里程。
1.2 随新能车渗透率提升，轻量化需求会持续提高
政策指引汽车轻量化，到 2035 年我国纯电动乘用车轻量化系数需降低 35%。整车轻量 化系数主要由名义密度（W/V）、重量比功率（W/P）和脚印油耗（Q/A）三个指标的乘积构 成，据工信部《节能与新能源汽车技术路线图 2.0》规划，到 2035 年，我国燃油乘用车轻量 化系数需降低 25%，纯电动乘用车需降低 35%。
新能车重量普遍高于燃油车，伴随新能车渗透率提升，轻量化需求会持续提高。当前锂 离子电池的能量密度约为 0.15–0.35kWh/kg，远低于汽油的能量密度（高于 12 kWh/kg），为 实现同样的能量输出与续航里程，新能车需要配置大型动力电池组，因此重量普遍高于燃油 车。近年我国新能车渗透率逐渐提升，由 2018 年 1 月的 1.4%增长至 2025 年 9 月的 58.4%。 伴随新能车渗透率提升趋势，乘用车轻量化需求会持续提高。
全球市场规模小幅增长，国内轻量化市场前景广阔。据共研网数据，2024 年全球汽车 轻量化市场规模为 838 亿美元，预计到 2029 年汽车轻量化市场规模将增至 1147 亿美元， 2024-2029 年 CAGR 达 6%。国内市场方面，据智研咨询数据，我国汽车轻量化市场规模自 2013 年的 1350.2 亿元增长至 2023 年的 4225.8 亿元，2013-2023 年 CAGR 达 12%。
1.3 汽车轻量化有三种解决方案，材料轻量化是主流方向
目前汽车轻量化主要有 3 种实现途径：（1）材料轻量化；（2）结构轻量化；（3）制造工 艺轻量化。 （1）材料轻量化：指以高比强度、高刚度材料替代传统低碳钢以降低车身质量。主要 包括金属与非金属材料。 （2）结构轻量化：结构轻量化强调在既定材料体系下，通过多学科与拓扑优化（将机 构拓扑最佳化问题，转化为给定设计区域内的最优物料分配问题，具体包括变厚度法、变密 度发、均匀化法等）以实现质量最小化。同时通过夹层、蜂窝和局部加筋等手段，提高结构 的单位质量承载效率。如采用前轮驱动、高刚性结构和超轻悬架结构等。 （3）制造工艺轻量化：工艺轻量化是指采用新型高效的成型技术和连接技术，在提高 零部件强度的同时实现整体减重，主要方式包括热冲压成型、液压成型、激光拼焊等。
低屈服、高抗拉强度，碰撞更安全。屈服强度是指单位弹性材料发生进入不可逆形变（塑 性形变期）的临界应力值；抗拉强度是指单位材料在拉断前承受最大应力值，屈服与抗拉强 度单位均为兆帕(MPa)。材料的塑性变形过程能吸收和耗散巨大能量，因此屈强比低的材料 在碰撞中更为安全——从开始屈服到最终断裂的塑性变形过程较长，从而能吸收更多能量。 材料轻量化主要聚焦于高比强度材料。比强度为抗拉强度与材料密度之比，越高表明达 到相应强度所用的材料质量越轻，单位为 N·m/kg。
2.1 以塑代钢：改性塑料成本低、性能优，2025 年其新能车市场约 627 亿元
2.1.1 塑料可分为通用、工程和特种三类，改性可提升综合性能
塑料是指以树脂为主要成分，含有增塑剂、稳定剂和抗氧化剂等助剂材料，在加工过程 中可以流动成型的材料。按用途分，塑料可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三类。 （1） 通用塑料：只能作为非结构性材料使用，多用于日用品，产量大、用途广、价 格便宜。五大通用塑料为：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙 烯(PS)、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等。PE 常用于一次性塑料袋，PP 常 用于食品包装、汽车保险杠，PVC 常用于水管，PS 常用于一次性杯子，ABS 可 用于乐高积木。（2） 工程塑料：具有优异的综合性能——较高力学性能及耐高温、耐腐蚀等，可以 作为结构性材料，产量少、价格贵。五大工程塑料为：聚酰胺(PA)、聚碳酸酯 (PC)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等。PA 常用于 发动机机盖，PC 常用于镜片、车头灯罩，POM 常用于紧固件，PPO 常用于汽 车散热器和泵体，PET 常用于饮料瓶。 （3） 特种塑料：一般是指具有特种功能，可用于航空、航天等特殊应用领域的塑料。 具有特殊性能，如聚砜（PSU）、聚醚酰亚胺（PEI）、聚酰胺酰亚胺（PAI）、聚 醚砜（PES）、聚醚醚酮（PEEK）等。
2.1.2 改性塑料产业链：上游自主率高，中游改性化率持续提升，下游主要为家电 与汽车
改性塑料产业链：
上游：主要为 PP 等合成树脂与改性助剂。 从产能规模看，中国在多种关键塑料材料的全球供应中占据核心份额，其中 PP 产量在 全球供应中占比最高。截至 2024 年，中国 PP 产能达 4369 万吨/年，约占全球 PP 产能的 37%；PE 产能达到 3431 万吨/年，同比增加 11%，约占全球 PE 产能的 23%；PVC 年产量稳 定在 2300 万吨左右，占全球产能超 45%； ABS 树脂产能为 916.5 万吨，占全球总产能的 68 %，2020-2024 年 CAGR 为 20%。
中游： 改性塑料产品类型：以改性 PP、PE、ABS 为主。根据中商产业院，三者合计占 比约达 57%； 改性塑料产品附加值：我国改性塑料产品主要为中低端。根据中商产业院，2024 年我国中低端改性塑料产品占比较高、达 75%。 改性塑料产品趋势：产量与改性化率不断提升。改性塑料产量从 2010 年的 705 万吨提升至 2024 年的 3320 万吨，CAGR 达 11.7%。同时改性化率不断提高，自 2010 年的 16%提升至 2024 年的 26%。
下游：主要为家电、汽车与 3C 产品。根据中商情报网，其中家电与汽车合 计占比达 52%。
2.2 传统金属材料：镁合金价格已低于铝合金价格，渗透率有望提高
镁合金和铝合金更有希望用于汽车轻量化。目前主要用于汽车轻量化的金属材料有镁 合金、铝合金、钛合金与高强钢。就密度而言，镁合金密度最低，减重效果最好。就抗拉强 度而言，钛合金强于高强钢，其次是铝合金，最低的是镁合金。高强钢目前应用最多，但减 重性能较差；钛合金综合性能最优，但存在加工难、成本高的缺点，因此目前更有希望用于 汽车轻量化的材料是镁合金和铝合金。
2.2.1 镁合金成本下降、性能持续改进，在轻量化中加速应用
随着成本下降以及性能的持续改进，镁合金在汽车行业中的使用比例将显著提高。工信 部于 2020 年发布了《节能与新能源汽车技术路线图 2.0》，明确 2025 年单车镁用量为 25kg、 2030 年为 45kg。未来，镁合金有望推动汽车工业向更轻、更强、更环保的方向发展。 镁合金是一种以镁为基础加入其他元素组成的合金，占原镁下游需求的 41%。根据主 添加元素的不同，镁合金可分为 AZ 系列（Mg-Al-Zn）、AM 系列（Mg-Al-Mn）、AS 系列 （Mg-Al-Si）与 AE 系列（Mg-Al-RE）。
2.2.2 铝合金性能、工艺与成本均衡，目前是汽车轻量化的主流选择
铝合金具有高比强度、抗腐蚀性及可回收性，是汽车轻量化的理想材料之一。铝合金的 轻量化特性使得车身重量大幅降低，同时不影响强度和安全性，被广泛应用于车身外部结构， 尤其是在车门、引擎盖、行李厢盖和车窗框架等部件的制造中。例如 2024 年 Alumobility 与 保时捷合作研究，将 Taycan 的车顶结构从钢制混合材料改为全铝设计，可实现约 40%的减 重。此外，铝合金的高导热性使其还可以应用于发动机部件中，如发动机缸盖、进气歧管、 油底壳、发动机外壳等，提高部件散热性能。
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