當前國際能源安全與節(jié)能環(huán)保催生了混合動力汽車和電動汽車，隨之而來的新一輪產業(yè)結構調整擺上了各大汽車廠商的日程。發(fā)展電動汽車是提高汽車產業(yè)競爭力、保障能源安全和發(fā)展低碳經濟的重要途徑。未來五年將是電動汽車研發(fā)與產業(yè)化的戰(zhàn)略機遇期。“十二五”期間，國家科技計劃將加大力度，持續(xù)支持電動汽車科技創(chuàng)新，把科技創(chuàng)新引領與戰(zhàn)略性新興產業(yè)培育相結合，組織實施電動汽車科技發(fā)展專項規(guī)劃。受到節(jié)能減排的迫切要求，歐日各大車廠均開始了新一輪應用碳纖維等高強度復合材料的努力，發(fā)展節(jié)能型汽車在當前已經成為一個課題。

我國電動汽車已經有了一定的發(fā)展，鑒于當前電池的比能量、比功率還比較低，電池發(fā)展瓶頸的克服還需要很長一段路要走?？紤]到電動汽車電池的能量要求，其續(xù)駛里程短的問題更被關注，而汽車的整車重量又是影響續(xù)駛里程的一主要因素，因此除了加快電池、電機技術的研發(fā)，電動汽車車身輕量化方面的研究工作也應重視，不僅是傳統(tǒng)汽車的重點研究方向，電動汽車尤其如此，這是政策和技術上容易被忽視的。經研究發(fā)現(xiàn)碳纖維復合材料有非?？捎^的前景，現(xiàn)就碳纖維復合材料是否使用于電動汽車車身中加以分析。

      電動汽車輕量化可以從電池技術、電機技術、車用材料和汽車結構四個方面入手。在當前電池和電機的技術水平下，最大程度的輕量化要求我們在車身結構，材料的選擇與替代兩個方面進行合理優(yōu)化，以此平衡電池包和電機的重量。

      1、結構輕量化。車身結構優(yōu)化在滿足諸如車身剛度、模態(tài)、碰撞安全、疲勞壽命和NVH等特性的同時，也必須考慮車身結構的可制造性和生產成本。在結構優(yōu)化方面，我國已經邁出了重要一步，目前車身有的結構設計已經相當成熟，優(yōu)化空間正在減小。

      2、材料輕量化。目前仍以高強度鋼、鎂、鋁和塑料作為主要汽車材料組合。在輕量化趨勢下，我們應當深化多材料組合的應用，在優(yōu)化組合的同時引入新材料，其效益不僅是輕量化結果本身，兩者的結合對整車開發(fā)技術來講也是一種進步。

       結構優(yōu)化發(fā)展較早的原因之一是未找到合適的輕量化材料替代汽車用鋼。鋁出現(xiàn)后，便以優(yōu)異的性能開始應用于車身，同時玻璃纖維伴隨其他復合材料也開始出現(xiàn)。如今，碳纖維憑借其優(yōu)越性幾乎可以完全替代鋼材料。當前已經有憑借碳纖維材料的優(yōu)異特性成功降低車重和碳排放的實例，尤其是在一些新款電動車中，人們可以找到碳纖維材料的身影。事實上，碳纖維材料在國內汽車上的應用目前僅限于某些改裝車的部件。

       我國在乘用汽車碳纖維車身方面還沒有應用性的進展，然而在重卡中已經有了突破性應用。2012年11月6日，由包頭德翼車輛有限責任公司、北京藍星和中材科技三方合作的我國首輛配裝全碳纖維復合材料箱體的8.6米自卸車在包頭問世，原金屬車廂重68噸，而碳纖維復合材料車廂重48噸，減重29%，目前結構設計相對保守，再減重潛力很大。值得一提的是，用戶可在短期1-2年內收回因復合材料的應用增加的成本，而且使用壽命是金屬車廂的4-5倍。

國外電動汽車的碳纖維車身技術已經從實驗室走向生產。雷克薩斯LFA研發(fā)團隊深入研發(fā)CFRP的生產技術，由65%的碳纖維增強塑料和35%的鋁合金材料構成的LFA車身，比同樣的鋁制車身輕100多kg，結構更堅固。寶馬于2011年推出的Hommage全新概念車采用輕量化CFRP,整車質量只有780kg。未來寶馬將要推出的電動汽車將更多地采用碳纖維，新電動車底盤也將在很大程度上采用碳纖維增強熱固性塑料。梅賽德斯奔馳SLR超級跑車，車身幾乎全部采用碳纖維復合材料，由于強化了碳纖維的應用，在碰撞中具有高效的能量吸收率。更值得一提的是該車在搭載240kg電池包的情況下整車車重不超過850kg。這一應用在降低整車質量的同時兼顧了汽車性能與安全，可見碳纖維復合材料對于平衡電動汽車電池包重量的顯著效果。

      碳纖維是一種含碳量在9 2% 以上的新型高性能纖維材料, 具有重量輕、高強度、 高模量、耐高溫、 耐磨、耐腐蝕、抗疲勞、導電、導熱和遠紅外輻射等多種優(yōu)異性能, 不僅是21世紀新材料領域的高科技產品, 更是國家重要的戰(zhàn)略性基礎材料, 政治、經濟和軍事意義十分重大。盡管碳纖維可單獨使用發(fā)揮某些功能, 然而, 它屬于脆性材料, 只有將它與基體材料牢固地結合在一起時, 才能利用其優(yōu)異的力學性能, 使之更好地承載負荷。因此, 碳纖維主要還是在復合材料中作增強材料。根據(jù)使用目的不同可選用各種基體材料和復合方式來達到所要求的復合效果。碳纖維可用來增強樹脂、碳、金屬及各種無機陶瓷, 而目前使用得最多、最廣泛的是樹脂基復合材料。用碳纖維與樹脂、金屬、陶瓷、玻璃等基體制成的復合材料, 廣泛應用于航空航天領域、體育休閑領域以及汽車制造、新型建材、信息產業(yè)等工業(yè)領域。

      碳纖維增強復合材料具有應用于車身制造的諸多優(yōu)勢。為了確保足夠的安全性能，在主承載車身結構件上汽車廠商通常要選擇強度，剛性及耐沖擊性能均很高的材料用于制作主承力結構件，這時環(huán)氧樹脂碳纖維增強復合材料就成為理想的材料選擇。環(huán)氧樹脂碳纖維增強復合材料具有可設計性、質輕高強、與同體積的鋁合金構件相比減重可達50%，耐沖擊，耐腐蝕抗疲勞,材料壽命長，此類材料制作的主承載車身結構件，不僅大大提高了汽車的安全性，而且降低了車重減少了燃油消耗，提高了經濟性，另外還改善了美觀性。

       1、碳纖維復合材料具有極高的比模量和比強度，是目前常用材料中最高的。 密度小、質量輕, 碳纖維的密度為1.5-2g/ , 相當于鋼密度的1 /4、鋁合金密度1/2，用其制成與高強度鋼具有同等強度和剛度的構件時，其重量可減輕70%左右。

      2、纖維復合材料的抗疲勞性能極佳。由于在疲勞載荷作用下的斷裂是材料內部裂紋擴展的結果，碳纖維增強復合材料中碳纖維與基體間的界面能有效阻止疲勞裂紋擴展，具有較高的斷裂韌性和假塑性，而外加載荷有增強纖維承擔因而疲勞強度極限比金屬材料和其他非金屬材料高很多。如下是三種材料疲勞強度的比較。

2012年12月，寶馬與波音公司展開合作，共同研發(fā)碳纖維材料技術。目前，大眾也在爭取碳纖維技術伙伴，大眾旗下的蘭博基尼品牌已經與波音達成碳纖維方面的合作。碳纖維復合材料已經成為汽車和航空制造商之間爭奪的新陣地。