NE时代

左婷婷丨中国科学院电工研究所副研究员

电驱系统继续往高功率密度走，铜绕组开始承压。

过去几年，行业谈电机性能，更多关注扁线、油冷、高速、高压、SiC和系统集成。绕组导体往往被视为成熟材料。铜用了很多年，导电性好，工艺成熟，供应链稳定，似乎很难再成为问题。

但在更高频率、更高电流密度、更高温升的电驱系统里，铜的边界正在变得清晰。高频工况下，趋肤效应和邻近效应会推高绕组交流电阻；温度升高后，铜的电阻继续增加，效率和散热都会承压；纯铜导电率已接近上限，强度和导电率又难以两全。

因此超级同成为行业关注的重点。

2026年6月23日-24日，由巨力自动化&敖轩科技总冠名，电动汽车电驱动系统全产业链技术创新战略联盟、中国电工技术学会电动车辆专委会主办，NE时代承办，中车电驱、中车时代半导体和上海电驱动为战略合作单位，英搏尔和钧联电子为生态合作单位的“2026第六届全球xEV驱动系统技术暨产业大会”在上海松江圆满召开。

本次中国科学院电工研究所左婷婷在论坛上分享的“超级铜导体技术开发及挑战”，讲的正是超级铜。

超级铜落到电机里，其实指向很具体的工程矛盾：电驱系统要更小、更轻、更强、更高效，绕组导体必须同时承受高频损耗、大载流、温升、机械强度和制造变形。下一代导体材料需要同时具备高导电、高强度、耐高温和轻量化特性。

除此之外，导体材料不能只看室温电导率。它要进入电机槽内，要被拉拔、弯折、涂覆、成型，还要经历车载工况中的热循环、振动、高温高湿和长期电热应力。

左婷婷这场分享的价值，也在这里。她把材料突破和产业化难题放在一起展示，而非把超级铜讲成一个已经完成的答案。

超级铜要解决的，是这些指标之间长期互相牵制的矛盾。

纳米碳材料提供了一个可能方向。碳纳米管和石墨烯具有优异的载流能力、强度和导电特性，把它们与铜复合，有机会在保持铜导电能力的基础上，改善强度、载流能力和电阻温度系数。

国际上，铜/纳米碳复合导体已经成为研发热点。欧美日都在布局，美国也把超级铜线作为核心技术纳入电动汽车发展路线图。国内包括上海交大、中车、哈工大、中科院电工所、中科院金属所等机构也在推进相关研究。2021年，超级铜被列入两项重点专项指南。

但“铜加碳”这件事远没有听起来轻松。

碳在铜中的固溶度极低，二者基本不浸润，界面结合弱，界面电阻容易增加。碳纳米管和石墨烯又是典型粉体结构，受范德华力影响，容易在铜基体内团聚。界面弱、分散难、成材难，构成超级铜最底层的技术瓶颈。

左婷婷团队围绕这些瓶颈，走出了三条路线。

01.

第一条路线：铜/碳纳米管，先解决分散和成材

第一条路线是电化学沉积制备铜/碳纳米管超级铜导体。

这条路线首先要解决碳纳米管分散问题。团队采用强酸强碱对碳纳米管进行功能化处理，让其外壁展开，并在表面引入官能团，使其在溶液中形成稳定分散。处理后，分散液可以保持六个月以上不发生沉降。

在这个基础上，团队采用脉冲电沉积制备铜/碳纳米管复合薄膜。通过调控占空比、电流密度、溶液pH值和浓度等工艺参数，碳纳米管以定向排列形式嵌入铜基体内部。

数据很直接：铜/CNT复合薄膜室温电导率达到105% IACS，抗拉强度达到325 MPa，实现了强度和电导率同时超越纯铜。

薄膜做出来以后，还要解决“怎么用”的问题。

左婷婷团队提出卷绕拉拔技术，把复合薄膜卷成果冻卷形式，放入铜管，再拉拔成导线。形成导线后，在300℃退火态下，复合导线电导率达到103.4% IACS，抗拉强度达到270 MPa，载流量达到1.22×10^5 A/cm2，比纯铜提高约20%。

这条路线证明了铜/碳纳米管复合的性能潜力。它也暴露了一个问题：实验室制备的复合薄膜尺寸有限，长尺寸导线和规模化制备仍然需要继续突破。

02.

第二条路线：铜/石墨烯，价值在宽温域

第二条路线是卷绕拉拔制备铜/石墨烯超级铜导体。

团队利用铜的催化作用，通过CVD法在铜表面生长大尺寸、高质量石墨烯。前期先对铜箔进行处理，制备大尺寸晶粒或单晶铜箔，再利用卷对卷石墨烯生长设备，调控气体流量和生长温度，制备超长铜/石墨烯复合薄膜。

从复合箔到导线，团队继续采用卷绕拉拔技术。最终加工成直径0.2 mm导线。虽然大塑性变形后石墨烯会出现一定断裂和缺陷，但整体结晶性仍然保持较好。

这条路线的数据更突出。

铜/石墨烯复合导线室温电导率平均达到105% IACS，最高可以测到107% IACS，接近纯银。它在20℃到200℃范围内的电导率都高于纯铜，电阻温度系数低于纯铜。大载流冲击下，载流能力提高约20%，同时还能保持230 MPa抗拉强度。

团队进一步优化工艺，降低铜管和铜芯含量，提高石墨烯含量，并通过迭代拉拔获得石墨烯超级铜漆包线。结果显示，这种导线在180℃下的电阻率比纯铜降低约8%，并通过第三方认证。

这组数据的意义不只在“电导率超过纯铜”。

电机不是在实验室室温下运行。绕组进入真实工况后，要面对持续温升、高频电流和大载流冲击。宽温域导电性、电阻温度系数和热态电阻率，比单一室温指标更接近车用电驱的真实需求。

铜/石墨烯路线的价值，正在这里。

03.

第三条路线：原位烧结，向规模化靠近

前两条路线追求超高导电，但工艺复杂。左婷婷也提到，从现有技术手段看，粉末冶金方式更适合产业化。

这就引出第三条路线：原位烧结制备高强高导铜/石墨烯导体。

团队将铜粉和廉价碳源混合，通过原位烧结，在铜基体内部形成三维网状石墨烯。由于石墨烯在铜基体内原位生长，这条路线同时改善了分散问题和界面结合问题。

它的加工性能很强。从直径20 mm开始，可以直接通过冷变形加工到0.108 mm线材，中间不需要退火。PPT给出的数据是：电导率达到93.2% IACS，抗拉强度达到549 MPa，耐软化温度达到400℃。

这条路线牺牲了一部分电导率，换来了高强度、耐高温和加工适应性。

后续增强方案进一步提高了材料表现。团队用乙酸镧作为碳源，在界面引入La2O3纳米颗粒。La2O3纳米颗粒和石墨烯沿纤维状晶界均匀分布，钉扎晶界，并与铜基体共格存在。复合导线电导率达到95% IACS，抗拉强度可达539 MPa，耐软化温度接近500℃。

另一条碳化物增强路线则引入铬元素。团队通过CuCr合金粉和碳源混合，在界面原位形成Cr3C2纳米颗粒，提升铜与石墨烯界面结合力。退火后，材料电导率可达到99% IACS，抗拉强度保持275 MPa，电阻温度系数较纯铜降低5%，在100℃以上具有更高导电性能。

这条路线看似不如前两条“亮眼”，却更接近工程材料的思路。车用电机材料不能只追求一个最高电导率，还要看强度、耐温、加工窗口和规模化制造。

04.

四道关，决定超级铜能走多远

左婷婷没有回避产业化难题。她把超级铜从实验室走向商业化的挑战概括为四个方面。

◎ 第一道关，是制备一致性与性能稳定性。

CVD生长、粉末冶金、卷绕拉拔等工艺链条都很复杂。多区温度、气体流量、反应时序、张力控制、拉拔变形量，任何一个环节波动，都可能改变材料微观组织和批次性能。

实验室小样品能做出高指标，量产后能不能保持同样水平，还需要验证。

◎ 第二道关，是电机扁线工艺适配性。

这是超级铜进入车用电驱最现实的一道关。

左婷婷在现场提到，这两天听报告后她注意到，现在电机上大量使用扁线。目前团队性能较好的样品，多为细圆线，而且优异性能与同心轴结构有关。加工成扁线以后，组织结构会不会变化，性能提升能否保留，能否满足弯折成型、高填充率和后续绝缘涂覆要求，都要重新验证。

这句话很关键。

电驱行业需要的，是能进入电机制造体系的导体材料。实验室高性能圆线只是起点。扁线适配做不通，超级铜就很难从材料样品变成电机方案。

◎ 第三道关，是成本瓶颈与设备依赖。

CVD生长设备需要精确控制多区温度、气体流量和反应时序，单台采购成本可达数百万元以上。卷绕工艺也需要高精度张力控制和自动化卷绕设备。

材料性能再好，也要面对企业导入成本。企业要算设备投入、良率、产能爬坡、现金流和盈利周期。超级铜要上车，必须把性能账和成本账放在一起算。

第四道关，是应用验证与可靠性考核。

车载动态工况比实验室测试复杂得多。电机频繁启停，热应力循环可能引发微裂纹和结构疲劳。高温高湿、振动等极端环境下，超级铜导体还缺少足够寿命数据。

行业内也尚未形成统一的电、机械性能和可靠性测试标准。没有标准，就很难形成稳定评价体系，也会拖慢工程化落地。

◎ 这四道关讲清楚后，超级铜的产业位置也就清楚了。

它已经证明了材料突破潜力，却还没有完成车用电机体系内的工程闭环。

下一代电驱竞争，会深入到导体材料

超级铜的意义，不应只放在新材料领域理解。

它对应的是下一代电驱系统的底层约束。

当电机继续追求更高功率密度，功率器件走向高频高压，系统集成度继续提高，绕组导体面对的电、热、力耦合压力会越来越大。导体材料不再只是“把电送进去”的铜线，而是影响效率、温升、可靠性和系统边界的关键部件。

左婷婷的分享给出了一条清晰路径：超级铜已经在实验室层面证明，它可以在电导率、强度、载流能力和耐高温之间打开新的组合空间；下一步要做的，是把这种材料放进电机制造和车载验证体系里。

对电驱行业来说，这个判断很重要。

下一代电机竞争，不会只发生在结构、控制和功率器件上。导体材料也会成为新的突破口。

纯铜的边界已经摆在眼前。超级铜能否接棒，取决于它能否跨过四道关：一致性、扁线适配、成本和可靠性。

跨过去，超级铜才会从实验室里的漂亮数据，变成高功率密度电驱系统的一块底层材料拼图。