固態(tài)電池eVTOL“起飛”
固態(tài)電池正被加速導(dǎo)入火熱的eVTOL市場。近日，上海洗霸科技與中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所固態(tài)電池先進材料聯(lián)合創(chuàng)新實驗室和上海科源固能，已完成高比能固態(tài)電池軟包鋰電池聯(lián)合設(shè)計工作，目前已進入小批量生產(chǎn)階段。據(jù)悉，該款產(chǎn)品設(shè)計的能量密度超過320wh/kg，合格產(chǎn)品理論上將率先應(yīng)用于eVTOL場景。
近期，全球軟包電池龍頭孚能科技在投資者互動平臺表示，其半固態(tài)電池具備高安全性、高能量密度、高倍率、長壽命等優(yōu)勢，與低空飛行器的需求高度契合，獲得了海內(nèi)外客戶的高度認(rèn)可。該公司eVTOL半固態(tài)電池已進入產(chǎn)業(yè)化階段。
藍(lán)海華騰也表示，該公司已參股固態(tài)電池企業(yè)高能時代和eVTOL企業(yè)覽翌航空，并與哈工大、西工大專業(yè)科研團隊及產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)等，建立戰(zhàn)略協(xié)同協(xié)作關(guān)系，將加快推動固態(tài)電池以及低空經(jīng)濟的發(fā)展。
eVTOL是近年來的熱門話題，市場前景非常廣闊。據(jù)Morgan Stanley預(yù)測，到2030年全球eVTOL市場規(guī)模將達(dá)550億美元(約合人民幣4000億元)，2040年市場規(guī)模將超過1萬億美元(約合人民幣7.2萬億元)，2050年市場規(guī)模將達(dá)9萬億美元(約合人民幣65萬億元)。
01
更高的技術(shù)要求
“電池性能(不足)是制約eVTOL發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。用于低空飛行場景的電池，需要同時滿足更高能量密度和安全性兩個要求。”平安證券指出，由于eVTOL垂直起飛所需要的動力，是地面行駛的10倍至15倍，這對電池的能量密度提出了極高要求。
國家工信部發(fā)布的《通用航空裝備創(chuàng)新應(yīng)用實施方案(2024-2030年)》，對航空鋰電池的性能給出了明確的發(fā)展目標(biāo)：推動400Wh/kg級航空鋰電池產(chǎn)品投入量產(chǎn)，實現(xiàn)500Wh/kg級航空鋰電池產(chǎn)品應(yīng)用驗證。
除此之外，eVTOL對電池的充電倍率、安全性等方面性能，也提出了更為嚴(yán)格的要求。業(yè)內(nèi)人士分析表示，當(dāng)前eVTOL電池的能量密度達(dá)到285Wh/kg，已經(jīng)接近液態(tài)電池能量密度的上限，半/固態(tài)電池或為最貼近eVTOL需求的電池技術(shù)。
“eVTOL要求電池高安全、高能量密度、高功率密度，固態(tài)/半固態(tài)電池或為未來主流路線。”中金公司指出，其中高安全是指電池系統(tǒng)需要達(dá)到航空級的安全性，而能量密度和功率密度直接決定eVTOL載重、續(xù)航里程等性能指標(biāo)。
業(yè)內(nèi)認(rèn)為，2025年有望成為eVTOL商業(yè)化運營元年，高性能電池是關(guān)鍵，短期軟包和硅負(fù)極電池有望應(yīng)用在eVTOL上，長期趨勢是安全性更好、能量密度更高的固態(tài)電池。隨著固態(tài)電池量產(chǎn)，電池能量密度達(dá)到450Wh/kg甚至500Wh/kg，那么eVTOL的航程將達(dá)到250公里甚至300公里。
“eVTOL需要固態(tài)電池技術(shù)，國內(nèi)大規(guī)模量產(chǎn)(半)固態(tài)電池的時間節(jié)點會在2027年前后。電池廠商對eVTOL上基于不同的倍率和安全性要求有相應(yīng)的調(diào)整，但是底層的材料體系一致。”國內(nèi)某投資機構(gòu)負(fù)責(zé)人表示。
02
最典型的新質(zhì)生產(chǎn)力
目前國內(nèi)主要的eVTOL主機廠包括億航智能、小鵬匯天、吉利沃飛長空、沃蘭特航空、覽翌航空等十多家。電池廠商方面，寧德時代、億緯鋰能、孚能科技、力神電池、正力新能、國軒高科等在內(nèi)的眾多企業(yè)都在積極布局eVTOL固態(tài)電池。
去年11月，億航智能宣布，完成全球首次eVTOL固態(tài)電池飛行試驗。2023年億航智能對欣界能源進行戰(zhàn)略投資并達(dá)成合作，共同研發(fā)適用于eVTOL航空器的高能量固態(tài)電池，目標(biāo)是爭取在2025年底前，實現(xiàn)固態(tài)電池在EH216-S(無人駕駛載人航空器)上應(yīng)用的認(rèn)證和裝機量產(chǎn)。
早在2021年之前，寧德時代就與小鵬匯天合作，致力于讓eVTOL電池能達(dá)到快充快放的要求。寧德時代于2023年推出500Wh/kg的凝聚態(tài)航空電池，適配300-500km航程eVTOL，并與中國商飛、上海交大合作，組建“商飛時代”生產(chǎn)民用航空器。
孚能科技比寧德時代布局更早。早在2017年，孚能科技就已經(jīng)完成eVTOL用電池關(guān)鍵技術(shù)體系開發(fā);2023年，該公司向美國頭部低空飛行器客戶量產(chǎn)交付電池產(chǎn)品，成為全球首家eVTOL用電池產(chǎn)品交付給終端客戶的動力電池企業(yè)。孚能科技表示，目前該公司客戶包括美國頭部eVTOL制造商及眾多國內(nèi)知名廠商，已獲得上海時的、零重力等國內(nèi)客戶定點，并與吉利沃飛進行戰(zhàn)略合作。
“公司在eVTOL電池領(lǐng)域布局較早，已配合國外某企業(yè)進行了多年研究工作，目前已經(jīng)交付了A樣產(chǎn)品，并正協(xié)助客戶獲取相關(guān)航空體系的認(rèn)證。”億緯鋰能表示，該公司也已向其它國際客戶送樣，“海外eVTOL廠家產(chǎn)品開發(fā)的模式，一般會在認(rèn)準(zhǔn)了一家方案后，一直延續(xù)合作，一起共同成長”。
電池中國還注意到，去年年初力神電池宣布，完成能量密度達(dá)402Wh/kg半固態(tài)電池的開發(fā)，主要瞄準(zhǔn)超長續(xù)航中高端電動汽車，以及eVTOL等領(lǐng)域。在此之前，力神電池已實現(xiàn)310-360Wh/kg等多款高能量密度電池的開發(fā)或應(yīng)用。
除此之外，正力新能發(fā)布了針對電動航空領(lǐng)域的正力·航空電池。通過對材料體系和電芯設(shè)計的不斷優(yōu)化，其開發(fā)的正力·航空電池能量密度達(dá)到320Wh/kg;在兼顧高能量密度的同時，該電池依然可以滿足20%SOC下，12C的大倍率放電性能。
eVTOL是典型的新興產(chǎn)業(yè)，是新質(zhì)生產(chǎn)力的典型代表，隨著去年中國國內(nèi)頒發(fā)全球首個eVTOL適航證，未來eVTOL產(chǎn)業(yè)將迎來加速發(fā)展期，固態(tài)電池也將大顯身手。
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