固态电池eVTOL“起飞”

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撰稿丨马斯克斯

编辑丨麦 子美编丨CBEA独耀
固态电池正被加速导入火热的eVTOL市场。近日，上海洗霸科技与中国科学院上海硅酸盐研究所固态电池先进材料联合创新实验室和上海科源固能，已完成高比能固态电池软包锂电池联合设计工作，目前已进入小批量生产阶段。据悉，该款产品设计的能量密度超过320Wh/kg，合格产品理论上将率先应用于eVTOL场景。
近期，全球软包电池龙头孚能科技在投资者互动平台表示，其半固态电池具备高安全性、高能量密度、高倍率、长寿命等优势，与低空飞行器的需求高度契合，获得了海内外客户的高度认可。该公司eVTOL半固态电池已进入产业化阶段。蓝海华腾也表示，该公司已参股固态电池企业高能时代和eVTOL企业览翌航空，并与哈工大、西工大专业科研团队及产业链上下游企业等，建立战略协同协作关系，将加快推动固态电池以及低空经济的发展。eVTOL是近年来的热门话题，市场前景非常广阔。据Morgan Stanley预测，到2030年全球eVTOL市场规模将达550亿美元（约合人民币4000亿元），2040年市场规模将超过1万亿美元（约合人民币7.2万亿元），2050年市场规模将达9万亿美元（约合人民币65万亿元）。

更高的技术要求“电池性能（不足）是制约eVTOL发展的关键瓶颈。用于低空飞行场景的电池，需要同时满足更高能量密度和安全性两个要求。”平安证券指出，由于eVTOL垂直起飞所需要的动力，是地面行驶的10倍至15倍，这对电池的能量密度提出了极高要求。国家工信部发布的《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030年）》，对航空锂电池的性能给出了明确的发展目标：推动400Wh/kg级航空锂电池产品投入量产，实现500Wh/kg级航空锂电池产品应用验证。除此之外，eVTOL对电池的充电倍率、安全性等方面性能，也提出了更为严格的要求。业内人士分析表示，当前eVTOL电池的能量密度达到285Wh/kg，已经接近液态电池能量密度的上限，半/固态电池或为最贴近eVTOL需求的电池技术。“eVTOL要求电池高安全、高能量密度、高功率密度，固态/半固态电池或为未来主流路线。”中金公司指出，其中高安全是指电池系统需要达到航空级的安全性，而能量密度和功率密度直接决定eVTOL载重、续航里程等性能指标。业内认为，2025年有望成为eVTOL商业化运营元年，高性能电池是关键，短期软包和硅负极电池有望应用在eVTOL上，长期趋势是安全性更好、能量密度更高的固态电池。随着固态电池量产，电池能量密度达到450Wh/kg甚至500Wh/kg，那么eVTOL的航程将达到250公里甚至300公里。“eVTOL需要固态电池技术，国内大规模量产（半）固态电池的时间节点会在2027年前后。电池厂商对eVTOL上基于不同的倍率和安全性要求有相应的调整，但是底层的材料体系一致。”国内某投资机构负责人表示。


最典型的新质生产力
目前国内主要的eVTOL主机厂包括亿航智能、小鹏汇天、吉利沃飞长空、沃兰特航空、览翌航空等十多家。电池厂商方面，宁德时代、亿纬锂能、孚能科技、力神电池、正力新能、国轩高科等在内的众多企业都在积极布局eVTOL固态电池。去年11月，亿航智能宣布，完成全球首次eVTOL固态电池飞行试验。2023年亿航智能对欣界能源进行战略投资并达成合作，共同研发适用于eVTOL航空器的高能量固态电池，目标是争取在2025年底前，实现固态电池在EH216-S（无人驾驶载人航空器）上应用的认证和装机量产。早在2021年之前，宁德时代就与小鹏汇天合作，致力于让eVTOL电池能达到快充快放的要求。宁德时代于2023年推出500Wh/kg的凝聚态航空电池，适配300-500km航程eVTOL，并与中国商飞、上海交大合作，组建“商飞时代”生产民用航空器。孚能科技比宁德时代布局更早。早在2017年，孚能科技就已经完成eVTOL用电池关键技术体系开发；2023年，该公司向美国头部低空飞行器客户量产交付电池产品，成为全球首家eVTOL用电池产品交付给终端客户的动力电池企业。孚能科技表示，目前该公司客户包括美国头部eVTOL制造商及众多国内知名厂商，已获得上海时的、零重力等国内客户定点，并与吉利沃飞进行战略合作。“公司在eVTOL电池领域布局较早，已配合国外某企业进行了多年研究工作，目前已经交付了A样产品，并正协助客户获取相关航空体系的认证。”亿纬锂能表示，该公司也已向其它国际客户送样，“海外eVTOL厂家产品开发的模式，一般会在认准了一家方案后，一直延续合作，一起共同成长”。电池中国还注意到，去年年初力神电池宣布，完成能量密度达402Wh/kg半固态电池的开发，主要瞄准超长续航中高端电动汽车，以及eVTOL等领域。在此之前，力神电池已实现310-360Wh/kg等多款高能量密度电池的开发或应用。除此之外，正力新能发布了针对电动航空领域的正力·航空电池。通过对材料体系和电芯设计的不断优化，其开发的正力·航空电池能量密度达到320Wh/kg；在兼顾高能量密度的同时，该电池依然可以满足20%SOC下，12C的大倍率放电性能。
eVTOL是典型的新兴产业，是新质生产力的典型代表，随着去年中国国内颁发全球首个eVTOL适航证，未来eVTOL产业将迎来加速发展期，固态电池也将大显身手。

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