摘要

在高比能、高倍率、高安全等方面性能上，eVTOL的“既要又要”上了新高度。

馬斯克2019年表示，早已有開發(fā)電動飛機(jī)的想法，他認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)電動飛機(jī)的商用，電池技術(shù)的改進(jìn)是關(guān)鍵，能量密度門檻為400Wh/kg ，突破的時間約5年。

2021年，馬斯克再次提及造電動飛機(jī)，電池能量密度門檻對比2019年上調(diào)到450-500Wh/kg水平，這對彼時的特斯拉而言需要在254Wh/kg的基礎(chǔ)上翻倍。

來到2024，如馬斯克所言，全球空域電動化迎來拐點(diǎn)。以電動垂直起降（eVTOL）飛行器來連接城市中各點(diǎn)，打造空中交通被提上日程。

這看似遙遠(yuǎn)，但在2019年“全球無人機(jī)第一股”之后，圍繞eVTOL命題已在全球涌現(xiàn)“首飛”“首個商業(yè)eVTOL服務(wù)計(jì)劃區(qū)”“首張eVTOL-TC”等系列0-1的突破。在交通電動化的新故事中，eVTOL已成為不可忽視的變量。

俯瞰陸地電動化市場，鋰電池在全球范圍內(nèi)大規(guī)模、高增速滲透，過程中有三元/鐵鋰之爭、卷/疊之爭、圓柱/刀片之爭，為爭奪裝機(jī)份額瘋狂內(nèi)卷。

卷市占另一面，是以技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動的市場增量挖掘。據(jù)預(yù)計(jì)，eVTOL行業(yè)的市場規(guī)模在2025年達(dá)到350億美元，2030年增至3000億美元，2040年有望超過萬億美元。

于動力電池而言，eVTOL在動力電池各項(xiàng)性能指標(biāo)要求發(fā)生“質(zhì)變”，新一輪的探索正將電動化市場從海洋、陸地向天空升維。

eVTOL市場動力需求“抬頭”

對于eVTOL發(fā)展，分析指出，在電池、電機(jī)、制造、通訊、智能駕駛系統(tǒng)等各項(xiàng)eVTOL的要素之中，電池或成落地短板。

從需求看來，eVTOL對動力電池的性能要求比電動汽車更高，在高比能、高倍率、高安全等方面性能上，eVTOL的“既要又要”上了新高度。

能量密度方面，從電池企業(yè)投入eVTOL應(yīng)用的產(chǎn)品看來，目前eVTOL電池已來到285Wh/kg水平，對比乘用車三元電池（200Wh/kg）高出四成，更是乘用車鐵鋰電池（140Wh/kg）的兩倍。即便如此，285Wh/kg的性能指標(biāo)還尚不能滿足要求，為滿足基本的續(xù)航，能量密度還需持續(xù)上探。

倍率方面，起降的特殊場景要求eVTOL電池的瞬間充放電倍率須在5C以上，而乘用車動力電池在倍率性方面仍處在從1.3-1.7C向1.7-2.5C的邁進(jìn)階段。

安全方面，高空巡航讓eVTOL對電池的要求前所未有地嚴(yán)苛。以美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)的規(guī)則為例，電池系統(tǒng)能夠控制任何故障，在損壞飛機(jī)的基礎(chǔ)上允許飛機(jī)安全著陸。而乘用車關(guān)于電池?zé)崾Э氐囊髣t為進(jìn)入熱失控狀態(tài)后為車內(nèi)人員留有足夠的逃生時間。

2023年下半年，市場中關(guān)于eVTOL動力電池的詢單明顯增多。現(xiàn)階段體量雖小，但對于電池企業(yè)而言，eVTOL市場是鋰電池動力化尖端技術(shù)的“必爭之地”，對其的技術(shù)攻關(guān)是撬動海陸空全域電動化市場的杠桿。

電池企業(yè)集中加碼

目前，全球范圍內(nèi)以全固態(tài)電池、鋰金屬電池為代表的先進(jìn)電池技術(shù)正借由eVTOL市場孕育中。

近期消息，深耕軟包電池的孚能科技已與國際知名的eVTOL制造商達(dá)成合作并已開始交付產(chǎn)品。據(jù)此前孚能科技披露消息顯示，孚能科技應(yīng)用于eVTOL的動力電池已可實(shí)現(xiàn)能量密度285Wh/kg，最高時速320km/h，單次最長巡航250km；工況測試，電芯可實(shí)現(xiàn)10000次以上循環(huán)。

包括孚能科技，國內(nèi)動力電池企業(yè)集中發(fā)力。

寧德時代已于2023年7月19日與中國商飛、上海交大企業(yè)發(fā)展集團(tuán)共同成立商飛時代（上海）航空有限公司，并在此前的2023年4月發(fā)布了凝聚態(tài)電池，能量密度突破500Wh/kg。

目前，寧德時代正在進(jìn)行民用電動載人飛機(jī)項(xiàng)目的合作開發(fā)，執(zhí)行航空級的標(biāo)準(zhǔn)與測試，滿足航空級的安全與質(zhì)量要求。同時，公司還將推出凝聚態(tài)電池的車規(guī)級應(yīng)用版本。

國軒高科與億航智能于2023年末簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方將共同開發(fā)基于億航智能eVTOL產(chǎn)品的動力電芯、電池包、儲能系統(tǒng)和充電基礎(chǔ)設(shè)施，探索產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展新模式。

小鵬汽車全球首個電動垂起飛行汽車——匯天飛行汽車X3試驗(yàn)樣車已在2022年10月成功首飛，而其9系高鎳/硅體系動力電池由中創(chuàng)新航提供。

正力新能瞄準(zhǔn)eVTOL市場的動力電池已可實(shí)現(xiàn)在320Wh/kg的高能量密度基礎(chǔ)上，滿足20% SOC，12C的大倍率放電以及5C恒流大倍率放電性能。目前，正力新能已與國內(nèi)外多家頭部電動飛機(jī)企業(yè)展開深入合作并開展航空適航認(rèn)證。

此外，深耕先進(jìn)動力電池技術(shù)的創(chuàng)新型企業(yè)正借eVTOL市場起勢。

SES AI Corporation（下稱SES）在2023年末宣布發(fā)力城市空中交通，其鋰金屬電池通過了過充、針刺、外部短路、熱穩(wěn)定系列測試，拿到了UN38.3（聯(lián)合國危險貨物運(yùn)輸專家委員會《試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)手冊》第38.3節(jié)），該標(biāo)準(zhǔn)也從高溫測試、低溫測試、振動測試、沖擊測試等方面，要求電池安全。

在SES care項(xiàng)目中，SES鋰金屬電池已搭載eVTOL在公益應(yīng)用中取得良好表現(xiàn)。對于eVTOL市場，SES創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官胡啟朝在2023年向高工鋰電表示，“一年之內(nèi)SES要實(shí)現(xiàn)鋰金屬電池在eVTOL應(yīng)用中落地。”

欣視界此前推出的首款鋰金屬電池產(chǎn)品的能量密度達(dá)到450 Wh/kg。目前，公司已建成了200MWh的規(guī)模產(chǎn)線。

盟維科技單體級鋰金屬電芯能量密度已達(dá)500 Wh/kg以上，可通過高低溫、短路、振動、過充過放等國際標(biāo)準(zhǔn)濫用測試。據(jù)盟維官方公眾號消息，經(jīng)過國際客戶實(shí)景飛行測試，搭載盟維鋰金屬電池的行業(yè)無人機(jī)飛行時間延長超過70%。目前，盟維科技已陸續(xù)與國內(nèi)外電動航空領(lǐng)域先進(jìn)企業(yè)達(dá)成戰(zhàn)略合作。?

從上述企業(yè)的布局看來，eVTOL市場的動力需求指向目前電池企業(yè)技術(shù)的最尖端——全固態(tài)電池。

應(yīng)警惕的是，在海洋、陸地電動化市場中，動力電池技術(shù)是中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)跑全球的絕對供應(yīng)鏈優(yōu)勢，但這一優(yōu)勢在eVTOL市場中能得以延續(xù)嗎？

中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高曾在2024年1月的公開論壇中表示對于全固態(tài)電池的研發(fā)要“防止被顛覆”。業(yè)內(nèi)共識是，目前國內(nèi)發(fā)展全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)在材料界面、工藝、產(chǎn)業(yè)鏈、設(shè)備各環(huán)節(jié)面臨的挑戰(zhàn)是巨大的，產(chǎn)學(xué)研各界還需協(xié)同創(chuàng)新。

審核編輯：劉清