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固态电池“起飞”

中国粉体网苏简 2025-02-17 10:30:59

低空经济是以低空(1000 m以下)飞行活动为核心,以飞行汽车、电动垂直起降飞行器(eVTOL)、低空智联网等技术组成的新质生产力,通过与空域、市场等要素相互作用,带动相关基础设施、飞行器制造、运营服务和飞行保障等领域发展的综合性经济形态。



图片来源:央视网


eVTOL在2025蛇年央视春晚上的亮相,让全世界感受到了低空飞行器的魅力。



目前市场上主流的低空飞行器通常采用的是能量密度为280~320Wh/kg的锂离子电池,这类电池的正极通常采用钴酸锂材料或三元材料,负极通常采用人造石墨或硅碳负极材料。该类电池能量密度较高,在高倍率放电性能方面可满足低空飞行器的短时使用需求,但从长期来看,该类电池的能量密度仍无法覆盖低空飞行器所有的应用场景,例如eVTOL或其他大型电动飞行器需要跨城区远距离飞行(>250km),所以,eVTOL要求电池高安全、高能量密度、高功率密度。


当前,固态电池在低空飞行器的应用受到政策、产业链和市场需求等多方面有利因素的推动。


政策支持,低空经济驶入快车道


2023年12月,低空经济在中央经济工作会议上被确立为我国的战略性新兴产业,各地纷纷展开试点,推动无人机、eVTOL等应用场景的拓展,勾勒低空经济的发展蓝图。2024年中央及地方政府发布一系列低空经济重大措施,引领低空经济快速发展。


1月1日,《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》正式实施。

3月5日,“低空经济”首次写入国务院政府工作报告。 

5月21日,《广东省推动低空经济高质量发展行动方案(2024~2026年)》发布。 

7月1日,中国民航局促进低空经济发展领导小组成立。 

7月21日,发展通用航空和低空经济首次写入党的二十届三中全会《决定》。 

8月3日,中国低空经济联盟在北京发起成立。

11月5日,工业和信息化部低空产业发展领导小组成立。 

11月27日,《有效降低全社会物流成本行动方案》发布,鼓励发展与低空经济等相结合的物流新模式。 

12月10日,中国气象局发布《低空经济气象科技创新工作方案(2024~2030)》。 

12月12日,中央经济工作会议强调,加快发展新质生产力,培育低空经济等未来产业。  

12月23日,《关于加快建设统一开放的交通运输市场的意见》发布,明确持续推进空管改革,发展低空经济。 

12月25日,国家发展改革委低空经济发展司正式成立。


中国低空经济联盟相关负责人表示,2024年国家对低空经济高度重视,地方政府积极行动,社会各界积极参与,为我国低空经济全面深入推进打下坚实基础。2025年,低空经济的国家顶层设计、低空经济路线图和相关空中交通的标准与规则、政策法规将会陆续出台,各级地方政府将会加快空中交通网络建设和地面若干飞行服务保障设施建设。到2030年,我国各主要城市将全面进入低空经济时代。


2023年由工信部等四部门发布的《绿色航空制造业发展纲要(2023~2035年)》提出,以2025年实现400Wh/kg级锂电池产品量产、500Wh/kg级产品小规模验证为攻关方向。从这一目标要求可以看出,低空飞行器对续驶能力的刚性要求。


固态电池成为低空经济的核心


eVTOL作为未来低空经济的核心,其能源系统主要由电池组成,电池的能量密度、安全性和快充性能是eVTOL能源系统的关键指标,由此可见,如何高效储电成为制约低空经济发展的一大难点。 


为保证eVTOL飞行器的性能和市场接受度,eVTOL对电池能量密度、电池倍率性能和安全性提出了较高要求。当前,绝大多数eVTOL飞行器倾向于采用技术成熟且功率密度较高的锂电池作为动力源。这种选择是因为在现有技术、安全标准、飞行距离、适航认证进度以及成本控制等多方面因素下,锂电池能够提供较为均衡的解决方案。


由于eVTOL垂直起飞所需要的动力,是地面行驶的10至15倍,这对电池的能量密度提出更高要求。一般情况下,eVTOL百公里耗电量约为65kWh,而电动汽车仅需12~18kWh,相同电池包下续驶能力仅为汽车的1/4。由此,eVTOL对电池能量密度的要求自然也就更高一些。


eVTOL对电池能量密度和功率、安全等方面的要求,给固态电池提供了发展空间。目前,eVTOL电池的能量密度基本达到285Wh/kg,这一数值已接近液态电池能量密度的上限。所以,需要半固态电池、固态电池发挥作用,以满足eVTOL的需求。


企业竞逐低空飞行器固态电池


固态电池在eVTOL领域的应用持续升温,相关企业也在该领域积极布局。亿航智能、孚能科技、力神电池、宁德时代等相继披露在eVTOL领域的固态电池产品进展。


2024年11月份,亿航智能EH216-S全球首次eVTOL固态电池飞行试验的成功,标志着固态电池在低空经济领域的应用得到了重大突破。在2025年央视总台春晚舞台上,亿航智能EH216-S无人驾驶载人航空器震撼登场,七机同飞的场面,充分展现了亿航智能在无人驾驶、集群调度、安全飞行、高效管控的独特优势和价值得到了广泛认可。


孚能科技表示,公司eVTOL半固态电池已进入产业化阶段,产品采用高镍三元正极搭配掺硅负极,能量密度达330Wh/kg、循环寿命超过4000圈,完成设计验证与PV产品验证测试,已向低空经济领域头部客户送样。此外,广州工控集团计划推动孚能科技融入广州市低空经济发展布局,加强与广州小鹏汽车科技有限公司、亿航智能等企业的合作,抢占产业发展先机。目前,孚能科技已与上述企业对接相关需求。


力神电池研发的高比能电池产品已成功应用于飞行汽车领域,开启了低空交通领域的新篇章。据悉,该产品技术成熟,综合性能优异,具备高能量密度、高功率性能、高安全性,能量密度达325Wh/kg,具备3C持续放电和6C脉冲能力,工作环境温度-30~55°C,并通过了GB38031-2020及150°C热箱等安全测试,支持吨级eVTOL各工况下的使用需求。目前,力神动力电池已完成高比能半固态迭代产品开发,可为客户提供更优的电芯轻量化设计方案和巡航能力。


宁德时代已与上海峰飞航空科技有限公司签署战略投资与合作协议,共同致力于eVTOL航空电池开发。


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,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,该款产品理论上将率先应用于eVTOL场景。


恩力动力研发的新型大容量全固态电池在无压力环境下表现出色,实现数百次稳定充放循环且容量保持率超85%,其锂金属固态电池已搭载HAPS试飞成功。


国轩高科推出的46大圆柱电池则完美匹配无人驾驶eVTOL的动力需求,已具备产业化条件,并与亿航智能达成战略合作。


综合来看,不管是深耕传统锂电池领域的厂商,还是在固态电池赛道崭露头角的新兴企业,都将目光聚焦于低空飞行场景,积极投身于更高性能固态电池产品的研发,全力抢占市场先机。


小结


固态电池作为低空飞行器的关键动力选择之一,随着低空经济产业布局的不断推进,市场对固态电池的需求正呈持续上扬态势。未来,固态电池极有可能开拓全新的产业发展版图,成长为低空经济领域的全新增长引擎,为低空经济的腾飞注入强劲动力。


参考来源:

2024中国低空经济重大事件发布.中国航空报

动力电池企业放飞eVTOL赛道.中国汽车报

上市公司竞逐低空飞行器固态电池 谁将勇夺先机?.证券日报

低空飞行续航焦虑如何破解?——“低空经济发展五问”系列报道之五.中国电子报


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