隨著eVTOL（電動(dòng)垂直起降飛行器）訂單密集落地，其商業(yè)化進(jìn)程不斷加速。與此同時(shí)，GWh級(jí)別的電池需求也逐漸顯現(xiàn)。近期，正力新能、中創(chuàng)新航、欣界能源等多家電池廠(chǎng)商紛紛與eVTOL廠(chǎng)商達(dá)成合作，共同致力于攻克eVTOL動(dòng)力電池在高能量密度、安全性、快充性能等方面的關(guān)鍵難題。

專(zhuān)家表示，面對(duì)航空級(jí)電池更為嚴(yán)格的要求，固態(tài)電池因兼具高能量密度與高安全性的特點(diǎn)，應(yīng)用潛力較大，或?qū)⒊蔀閑VTOL廠(chǎng)商的核心選擇。不過(guò)，固態(tài)電池在技術(shù)、供應(yīng)鏈、成本等方面仍存在亟待突破的難題，其商業(yè)化之路依然漫長(zhǎng)。在此背景下，混動(dòng)路線(xiàn)成為部分廠(chǎng)商關(guān)注的焦點(diǎn)。業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，混動(dòng)路線(xiàn)會(huì)在eVTOL領(lǐng)域占有一席之地。

圖片來(lái)源：每經(jīng)記者 孔澤思 攝

固態(tài)電池應(yīng)用潛力凸顯 瓶頸仍待攻克

從行業(yè)整體規(guī)模來(lái)看，據(jù)高工產(chǎn)研（GGII）預(yù)測(cè)，到2030年，eVTOL作為新型應(yīng)用場(chǎng)景，將為鋰電池帶來(lái)30GWh的需求增長(zhǎng)。中國(guó)工程院院士陳立泉此前表示，eVTOL將成為鋰電池的新藍(lán)海市場(chǎng)，為行業(yè)增長(zhǎng)注入活力。

業(yè)內(nèi)認(rèn)為，eVTOL的動(dòng)力電池與新能源汽車(chē)電池在電芯材料、電池包結(jié)構(gòu)層級(jí)等方面存在相似性?！癳VTOL產(chǎn)業(yè)將共用新能源汽車(chē)80%的供應(yīng)鏈?！蔽诛w長(zhǎng)空相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

“兩者的不同之處在于：eVTOL電池屬于航空級(jí)，其標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格，需要‘全能型’電池。”正力新能首席科學(xué)家江柯成表示，eVTOL領(lǐng)域的航空動(dòng)力電池須實(shí)現(xiàn)“三高一快”的綜合性能突破，即高能量密度、高功率、高安全性及快充。

中創(chuàng)新航有關(guān)負(fù)責(zé)人表示：“eVTOL市場(chǎng)尚處于起步階段，主機(jī)廠(chǎng)進(jìn)入壁壘高、研發(fā)周期長(zhǎng)、適航取證難度大，配套供應(yīng)商同樣需要很長(zhǎng)的研發(fā)和驗(yàn)證周期?！?/p>

在高能量密度和高安全性的要求下，固態(tài)電池因兼具這兩大特性被寄予厚望，或?qū)⒊蔀閑VTOL廠(chǎng)商的核心選擇。近期，多家電池廠(chǎng)商加速推動(dòng)與eVTOL廠(chǎng)商的合作，推進(jìn)固態(tài)／半固態(tài)電池的研發(fā)。例如，正力新能的航空動(dòng)力電池已通過(guò)適航取證實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)交付，其電池系統(tǒng)采用雙重半固態(tài)技術(shù)；中創(chuàng)新航與廣汽高域簽署深化戰(zhàn)略合作協(xié)議，前者研發(fā)的第二代飛行專(zhuān)用半固態(tài)大圓柱電池能量密度可達(dá)350Wh/kg；億航智能與欣界能源合作研發(fā)的高能量固態(tài)電池已完成全球首次eVTOL飛行試驗(yàn)。

中創(chuàng)新航有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，其半固態(tài)電池已在eVTOL領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)應(yīng)用。公司目前實(shí)行“半固態(tài)過(guò)渡-全固態(tài)領(lǐng)航”雙軌策略，在半固態(tài)技術(shù)開(kāi)發(fā)和eVTOL領(lǐng)域應(yīng)用與商業(yè)化基礎(chǔ)上進(jìn)行全固態(tài)研發(fā)及降本路線(xiàn)探索?！邦A(yù)計(jì)2027年將成為低空載人飛行元年，成為半固態(tài)及固態(tài)電池技術(shù)商業(yè)化的第一大場(chǎng)景?！痹撠?fù)責(zé)人說(shuō)。

江柯成表示，正力新能的目標(biāo)是在2026年至2027年解決更高能量密度（大于400Wh/kg）電池的安全與壽命挑戰(zhàn)，在2028年至2030年完成長(zhǎng)續(xù)航機(jī)型（包括混合動(dòng)力機(jī)型）電池系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，并進(jìn)一步將量產(chǎn)電池的能量密度提升至500Wh/kg以上。

盡管固態(tài)電池的應(yīng)用潛力堪稱(chēng)“星辰大?！保湓趀VTOL領(lǐng)域距離實(shí)現(xiàn)大面積產(chǎn)業(yè)化仍有較長(zhǎng)的路要走。SMM（上海有色網(wǎng)）咨詢(xún)總監(jiān)朱健表示，全固態(tài)電池由于在材料、工作運(yùn)行邏輯等方面進(jìn)行了全方位革新，給相關(guān)生產(chǎn)制造企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，“2027年或?qū)⑹瞧鋵?shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)的時(shí)間點(diǎn)”。

在朱健看來(lái)，固態(tài)電池要在eVTOL領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，至少須滿(mǎn)足三個(gè)關(guān)鍵突破：一是技術(shù)突破，包括固態(tài)電池倍率性能提升難度較大等問(wèn)題；二是供應(yīng)鏈完善，固態(tài)電池的電解質(zhì)材料、負(fù)極材料均發(fā)生較大程度變化，新型材料的供應(yīng)鏈尚未成熟，規(guī)模化效應(yīng)尚未顯現(xiàn)；三是成本控制，固態(tài)電池的關(guān)鍵原材料如高純硫化鋰等成本高企，且加工費(fèi)用受限于規(guī)模化效應(yīng)欠佳。

混動(dòng)路線(xiàn)或占一席之地

在固態(tài)電池尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的情況下，混動(dòng)路線(xiàn)受到一些廠(chǎng)商的關(guān)注。以專(zhuān)注于混動(dòng)傾轉(zhuǎn)eVTOL的追夢(mèng)空天為例，該公司希望通過(guò)這一路線(xiàn)消除里程焦慮，實(shí)現(xiàn)快速商業(yè)落地?！爱?dāng)前，低空飛機(jī)的動(dòng)力形式主要分為純電驅(qū)動(dòng)和混動(dòng)驅(qū)動(dòng)兩類(lèi)。燃油的能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電池，即便內(nèi)燃機(jī)的做功效率為30%，其能量密度也是電池的10倍，這一優(yōu)勢(shì)難以替代?！弊穳?mèng)空天戰(zhàn)略副總裁薛言說(shuō)，混動(dòng)驅(qū)動(dòng)具有顯著優(yōu)勢(shì)，因此，追夢(mèng)空天的油混傾轉(zhuǎn)低空飛機(jī)最大航程可達(dá)1000公里，最大速度可達(dá)300公里／小時(shí)。

薛言介紹，這款油混傾轉(zhuǎn)低空飛機(jī)通過(guò)內(nèi)燃機(jī)加油做功為電池充電，再通過(guò)電池放電實(shí)現(xiàn)電傳操控。這種方式不僅能讓飛機(jī)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)即時(shí)的操控，還能大幅為飛機(jī)減重、降低噪音。同時(shí)，該公司還積極探索更多混動(dòng)技術(shù)，為未來(lái)發(fā)展做好技術(shù)儲(chǔ)備。

薛言解釋稱(chēng)，混動(dòng)驅(qū)動(dòng)具有顯著優(yōu)勢(shì)：一是能實(shí)現(xiàn)高頻起降，低空運(yùn)輸航段多、起降頻繁，起降階段耗電量巨大，只有混動(dòng)模式才能保證持續(xù)的高頻起降；二是能實(shí)現(xiàn)高利用率，純電低空飛機(jī)須頻繁充電，利用率相對(duì)較低；三是對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的依賴(lài)度低，在起降場(chǎng)配備充油設(shè)施即可，大幅降低基建投入成本。

“目前，純電飛行器在高載重、長(zhǎng)距離條件下的飛行仍面臨挑戰(zhàn)?！毙劳_(dá)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)高級(jí)總監(jiān)李臻表示，混動(dòng)模式能有效提升飛行器的載重、飛行時(shí)間和距離，適用于更多復(fù)雜場(chǎng)景。此外，混動(dòng)還有望將每航時(shí)的直接成本降低60%。

關(guān)于未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，薛言預(yù)測(cè)：“基于未來(lái)10到15年的航空技術(shù)情況，交通運(yùn)輸類(lèi)低空飛機(jī)采用混動(dòng)驅(qū)動(dòng)是最為務(wù)實(shí)的選擇之一，能滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)性、商業(yè)性和安全性的要求。即便未來(lái)固態(tài)電池取得突破，混動(dòng)驅(qū)動(dòng)依然會(huì)在市場(chǎng)中占有一席之地?！?/p>

“預(yù)計(jì)飛行器在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將采用混動(dòng)技術(shù)路徑。”國(guó)家化學(xué)與物理電源產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心技術(shù)總監(jiān)余華強(qiáng)也有相似判斷。他認(rèn)為，參照新能源汽車(chē)的發(fā)展路徑，純電與混動(dòng)的比例可能會(huì)達(dá)到6:4。

（作者 邱思雨 操子怡）

封面圖片來(lái)源：固態(tài)電池