近期,固態電池在eVTOL(電動垂直起降飛行器)領域的應用逐漸升溫,吸引了眾多企業的關注。孚能科技和力神電池等企業紛紛披露了其在低空飛行器領域的固態電池產品進展,再次將這一領域的焦點引向了固態電池。
孚能科技的第二代半固態電池采用了高鎳三元正極和摻硅負極技術,能量密度高達330Wh/kg,循環壽命超過4000次。該產品已完成設計驗證與產品驗證測試,并已向低空經濟領域的頭部客戶送樣并獲得認可。此外,孚能科技還與上海時的、零重力等國內客戶達成定點合作,并與吉利沃飛達成了戰略合作。值得注意的是,孚能科技早在2023年就已向美國頭部客戶交付了eVTOL電池,彼時產品能量密度為285Wh/kg,支持320km/h的最高時速和250km的巡航里程,電芯循環壽命超過10000次。
力神電池則表示,公司計劃在2024年實現1萬支能量密度達325Wh/kg的軟包聚合物eVTOL電芯的交付。這些電芯具有高安全性、1000次以上的循環壽命,并能滿足2噸級大噸位飛行器的起降需求。
除了孚能科技和力神電池外,寧德時代、中創新航、國軒高科、欣旺達、比克電池等傳統鋰電池廠商,以及上海洗霸、欣界能源、金羽新能等固態電池新入局者也在積極開發針對eVTOL或低空飛行場景的高性能電池產品。這些企業采取了不同的技術路線,在能量密度、功率輸出、循環壽命等核心指標上尋求突破。
然而,eVTOL對電池的性能要求遠超傳統動力電池。在能量密度方面,工信部等四部門發布的《綠色航空制造業發展綱要》提出了2025年實現400Wh/kg級鋰電池產品量產、500Wh/kg級產品小規模驗證的目標。這一目標的背后是低空飛行對重量與續航的嚴苛要求。此外,eVTOL的功率需求也更高更特殊,如國軒高科所指出的,eVTOL在低剩余電量狀態下仍需保持大功率輸出以確保安全降落。
面對這些挑戰,電池企業在技術體系構建上采取了不同的側重。大圓柱產品工藝成熟,具有快充快放的優勢;而半固態路線則在能量密度上更具優勢。但無論是大圓柱還是半固態路線,都面臨著成本和良率控制的挑戰。此外,乘用車對大圓柱的需求遠大于eVTOL市場,這也可能引發搶單競爭。
在實際應用中,eVTOL電池的各項指標之間存在明顯的技術權衡。以高能量密度為例,雖然三元高鎳正極材料是實現這一目標的主要途徑,但其安全性難以完全滿足航空應用在極端條件下的高容錯性要求。同樣的制約也體現在能量密度與功率輸出的平衡上。因此,在技術尚未完全突破前,企業推動商業化進程似乎更注重各項指標的平衡,而非逐一指標的極致追求。
當前市場對eVTOL用電池的綜合性能訴求差異較大。終端飛行器廠商對循環壽命的要求從400-500次到10000次以上不等;部分電池廠商還將快充能力納入考慮范圍,認為提升快充能力可以增加單位時間內的運營或服役次數,從而提高經濟性。這些現狀折射出eVTOL用電池當下發展的邏輯:在確保安全起降的基礎上,逐步優化航程和經濟性,以實現行業的現實演進。
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