低空经济起飞之后,电池厂商盯上了低空飞行器的“燃料”。
第一财经记者在上海车展专访了欣旺达动力中央研究院院长徐中领。之后了解到,欣旺达动力将会在 2025 年与部分 eVTOL(电动垂直起降飞行器)主机厂商展开合作,并且会加大对航空动力电池的研发力度。徐中领表明,从汽车、船舶这类交通工具过渡到低空场景时,虽然材料和技术存在部分重合之处,然而通过定制化来满足市场需求这一做法是不可或缺的。eVTOL 的垂直起降、悬停以及巡航等“特殊状态”,也给电池的能量密度、功率密度以及安全性带来了新的要求。
拥有成熟供应链和商业化经验的电池企业入场后,能否给低空行业带来新的行业推动力,这将是 2025 年行业面临的新课题。 电池企业若拥有成熟供应链和商业化经验并入场,能否给低空行业带来新的行业推动力,这是 2025 年行业面临的新课题。 当入场的是拥有成熟供应链和商业化经验的电池企业时,能否给低空行业带来新的行业推动力,这会是 2025 年行业面临的新课题。
eVTOL电池存在不可达三角
飞行器启动了旋翼,接着从地面呈直线状起飞,然后上升到空中 200 米的位置,之后切换为巡航状态。
上述起飞步骤,一般在不到三分钟内就可完成。这就要求飞行器的动力系统既要具备高爆发力,又要具备高效率。eVTOL 的电池使用场景,与此前任何一种交通工具的使用场景皆不相同。徐中领向第一财经记者作出解释,eVTOL 要在短时间内完成垂直起降,这就需要有更高的功率输出,同时对电池放电倍率也有一定的要求,其要求大概在 3C 到 8C 左右。
普通新能源汽车电池的放电倍率通常在 0.1C - 0.5C 左右,而这几乎是其 6 - 10 倍。在飞行器作业时,垂直起飞和降落需维持高功率放电一分钟以上,然而对于汽车路面行驶而言,高倍率的脉冲仅持续几秒钟。
eVTOL 在降落时,电池很可能剩余电量仅为 20%至 30%左右,即便如此,仍需维持高功率输出,这是区别于常规动力电池的一个特点。徐中领称。
eVTOL若要具备稳定的续航里程以及更大的有效载荷,就必须要有更高能量密度的电池。工业和信息化部等四部门联合印发了《通用航空装备创新应用实施方案(2024—2030 年)》,此方案将推动 400Wh/kg 级航空锂电池产品投入量产,并且要实现 500Wh/kg 级航空锂电池产品的应用验证。
一块电池的能量密度提高时,充电倍率也会提高,而此时安全性就会面临更大的挑战。这就是我们所说的一个不可达的三角情况。徐中领解释,目前市场上没有那种按照实际需求为 eVTOL 量身打造标准的航空动力电池。正因如此,大部分主机厂商只能“有什么用什么”,去采用一些市面上已有的常规电池。而这种电池存在的问题是,往往难以同时兼顾 eVTOL 所需的能量密度、充放电倍率和安全性。
低空市场的进程在推进,行业需要有这样的角色入场,即具备进行定制化开发的能力。
固态电池会是低空电池的终极形态吗?
离地有三尺之高,人命极为重要。中国民用航空飞行学院的教授闫峰,同时也是低空航空器适航验证工程技术中心的主任,他告知记者,对于低空经济而言,安全性乃是主机厂商在进行商业化之前必须要切实确保的核心要点。
上海峰飞航空科技有限公司的高级副总裁谢嘉对第一财经记者说,航空器的可靠性要通过一次次的试飞积累的数据来验证。他还表示,在每一次飞行中,需要凭借全面的数据进行局部调整。
生产方而言,上游电池生产企业起到确保低空飞行器安全性的作用,如同“守门人”一般。欣旺达动力针对低空飞行器的特殊应用场景,展开了不同的压力测试。徐中领举例说,对于低空飞行器动力电池老化后的安全性问题,团队会在让电池进行高功率充放电循环之后,把电池拿到高空让其摔落,以此来测试其安全性。在这个场景中,我们会着重强调电池在其全生命周期内的不可燃稳定性。并且,是在将这个因素考虑在内的前提条件之下,去对电池的其他性能进行平衡。
徐中领认为破解高能量密度、高充放电倍率、高安全性的不可达三角,掌握取舍的平衡艺术,这是为数不多的破解方法。比如在一些高频起降短途的场景中,我们会牺牲一些电池充电速度,而采用换电的方式来解决其他性能的可靠性问题。
在如今的电池市场里,固态电池因其具有高能量密度、高安全性等关键优势,时常被看作是 eVTOL 等低空飞行器的最终形态。然而,徐中领表明,要是非得等到固态电池完全发展至成熟阶段,才去推动行业的实际商业化,这对行业的持续发展是不利的。“但不可否认的是,低空经济未来会成为固态电池布局的主要场景之一。”
徐中领表示,就当前的发展阶段而言,完全能够依据不同的用途和场景来进行电池的适配。对于主机厂商来讲,固态电池不是唯一的选择。厂商在短途飞行时可以选择电驱,在长途作业需求时可以采用混动的方式。
对于已经在固态、半固态、混动电池方面积累了经验的电池企业而言,布局更多的下游应用场景,这是企业的一种“提前卡位”的行为。欣旺达动力之前已经发布了航空电池 - Gen1 以及航空电池 - Gen2 ,其中航空电池 - Gen1 的能量密度为 320Wh/kg ,航空电池 - Gen2 的能量密度为 360Wh/kg ,并且分别采用了自研的动力第一代和第二代半固态电池技术。欣旺达动力在之前投资者互动平台的互动内容中表示,当下公司的固态电池处于试验阶段,并且进展较为顺利。孚能科技(688567.SH)此前也曾披露,广州工控集团计划促使公司融入到广州市低空经济发展的布局当中。
未来我们将与更多的主机厂商展开合作,通过生产定制化的商品,以填补低空市场对电池所存在的多样化需求。徐中领如是说道。
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