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近期，搭載中創(chuàng)新航“頂流”圓柱電池小鵬匯天飛行汽車動力電池包墜落試驗已經(jīng)成功通過，動力電池技術助推eVTOL商用更進一步。
高工產(chǎn)研（GGII）數(shù)據(jù)顯示，2024年1-5月國內動力電池新能源汽車裝機市場集中度對比以往有所下降，側面印證二線電池企業(yè)發(fā)力，裝機份額爭奪戰(zhàn)愈演愈烈。
必須承認，基于新能源汽車市場的鋰電池開發(fā)創(chuàng)新斜率降低，裝機電池同質化程度走高。與此同時，低空經(jīng)濟中的eVTOL市場基于高倍率、高比能延伸出又一動力電池創(chuàng)新發(fā)展曲線。
尤其國內低空經(jīng)濟政策頻發(fā)，近三年成為各地全力擴充低空經(jīng)濟萬億產(chǎn)業(yè)規(guī)模的關鍵期，自上而下的支持讓國內eVTOL產(chǎn)業(yè)化有了好的開局，在部分景區(qū)觀光、空中出租的場景中，eVTOL已經(jīng)開始進行示范性載人項目，但體驗價格昂貴，單次飛行價格通常近千元，且航線距離短，目前主要在10至20分鐘。
為將eVTOL應用從示范項目進一步推廣至貨運、安防、救援等工業(yè)領域，動力系統(tǒng)的性能升級成為重中之重。
處于初期階段的eVTOL對純電、混動均有嘗試，純電包括鋰電池、氫燃料電池、太陽能電池三種， 混動包括鋰電池+氫燃料電池、鋰電池+燃油兩種方式。
在以上技術中，鋰電池產(chǎn)業(yè)化最為成熟，成為eVTOL摸索階段的動力首選。國內電池企業(yè)正在全力配合eVTOL開發(fā)、檢測以及后續(xù)獲取適航證。
但eVTOL商用仍有很長一段路走。巨灣技研總裁裴鋒認為，eVTOL應用現(xiàn)階段更多是點到點的封閉場景運作，和早期新能源汽車的發(fā)展路徑類似，后續(xù)還需要配合eVTOL的基礎設施配套、搭建超快充生態(tài)。
單就電池方面，現(xiàn)有動力電池在能量密度、功率密度、續(xù)航等方面也難以滿足eVTOL的動力訴求。
從eVTOL的動力電池嘗試看，eVTOL已經(jīng)嘗試了結構、材料體系不同的鋰電池。而電池企業(yè)也借由eVTOL新市場，做更多元、更大膽的電池設計，未來誰會是未來eVTOL動力電池的最優(yōu)選？
高造價給鋰電池創(chuàng)新更寬?？臻g
從利潤空間考慮，當產(chǎn)能和原材料價格兩大因素走向平穩(wěn)，動力電池在整車成本中的占比持續(xù)下降，疊加車端價格戰(zhàn)影響，新能源汽車裝機市場的確是紅海競爭。相比之下，高端電摩、eVTOL此類本身造價較高的市場，對動力電池系統(tǒng)成本并不敏感。
動力電池系統(tǒng)在eVTOL中的占比為10%至15%，而目前一輛eVTOL整機造價在百萬美元水平。對比新能源汽車，eVTOL顯然給了鋰電池更寬裕的創(chuàng)新空間。
比克電池車電創(chuàng)新工藝部部長許嚴博士在7月初的第十七屆高工鋰電峰會上表示，現(xiàn)階段eVTOL愿意為動力電池的高性能買單。
許嚴博士表示，比克在嘗試eVTOL之初帶著做新能源汽車應用的思維，在電芯設計時走入過于考慮成本的誤區(qū)。至少在現(xiàn)階段，eVTOL動力電池更為重視電池性能，性能滿足eVTOL要求的基礎上，很少會因為電芯成本太貴而沒有市場。
并且在電芯的使用成本——循環(huán)壽命方面，eVTOL同樣愿意有所讓步，使用一年之后將出于安全性考慮直接更換動力電池，“這在新能源汽車應用中幾乎難以想象。”
而eVTOL的不惜成本背后，是飛行這一特殊場景對能量密度、功率密度、內阻、安全等性能的極端重視。
目前國內唯一集齊型號合格證、適航證、生產(chǎn)許可證三證的eVTOL企業(yè)億航智能表示，對于eVTOL航空器電池系統(tǒng)按照4H標準，即具有高能量密度、高充放電壽命、高瞬間充放電倍率以及高安全性。
巨灣技研總裁裴鋒博士也表示，eVTOL對能量密度要求非常高，500Wh/kg是行業(yè)中追求比較高的指標了。另外，由于eVTOL在放電過程中的功率很大，所以也對電池的放電功率和安全性能提出了非常高的要求，同步要求搭建超快充生態(tài)。
業(yè)內指出，功率密度是比能量密度優(yōu)先級更高的指標，這決定了eVTOL能否起飛，對倍率行要求在持續(xù)放電4C、峰值放電15C水平；能量密度則通過加強輕量化助力整機飛行，這也直接影響著eVTOL的載重，在未來的載人、載物時有多少商用空間。
安全則是上述所有性能的基石，對比新能源汽車，eVTOL安全要求甚至更高，要求動力電池多組備份，其中一個失效依然能夠保證 eVTOL緊急降落。
基于eVTOL對動力電池的上述訴求進行電芯設計時，內阻是應著重關注的一大關鍵參數(shù)。許嚴形容，eVTOL對內阻的追求“沒有下限、越低越好”。因使用過程中的內阻產(chǎn)熱不僅是能量的浪費，還會造成熱管理系統(tǒng)的負擔，導致熱管理系統(tǒng)增重，進而需要更多的電池提供動力支撐，整個動力系統(tǒng)設計陷入“水多加面、面多加水”的困局。
eVTOL動力電池，多元技術路線并存
相關數(shù)據(jù)顯示，2020年至2023年全球eVTOL銷量從25架增長至60架，年均復合增長率超30%，預計2024年全球eVTOL銷量將達到130架。
盡管eVTOL產(chǎn)業(yè)化仍處于開端，但已表現(xiàn)出強勢的增速，尤其2023年中國eVTOL市場規(guī)模近10億元，同比增長近八成，而在各地政府政策頻發(fā)的2024年，eVTOL市場有望實現(xiàn)更強勁的增速。已在全球實現(xiàn)領跑的中國電池企業(yè)而言更是抱著“趕集趁早”的心態(tài)，投身這一新賽道。
eVTOL對動力電池的嘗試十分包容。這一點從億航智能在動力電池領域的合作也可窺見。
目前億航智能已與國軒高科、巨灣技研、欣界能源等電池企業(yè)建立合作關系，國軒高科已表示布局軟包、圓柱eVTOL動力電池；巨灣技研堅持的電池恒功率高倍率性能也正是eVTOL所需，并且將與億航合作推進eVTOL超充生態(tài)建設；欣界能源則錨定高性能全固態(tài)鋰金屬電池路線。
結合國內相關情況，各技術路線eVTOL動力電池各有所長。
電池形態(tài)方面，目前用于eVTOL的動力電池形態(tài)以軟包和圓柱電池為主。
在強調比能、倍率的特殊應用場景時，軟包的封裝方式依舊是動力電池的首選。
長期高舉軟包旗幟的孚能科技已交付電動垂直起降飛行器（eVTOL）動力電池，能量密度285Wh/kg，最高時速320km/h，單次最長巡航250km；工況測試，電芯可實現(xiàn)10000次以上循環(huán)。公司已與載人飛機領域的海外頭部客戶開展電池方面合作與供應，并且與國內幾家潛在客戶進行積極溝通。
而圓柱與全極耳適配的低內阻優(yōu)勢，也是電池企業(yè)優(yōu)化性能適配eVTOL應用的一大路徑。
比克針對eVTOL領域已推出全極耳2170-55B，能量密度300Wh/kg，全DoD最大持續(xù)放電倍率8C，以及大圓柱全極耳4680電芯，能量密度達到310Wh/kg，15分鐘可將電量從10%充至80%。
中創(chuàng)新航供給小鵬匯天的頂流圓柱電池采用獨創(chuàng)一體化集成“頂流”技術，與全極耳技術異曲同工，通過極致優(yōu)化電池結構，達到最大限度降低產(chǎn)品結構阻抗，降低高功率放電過程中溫升，支持超高倍率持續(xù)性放電。
另外，國軒高科、正力新能也都披露，針對eVTOL客戶的不同需求布局軟包、圓柱兩種形態(tài)的動力電池。
材料體系方面，凝聚態(tài)、鋰金屬、高鎳/硅等激進技術都在eVTOL電池上有所體現(xiàn)。
寧德時代基于凝聚態(tài)路線開發(fā)，電池能量密度超500Wh/kg，近期表示成功試飛4噸電動飛機，預計2027至2028年間將推出相關的電動飛機產(chǎn)品。
SES AI、盟維科技、欣界能源則都是以鋰金屬電池路線瞄準eVTOL應用的代表企業(yè)。
主流提升比能、倍率的高鎳/硅材料體系路線上，中創(chuàng)新航低空出行用頂流圓柱電池采用9系高鎳／硅體系電池；巨灣技研恒功率高倍率動力電池也主要采用高鎳/硅材料體系。
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