中國儲能網(wǎng)訊：圍繞低空經(jīng)濟(jì)eVTOL（電動垂直起降航空器），國內(nèi)鋰電廠商正在展開一場角逐之戰(zhàn)。
近期，電池廠商欣旺達(dá)發(fā)布最新款航空動力電池“欣·云霄2.0”并宣布其第一代產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；另一邊電池巨頭寧德時代也宣布獲國際航空航天質(zhì)量管理體系認(rèn)證，正式達(dá)到航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；此前3月，億緯鋰能則宣布成為飛行汽車公司小鵬匯天下一代飛行器原理樣機(jī)的低壓鋰電池供應(yīng)商?！度A夏時報》記者梳理發(fā)現(xiàn)，包括寧德時代（300750.SZ）、欣旺達(dá)（300207.SZ）、孚能科技（688567.SH）、億緯鋰能（300014.SZ）、中創(chuàng)新航（HK3931）、國軒高科（002074.SZ）等在內(nèi)的多家電池廠商已陸續(xù)切入航空動力電池領(lǐng)域。
航空動力電池何以成為鋰電廠商的兵家必爭之地？
多位業(yè)內(nèi)人士告訴《華夏時報》記者，這背后是兩大因素驅(qū)動：一是近年鋰電行業(yè)陷入嚴(yán)重內(nèi)卷，企業(yè)急需尋找新的市場空間打破困境；二是低空經(jīng)濟(jì)作為新賽道，其衍生的航空動力電池市場仍處于研發(fā)階段，市場競爭格局尚未確立，且發(fā)展前景廣闊。國金證券今年4月發(fā)布的研報預(yù)測，到2030年國內(nèi)eVTOL電池市場規(guī)模可達(dá)1126億元。
“當(dāng)前國內(nèi)眾多頭部電池制造商都在積極布局低空產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)域，將航空動力電池視為戰(zhàn)略級賽道，投入力度顯著提升?！敝袊瘜W(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會秘書長王澤深接受《華夏時報》記者采訪時表示。
“現(xiàn)在鋰電行業(yè)內(nèi)卷嚴(yán)重，多數(shù)廠商布局低空經(jīng)濟(jì)應(yīng)該不只是淺嘗一下，而是想下大力氣去做，因?yàn)檫@是打破行業(yè)現(xiàn)有內(nèi)卷局面一個很好的切入點(diǎn)。”真鋰研究院總編墨柯對本報記者說。
不過，目前來看“理想”與“現(xiàn)實(shí)”之間仍有較大差距。eVTOL作為一款新型航空器，其垂直起飛所需動力是地面行駛的10至15倍，電池能量密度要求遠(yuǎn)高于車用動力電池。目前主流鋰電池的能量密度通常在150Wh—250Wh/kg左右。而對eVTOL而言，其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用對電池的要求是能量密度≥400wh/kg。
這意味著，對多數(shù)鋰電廠商而言，要拿下航空動力電池這塊“蛋糕”，依然任重道遠(yuǎn)。
入局：能量密度的沖刺
電池能量密度≥400wh/kg，這是eVTOL真正大規(guī)模飛起來的前提，也是鋰電廠商入局低空經(jīng)濟(jì)必須跨越的首道關(guān)卡。
在近期舉辦的第十七屆深圳國際電池技術(shù)展覽會上，欣旺達(dá)正式推出航空動力電池產(chǎn)品“欣·云霄2.0”，能量密度達(dá)到360Wh/kg。這是欣旺達(dá)自2023年布局低空經(jīng)濟(jì)后推出的第二代產(chǎn)品，其一代產(chǎn)品據(jù)稱已量產(chǎn)并完成百公斤級飛行器百公里飛行驗(yàn)證。
欣旺達(dá)研究院院長徐中領(lǐng)透露，公司還在預(yù)研400Wh/kg的航空動力電池。同時制定了五代技術(shù)升級路線，計劃在2027年實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池能量密度突破500Wh/kg的目標(biāo)。
相比之下，行業(yè)龍頭寧德時代的入局來得更早，研發(fā)進(jìn)程也領(lǐng)先一步。早在2023年7月，寧德時代就與中國商飛等主體共同成立商飛時代（上海）航空有限公司。2024年8月，寧德時代又以數(shù)億美元獨(dú)家投資國內(nèi)頭部eVTOL主機(jī)廠峰飛航空，正式開啟航空動力電池的應(yīng)用布局。當(dāng)年6月，寧德時代董事長曾毓群在公開活動上透露，公司已成功試飛了4噸級民用電動飛機(jī)，并正在加速8噸級電動飛機(jī)的研發(fā)。該項(xiàng)目使用的電池是凝聚態(tài)電池，單體能量密度高達(dá)500Wh/kg。
今年1月，搭載寧德時代電池的峰飛航空2噸級eVTOL正式亮相春晚。近期，寧德時代還宣布通過了全球航空航天領(lǐng)域最高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)AS9100體系認(rèn)證，標(biāo)志著公司產(chǎn)品在無人機(jī)、eVTOL等領(lǐng)域擁有國際化資質(zhì)保障。
行業(yè)老大之外，一眾鋰電廠商也在沖刺航空動力電池研發(fā)。孚能科技自稱公司已成為全球少數(shù)eVTOL電池量產(chǎn)裝機(jī)并完成上萬次實(shí)測的企業(yè)，公司eVTOL半固態(tài)電池已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。孚能科技研究院院長姜蔚然去年12月在采訪中透露，公司第三代半固態(tài)電池處于產(chǎn)品驗(yàn)證階段，能量密度達(dá)到400Wh/kg。
此外，億緯鋰能前沿材料研究所所長冀亞娟今年4月在活動上透露，目前公司硅基軟包電池技術(shù)取得重大進(jìn)展，產(chǎn)品能量密度高達(dá)380Wh/kg，可為低空飛行器提供動力支持。今年3月，億緯鋰能公告，公司已收到飛行汽車企業(yè)小鵬匯天的供應(yīng)商定點(diǎn)開發(fā)通知書，將為后者提供下一代原理樣機(jī)低壓鋰電池。
“目前頭部電池廠商已經(jīng)將航空動力電池視為‘第二增長曲線’，研發(fā)投入持續(xù)加碼，行業(yè)整體處于‘技術(shù)驗(yàn)證-小批量試產(chǎn)’階段?！鄙钲谄皆涸洪L張瑞鋒接受《華夏時報》記者采訪時表示，低空經(jīng)濟(jì)成為電池廠商的戰(zhàn)略要地，核心在于政策紅利、技術(shù)升級與市場藍(lán)海的三重驅(qū)動，從技術(shù)迭代需求看，傳統(tǒng)汽車動力電池技術(shù)趨近飽和，而航空動力電池作為新賽道，要求更高能量密度、更高功率密度和極端環(huán)境可靠性，這為電池廠商提供了技術(shù)突破的“新戰(zhàn)場”，鋰金屬電池、固態(tài)電池等前沿技術(shù)可繞過傳統(tǒng)鋰電專利壁壘，實(shí)現(xiàn)換道超車。
“當(dāng)前國際航空動力電池領(lǐng)域競爭格局呈現(xiàn)‘三國殺’態(tài)勢，一是國際巨頭如美國SES、德國博世等企業(yè)憑借鋰金屬電池技術(shù)領(lǐng)先，已進(jìn)入eVTOL頭部廠商如Joby的供應(yīng)鏈，但成本控制能力較弱，單Ah成本是國內(nèi)企業(yè)的2-3倍；二是國內(nèi)頭部企業(yè)依托供應(yīng)鏈成本優(yōu)勢與政策支持，在中低功率領(lǐng)域（如100kW以下無人機(jī)）占據(jù)主導(dǎo)，但高端市場（如載人eVTOL）仍需突破適航認(rèn)證壁壘；三是跨界玩家如廣汽埃安、吉利等車企自研電池，試圖打通‘整車-電池’閉環(huán)，但其航空領(lǐng)域技術(shù)積累不足，短期難以撼動專業(yè)電池廠商地位?！睆埲痄h表示。
困局：破解不可達(dá)三角
所謂航空動力電池，是指低空飛行器eVTOL所使用的動力電池。eVTOL有載人與載物之分，載物eVTOL等同于大型無人機(jī)，而載人eVTOL則等同于小型飛機(jī)，后者是低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要方向，也是各大鋰電廠商主攻的目標(biāo)。
相比新能源汽車電池，航空動力電池在性能指標(biāo)上要求更為嚴(yán)苛。王澤深介紹，這主要體現(xiàn)在三方面，首先是能量密度需突破400—500Wh/kg，遠(yuǎn)超車用電池的200—300Wh/kg，從而滿足飛行器續(xù)航與載重需求；其次是功率輸出需兼顧8—10C倍率起降與3—5C巡航，電池需具備高倍率放電能力；最后是安全性需滿足極端條件（如15米跌落、20℃低溫）下的零失效風(fēng)險，且故障時需保障冗余電力供應(yīng)。
正因如此，高能量密度、高充放電倍率、高安全性也被稱為航空動力電池的“不可達(dá)三角”，各大鋰電廠商的破局之策是以新技術(shù)實(shí)現(xiàn)三者的平衡，包括固態(tài)電池、金屬鋰電池等。例如，寧德時代通過凝聚態(tài)電池將能量密度提升至500wh/kg；欣旺達(dá)則是先走半固態(tài)電池路線，同時在研全固態(tài)電池，以提升能量密度和安全性。
不過，當(dāng)前固態(tài)電池技術(shù)仍未發(fā)展成熟，因此電池廠商仍需在三者中做取舍。徐中領(lǐng)曾在采訪中透露：“比如在一些高頻起降短途的場景中，我們會犧牲一些電池充電速度，采用換電的方式來解決其他性能的可靠性問題。”
王澤深向記者表示，當(dāng)前航空動力電池仍面臨三大技術(shù)瓶頸，一方面是能量密度提升受限，固態(tài)電池雖有望突破至400—500Wh/kg，但受限于界面接觸、熱穩(wěn)定性及高成本，短期內(nèi)難以商業(yè)化。另一方面是功率與能量密度難以平衡，需通過材料創(chuàng)新和結(jié)構(gòu)設(shè)計突破“蹺蹺板效應(yīng)”，滿足飛行各階段需求。此外，電池極端環(huán)境適應(yīng)性不足，同時缺乏航空專屬認(rèn)證體系，成本居高不下。這些挑戰(zhàn)亟須材料、系統(tǒng)設(shè)計和適航標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)同突破。
一位eVTOL企業(yè)高管告訴本報記者，目前國內(nèi)電池廠商的航空動力電池剛剛起步，還不能完全滿足eVTOL規(guī)?；逃玫男阅苄枨?，“續(xù)航焦慮仍然客觀存在”。
“據(jù)我所知，現(xiàn)在國內(nèi)eVTOL產(chǎn)品普遍用的是國產(chǎn)電池。不過目前國內(nèi)電池廠家的航空動力電池剛剛起步，還不能完全滿足eVTOL規(guī)模化商用的性能需求，續(xù)航焦慮客觀存在?！眹鴥?nèi)eVTOL主機(jī)廠零重力飛機(jī)工業(yè)（合肥）有限公司首席戰(zhàn)略官陳炎接受本報記者采訪時就表示，為有效解決續(xù)航焦慮問題，該公司的固定翼飛機(jī)和多旋翼eVTOL產(chǎn)品都采用了換電設(shè)計。其樂觀估計，未來5年內(nèi)航空動力電池有望成為新能源汽車同樣的規(guī)?；袌觯瑢脮r主機(jī)廠、電池廠等產(chǎn)業(yè)鏈上下游將會形成相對契合發(fā)展的局面。
陳炎認(rèn)為，未來航空動力電池主要需提升兩大方面性能，一是電池能量密度進(jìn)一步取得突破，二是在安全性特別是熱失控方面進(jìn)一步完善。具體而言，其認(rèn)為eVTOL大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用對電池的要求包括能量密度≥400wh/kg、循環(huán)壽命≥2000次循環(huán)。
“就三元鋰電池來看，發(fā)展方向大概率會是46系列電芯成為eVTOL首選。固態(tài)電池何時能滿足這種需求，還有待觀察。目前我們用的是能量密度最高的國產(chǎn)三元鋰電池，電芯能量密度為320wh/kg。不過除了三元鋰電池廠商，我們還與金屬鋰電池和氫燃料電池企業(yè)建立了合作關(guān)系?！标愌渍f。
未來：何時能盈利？
盡管技術(shù)研發(fā)尚未跟上市場需求，但航空動力電池已經(jīng)顯現(xiàn)出一個較為龐大的市場前景。
張瑞鋒介紹，短期（2025—2027年）來看，航空動力電池應(yīng)用場景以無人機(jī)物流、觀光游覽等為主，需求規(guī)模約50億元—80億元，主要集中在300Wh/kg級磷酸鐵鋰和400Wh/kg級三元電池。從中期（2028—2030年）來看，隨著載人eVTOL逐步商業(yè)化，500Wh/kg級鋰金屬電池將成為主流，市場規(guī)模突破300億元，年復(fù)合增長率超50%。從長期（2030年后），隨著“氫能-鋰電”混合動力技術(shù)成熟，航空動力電池市場可能進(jìn)一步擴(kuò)容，疊加儲能、航空應(yīng)急電源等衍生需求，整體規(guī)模有望超千億元。
航空動力電池千億市場從何而來？這背后是兩大原因影響：一方面，電池作為eVTOL的核心零部件，成本不菲且占總機(jī)成本比例較高?！癳VTOL電池成本與供應(yīng)鏈整合能力存在直接關(guān)系，同時還與供貨量直接相關(guān)。當(dāng)前eVTOL電池不是標(biāo)準(zhǔn)化貨架產(chǎn)品，全部需要定制。因此電池價格不可能便宜，特別是與車用電池相比可以說相當(dāng)昂貴。在BOM成本中，連同電機(jī)、電控會占到一架eVTOL總成本四分之一甚至三分之一。”陳炎向記者介紹。
另一方面是受eVTOL電池更換頻率影響。陳炎稱：“根據(jù)目前電池行業(yè)的技術(shù)水準(zhǔn)，一臺eVTOL電池可以使用5—10年，具體要看電池本身的循環(huán)次數(shù)，還要看具體的應(yīng)用場景。大體評估，eVTOL電池市場將在3年后開始起量，出貨量會比現(xiàn)在高出一個數(shù)量級，5年后可能會再上一個數(shù)量級?！?
國金證券今年4月發(fā)布的研報顯示，到2030年國內(nèi)eVTOL電池市場規(guī)模可達(dá)1126億元，其中包括98億元的前裝市場和1028億元的后裝市場。
前裝市場方面，根據(jù)《客運(yùn)eVTOL應(yīng)用與市場白皮書》預(yù)計，2030年國內(nèi)累計eVTOL需求量為16316架，假設(shè)單eVTOL帶電量200kWh，價格3元/Wh（航空級電池較車用電池價格高1個數(shù)量級），對應(yīng)單機(jī)電池價值量60萬元，則對應(yīng)前裝市場累計約98億元。
后裝市場受更換頻率影響彈性更大。其測算在單天飛行8次，電池循環(huán)壽命1000圈的假設(shè)下，eVTOL電池的更換次數(shù)達(dá)到14次。而在eVTOL20年生命周期內(nèi)，2030年國內(nèi)累計eVTOL需求量預(yù)計為16316架，假設(shè)更換均價單機(jī)45萬元，提供電池后裝市場累計約1028億元。
航空動力電池市場前景可觀，但商業(yè)化時間表仍不清晰。王澤深認(rèn)為，航空動力電池的商業(yè)化進(jìn)程取決于技術(shù)突破、適航認(rèn)證及市場需求的協(xié)同推進(jìn)。當(dāng)前，高能量密度、高安全性的固態(tài)電池和鋰硫電池等技術(shù)仍處于研發(fā)驗(yàn)證階段，規(guī)模化生產(chǎn)與成本控制尚未成熟。同時適航標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)苛，認(rèn)證周期長，需產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同攻關(guān)。盡管eVTOL等新興場景帶來潛在需求，但短期仍以示范運(yùn)營為主，大規(guī)模商用預(yù)計還需5—10年。
因此，目前來看航空動力電池何時能給鋰電廠商帶來盈利也未可知。不過，在墨柯看來，航空動力電池技術(shù)要求更嚴(yán)苛，毛利率也會更高，這意味著企業(yè)盈利的產(chǎn)量門檻相比新能源汽車電池會更低。
張瑞鋒認(rèn)為，航空動力電池已從“概念期”進(jìn)入“技術(shù)攻堅(jiān)與場景落地并行”階段，未來3—5年將是行業(yè)分化的關(guān)鍵期，具備技術(shù)儲備（如鋰金屬/固態(tài)電池）、供應(yīng)鏈整合能力（如與材料廠商合資建廠）和政策資源的企業(yè)有望率先盈利。
“對于載人eVTOL電池領(lǐng)域而言，鋰金屬電池預(yù)計在2026年—2028年完成適航認(rèn)證并小批量裝車，但初期成本較高，單套電池成本超百萬元，企業(yè)可能通過政府補(bǔ)貼實(shí)現(xiàn)盈虧平衡，長期則需要規(guī)模效應(yīng)降本，即目標(biāo)成本＜5000元/kWh?！睆埲痄h表示。
