動力電池的低空經(jīng)濟“野望”

低空經(jīng)濟政策窗口期與電池技術(shù)成熟曲線正在交匯。

eVTOL春晚亮相后，低空經(jīng)濟的大眾認(rèn)知度得以顯著提升。年后，低空經(jīng)濟釋放更多積極信號。

2月11日，峰飛航空披露獲得了武漢漢陽投資發(fā)展集團(tuán)的12架大型eVTOL航空器采購訂單，訂單合同總金額1.57億元，并與漢陽區(qū)政府共同開展低空特種場景及載人場景的先行示范。億航智能年后披露，截至2024年底，億航智能EH216系列eVTOL航空器已在全球18個國家累計完成超過6萬架次安全飛行，在央視蛇年春晚上亮相的正是EH216。

借用中國航空學(xué)會低空經(jīng)濟首席專家、中國民航局原副局長董志毅的話，在被稱為“低空經(jīng)濟元年”的2024，全國呈現(xiàn)一派如火如荼、百舸爭流的喜人局面。2024年末12月27日國家發(fā)展改革委成立低空經(jīng)濟發(fā)展司，低空經(jīng)濟頂層的統(tǒng)籌推進(jìn)工作進(jìn)入全新歷史階段。政策利好，裝備先行。

在“無人化、電動化、智能化”方向路線下，低空經(jīng)濟政策窗口期與電池技術(shù)成熟曲線正加速交匯。從動力電池產(chǎn)業(yè)鏈視角看低空經(jīng)濟，高工鋰電曾在2024年上半年表示，航空動力電池獨立賽道“風(fēng)起”。這是基于自上而下的政策支持、低空經(jīng)濟萬億市場規(guī)模、2023至2024年鋰電產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)對航空器動力電池領(lǐng)域的熱忱追趕作出的綜合判斷。

以龍頭為例，2月11日，電池龍頭寧德時代在赴港股上市招股書中披露了對新興領(lǐng)域的展望，其中提到在2030-2040年航空器領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)30-350GWh的規(guī)劃。

立足當(dāng)下時間節(jié)點，鋰電產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)深知低空經(jīng)濟蘊藏?zé)o限機會，但在真正的大規(guī)模商業(yè)化之前，動力電池企業(yè)看低空經(jīng)濟仍像在霧里看花，尚不確定需求從規(guī)劃到落地節(jié)奏如何？動力電池企業(yè)應(yīng)該如何“卡位”低空經(jīng)濟、把握機會？

在泛化論之的低空經(jīng)濟萬億市場之下，對于動力電池而言是全新場景的技術(shù)適配挑戰(zhàn)、多產(chǎn)業(yè)交匯（汽車、航空、新能源）的商業(yè)模式創(chuàng)新、政策刺激背后的全球低空經(jīng)濟競速。這場從地面到空中的電化學(xué)革命，動力電池企業(yè)既需要抬頭看清政策劃定的天際線，更要為迎接低空經(jīng)濟“騰飛時刻”準(zhǔn)備技術(shù)王牌。

場景與技術(shù)耦合：動力電池從車規(guī)到航規(guī)

盡管鋰電技術(shù)已經(jīng)能解決新能源汽車使用的痛點，但低空經(jīng)濟的核心飛行器——無人機、eVTOL，目前都找不到一款能在輕量化、動能、續(xù)航、安全各方面稱得上完美的動力電池?，F(xiàn)有的鋰電技術(shù)能夠滿足無人機使用的基本要求。但隨著無人機在低空經(jīng)濟背景下應(yīng)用深化，現(xiàn)有的無人機動力方案已不能支持無人機滿足更長續(xù)航、更高載重、更高效率、更低成本的需求。

以順豐為例，為滿足不同場景下的低空物流需求。順豐旗下的豐翼科技自主研發(fā)的無人機具備從0.5kg到50kg的貨物運輸能力，飛行距離覆蓋10km到130km。為在電池能量密度、功率輸出、無人機運送效率中尋求平衡點，順豐無人機的電池技術(shù)遵循“1kg電池運1kg貨物”的原則。如果考慮LFP電池低成本（0.3元/Wh）、高能量密度（180Wh/kg）條件，低空物流每千克的電池成本超過70元。并且無人機所用電池顯然高于這一假設(shè)，如18650和21700型號，廣泛應(yīng)用于消費級和部分工業(yè)級無人機；能量密度更高、形狀更靈活的軟包電池，適用于對重量和尺寸要求較高的無人機。

如何提高電池循環(huán)壽命、快充性能以提高運營效率將成為無人機愈發(fā)重視的問題。eVTOL目前主要有多旋翼、復(fù)合翼和傾轉(zhuǎn)翼三種主要的構(gòu)型。它們在動力系統(tǒng)的設(shè)計上存在差異，對動力電池需求也存在相應(yīng)的區(qū)別。

多旋翼技術(shù)路線對動力電池的選擇傾向于高能量密度和高放電倍率的鋰離子電池。因多旋翼飛行器在垂直起降和懸停階段需要高功率輸出，以滿足頻繁的起降和懸停需求。億航智能的EH216飛行器就采用了能量密度超過200Wh/kg且循環(huán)壽命長的動力電池。

復(fù)合翼技術(shù)路線對動力電池的需求最為復(fù)雜，因為它要求電池既能支持垂直起降的高功率需求，又要滿足高速飛行的長航程和高載重要求。珠海天空速遞等企業(yè)通過采用高能量密度和快速充電的電池技術(shù)，以提升飛行器的續(xù)航能力和運營效率，其藍(lán)雀系列eVTOL采用高能量密度和快速充電技術(shù)，續(xù)航時長達(dá)到1-1.5小時。

傾轉(zhuǎn)旋翼技術(shù)路線對動力電池的需求則更加注重在起飛時支持高倍率放電，同時在巡航階段提供更高的能量密度。這要求電池系統(tǒng)既能滿足起飛時的大功率需求，又能在巡航時保持足夠的續(xù)航能力。沃飛長空等企業(yè)通過采用高性能電池系統(tǒng)，力求在高功率輸出與長航程之間找到平衡。

最后但同樣重要的是，安全是討論低空飛行器動力電池的基本門檻。飛行器電池故障在生命安全和經(jīng)濟成本上造成的代價是難以承受的。覆蓋無人機運輸鋰電池的UN38.3認(rèn)證和eVTOL的三證中的型號合格證（TC）、適航證（AC）均對動力電池的安全性能提出了嚴(yán)格要求。面向進(jìn)一步的低空飛行器動力電池開發(fā)，高工鋰電了解到，2024年電池企業(yè)與低空航天器企業(yè)合作存在著顯著的技術(shù)協(xié)同困境，雙方在技術(shù)需求與供給存在錯配。動力電池企業(yè)希望整機企業(yè)從具體的性能指標(biāo)上提需求指導(dǎo)電池迭代下一步方向。整機企業(yè)則希望電池企業(yè)能實現(xiàn)鋰電池技術(shù)突破，給出更滿足需求的動力電池解決方案。

產(chǎn)業(yè)生態(tài)融合，從電池技術(shù)到運維基建

億航智能曾表示，從目前的鋰電技術(shù)水平看，無法要求其是各方面都滿足eVTOL的“六邊形戰(zhàn)士”。但動力電池企業(yè)在低空飛行器動力電池技術(shù)上的探索，目前突出為兩大方向。

一方面是提高能量密度。億航智能與欣界能源合作，成功測試了搭載固態(tài)電池的飛行器，能量密度達(dá)到480Wh/kg，比傳統(tǒng)鋰電池提升了近50%，顯著提升了飛行器的續(xù)航時間，從25min提升至48min。億航智能固態(tài)電池還在a類電池測試過程中，固態(tài)電池已經(jīng)做過飛行，但要經(jīng)過適航認(rèn)證、裝機量產(chǎn)還需要時間，目標(biāo)到2025年底實現(xiàn)固態(tài)電池的適航認(rèn)證和批量。寧德時代等電池巨頭也在積極研發(fā)高能量密度的電池技術(shù)，此前消息稱其凝聚態(tài)電池第一代凝聚態(tài)電池能量密度已達(dá)到350Wh/kg，預(yù)計2025年有望規(guī)模化應(yīng)用于無人機領(lǐng)域，第二代有望進(jìn)一步提升至450Wh/kg，目前正處于A樣階段，并有望在2027年實現(xiàn)量產(chǎn)。億緯鋰能于2024年6月在德國漢諾威航空展發(fā)布富鋰錳基半固態(tài)電池，能量密度320Wh/kg，循環(huán)壽命2000次（容量保持率≥80%）。該電池已通過德國萊茵TüV航空安全認(rèn)證，并交付歐洲某eVTOL制造商完成1500小時飛行測試。

另一方面提高運營效率。巨灣技研與億航智能合作開發(fā)的超快充電池，充電30%～80%僅需5到10分鐘，顯著提升了飛行器的運營效率。億航智能表示，這兩大方向也是面向eVTOL客戶的兩類使用偏好，可以根據(jù)使用場景進(jìn)行電池的選擇。比如景區(qū)場景如只想提升充電效率，每天飛行架次更多，就可以選擇快充電池；如果客戶需要長航程，就可以選固態(tài)電池。而針對技術(shù)需求與供給錯配問題，動力電池企業(yè)如同過去開發(fā)新能源汽車早期，根據(jù)低空飛行器整機企業(yè)的具體需求，提供定制化電池解決方案，定向開發(fā)、加深綁定。寧德時代在2024年8月宣布獨家投資數(shù)億美元，與峰飛航空簽署戰(zhàn)略投資與合作協(xié)議，共同研發(fā)eVTOL航空電池，雙方將結(jié)合寧德時代的電池技術(shù)優(yōu)勢與峰飛航空的飛行器研發(fā)能力，推動eVTOL電池在能量密度、快速充電、循環(huán)壽命等方面的突破。億緯鋰能與國外某企業(yè)合作，針對eVTOL產(chǎn)品進(jìn)行了長達(dá)三年的研究工作，最終交付了滿足特定需求的A樣產(chǎn)品。孚能科技此前SPS軟包電池已向海外eVTOL企業(yè)供應(yīng)，國內(nèi)獲得上海時的、零重力等客戶定點，并與吉利沃飛達(dá)成戰(zhàn)略合作。除了電池技術(shù)層面的協(xié)同開發(fā)，電池企業(yè)也參與了低空飛行器在運維基建方面的生態(tài)建設(shè)。蜂巢能源與順豐速運于2024年9月簽訂協(xié)議，將退役航空電池改造為移動式低空儲能艙，為偏遠(yuǎn)地區(qū)無人機提供充電服務(wù)。首套系統(tǒng)在四川涼山州投運，使無人機配送范圍擴大58%。該模式獲國家發(fā)改委2024年度“綠色航空創(chuàng)新案例”獎。

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