半固態(tài)電池已經(jīng)大概率或?qū)蔀榻衲辍白铎n的仔”。
“左右逢源”的半固態(tài)電池，一方面能夠突破液態(tài)鋰電池能量密度天花板，動輒就300Wh/kg以上，另一方面能夠兼顧現(xiàn)有設(shè)備產(chǎn)線，讓固態(tài)電池能夠提前“下凡”。截至目前，上汽、廣汽、一汽、東風(fēng)、蔚來、長安等車企，已經(jīng)或即將批量生產(chǎn)半固態(tài)電池車型。
同時，一個不同于新能源汽車，規(guī)模達9萬億美元(約65萬億元人民幣)的超級大市場，也正在被半固態(tài)電池所撬動。
“公司凝聚態(tài)電池能量密度最高可達500Wh/kg，正在進行民用電動載人飛機項目的合作開發(fā)，執(zhí)行航空級的標(biāo)準(zhǔn)與測試，滿足航空級的安全與質(zhì)量要求。”寧德時代近期在互動平臺表示。曾毓群曾指出，“對比全固態(tài)電池，我們的凝聚態(tài)電池可更快實現(xiàn)量產(chǎn)，且實現(xiàn)高比能與高安全兼得。”
從之前地上跑的汽車，水里游的船舶，如今到天上飛的航空器，動力電池商業(yè)化的應(yīng)用場景不斷拓展。電池中國注意到，除了寧德時代外，包括億緯鋰能、孚能科技、力神電池、正力新能、國軒高科等在內(nèi)的眾電池巨頭，也都已卡位布局航空領(lǐng)域的半固態(tài)電池，一時間市場硝煙彌漫。
01
眾電池巨頭紛紛卡位
以eVTOL(電動垂直起降器)為代表的低空經(jīng)濟是近年來的熱點。國家工信部等多部門聯(lián)合印發(fā)的《綠色航空制造業(yè)發(fā)展綱要(2023—2035年)》，提出面向城市空運、應(yīng)急救援、物流運輸?shù)葢?yīng)用場景，加快eVTOL等創(chuàng)新產(chǎn)品應(yīng)用，打造新經(jīng)濟增長極。
從市場前景來看，eVTOL的廣闊可謂星辰大海。據(jù)Morgan
Stanley預(yù)測，到2030年全球eVTOL市場規(guī)模將達550億美元，2040年市場規(guī)模將超過1萬億美元，2050年市場規(guī)模將達9萬億美元。
“電池性能是制約eVTOL發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。用于低空飛行場景的電池需要同時滿足更高能量密度和安全性兩個要求。”平安證券在研報中指出，eVTOL垂直起飛所需要的動力是地面行駛的10倍至15倍，這對電池的能量密度提出了極高要求。
截至目前，各家電池廠商研發(fā)的低空飛行場景用電池多以半固態(tài)電池為主。業(yè)內(nèi)機構(gòu)表示，當(dāng)前eVTOL電池的能量密度達到285Wh/kg的水平，已經(jīng)接近液態(tài)電池的能量密度上限，(半)固態(tài)電池或為最貼近eVTOL需求的電池技術(shù)。
眾電池企業(yè)已經(jīng)紛紛布局。去年5月，正力新能在行業(yè)率先發(fā)布針對電動航空領(lǐng)域的正力·航空電池。正力新能通過材料體系和電芯設(shè)計的不斷優(yōu)化，開發(fā)的正力·航空電池能量密度達到320Wh/kg;在兼顧高能量密度的同時，該電池依然可以滿足20%SOC下，12C的大倍率放電性能。
今年年初，力神電池宣布完成能量密度達402Wh/kg半固態(tài)電池的開發(fā)，主要瞄準(zhǔn)超長續(xù)航中高端電動汽車，以及eVTOL等領(lǐng)域。在此之前，力神電池已實現(xiàn)310-360Wh/kg等多款高能量密度電池的開發(fā)或應(yīng)用，主要定位超長續(xù)航電動汽車、消費類無人機、飛行汽車和eVTOL等領(lǐng)域。
今年4月，億航智能宣布獲得中國民用航空局頒發(fā)的無人駕駛載人航空器系統(tǒng)生產(chǎn)許可證。這是全球eVTOL領(lǐng)域首張生產(chǎn)許可證。據(jù)了解，國軒高科此前已與億航智能簽署協(xié)議，為其無人駕駛eVTOL產(chǎn)品定制研發(fā)符合中國民用航空局適航標(biāo)準(zhǔn)的動力電池解決方案。
“公司下一代半固態(tài)產(chǎn)品具有更高能量密度，適用于低空飛行新興領(lǐng)域。”孚能科技近期表示，公司已與載人飛機領(lǐng)域的海外和國內(nèi)客戶進行了電池方面的合作與供應(yīng)，并且正在積極與國內(nèi)幾家潛在客戶進行溝通。據(jù)悉，搭載孚能科技動力電池的eVTOL電芯和系統(tǒng)能量密度已分別超過280Wh/kg和230Wh/kg。
億緯鋰能也表示，公司在eVTOL電池領(lǐng)域布局較早，已配合國外某企業(yè)進行了三年研究工作，目前已經(jīng)交付了A樣產(chǎn)品，并正協(xié)助客戶獲取相關(guān)航空體系的認證。據(jù)悉，億緯鋰能基于50Ah軟包半固態(tài)電池，可實現(xiàn)330Wh/Kg的能量密度，循環(huán)壽命超過2000次。
02
挺向更高能量密度
相比于新能源汽車動力電池，航空動力電池性能要求更高。國家工信部發(fā)布的《通用航空裝備創(chuàng)新應(yīng)用實施方案(2024-2030年)》，對航空電池的性能給出了明確的發(fā)展目標(biāo)：推動400Wh/kg級航空鋰電池產(chǎn)品投入量產(chǎn)，實現(xiàn)500Wh/kg級航空鋰電池產(chǎn)品應(yīng)用驗證。
“面向未來實現(xiàn)400Wh/kg、500Wh/kg的突破，整個正極迭代方向在往高鎳、超高鎳或者富鋰錳的方向發(fā)展。負極方向勢必從石墨到硅碳再往鋰金屬方向發(fā)展。”安徽盟維聯(lián)合創(chuàng)始人、CEO周莉莎指出。
按照能量密度的技術(shù)發(fā)展趨勢來看，未來航空電池勢必要從半固態(tài)轉(zhuǎn)變成全固態(tài)、鋰金屬電池。億緯鋰能表示，公司布局的下一代電池技術(shù)路線包括固態(tài)電池、鋰金屬電池等。該公司鋰金屬電池已經(jīng)做到450Wh/kg的能量密度。據(jù)悉，安徽盟維的鋰金屬電池能量密度高達500Wh/kg以上，在多種電動航空場景得到應(yīng)用。
而對于全固態(tài)電池的應(yīng)用，業(yè)內(nèi)一致認為，要到若干年后才能實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化。寧德時代表示，現(xiàn)階段全固態(tài)電池里面仍有科學(xué)難題還未解決。雖然該公司已做出固態(tài)電池樣品，但相關(guān)指標(biāo)離實現(xiàn)商業(yè)化還有較長距離。全固態(tài)電池可能要在2030年后才能實現(xiàn)量產(chǎn)。