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圆柱电池路线大有可为 又一电池公司公布eVTOL领域目标

陆地、海洋、天空……随着锂电池技术不断演进,应用场景不断拓展,把工作、生活、交通等从地面转移到低空中进行的想象照进现实,低空经济正“低空经济”蓄势腾飞。

政策方面,2023年以来,从国家层面到地方层面对低空经济重点产品eVTOL(电动垂直起降航空器)行业的支持政策密集出台。2024年,低空经济更是被首次写入政府工作报告。其中,航空动力电池技术研发不断推进,《通用航空装备创新应用实施方案(2024—2030年)》提出,支持电池、电机等优势企业加大研发投入,提升产品性能,培育一批知名品牌产品。推动400Wh/kg级航空锂电池产品投入量产,实现500Wh/kg级航空锂电池产品应用验证。

市场方面,通用航空产业是低空经济的主体,加快以无人化、电动化、智能化为技术特征的通用航空装备创新应用,是推动低空经济发展的重要举措。除了eVTOL初创公司,目前小鹏汇天、广汽集团、马斯克等车企已着手布局,并先后发布eVTOL相关产品。另外,锂电池企业也已经开展航空级电池的技术攻关,部分企业已推出航空级电池产品。

低空经济万亿市场崛起

一系列强有力的政策支持及市场推进,低空经济有望得到快速发展。

据悉,eVTOL可分为多旋翼、复合翼、倾转翼等类型,早期应用聚焦于商业运营和政府服务,例如空中巴士、应急消防,甚至快递业务等场景,而后逐渐拓展至私人出行市场。

据研究机构EVTank发布的预测,到2035年,全球eVTOL保有量将达到26,000架,带动全球eVTOL累计市场规模预计达到1600亿美元。未来随着eVTOL的批量交付将拉动eVTOL全产业链的市场规模达到万亿级。

比克电池创新工艺部部长许严博士

比克电池创新工艺部部长许严博士

“低空经济是新质生产力代表之一,预计将带动万亿市场空间。”比克电池创新工艺部部长许严博士在与电池网交流时表示,但根据国家发改委的表态,低空经济领域仍处于起步阶段。尽管有政策的强力驱动和市场的高度关注,实际的产业发展、基础设施建设,以及市场机制的完善还在初步构建中。

许严称,低空经济的崛起为电池企业提供了巨大的增长空间和发展机遇。借助低空经济,电池企业可将前沿技术渗透至更加多元的领域,促进产品性能升级、市场竞争力的显著提升。

作为eVTOL产品的核心组件,电池的性能和安全性直接决定了eVTOL产品终端性能和应用边界。eVTOL在电芯本征安全、高能量密度、长循环、快充、高放电倍率等方面几乎要求电芯具备全面极致性能,而当下对于完全适配eVTOL需求的电芯产品,行业仍处在探索阶段。

同时,许严还提到,工信部等四部门发布通知,推动400Wh/kg级航空锂电池产品投入量产。目前行业内电池单体能量密度普遍在280Wh/kg左右,和目标还有一定差距。

研究机构EVTank认为,eVTOL行业的兴起为锂电池及下一代电池技术,如全固态电池、锂金属电池等的应用开辟了新领域,创造了新的增长动能。

圆柱电池路线大有可为

当前用于eVTOL市场的电池封装形式多样,多种路线并行开发,方形、软包和圆柱电池都有其各自的特性。许严表示,鉴于eVTOL不同发展阶段和应用场景对电池性能需求的多样性,比克电池从型号、结构、化学体系三个维度出发,前瞻性地制定了从小圆柱电池到大圆柱电池的系统技术规划,具备高能量密度、高功率、高安全、快充电、长循环的特性,为低空经济市场提供可靠的动力保障。

比克电池

据许严分析,圆柱壳体强度高,全生命周期不变形,结构稳定性好;圆柱定向泄压能力较好,泄压面积较大,单只电池起火后,可以控制整包热蔓延;圆柱电池对于高比能化学体系的适用性更强,产品性能优异,支持快充、高功率、高能量等特性;圆柱电池配组灵活,可以满足不同应用pack需要,采用CTC设计后,成组效率显著提高;飞行器电池组存在多形状、非标准化产品的情况,圆柱电池pack在体积容量有着较强优势。

许严补充道,针对eVTOL市场,比克电池已有一系列满足需求的产品,同时正在进行针对性研发创新。比克全极耳圆柱电池具备高能量密度、高功率、高安全、快充电、长循环的“三高一快一长”的性能优势,将能够有效满足eVTOL对电芯的需求,目前已完成了从小圆柱到大圆柱电池的技术路径规划。

电池网了解到,比克电池是全球圆柱锂电池行业的先行者,有着20余年圆柱电池的研发经验,充分利用圆柱本身的优势,开发适用于eVTOL的产品。圆柱电池形成的全极耳技术路线,通过结构创新,有效降低内阻,提高功率、循环寿命等性能。

许严介绍,比克电池全极耳电芯平台2170-48B电芯兼具高容量和高功率性能,能量密度超过270Wh/kg,最大持续放电倍率达到8C,循环寿命大于1000次,同时通过130°C热箱、重物冲击、针刺热失控等多项测试,充分保证飞行安全。

比克电池全极耳2170-55B电芯在能量密度和功率性能方面大幅提升,能量密度达300Wh/kg,全DoD最大持续放电倍率8C,10分钟可将电量从10%充至80%,适合纯电动力eVTOL选择。

比克电池全极耳2170-25B电芯针对eVTOL混合动力和应急备用电力系统开发,可提供更强大的持续高功率输出,全DoD最大持续放电倍率达到24C,7分钟内即可将电量从10%充至80%,循环寿命大于5000次,适用于混合动力eVTOL,适合在极端情况下其应急动力系统选择。

比克电池大圆柱全极耳平台4680电芯能量密度超302Wh/kg,全极耳4695电芯能量密度超270Wh/kg,在固态技术的加持下,大圆柱电池有望在2030年之前突破400Wh/kg,满足低空飞行不同场景的高能需求。

值得一提的是,比克电池是国内最早公开大圆柱全极耳技术的电芯厂家之一,早在2020年就发布了第一篇大圆柱相关专利。截至目前,比克电池大圆柱专利总数近百项,大圆柱全极耳技术专利覆盖全面,电池结构、工艺以及设备相关的多个领域均有相关专利。

赋予高质量发展新动能

作为eVTOL和其他低空飞行器高效、可靠、绿色的动力来源,锂电池创新是构建核心竞争力的关键。从材料体系选型、电池结构设计、电池配方设计多个方面出发,比克电池进行差异化设计,进而实现适用于eVTOL的高能量密度兼顾高功率的产品特性。

技术进步的同时也会面临挑战,许严讲述到,比克电池典型的挑战例如产气问题,在高能量密度体系下,材料化学反应活性增强,带来更多的体系不稳定问题,对电池的体系设计,特别是电解液的稳定性设计提出了高要求。比克电池有着二十年的电解液开发经验和技术积累,通过设计调整可以很好地解决以上问题。

创新是发展的核心驱动力!许严表示,比克电池在高能量密度电池技术上,已经实现了多个国内第一:率先实现高镍高硅产品的批量生产,开创性地将碳纳米管应用到产品上以实现高性能,并且也是第一家批量生产国内能量密度最高的圆柱电池产品的企业。公司也是国内较早使用硅负极材料的电池企业,率先实现量产高镍-硅体系电芯,现已从一代硅走到了三代硅,快充性能优异。

许严指出,产业发展同时还需要与产业链上下游伙伴形成更紧密的协同和资源共享,更好地满足低空经济这一新兴热门市场的需求。

为推动低空经济行业高质量发展,许严提出建议:

1、加强政策引导与支持:政府应出台更多支持政策,鼓励技术创新和产业升级,同时建立完善的法规体系,保障安全有序的行业发展环境。

2、推动产学研合作:鼓励企业、高校、研究机构之间的交流合作,促进技术成果的快速转化与应用,形成技术创新链和价值链的深度融合。

3、强化基础设施建设:加快充电/换电网络、空中交通管理系统等基础设施建设,为eVTOL的大规模商业化运营提供必要条件。

针对低空经济领域发展,许严提出了比克电池技术突破与产品优化、标准化与认证、跨界合作与生态构建的主要目标和具体措施。

技术突破与产品优化方面,持续针对eVTOL的应用需求投入研发,真正地开发匹配eVTOL性能的产品出来,解决痛点,实现电池能量密度、循环寿命、快速充电及安全性等关键指标的显著提升,以满足eVTOL对电池的严苛要求。

标准化与认证方面,积极参与国际和国内电池标准的制定工作,推动eVTOL电池的标准化进程,确保产品顺利通过各项严格的安全与性能认证,为大规模应用奠定基础。

跨界合作与生态构建方面,与eVTOL制造商、空中交通管理服务商、充电基础设施开发商等协同发展、深度合作,共同构建完善的低空经济生态系统,加速技术商业化进程,并将全力配合eVTOL制造商,推进落地适航认证,尽早实现(2025-2026年)规模化应用。

许严透露,未来,比克电池将持续洞察新的应用领域,加大研发投入,不断提升电芯优质产能,抓住低空经济的黄金窗口期,为发展新质生产力积蓄更多动能。

结语:今年政府工作报告提出,要加快发展新质生产力,不断塑造发展新动能。从今年锂电池市场发展现状来看,动力电池、储能电池市场内卷严重,开辟新应用领域,创造新的增长动能,低空经济全新赛道的兴起正为电池行业开辟一条新路径。与此同时,像比克电池一样,致力于以创新构建核心竞争力并在锂电池领域深耕多年的企业,正以实际行动在全新场景全新赛道抢占发展先机,用技术的进步为eVTOL行业规模化和商业化发力。

【责任编辑:张倩】

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