航空动力电池已被多数锂电厂商视为战略级赛道,图为亿纬锂能推出的eVTOL电池产品炒股就看金麒麟分析师研报,权威,专业,及时,全面,助您挖掘潜力主题机会!
本报(chinatimes.net.cn)记者黄敏璇 胡梦然 深圳摄影报道
围绕低空经济eVTOL(电动垂直起降航空器),国内锂电厂商正在展开一场角逐之战。
近期,电池厂商欣旺达发布最新款航空动力电池“欣·云霄2.0”并宣布其第一代产品已实现量产;另一边电池巨头宁德时代也宣布获国际航空航天质量管理体系认证,正式达到航空工业标准;此前3月,亿纬锂能(维权)则宣布成为飞行汽车公司小鹏汇天下一代飞行器原理样机的低压锂电池供应商。《华夏时报》记者梳理发现,包括宁德时代(300750.SZ)、欣旺达(300207.SZ)、孚能科技(688567.SH)、亿纬锂能(300014.SZ)、中创新航(HK3931)、国轩高科(002074.SZ)等在内的多家电池厂商已陆续切入航空动力电池领域。
航空动力电池何以成为锂电厂商的兵家必争之地?
多位业内人士告诉《华夏时报》记者,这背后是两大因素驱动:一是近年锂电行业陷入严重内卷,企业急需寻找新的市场空间打破困境;二是低空经济作为新赛道,其衍生的航空动力电池市场仍处于研发阶段,市场竞争格局尚未确立,且发展前景广阔。国金证券今年4月发布的研报预测,到2030年国内eVTOL电池市场规模可达1126亿元。
“当前国内众多头部电池制造商都在积极布局低空产业的领域,将航空动力电池视为战略级赛道,投入力度显著提升。”中国化学与物理电源行业协会秘书长王泽深接受《华夏时报》记者采访时表示。
“现在锂电行业内卷严重,多数厂商布局低空经济应该不只是浅尝一下,而是想下大力气去做,因为这是打破行业现有内卷局面一个很好的切入点。”真锂研究院总编墨柯对本报记者说。
不过,目前来看“理想”与“现实”之间仍有较大差距。eVTOL作为一款新型航空器,其垂直起飞所需动力是地面行驶的10至15倍,电池能量密度要求远高于车用动力电池。目前主流锂电池的能量密度通常在150Wh—250Wh/kg左右。而对eVTOL而言,其大规模商业化应用对电池的要求是能量密度≥400wh/kg。
这意味着,对多数锂电厂商而言,要拿下航空动力电池这块“蛋糕”,依然任重道远。
入局:能量密度的冲刺
电池能量密度≥400wh/kg,这是eVTOL真正大规模飞起来的前提,也是锂电厂商入局低空经济必须跨越的首道关卡。
在近期举办的第十七届深圳国际电池技术展览会上,欣旺达正式推出航空动力电池产品“欣·云霄2.0”,能量密度达到360Wh/kg。这是欣旺达自2023年布局低空经济后推出的第二代产品,其一代产品据称已量产并完成百公斤级飞行器百公里飞行验证。
欣旺达研究院院长徐中领透露,公司还在预研400Wh/kg的航空动力电池。同时制定了五代技术升级路线,计划在2027年实现全固态电池能量密度突破500Wh/kg的目标。
相比之下,行业龙头宁德时代的入局来得更早,研发进程也领先一步。早在2023年7月,宁德时代就与中国商飞等主体共同成立商飞时代(上海)航空有限公司。2024年8月,宁德时代又以数亿美元独家投资国内头部eVTOL主机厂峰飞航空,正式开启航空动力电池的应用布局。当年6月,宁德时代董事长曾毓群在公开活动上透露,公司已成功试飞了4吨级民用电动飞机,并正在加速8吨级电动飞机的研发。该项目使用的电池是凝聚态电池,单体能量密度高达500Wh/kg。
今年1月,搭载宁德时代电池的峰飞航空2吨级eVTOL正式亮相春晚。近期,宁德时代还宣布通过了全球航空航天领域最高质量标准AS9100体系认证,标志着公司产品在无人机、eVTOL等领域拥有国际化资质保障。
行业老大之外,一众锂电厂商也在冲刺航空动力电池研发。孚能科技自称公司已成为全球少数eVTOL电池量产装机并完成上万次实测的企业,公司eVTOL半固态电池已进入产业化阶段。孚能科技研究院院长姜蔚然去年12月在采访中透露,公司第三代半固态电池处于产品验证阶段,能量密度达到400Wh/kg。
此外,亿纬锂能前沿材料研究所所长冀亚娟今年4月在活动上透露,目前公司硅基软包电池技术取得重大进展,产品能量密度高达380Wh/kg,可为低空飞行器提供动力支持。今年3月,亿纬锂能公告,公司已收到飞行汽车企业小鹏汇天的供应商定点开发通知书,将为后者提供下一代原理样机低压锂电池。
“目前头部电池厂商已经将航空动力电池视为‘第二增长曲线’,研发投入持续加码,行业整体处于‘技术验证-小批量试产’阶段。”深圳汽航院院长张瑞锋接受《华夏时报》记者采访时表示,低空经济成为电池厂商的战略要地,核心在于政策红利、技术升级与市场蓝海的三重驱动,从技术迭代需求看,传统汽车动力电池技术趋近饱和,而航空动力电池作为新赛道,要求更高能量密度、更高功率密度和极端环境可靠性,这为电池厂商提供了技术突破的“新战场”,锂金属电池、固态电池等前沿技术可绕过传统锂电专利壁垒,实现换道超车。
“当前国际航空动力电池领域竞争格局呈现‘三国杀’态势,一是国际巨头如美国SES、德国博世等企业凭借锂金属电池技术领先,已进入eVTOL头部厂商如Joby的供应链,但成本控制能力较弱,单Ah成本是国内企业的2-3倍;二是国内头部企业依托供应链成本优势与政策支持,在中低功率领域(如100kW以下无人机)占据主导,但高端市场(如载人eVTOL)仍需突破适航认证壁垒;三是跨界玩家如广汽埃安、吉利等车企自研电池,试图打通‘整车-电池’闭环,但其航空领域技术积累不足,短期难以撼动专业电池厂商地位。”张瑞锋表示。
困局:破解不可达三角
所谓航空动力电池,是指低空飞行器eVTOL所使用的动力电池。eVTOL有载人与载物之分,载物eVTOL等同于大型无人机,而载人eVTOL则等同于小型飞机,后者是低空经济发展的主要方向,也是各大锂电厂商主攻的目标。
相比新能源汽车电池,航空动力电池在性能指标上要求更为严苛。王泽深介绍,这主要体现在三方面,首先是能量密度需突破400—500Wh/kg,远超车用电池的200—300Wh/kg,从而满足飞行器续航与载重需求;其次是功率输出需兼顾8—10C倍率起降与3—5C巡航,电池需具备高倍率放电能力;最后是安全性需满足极端条件(如15米跌落、20℃低温)下的零失效风险,且故障时需保障冗余电力供应。
正因如此,高能量密度、高充放电倍率、高安全性也被称为航空动力电池的“不可达三角”,各大锂电厂商的破局之策是以新技术实现三者的平衡,包括固态电池、金属锂电池等。例如,宁德时代通过凝聚态电池将能量密度提升至500wh/kg;欣旺达则是先走半固态电池路线,同时在研全固态电池,以提升能量密度和安全性。
不过,当前固态电池技术仍未发展成熟,因此电池厂商仍需在三者中做取舍。徐中领曾在采访中透露:“比如在一些高频起降短途的场景中,我们会牺牲一些电池充电速度,采用换电的方式来解决其他性能的可靠性问题。”
王泽深向记者表示,当前航空动力电池仍面临三大技术瓶颈,一方面是能量密度提升受限,固态电池虽有望突破至400—500Wh/kg,但受限于界面接触、热稳定性及高成本,短期内难以商业化。另一方面是功率与能量密度难以平衡,需通过材料创新和结构设计突破“跷跷板效应”,满足飞行各阶段需求。此外,电池极端环境适应性不足,同时缺乏航空专属认证体系,成本居高不下。这些挑战亟须材料、系统设计和适航标准的协同突破。
一位eVTOL企业高管告诉本报记者,目前国内电池厂商的航空动力电池刚刚起步,还不能完全满足eVTOL规模化商用的性能需求,“续航焦虑仍然客观存在”。
“据我所知,现在国内eVTOL产品普遍用的是国产电池。不过目前国内电池厂家的航空动力电池刚刚起步,还不能完全满足eVTOL规模化商用的性能需求,续航焦虑客观存在。”国内eVTOL主机厂零重力飞机工业(合肥)有限公司首席战略官陈炎接受本报记者采访时就表示,为有效解决续航焦虑问题,该公司的固定翼飞机和多旋翼eVTOL产品都采用了换电设计。其乐观估计,未来5年内航空动力电池有望成为新能源汽车同样的规模化市场,届时主机厂、电池厂等产业链上下游将会形成相对契合发展的局面。
陈炎认为,未来航空动力电池主要需提升两大方面性能,一是电池能量密度进一步取得突破,二是在安全性特别是热失控方面进一步完善。具体而言,其认为eVTOL大规模商业化应用对电池的要求包括能量密度≥400wh/kg、循环寿命≥2000次循环。
“就三元锂电池来看,发展方向大概率会是46系列电芯成为eVTOL首选。固态电池何时能满足这种需求,还有待观察。目前我们用的是能量密度最高的国产三元锂电池,电芯能量密度为320wh/kg。不过除了三元锂电池厂商,我们还与金属锂电池和氢燃料电池企业建立了合作关系。”陈炎说。
未来:何时能盈利?
尽管技术研发尚未跟上市场需求,但航空动力电池已经显现出一个较为庞大的市场前景。
张瑞锋介绍,短期(2025—2027年)来看,航空动力电池应用场景以无人机物流、观光游览等为主,需求规模约50亿元—80亿元,主要集中在300Wh/kg级磷酸铁锂和400Wh/kg级三元电池。从中期(2028—2030年)来看,随着载人eVTOL逐步商业化,500Wh/kg级锂金属电池将成为主流,市场规模突破300亿元,年复合增长率超50%。从长期(2030年后),随着“氢能-锂电”混合动力技术成熟,航空动力电池市场可能进一步扩容,叠加储能、航空应急电源等衍生需求,整体规模有望超千亿元。
航空动力电池千亿市场从何而来?这背后是两大原因影响:一方面,电池作为eVTOL的核心零部件,成本不菲且占总机成本比例较高。“eVTOL电池成本与供应链整合能力存在直接关系,同时还与供货量直接相关。当前eVTOL电池不是标准化货架产品,全部需要定制。因此电池价格不可能便宜,特别是与车用电池相比可以说相当昂贵。在BOM成本中,连同电机、电控会占到一架eVTOL总成本四分之一甚至三分之一。”陈炎向记者介绍。
另一方面是受eVTOL电池更换频率影响。陈炎称:“根据目前电池行业的技术水准,一台eVTOL电池可以使用5—10年,具体要看电池本身的循环次数,还要看具体的应用场景。大体评估,eVTOL电池市场将在3年后开始起量,出货量会比现在高出一个数量级,5年后可能会再上一个数量级。”
国金证券今年4月发布的研报显示,到2030年国内eVTOL电池市场规模可达1126亿元,其中包括98亿元的前装市场和1028亿元的后装市场。
前装市场方面,根据《客运eVTOL应用与市场白皮书》预计,2030年国内累计eVTOL需求量为16316架,假设单eVTOL带电量200kWh,价格3元/Wh(航空级电池较车用电池价格高1个数量级),对应单机电池价值量60万元,则对应前装市场累计约98亿元。
后装市场受更换频率影响弹性更大。其测算在单天飞行8次,电池循环寿命1000圈的假设下,eVTOL电池的更换次数达到14次。而在eVTOL20年生命周期内,2030年国内累计eVTOL需求量预计为16316架,假设更换均价单机45万元,提供电池后装市场累计约1028亿元。
航空动力电池市场前景可观,但商业化时间表仍不清晰。王泽深认为,航空动力电池的商业化进程取决于技术突破、适航认证及市场需求的协同推进。当前,高能量密度、高安全性的固态电池和锂硫电池等技术仍处于研发验证阶段,规模化生产与成本控制尚未成熟。同时适航标准严苛,认证周期长,需产业链上下游协同攻关。尽管eVTOL等新兴场景带来潜在需求,但短期仍以示范运营为主,大规模商用预计还需5—10年。
因此,目前来看航空动力电池何时能给锂电厂商带来盈利也未可知。不过,在墨柯看来,航空动力电池技术要求更严苛,毛利率也会更高,这意味着企业盈利的产量门槛相比新能源汽车电池会更低。
张瑞锋认为,航空动力电池已从“概念期”进入“技术攻坚与场景落地并行”阶段,未来3—5年将是行业分化的关键期,具备技术储备(如锂金属/固态电池)、供应链整合能力(如与材料厂商合资建厂)和政策资源的企业有望率先盈利。
“对于载人eVTOL电池领域而言,锂金属电池预计在2026年—2028年完成适航认证并小批量装车,但初期成本较高,单套电池成本超百万元,企业可能通过政府补贴实现盈亏平衡,长期则需要规模效应降本,即目标成本<5000元/kWh。”张瑞锋表示。
责任编辑:徐芸茜 主编:公培佳