繼汽車實現了電動化后,動力電池正在向三維立體交通最后一塊版圖——航空領域發起攻勢。

5月9日,正力新能正式對外發布賦能三維交通領域的航空級戰略產品——正力·航空電池。該電池能量密度高達320Wh/kg,在兼顧高能量密度的同時,依然可以滿足20%SOC下,12C的大倍率放電性能,破解了高能量密度和高倍率不可兼得的行業難題,使得航空電動化成為可能,拉開了航空領域電動化的序幕。

過去十年間,動力電池替代燃油車發動機,讓汽車由電驅動。現如今,電動汽車市場滲透率已經突破30%。正力·航空電池的推出,預示著動力電池正式從二維交通向三維交通進軍,未來大量運行在空中的直升機、各類無人機和eVTOL,都有望由動力電池驅動,從短航程到中航線,從低空旅游、特種運輸,到城際交通,甚至到市內高速通勤或都將發生變革,而每一場變革,都將打開一個新的量級市場。

電動飛行器已近在眼前 全球各國密集布局

今年1月,美國NASA宣布,其第一架全電動機型Maxwell X-57將于今年上半年“上天”。該飛機動力放棄了航空燃料,完全采用動力電池來驅動電動機。

國內方面,中國政府已經發布《國家綜合立體交通網規劃綱要》,提出要建立立體交通出行體系,到2035年初步建立現代化高質量綜合立體交通網,有力支撐“123出行交通圈”。

航空領域電動化,已經成為各國正探索、競爭的交通新領域,都在爭相加碼技術投入,希望在這一賽道占據領先地位。

當前,路面交通資源已經愈發緊張,交通擁堵隨處可見,困擾著人們的出行。同時,無人機物流配送、特種飛機作業、飛行汽車等新業態開始浮現。對于交通領域來說,開拓空中資源,已經成為趨勢。

從應用端來看,航空領域電動化也是大勢所趨。

從全球碳排放來看,采用動力電池驅動的飛機,能源利用率可以較石油提高60%~70%,碳排放減少90%。

從飛行成本來看,傳統燃料價格高昂,而電力成本低廉。據機構測算,電動飛機每小時的運營成本要比使用傳統燃料飛機要低60%到80%,極具性價比。

另外,傳統飛行器噪音污染嚴重,如果大批量在空中使用,噪聲污染恐怕成為新包袱。而動力電池驅動的飛行器,聲音可以降至60dB,較燃油發動機可降噪65%。

在二維交通向三維立體交通發展過程中,基于動力電池的飛行器,在飛行成本、碳減排、降噪、自動駕駛、安全等層面,都較傳統燃料有著天然優勢。這也是越來越多傳統航空飛機、特種用途飛機和各類飛行器等相關領域企業開始期待電動化的原因所在。

航空領域電動化的挑戰和機遇

eVTOL、飛行汽車、各類無人機和直升機將是未來低空資源里常見的交通運輸工具,而要其實現電動化,關鍵仍然要看動力電池。

近年來,得益于汽車電動化的需求推動,動力電池能量密度由2011年的60~80Wh/kg,到現如今三元產品已經達到250Wh/kg,提升了約4倍;功率性能提升超過3倍。

成本方面,也由2011年的4~5元/Wh降至目前的0.7~0.8元/Wh。

然而,與電動汽車不同,飛行汽車場景更為復雜特殊,要電動化上也提出了新挑戰:

航空飛行器航程對整機重量敏感性遠大于電動汽車,對電池提出了極致的輕量化需求;

平均放電功率要明顯高于電動汽車,要求電池具備高能量密度和高放電倍率;

安全要求更高,電池需要達到ppb級航空標準。

輕量化極致要求,就需要電池具有高能量密度;極高的放電功率就需要電池具有高功率。簡而言之,就是需要電池高能量密度與高功率這對矛盾體“兼得”。然而,從電池材料特性來看,要實現高能量密度和高功率,無異于“蜀道之難”。

“三高一快”航空電池誕生 撬動電動航空賽道

志不求易者成,事不避難者進。航空領域電動化,將為動力電池提供巨大增量空間,同時攻破航空電池技術瓶頸,也將為企業筑牢技術壁壘。

“要實現電池高能量密度和高功率,在技術上是很難同時實現的。”在正力新能產品發布會上,正力新能首席產品官于哲勛博士表示,基于對航空用動力電池需求的深度理解和自身技術支撐,正力新能率先在業內推出航空動力電池,具有高能量密度、高倍率、高安全、快充等“三高一快”4個優異特性,“這些都是我們在技術上的不懈追求,所達成的極致性能體現。”

能量密度方面,正力·航空電池電池能量密度高達320Wh/kg,極大地減輕了電池重量,進而可以讓電動飛行器更輕、飛得更遠。

功率方面,在滿足320Wh/kg高能量密度的同時,正力·航空電池可以做到12C放電,放電功率滿足航空飛行器飛行過程中超高放電需求。值得補充的是,正力·航空電池在20%SOC情況下仍能保持12C的放電能力,保障飛行器的安全。

安全層面,正力·航空電池實現了ppb級別失效概率的航空級安全性標準和“零”熱擴散的航空級安全需求,突破動力電池在航空領域應用的最后一道障礙。

快充方面,正力·航空電池可在15分鐘充電至80%。

高能量密度與高功率兼而有之,且滿足極速快充和高安全,具備“三高一快”的正力·航空電池無疑將為航空領域電動化開辟出一條坦途。

據于哲勛介紹,為實現“三高一快”4個指標的突破,正力新能從材料開發、電芯設計、生產制造等多個維度創新。

以電芯制造為例,正力新能基于新能源行業特點和管理特性,實現從研發端起始的9大模塊、50道工序、3000多項過程參數監控數據覆蓋全域共享、精準運營、大數據驅動,已經建成具備世界領先水平的新一代軟件定義電芯工廠。

作為業內率先踏足航空級動力電池領域的企業,正力新能已經積累了豐富的航空電池研發、應用經驗,并與國內外飛行器頭部品牌建立了廣泛的合作。

從交通體系變革來看,航空領域是動力電池尚未踏足的新領域。航空電動化,將為動力電池提供巨大增量空間。相信,未來會有越來越多的動力電池企業進入這一賽道,而在動力電池企業的共同努力下,不斷攻克航空領域電動化的一系列動力短板,航空領域大規模電動化也將加速到來。

在5月9日的發布會上,除了可量產的應用于航空領域的正力航空電池,正力新能還重磅推出正力·乾坤電池、正力·儲能電池、正力·鈉離子電池等新產品及技術,涵蓋了海陸空各個領域應用,充分展示了公司多年來持續深耕、不斷積累,逐漸形成的“321”產品戰略體系和均衡全面的技術儲備。