自2023年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議將低空經(jīng)濟(jì)列入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)以來(lái)，低空經(jīng)濟(jì)乘勢(shì)起飛。但時(shí)至今日，電池仍被視為低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵門(mén)檻之一。

近日，欣旺達(dá)動(dòng)力中央研究院院長(zhǎng)徐中領(lǐng)在接受21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者專訪時(shí)表示，相較新能源汽車(chē)電池，航空電池需要同時(shí)具備高能量密度、高功率密度與極致安全性——這如同要求運(yùn)動(dòng)員既擅長(zhǎng)馬拉松又能百米沖刺，可以說(shuō)低空飛行器電池是動(dòng)力電池領(lǐng)域“三好學(xué)生”。

據(jù)徐中領(lǐng)觀察，主機(jī)廠主要關(guān)注能量密度、輸出功率、安全性，部分產(chǎn)品考慮長(zhǎng)壽命、快充性能等?！扒罢呤强蛻舻耐袋c(diǎn)，后者是客戶的癢點(diǎn)。”

能量密度、輸出功率、安全性要求高

《21世紀(jì)》：欣旺達(dá)何時(shí)開(kāi)始研發(fā)低空飛行器電池？進(jìn)軍低空領(lǐng)域有怎樣的契機(jī)？

徐中領(lǐng)：欣旺達(dá)動(dòng)力中央研究院設(shè)立時(shí)我們就布局了相關(guān)的技術(shù)開(kāi)發(fā)，如鋰硫電池、高能量密度電池、固態(tài)電池、鈉離子電池等前沿技術(shù)。

欣旺達(dá)動(dòng)力立項(xiàng)開(kāi)發(fā)航空動(dòng)力電池是在2023年。這一年有幾件標(biāo)志性的事件：一是中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議將低空經(jīng)濟(jì)列入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)；二是億航取得了全球首個(gè)eVTOL適航證，標(biāo)志著這個(gè)行業(yè)發(fā)展步入快車(chē)道——之后的發(fā)展也印證了我們的判斷。

《21世紀(jì)》：這些技術(shù)元素之前是用在新能源汽車(chē)上的嗎？

徐中領(lǐng)：可以說(shuō)有部分是承接自最新的新能源汽車(chē)電池的通用技術(shù)，像HEV（混合動(dòng)力汽車(chē)）的高功率技術(shù)、PHEV（插電式混合動(dòng)力汽車(chē)）或EREV（增程式電動(dòng)汽車(chē)）的高能量密度高功率技術(shù)等 。更多的是針對(duì)低空飛行器需求開(kāi)發(fā)的新技術(shù)，如高效熱管理技術(shù)、輕量化集成技術(shù)等。

《21世紀(jì)》：新能源汽車(chē)的電池和低空飛行器的電池，有哪些不同？

徐中領(lǐng)：主要在能量密度、輸出功率、安全性三方面有所不同。首先，車(chē)用電池對(duì)能量密度的要求沒(méi)有航空電池高。對(duì)于車(chē)用而言，能量密度也是越多越好，但不構(gòu)成痛點(diǎn)。但對(duì)航空而言則是痛點(diǎn)：能量密度一般需要達(dá)到300Wh/kg這一門(mén)檻，否則飛機(jī)起飛攜帶的電池重量就能耗盡電量，無(wú)法產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值。馬斯克也說(shuō)過(guò)，電池能量密度至少要達(dá)到400Wh/kg，電動(dòng)飛機(jī)才能廣泛應(yīng)用。

其次，能量密度決定了低空飛行器能飛多遠(yuǎn)、載多少重，輸出功率則決定了低空飛行器能不能飛起來(lái)、能否應(yīng)對(duì)飛行工況。尤其垂直起降階段需要較大的功率，高輸出功率需要電池有較高的放電倍率支持。 

以典型電動(dòng)飛行器工況為例，其工作循環(huán)包含3-8C倍率的起降階段、0.5-2C倍率的巡航階段，且必須保留20%以上的安全冗余電量，以應(yīng)對(duì)可能的突發(fā)情況。而新能源汽車(chē)一般僅需0.1C-0.5C左右放電倍率。

此外在安全方面，飛機(jī)電池有其特殊要求，如需要保證在15米跌落時(shí)不能出問(wèn)題等。

預(yù)計(jì)2030年市場(chǎng)有望爆發(fā)

《21世紀(jì)》：欣旺達(dá)在上海車(chē)展展出的三款電池，各自針對(duì)什么類型的低空飛行器？

徐中領(lǐng)：欣旺達(dá)本次推出了3款面向飛機(jī)的電池，分別是230Wh/kg的高功率軟包電池、360Wh/kg的軟包電芯、350Wh/kg的圓柱電芯。

230Wh/kg的軟包電芯是專門(mén)為混合動(dòng)力應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)發(fā)的高功率密度電芯，主要是面向混合動(dòng)力飛機(jī)在起飛和下降階段的功率補(bǔ)充。 

360Wh/kg軟包和350Wh/kg圓柱電芯都采用高比能技術(shù)路線，通過(guò)提高電池的能量密度來(lái)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)對(duì)于更高載重和更長(zhǎng)續(xù)航里程的開(kāi)發(fā)需求，可以同時(shí)匹配載人和載物的純電動(dòng)飛機(jī)。

去年年底在第十三屆大灣區(qū)國(guó)際新能源汽車(chē)技術(shù)與供應(yīng)鏈博覽上，我們還展出了“航空電池-Gen1”（能量密度320Wh/kg）。這款已經(jīng)量產(chǎn)了，展臺(tái)上的eVTOL用的就是這款電池，所以這次電池沒(méi)有單獨(dú)展出。 

《21世紀(jì)》：航空電池從研發(fā)到量產(chǎn)，一般需要多久？

徐中領(lǐng)：具體時(shí)間視項(xiàng)目而定，不同的項(xiàng)目要求不同開(kāi)發(fā)周期也不同，整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程全部完成一般需要1-2年。

《21世紀(jì)》：目前航空電池的市場(chǎng)需求量并不大，為何還要進(jìn)入航空電池領(lǐng)域？

徐中領(lǐng)：現(xiàn)在是不大，但參考新能源汽車(chē)的發(fā)展速度：2009年前后國(guó)家推出新能源汽車(chē)“十城千輛工程”，2017年前后發(fā)展起來(lái)，2020年前后爆發(fā)了……我們預(yù)計(jì)低空飛行器市場(chǎng)在2027年后可能會(huì)慢慢放量，到2030年市場(chǎng)可能會(huì)爆發(fā)。

《21世紀(jì)》：為什么可以參考新能源汽車(chē)的發(fā)展規(guī)律？

徐中領(lǐng)：一方面，它們都是新型綠色交通工具。另一方面，這有明確的市場(chǎng)和需求推動(dòng)，有政策指引。但與新能源汽車(chē)相比，低空飛行器的發(fā)展有一個(gè)劣勢(shì)：在新能源汽車(chē)之前，油車(chē)已經(jīng)發(fā)展了很多年，而低空飛行器沒(méi)有可以借鑒的對(duì)象。發(fā)展難點(diǎn)在于需要建立很多規(guī)則，包括空域管理規(guī)則。不過(guò)，國(guó)家已經(jīng)加快了相關(guān)規(guī)劃，已經(jīng)在探索空域管理改革，也已成立了低空經(jīng)濟(jì)司等。當(dāng)然也有優(yōu)勢(shì)：動(dòng)力電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈成熟，可以支撐行業(yè)快速發(fā)展。

混動(dòng)側(cè)重高功率，純電側(cè)重高能量密度

《21世紀(jì)》：針對(duì)混動(dòng)eVTOL和純電eVTOL設(shè)計(jì)的電池，主要有哪些不同？

徐中領(lǐng)：一般來(lái)說(shuō)，能量密度和功率是“蹺蹺板”關(guān)系。結(jié)合各自需要，通常混動(dòng)電池側(cè)重高功率，純電電池側(cè)重高能量密度。

混動(dòng)飛機(jī)一般設(shè)計(jì)比較高的巡航里程，整個(gè)飛行過(guò)程主要通過(guò)航空燃油來(lái)實(shí)現(xiàn)，電池在起降及緊急情況下提供功率補(bǔ)充，要求具備20—70C的持續(xù)放電能力，因此一般都使用高功率的電芯產(chǎn)品。欣旺達(dá)本次推出的230Wh/kg高功率電池，具備20C的持續(xù)放電能力和70C的瞬時(shí)放電能力，主要就是面向混動(dòng)飛機(jī)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的。

在純電無(wú)人機(jī)或者eVTOL上，飛機(jī)電池需要為起飛、平飛、降落整個(gè)飛行階段提供動(dòng)力。電池需要具備更高的能量密度來(lái)滿足載重和續(xù)航的要求、更長(zhǎng)的循環(huán)使用次數(shù)來(lái)滿足市場(chǎng)對(duì)于盈利的需求。欣旺達(dá)本次推出的360Wh/kg的飛機(jī)電池產(chǎn)品，可以在保證能量密度的基礎(chǔ)上，提供>1800次的長(zhǎng)循環(huán)壽命，在純電飛機(jī)上具有非常好的綜合優(yōu)勢(shì)。

另外，我們需要給主機(jī)廠配套設(shè)計(jì)BMS（電池管理系統(tǒng)）。針對(duì)混動(dòng)eVTOL和純電eVTOL，BMS的整體架構(gòu)相似，但具體控制參數(shù)差別較大，欣旺達(dá)動(dòng)力可以提供“電芯-pack-BMS”的系統(tǒng)化解決方案。

《21世紀(jì)》：大圓柱和軟包有什么不同？ 

徐中領(lǐng)： 圓柱和軟包電池在化學(xué)體系上可以做到通用，電性能指標(biāo)比較接近。我們同時(shí)推出兩款產(chǎn)品主要是匹配飛機(jī)電池的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)：軟包電芯的尺寸靈活、適配性好、體積成組效率高，可以滿足多種定制化應(yīng)用場(chǎng)景，匹配低空飛行器的空間，并且預(yù)留了能量密度進(jìn)一步提升的空間。圓柱電芯更容易做到標(biāo)準(zhǔn)化，批量制造成本有優(yōu)勢(shì)，在相對(duì)大電量需求的飛行汽車(chē)上更容易實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)突破。

《21世紀(jì)》：目前欣旺達(dá)的低空飛行器電池能量密度能夠達(dá)到多少？可以用于哪些場(chǎng)景？

徐中領(lǐng)：目前欣旺達(dá)量產(chǎn)供應(yīng)的低空飛行器電池能量密度已經(jīng)達(dá)到320Wh/kg，并已經(jīng)開(kāi)發(fā)出360Wh/kg電池，同時(shí)預(yù)研了400Wh/kg的航空動(dòng)力電池。

當(dāng)前量產(chǎn)的電池，可用于低空物流場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的百公斤級(jí)載重和百公里級(jí)飛行，也可在低空文旅場(chǎng)景用于景區(qū)觀光，也適用于一些專業(yè)用途無(wú)人機(jī)等。

未來(lái)，為了提高飛行器電池的能量密度，一方面在電芯上，我們會(huì)導(dǎo)入固態(tài)和鋰金屬的技術(shù)元素，提高電芯的能量密度，另一方面在電池系統(tǒng)上，采用輕質(zhì)材料、復(fù)合材料以及CTP技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)減重的同時(shí)提高系統(tǒng)成組效率。

《21世紀(jì)》：相較載貨場(chǎng)景，載人場(chǎng)景對(duì)電池有哪些不同的要求？

徐中領(lǐng)：載人場(chǎng)景飛機(jī)電池的高安全性和高可靠性要求是第一位的，同時(shí)需要滿足高能量密度、高功率要求，尤其重要的是電池的安全性有其特殊要求。

例如，一方面，在載人場(chǎng)景中，一旦電池發(fā)生過(guò)熱失效，煙霧等有毒氣體不能進(jìn)入駕駛艙。另一方面，一旦某一電池包出了問(wèn)題，剩余的電池包要能正常工作，并在電池管理和飛控系統(tǒng)的配合下保證飛行器繼續(xù)工作直至平穩(wěn)著陸。

《21世紀(jì)》：在安全性方面，欣旺達(dá)有怎樣的技術(shù)儲(chǔ)備？

徐中領(lǐng)：欣旺達(dá)本次推出的航空電池產(chǎn)品，在安全性上進(jìn)行了系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)，從電芯材料選擇、電芯安全設(shè)計(jì)、安全制造、品質(zhì)管控、模組/pack層級(jí)的電池動(dòng)態(tài)監(jiān)控以及安全預(yù)警、熱蔓延控制和阻斷等方面做了系統(tǒng)的安全考慮。 

比如在電芯層級(jí)，通過(guò)引入半固態(tài)技術(shù)元素，電芯的熱箱安全可以從行業(yè)普遍的150℃提升到200℃；在系統(tǒng)層級(jí)，通過(guò)Al算法輔助的電壓、溫度和內(nèi)阻動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)電池的前置預(yù)警。相關(guān)產(chǎn)品目前已經(jīng)跟頭部客戶合作開(kāi)發(fā)中，今年就可以實(shí)現(xiàn)搭載應(yīng)用。

液態(tài)、半固態(tài)和全固態(tài)可能長(zhǎng)期共存 

《21世紀(jì)》：目前業(yè)內(nèi)的低空飛行器電池技術(shù)路線一樣嗎？

徐中領(lǐng)：目前欣旺達(dá)動(dòng)力采用高能量密度高安全性的全固態(tài)、半固態(tài)路線，友商可能采用不同技術(shù)路線，但我認(rèn)為最終會(huì)殊途同歸。

我們現(xiàn)在的規(guī)劃是，第一代電池采用極片涂覆技術(shù)等半固態(tài)電池技術(shù)，同時(shí)保證一定的電解液含量，具有較高的功率性能、低溫性能。第二代電池采用半固態(tài)方案，第三代將用到全固態(tài)電池技術(shù)。 

《21世紀(jì)》：在低空飛行器電池中，半固態(tài)、固態(tài)有哪些不同？未來(lái)都會(huì)全部轉(zhuǎn)向全固態(tài)嗎？

徐中領(lǐng)：半固態(tài)電池和固態(tài)電池主要區(qū)別在于，半固態(tài)電池雖然通過(guò)引入固態(tài)元素，降低了電解液含量，但仍然包含部分液態(tài)電解液成分，而固態(tài)電池完全不包含任何游離液體成分，一般來(lái)說(shuō)安全性會(huì)更好。

但由于低空應(yīng)用場(chǎng)景的多樣性，從長(zhǎng)期來(lái)看，液態(tài)、半固態(tài)和全固態(tài)仍可能共存。盡管固態(tài)電池在能量密度和安全性方面具有理論優(yōu)勢(shì)，但功率等特性目前仍存在短板。液態(tài)和半固態(tài)電池在現(xiàn)階段具有更好的綜合性能。

《21世紀(jì)》：和市面上其他產(chǎn)品相比，欣旺達(dá)的低空飛行器電池有哪些特殊之處？

徐中領(lǐng)：首先，欣旺達(dá)飛行器電池是基于客戶需求正向開(kāi)發(fā)的一款產(chǎn)品，更符合低空飛行器的實(shí)際需求。其次，欣旺達(dá)飛行器電池通過(guò)使用高比能正負(fù)極材料，電解液低消耗、阻燃和寬溫域設(shè)計(jì)，以及固態(tài)技術(shù)的加入、極片配方和微結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，在電芯的能量密度、功率密度和安全性三者間找到了最適合航空動(dòng)力應(yīng)用的平衡點(diǎn)。

在三方面性能平衡、達(dá)到300Wh/kg門(mén)檻的基礎(chǔ)上，我們還設(shè)計(jì)了更快的快充、更長(zhǎng)的壽命，這些有助于主機(jī)廠降低使用成本、提高盈利能力。

此外，我們?cè)谘械南乱淮虘B(tài)產(chǎn)品，能量密度>400Wh/kg，通過(guò)200℃熱箱和穿刺測(cè)試。這些性能都位列國(guó)內(nèi)第一梯隊(duì)。