固态电池量产应用可能最先飞上天。近日,中金研报表示,由于eVTOL(电动垂直起降飞行器)要求电池高安全、高能量密度、高功率密度的特点,固态/半固态电池或为未来主流路线。
并且,有券商分析师认为,除了AI之外,目前固态电池也已经成为了集新能源和低空经济两个最具成长性概念于一身的科技板块。“整个eVTOL产业能否成功,除了本身的轻量化外,其实最终还是要看电池,尤其是固态电池的量产突破。”作为中国轻量化和低空经济的龙头企业,万丰奥威的相关负责人对真锂新媒表示。
按照目前的液态锂电池技术,其能量密度的天花板是300Wh/kg。但是要想维持旋翼机的正常起飞,电池的放电功率密度则需要达到0.5~1KW/Kg。尽管对于高倍率液态锂电池来讲,做到正常起降并不难,但是要想维持长时间飞行却显得有些勉为其难。这是一道简单的数学题“能量密度÷放电功率密度≈飞行时间”(不考虑加速、载荷、气流、滑翔滞空等因素)。目前一颗液态锂电池大致能让自己飞上几十分钟,甚至只有十几分钟。这就陷入了一种死循环。要想飞得时间长,就要加电池。但是更多的电池又增加了重量,让飞机更耗电。例如目前已经少量投产2吨级eVTOL飞机,但是仅电池重量就已经占到1/3。与燃油飞机相比,大型无人机或者载人eVTOL受制于电池能量密度,其航程和有效载荷明显处于劣势。因此,只有更高能量密度、更高放电倍率的固态电池的量产,才能真正让电动飞行汽车真正进入实用阶段。除了能量密度不足导致的续航里程焦虑外,在目前液态电池的技术能力下,eVTOL还有更多的安全顾虑。
一方面,为了实现高倍率放电,锂电池根本就不可能做到理论极限的能量密度,电池循环寿命也大幅缩短。这导致实际续航里程往往大大低于理论值。这在电动汽车上已经成为了普遍的诟病,只不过对于eVTOL来说,这个问题更加致命。电动汽车没电了可以停在路边,大不了叫辆拖车。可是eVTOL总不可能和地球引力说,我没电了先在天上停一会吧?尤其对城市这种复杂地形,小型无人飞行器还可以勉强迫降,对于中大型无人机,甚至是载人飞行器,一旦电量不足准备在城市迫降,那就将是一场灾难。所以对于目前的“患”有严重里程焦虑的eVTOL来说,除了起飞外,与其说它是在飞行,还不如说它是在时刻准备降落。另一方面,对于目前的液态锂电池来讲,由于高倍率、大电流持续放电还将导致电池过热、内部结构损伤等一系列问题。目前电动汽车的自燃事故还时不时登上媒体头条。对于普遍使用放电倍率更大的三元锂电的eVTOL来讲,这种风险将更加难以预料。因此,电容量更大、不易自燃的固态电池必然成为eVTOL的首选。第三个因素就是价格。宁德时代首席科学家吴凯日前在2024先进电池前沿技术研讨会上表示,宁德时代的目标是到2027年实现全固态电池的小批量生产,即使是大批量生产仍然会面临成本等问题。
作为一项新技术,固态电池注定将是高成本、高售价的代名词。当然这里要排除那些只是少放了一点电解液就敢说自己是“半固态电池”的厂家。 对于这么高成本的全固态电池,除了少数豪车外,对于正处于价格战的电动汽车来讲似乎略显奢侈,也难以形成市场竞争力。但是对于本身就定位高端、追求极致性能与特殊应用的eVTOL来讲,全固态电池的高成本与高性能却显得相得益彰。中金公司在其研报中就表示,现有电池技术均未能完美满足eVTOL对于电池能量密度和功率密度的要求,看好固态/半固态锂电池成为未来主流技术路线。信达证券也表示,eVTOL电池及动力系统成本占比达到50%左右,电池有望向高能量密度发展,固态电池将逐步受到重视。真锂研究创始人墨柯老师认为,即使是全固态锂电池能在2026、2027年初步实现量产也有可能面临成本过高的问题。更多只是一部分“高配”车型和eVTOL的选择,距离真正走向大众消费还需要还需要逐步摊平成本。只不过,墨柯老师也表示,目前全固态锂电池概念的火热依然还只是资本市场主导的产物,对于实际的产品和产业应用不应抱有太多的幻想。在量产初期,固态锂电池依然会存在品质不稳定、循环寿命低等问题。短期内,固态电池的市场需求将集中在一些特定区域的示范应用。届时,产业现实与投资的热度可能出现一定的落差,大家一定要做好心理准备。