动力锂电池-产业专题

eVTOL电池市场超千亿元龙头企业竞相布局 | 深电协盘点

时间:2024-04-29 作者: 来源:深圳电池协会

2021年至今，多份中央经济文件提及“低空经济”，而2024年“低空经济”更是首次被写入政府工作报告，并被视为“新增长引擎”之一。与此同时，全国20多个省、市、自治区亦将“低空经济”有关内容写入2024年政府工作报告，以深圳为例，对eVTOL企业的研发、制造、适航取证、航线开通运行，均设置奖励，产业扶植力度大。这使得作为“低空经济”最新兴、最重要的载体---电动垂直起降飞行器（eVTOL）获得广泛关注。目前国内eVTOL主要应用场景可分为短途定期载客飞行、企业与私人包机、空中游览飞行、医疗转运四类，其中，短途定期载客飞行为eVTOL运营的重要模式之一。据Morgan Stanley预计，全球eVTOL行业市场规模2030年将增至3000亿美元，2040年有望超过万亿美元，市场潜力巨大。

02、eVTOL电池：高安全、高能量密度、高功率密度

作为eVTOL技术的核心组件，航空电池技术的要求远高于传统电池。具体来看，电池功率密度决定了eVTOL是否可以安全起飞和着陆，能量密度大致决定了eVTOL的航程范围。eVTOL垂直起飞所需要的动力是地面行驶的10-15倍，当前eVTOL电池能量密度可达285Wh/kg水平，但目前市面主流eVTOL续航仅约20分钟-1.5小时，商用门槛高达400Wh/kg，且未来能量密度要求将会达到1000Wh/kg，远高于当前车用动力电池的能量密度，eVTOL电池能量密度仍有待进一步提高。

充放电倍率方面，eVTOL的飞行需要经历起飞、巡航、悬停等阶段，其中起降阶段要求电池的瞬间充放电倍率在5C以上。

安全性能方面，eVTOL电池安全性要求格外严苛，需保障飞行汽车出现安全事故时，仍然能够安全着陆，不仅要求电池自身安全性达标，还要求电池系统在其他系统损坏时仍能保障动力。

循环寿命方面，电池循环寿命直接影响电池更换频率，高充放电寿命可以减少安全隐患的产生。

综合来看，eVTOL要求电池高安全、高能量密度、高功率密度。

03、eVTOL电池市场规模超千亿元

政策技术双驱动，带动低空经济加速落地的背景下，eVTOL也将迎来广阔的市场前景。根据《客运eVTOL应用与市场白皮书》预计，2030年累计国内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，则对应前装市场约98亿元，而eVTOL电池后装市场市场空间则更为可观。

在单天飞行8次，电池循环寿命1000圈的假设下，电池的更换次数14次，在eVTOL20年生命周期内，30年累计国内eVTOL需求量预计为16316架，假设更换均价单机45万元，eVTOL电池后装市场空间约1028亿元。

05、技术趋势：固态/半固态电池或为未来主流路线

目前eVTOL电池主流在研技术路线有锂电池和氢燃料电池两种，其中，氢燃料电池尽管具备能量密度高（600Wh/kg-1000Wh/kg）、充能速度快、低温性能好等优势，但其功率密度尚不能满足eVTOL对于峰值功率密度要求，且其仍处于商业化早期阶段，市场预计氢锂混动系统有望成为过渡。而锂电池属于当前商业化进展较为领先的eVTOL电池技术路线，当前多家企业主攻高镍三元+硅基负极体系方案，能量密度在300Wh/kg左右。此外，软包电池凭借其高能量密度、高放电性能、和更轻重量等优势，加之，eVTOL对电池价格宽容度高，软包电池有望成为eVTOL电池中期主流方案，目前美国空中电动出租车初创公司Joby及孚能科技等在eVTOL电池开发商均采用软包电池。

不过，由于eVTOL对于电池包能量密度和峰值功率密度的理想要求分别400-500Wh/kg和1.5-2.0kW/kg，目前已量产的前沿锂电池技术基本难以兼顾eVTOL两者要求，市场主要通过研发固态/半固态锂电池去提升能量密度上限和安全性来适应eVTOL应用场景。目前固态电池的能量密度在400Wh/kg以上（欣视界当前固态电池450Wh/kg以上），且放电倍率性能优异，最新实验室固态电池产品已可达5C倍率6000次循环。

综合来看，eVTOL电池产业技术发展，将呈现出短期以软包体系下锂电池三元技术路线为过渡，中长期将向固态电池技术路线演进。