正力新能“三高一快”eVTOL航空航天电池产品挑战动力电池技术制高点

6月26日广汽科技日，广汽集团首次公开展示了旗下飞行汽车项目“GOVE”，并现场完成全球首飞，引起了热议。据悉，GOVE飞行汽车具

6月26日广汽科技日，广汽集团首次公开展示了旗下飞行汽车项目“GOVE”，并现场完成全球首飞，引起了热议。据悉，GOVE飞行汽车具备垂直起降功能，并搭载双备份多旋翼飞行系统，以确保飞行安全。在首飞仪式上，GOVE除了起降，巡航，还展示了18米高空悬停、180度转向等高难度动作。以广汽为代表的国内一线车企深入探索立体出行布局，也引发了国内新能源行业对于未来电动化低空出行新方式的无限遐想。

01

未来已来

eVTOL下一代电动出行方式近在眼前

  广汽“GOVE”的首度亮相，虽然还只是一次试飞，但却传达了一个非常积极的信号：中国新能源汽车产业在逐步发展壮大的同时，极具想象力的中国企业正在努力“向上”突破，积极思考陆海空三维交通全面电动化的发展道路。随着技术的飞速发展，城市空中交通概念的兴起，电动飞行器这个曾经只出现在科幻电影中的新生事物，正在变为现实。

  在很多人的想象中，既能在空中飞行，也能像汽车那样在陆地上行驶，可以实现远距离载人的陆空两用交通工具将会是未来城市空中出行的终极解决方案，但受制于滑跑起降对起飞场地的苛刻要求,以及需要同时满足陆空两栖驾驶需求，传统意义上的飞行汽车在技术上仍有诸多难点需要克服，为此，现代飞行汽车概念由传统概念的陆空两栖车辆拓展为电动垂直起降飞行器。eVTOL正在成为最接近人类翱翔天际的可能，并在全球多个国家开始得到广泛验证。

正力新能概念eVTOL垂直起降飞行器

  对于eVTOL，很多人可能会感到陌生，甚至会在第一眼看到它时把它当做是直升机或者某种大型无人机，但就像“小熊猫”不是“熊猫”一样，eVTOL和我们传统概念里的飞行器完全不同，它的专业名称叫做Electric Vertical Take-off and Landing，意为电动垂直起降(载人)飞行器，简称eVTOL。分解开来就是：

  电动(Electric)：和EV纯电动汽车一样，纯电驱动，不像传统的飞机、直升机依靠燃油驱动。

  垂直起降(Vertical Take-off and Landing)：不需要滑跑就可以完成垂直起飞和降落动作，摆脱跑道依赖，比普通民航客机更为灵活。

  它还有一个最大的特点，那就是载人：eVTOL每次充满电能同时搭载至多4~5位乘客以时速400公里以上的速度完成300公里的短途飞行。

  以上就是针对eVTOL的基本定义，可能在大多数人眼里，eVTOL作为新生事物还略显新鲜，但回顾它的发展史就能发现，它距离我们比想象中更近，空中交通全面电动化的时代已经到来。

  eVTOL的灵感来自军用固定翼飞机垂直起降技术VTOL，这一概念最早从二十世纪四十年代被提出，在二十世纪八十年代由美国波音公司和贝尔直升机公司(Boeing Bell)联合研发，1989年具备垂直起降(VTOL)能力的侧转旋翼机“鱼鹰”成功首飞，并很快进入美国空军和海军陆战队服役。

  数据统计，截止到2011年，MV-22型“鱼鹰”VTOL飞机已飞行超过10万小时，每飞行小时的事故发生率大约只有美国海军陆战队飞行机队平均事故发生率的一半，成为事故发生率最低的旋翼机，被美国海军陆战队称为最安全或接近最安全的飞机。

MV-22“鱼鹰”侧转旋翼机

  作为一项历经美军多年战斗及救援行动实战部署的成熟技术，VTOL技术被引入交通电动化领域，提出eVTOL概念，和传统汽车产业引入新能源技术带来新能源汽车产业革命类似，重点在于动力系统方面的技术替代，将是全球新能源技术日趋成熟下水到渠成的必然结果。

  最早的eVTOL领域创业先行者，可以追溯到2009年美国JOBY的成立，据悉其在创立之初就已开始秘密研发eVTOL。2022年底，该公司已成功收到美国联邦航空管理局(FAA)为其提出的适航标准，并完成了四次必要系统审查中的第二次，适航认证工作进展迅速，预计将在2025年推出空中出租车服务。

Joby发布的eVTOL垂直起降飞行器

  2010年，Wisk团队也开始探索电动垂直起降飞行的可能性，该公司在2023年被波音全资收购，并保持独立运作。这一收购将帮助Wisk从波音在飞机认证方面的经验以及波音与世界各地航空公司的关系中受益，在波音公司发布了2023年《可持续发展报告》中，提到Wisk将成为美国首个获得自动驾驶载客eVTOL认证的候选人。

Wisk发布的eVTOL垂直起降飞行器

  由此起始，Lilium，Archer等行业独角兽如雨后春笋般出现，全球eVTOL浪潮星火燎原。

  期间随着欧美国家针对eVTOL的适航认证体系法规、条款的制定和完善，以及电池、电控、电动机、轻型复合材料、飞控等关键技术的发展，eVTOL引发的新一轮航空革命已然来临。

  截至目前，国内的eVTOL赛道已经聚集了包括亿航智能、峰飞航空、时的科技、沃飞长空、山河科技、沃兰特、御风未来等二三十家企业。欧美国家的Joby Aviation、Lilium、Volocopter、Vertical、Archer、Embraer、Beta等公司也相继推出eVTOL产品。

  除了初创公司，传统飞机或飞机发动机巨头以及汽车巨头们，也是这片蓝海的忠实拥趸，无论是波音、空客、罗罗，还是吉利、丰田、戴姆勒、奥迪、现代、本田等，无不在积极布局eVTOL赛道。

  特别是2023年，eVTOL领域首飞消息不断，此时的eVTOL正像多年前的新能源汽车一样，正在成长为未来十年改变出行方式的新风口。

02

超级解决方案

eVTOL城市空中完美的出行工具

  前面介绍了eVTOL的蓬勃发展态势，或许有人会质疑——为什么是它?eVTOL究竟有什么魔力，能够吸引全球电动飞行领域的探索者和资本方趋之若鹜。

  原因第一是因为新能源技术赋能航空电动化带来的优势，第二是由于其立体化交通的属性而展现出的广阔应用前景，两者共同确立了eVTOL作为新一代低空资源开发关键载具的地位。

  在第一个方面，eVTOL具有高安全、低成本、更环保、智能化四大特点：

  高安全：目前全球现有的eVTOL整机构型或技术路线主要有多旋翼构型、复合翼构型、倾转旋翼构型、倾转涵道风扇+完全矢量控制、隐藏式推进系统+无翼设计。其中前三种方案都采用多电池系统、多电机驱动多旋翼，具有多套独立可靠的动力系统提供安全冗余，第四种方案涵道风扇还消除了开放性螺旋桨在安全方面的隐患。同时这几类主流方案的巡航状态基本等同于固定翼飞机，无论是独立分布式电推进带来的安全可靠性，还是固定翼的稳定性都远超传统直升机，达到十亿分之一的失效概率，安全等级媲美民航客机。

  低成本：随着规模化和供应链不断成熟带来的成本降低，未来eVTOL出行的公里单价可以做到和网约车的专车接近，在不受起降场地限制，电价低于燃油价格等因素的影响下，其使用成本(长期运营低至2-3元/公里/人)、维护成本远低于传统直升机和通航固定翼飞机，让私人飞机从贵族生活方式向大众化普及变为可能。

  更环保：基于电动化的独特优势，eVTOL没有发动机，不产生碳排放，符合全球零碳愿景和环保要求，同时能够大幅降低噪音(起降噪音低于65db)，低于城市环境背景噪音，也能大幅提升使用者的乘坐体验和舒适度。

  智能化：相比传统城市公共交通，如地铁、轻轨等投建周期长，覆盖区域固定等缺陷，eVTOL运营所需要的起降设施更灵活，不仅可以利用现有机场，还可以在城市CBD，各城市功能区高楼楼顶设置运输节点，进行点对点运输，填补城市交通功能的空白。并且基于三维空间优势，让全智能化自动驾驶变得更容易实现。

  在第二个方面，eVTOL的潜在应用场景远超想象：

  2016年，全球共享出行巨头Uber提出了“Uber Elevate”城市空中出租车计划，为eVTOL产品在城市空中交通(Urban Air Mobility，简称UAM)领域的巨大应用前景打开了想象空间，并逐步拓展到城市机场班车、城际通航、景区空中游览等场景。目前来看，该领域是eVTOL厂商最容易切入的市场之一。

  举个例子，从上海浦东机场到陆家嘴，40公里路程，不堵车1小时，堵车2小时，如果选择eVTOL，只需要10分钟，花费和打车相当。大幅节省通勤时间加上极高的性价比，eVTOL在城市空中交通不仅极具市场竞争力，更能有效提升城市出行效率。

  除此之外，eVTOL在货运物流，城市消防、医疗救护、搜索救援、农林植保等公共服务领域，军用警用市场，私人家用领域都展现出了广泛的应用潜力，为低空域交通出行电动化带来超级解决方案。

  行业预计，2025年将会是eVTOL商业化的一个重要节点，明年举办的巴黎奥运会，eVTOL飞行器就将正式载人试运营;2025年大阪世博会，也将会以每小时20个航班的频次开始进行eVTOL商业运营。一旦eVTOL在海外开启商业化进程，国内的跟进速度也将极快，届时势必带动整个产业的市场化和规模化。

  而根据Morgan Stanley、德勤等的预测，2040年eVTOL市场全球规模保守估计将达到1.5万亿美元，其中52%货运物流，46%城市载人，3%城际通航和军政市场。

03

技术制高点

eVTOL动力电池性能要求，是目前动力电池所有应用场景中的技术“王冠”

  对于新能源汽车产业来说，中国能够成为引领全球新能源汽车转型的“桥头堡”，其中一个重要的原因就是在多类核心零部件研发和生产上引领全球。以其中被誉为新能源汽车“心脏”的动力电池为例，2022年，我国动力电池累计销量达465.5GWh,同比增长150.3%。研究机构数据显示，中国动力电池企业占全球市场份额已超过60%。动力电池对于新能源汽车行业发展的重要性可见一斑。

  而作为三维交通电动化的应用场景延伸，eVTOL也遵循同样的逻辑，核心软硬件包括电池、电机、飞控、机体等，其中当下限制eVTOL最核心的技术因素就是动力电池。

新能源汽车动力电池与eVTOL电池技术指标对比

  由于eVTOL是垂直起降，将相同质量的汽车垂直抬离地面，所需要的电池功率密度远高于在地面行驶汽车的需求。每公斤电池如何能携带更多的能量以及提供起飞降落所需要的超大功率是电动航空业面临的关键课题之一。除此之外，基于空中交通属性的特殊性，eVTOL在航空级的安全性，频繁快速的充电能力，以及复杂环境下的功率性能等要求也极为严苛。而对标现有的电动汽车动力电池的性能参数，其技术指标无法满足，所以这对动力电池企业针对eVTOL的下一代航空级电池研发提出了极高的挑战。

  安全性：eVTOL作为严肃的航空产业，安全系数的要求远超汽车。大飞机的安全系数需要达到10的-9次方，小飞机一般来说也要达到10的-7次方。实操层面航空业事故概率也比汽车行业低3个数量级以上，而且计算方式更为严苛。

  可靠性：有较强的抗跌落能力，以及单体失效时，电池系统应该要继续工作直到电动飞机降落，意味着不热扩散+不失去动力。

  能量密度：由于物理规律的限制，eVTOL对能量密度的需求远远超过汽车。据悉，目前包括全球已上市的5大主力厂商在内，除了JOBY4S一次充电能飞行247公里外，其余鲜有突破200公里的航程。电池技术对航程的限制，阻碍了eVTOL能源成本优势的发挥。而基于行业向成熟期发展的需求，航空业对动力电池单元能量密度提出了明显高于电动汽车能量密度的要求(近期>300Wh/kg，远期目标>500Wh/kg)。

正力“三高一快”航空航天电池产品能量密度路线图

  功率密度：为了应对紧急迫降需求，要在低电量状态下(如20%SOC)依然保有高功率放电能力。

  快充性能：为了满足空中出租业务等频繁使用场景，目前行业普遍需求在少于15分钟内充电至80%。

04

正力新能

动力电池领域新生力量成为Evtol航空电池领域的领跑企业

  从交通体系变革来看，电动航空领域是动力电池尚未踏足的新领域。航空电动化，将为动力电池提供巨大增量空间。航空领域是动力电池需要攻克的又一座高山，目前很少有电池企业涉足。但无人之境，总有人勇攀高峰。作为动力电池领域涌现的新生力量，正力新能以极具前瞻性的“LISA-321”产品+研发战略体系，在行业发展的极早阶段，就识别出载人电动飞行器领域的广阔前景，针对eVTOL航空级电池系统进行了长期研究布局，不断取得突破，目前与国内及欧美多家头部电动飞机公司展开深入合作，并在今年5月份首次发布了正力？航空电池系列，建立起全面覆盖陆海空应用场景、多种化学体系的产品研发战略，成为国内首批具备高性能eVTOL电池研发和生产能力的动力电池企业之一，正逐步成长为航空级电池应用领域极具潜力的领先企业。

正力新能航空航天电池产品系列

  在eVTOL电池的研发方面，正力新能充分考虑实际应用场景，以应对复杂飞行需求的综合性能作为产品研发的第一性原则，在行业内首次推出了集高安全、高能量密度、高功率、快充于一体的“三高一快”飞行器电池。

  特别值得注意的是，在一般情况下，这几项动力电池关键性能指标是相互制约的，各方面性能往往很难实现面面俱到，某项单一指标的亮眼必然带来其他方面的短板，这对eVTOL电池的现实应用缺乏实际意义。这也意味着市面上现在推出的一些只突出某个单一指标性能的航空级电池产品的落地能力有限，而正力？航空电池能够同时满足“三高一快”四项指标，尤其是高能量密度和低SOC的高倍率性能的兼容，是难度极高的开创性突破，正力新能通过材料体系和电芯设计的不断优化迭代，实现了多个性能指标之间的协同提升。

  在材料体系方面，正力新能采用超高容量的多元正极和硅基负极，提升单位重量活性物质的电容量，实现高能量密度;采用高电导率电解液与高孔隙陶瓷涂覆隔膜，提升离子传输能力，降低阻抗，实现高功率性能;在电芯设计方面，对电极厚度、孔隙率和孔道结构进行系统性的设计与优化，并且引入一维线性导电剂，构建高效长程电子传输网络，提升快充和快放能力。基于此，正力？航空电池在满足铝壳形态下的320Wh/kg高能量密度的前提下，依然可以达到20% SOC低电量状态下的12C以上大倍率放电性能。同时结合软件定义电芯工厂的先进工艺制程，实现产品ppb级别的失效概率，从而满足航空安全标准。正力新能航空电池系列符合eVTOL电池所需要的极致性能，并与国内外多个头部eVTOL厂家合作并开展航空验证，为正力新能在eVTOL领域的持续发力打下了坚实基础。

正力新能“三高一快”航空航天电池解决方案

  航空工业曾一度是中国的弱项，改革开放以来，中国航空工业不断发展，近期国产C919大飞机的圆满商飞也展现了中国在航空领域的超强潜力，而eVTOL作为航空工业的新兴分支，在新能源革命引领三维交通电动化的百年未有之大变局下，绕开了欧美具有传统优势的高度复杂、精密的航空发动机领域，并且基于国内在成本、电池技术和部分供应链配套方面的长期积累，中国eVTOL行业的发展土壤正日趋肥沃，有望像中国新能源汽车产业一样再次完成换道超车。

正力新能团队与多家国内外头部eVTOL公司交流合作

  绿色环保是未来航空产业发展的趋势之一，动力电池技术的发展将推动航空动力系统的变革。眼下来看，eVTOL所代表的电动航空需要极高技术集成能力，对于中国企业来说，需要有超强的耐心、勇气和长期主义精神持续深耕，只有更多具备前瞻视野，勇于探索技术无人区的动力电池企业加入其中，才有希望推动中国eVTOL产业迅速崛起，在这一极具前景的交通电动化崭新领域开辟全新的传奇故事。

稿件来源： 电池中国网