继汽车实现了电动化后,动力电池正在向三维立体交通最后一块版图——航空领域发起攻势。
5月9日,正力新能正式对外发布赋能三维交通领域的航空级战略产品——正力·航空电池。该电池能量密度高达320Wh/kg,在兼顾高能量密度的同时,依然可以满足20%SOC下,12C的大倍率放电性能,破解了高能量密度和高倍率不可兼得的行业难题,使得航空电动化成为可能,拉开了航空领域电动化的序幕。
过去十年间,动力电池替代燃油车发动机,让汽车由电驱动。现如今,电动汽车市场渗透率已经突破30%。正力·航空电池的推出,预示着动力电池正式从二维交通向三维交通进军,未来大量运行在空中的直升机、各类无人机和eVTOL,都有望由动力电池驱动,从短航程到中航线,从低空旅游、特种运输,到城际交通,甚至到市内高速通勤或都将发生变革,而每一场变革,都将打开一个新的量级市场。
电动飞行器已近在眼前 全球各国密集布局
今年1月,美国NASA宣布,其第一架全电动机型Maxwell X-57将于今年上半年“上天”。该飞机动力放弃了航空燃料,完全采用动力电池来驱动电动机。
国内方面,中国政府已经发布《国家综合立体交通网规划纲要》,提出要建立立体交通出行体系,到2035年初步建立现代化高质量综合立体交通网,有力支撑“123出行交通圈”。
航空领域电动化,已经成为各国正探索、竞争的交通新领域,都在争相加码技术投入,希望在这一赛道占据领先地位。
当前,路面交通资源已经愈发紧张,交通拥堵随处可见,困扰着人们的出行。同时,无人机物流配送、特种飞机作业、飞行汽车等新业态开始浮现。对于交通领域来说,开拓空中资源,已经成为趋势。
从应用端来看,航空领域电动化也是大势所趋。
从全球碳排放来看,采用动力电池驱动的飞机,能源利用率可以较石油提高60%~70%,碳排放减少90%。
从飞行成本来看,传统燃料价格高昂,而电力成本低廉。据机构测算,电动飞机每小时的运营成本要比使用传统燃料飞机要低60%到80%,极具性价比。
另外,传统飞行器噪音污染严重,如果大批量在空中使用,噪声污染恐怕成为新包袱。而动力电池驱动的飞行器,声音可以降至60dB,较燃油发动机可降噪65%。
在二维交通向三维立体交通发展过程中,基于动力电池的飞行器,在飞行成本、碳减排、降噪、自动驾驶、安全等层面,都较传统燃料有着天然优势。这也是越来越多传统航空飞机、特种用途飞机和各类飞行器等相关领域企业开始期待电动化的原因所在。
航空领域电动化的挑战和机遇
eVTOL、飞行汽车、各类无人机和直升机将是未来低空资源里常见的交通运输工具,而要其实现电动化,关键仍然要看动力电池。
近年来,得益于汽车电动化的需求推动,动力电池能量密度由2011年的60~80Wh/kg,到现如今三元产品已经达到250Wh/kg,提升了约4倍;功率性能提升超过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,与电动汽车不同,飞行汽车场景更为复杂特殊,要电动化上也提出了新挑战:
航空飞行器航程对整机重量敏感性远大于电动汽车,对电池提出了极致的轻量化需求;
平均放电功率要明显高于电动汽车,要求电池具备高能量密度和高放电倍率;
安全要求更高,电池需要达到ppb级航空标准。
轻量化极致要求,就需要电池具有高能量密度;极高的放电功率就需要电池具有高功率。简而言之,就是需要电池高能量密度与高功率这对矛盾体“兼得”。然而,从电池材料特性来看,要实现高能量密度和高功率,无异于“蜀道之难”。
“三高一快”航空电池诞生 撬动电动航空赛道
志不求易者成,事不避难者进。航空领域电动化,将为动力电池提供巨大增量空间,同时攻破航空电池技术瓶颈,也将为企业筑牢技术壁垒。
“要实现电池高能量密度和高功率,在技术上是很难同时实现的。”在正力新能产品发布会上,正力新能首席产品官于哲勋博士表示,基于对航空用动力电池需求的深度理解和自身技术支撑,正力新能率先在业内推出航空动力电池,具有高能量密度、高倍率、高安全、快充等“三高一快”4个优异特性,“这些都是我们在技术上的不懈追求,所达成的极致性能体现。”
能量密度方面,正力·航空电池电池能量密度高达320Wh/kg,极大地减轻了电池重量,进而可以让电动飞行器更轻、飞得更远。
功率方面,在满足320Wh/kg高能量密度的同时,正力·航空电池可以做到12C放电,放电功率满足航空飞行器飞行过程中超高放电需求。值得补充的是,正力·航空电池在20%SOC情况下仍能保持12C的放电能力,保障飞行器的安全。
安全层面,正力·航空电池实现了ppb级别失效概率的航空级安全性标准和“零”热扩散的航空级安全需求,突破动力电池在航空领域应用的最后一道障碍。
快充方面,正力·航空电池可在15分钟充电至80%。
高能量密度与高功率兼而有之,且满足极速快充和高安全,具备“三高一快”的正力·航空电池无疑将为航空领域电动化开辟出一条坦途。
据于哲勋介绍,为实现“三高一快”4个指标的突破,正力新能从材料开发、电芯设计、生产制造等多个维度创新。
以电芯制造为例,正力新能基于新能源行业特点和管理特性,实现从研发端起始的9大模块、50道工序、3000多项过程参数监控数据覆盖全域共享、精准运营、大数据驱动,已经建成具备世界领先水平的新一代软件定义电芯工厂。
作为业内率先踏足航空级动力电池领域的企业,正力新能已经积累了丰富的航空电池研发、应用经验,并与国内外飞行器头部品牌建立了广泛的合作。
从交通体系变革来看,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。相信,未来会有越来越多的动力电池企业进入这一赛道,而在动力电池企业的共同努力下,不断攻克航空领域电动化的一系列动力短板,航空领域大规模电动化也将加速到来。
在5月9日的发布会上,除了可量产的应用于航空领域的正力航空电池,正力新能还重磅推出正力·乾坤电池、正力·储能电池、正力·钠离子电池等新产品及技术,涵盖了海陆空各个领域应用,充分展示了公司多年来持续深耕、不断积累,逐渐形成的“321”产品战略体系和均衡全面的技术储备。
