竞逐万亿低空市场！飞行汽车掀起电池革命
发布日期：2024/3/29
摘要：
在全新的万亿大市场中，锂电池作为eVTOL的重要技术支撑，正帮助人类飞向“天空之城”。然而，电池技术也是制约eVTOL发展的关键瓶颈，面对飞行汽车掀起的这场电池革命，国内外动力电池企业纷纷出手，抢占先机。
2024年，“低空经济”首次被写入政府工作报告，报告提出：“积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎。”
在此带动下，飞行汽车（eVTOL）概念掀起了一场资本盛宴。龙头股万丰奥威的股价仅用一个多月就飙升178%，成为了近期资本市场最闪耀的明星之一。
3月28日，低空经济再次全线暴涨，板块指数盘中一度飙涨9.45%，为近年来罕见，截至收盘虽略有回落，但仍大涨8.63%，成交创历史最高。具体到个股，建新股份、金盾股份、莱斯信息等近20只个股涨停或涨超10%。
这一切的背后，是因为eVTOL将带来一系列新的革命。作为新一代航空革命性飞行器，eVTOL集合了新概念、新能源、新材料、新技术。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（约7.2万亿元人民币），市场潜力巨大。
然而，对于eVTOL的发展，有分析指出，在电池、电机、制造、通讯、智能驾驶系统等各项要素之中，电池性能将成为制约eVTOL发展的关键瓶颈，这是因为汽车垂直起飞所需要的动力是地面行驶的10~15倍。埃隆·马斯克曾多次表示，为了实现可行的商业电动飞行，电池的能量密度需要提高到 400 Wh/kg 以上。
高工锂电研报预测，到2040年eVTOL用电池市场规模将超万亿元人民币。面对如此诱人的市场蛋糕，国内诸多动力电池厂商已经开始抢滩登陆，以期在这万亿级的新蓝海中占得先机。
图说：3月28日板块涨跌幅前10
来源：Wind，国信证券
01
低空经济利好频传
低空经济，是指以低空空域为依托，以通用航空产业为主导，涉及低空飞行、航空旅游、支线客运、通航服务、科研教育等众多行业的经济概念，是辐射带动效应强、产业链较长的综合经济形态。
图说：近年来我国关于低空经济的国家政策
来源：政府网站，新华网，中邮证券研究所
从国家政策来看，低空经济最早在 2021 年的时候首次被写入国家规划，而2023 年下半年以来政策开始密集出台和集中催化。《绿色航空制造业发展纲要（2023-2035 年）》明确提到，到 2025 年 eVTOL 实现试点运行，并鼓励珠三角等地设立低空经济示范区。2023 年 12 月的中央经济工作会议、2024 年政府工作报告都提到了低空经济作为新兴产业积极培育。
图说：四部门印发《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030 年）》
来源：中国政府网
3月27日，工信部等四部门印发《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030 年）》（以下简称“《方案》”），更是给本就火爆的低空经济填了一把火。《方案》提出了两个主要目标：
1）2027 年基本建立现代化通用航空基础支撑体系，以无人化、电动化、智能化为基础特征的新型通用航空装备在城市空运、物流配送、应急救援等领域实现商业应用；
2）2030 年基本建立以高端化、智能化、绿色化为特征的通用航空产业发展新模式，形成万亿级市场规模。
在产业端，《方案》重点布局新能源航空动力系统，推进标准化。具体到新能源通航动力装备方面，《方案》明确要求推动 400Wh/kg 级航空锂电池产品投入量产，实现 500Wh/kg 级航空锂电池产品应用验证。开展 400kW 以下混合推进系统研制；推进 250kW 及以下航空电机及驱动系统规模化量产，以及 500kW级产品应用验证。
02
电池技术是eVTOL发展的关键
低空经济的载体主要包括直升机、电动垂直起降飞行器、无人机等。而电动垂直起降飞行器（eVTOL）的发展则是低空经济腾飞的关键之一。
今年3月，高工锂电在其发布的《中国eVTOL电池市场前景调研分析报告》中指出，预计2040年将带动eVTOL用电池市场规模超万亿元人民币。报告表示，作为eVTOL技术的核心组件，电池的性能和安全性直接决定了eVTOL飞机的性能和市场接受度。
有别于陆地上行驶的电动汽车，eVTOL对于电池能量密度、充电倍率、安全性等方面都提出了近乎严苛的要求。第三方数据机构Globalsky Media的报告就指出，比功率、比能量、充放电速率和循环寿命是评估eVTOL电池性能的四个主要指标，与航程、运载能力、充电时间、维护成本等关联密切。
图说：eVTOL对电池的参数要求
来源：高工锂电
在能量密度方面，eVTOL垂直起飞所需要的动力是地面行驶的10~15倍，这对电池的比能量（能量密度）提出了极高要求。目前eVTOL电池为285Wh/kg，对比乘用车三元电池（200Wh/kg）已高出四成，但离商用门槛400Wh/kg还有一定差距。2019年，马斯克就表示要使电池驱动的飞行与传统煤油驱动的喷气式飞机一样可行，电池需要实现至少 400 Wh/kg 的能量密度。当时，他预测这可能会在五年内发生。2020年，他在推特上更新了这一观点，认为“400 Wh/kg *具有*高循环寿命，批量生产（不仅仅是实验室）已经不远了。大概三四年吧。”
图说：马斯克更新对于400 Wh/kg电池的预测
来源：X
充电倍率与eVTOL充放电快慢有关，eVTOL的飞行需要经历起飞、巡航、悬停等阶段，各阶段对电池的放电倍率要求也有差异。其中起降等特殊场景要求eVTOL电池的瞬间充放电倍率须在5C以上，而市面上量产电动汽车的动力电池在倍率性方面仍处在从2C左右向4C迈进的阶段。
图说：充电倍率与充电时间
来源：cafe.foundation
同时，极高的安全性也对航空电池带来了极大的挑战。美国FAA第23部分认证要求是使发生事故的概率在千万分之一，而欧盟EASA要求的是十亿分之一的事故率。此外，在与eVTOL飞行性能有关的比功率（功率密度）和决定电池的寿命的循环次数方面，eVTOL对电池的要求也更加严苛。
03
电池厂商布局飞行动力电池
面对万亿级迅速崛起的高端赛道，国内诸多动力电池企业纷纷开始抢滩布局，宁德时代、孚能科技、国轩高科等企业均已开始进行相关合作开发。
全球动力电池龙头宁德时代对航空领域早有筹划，去年3月的业绩交流会上，宁德时代董事长曾毓群就曾表示：“新能源电池的应用范围很广阔，包括天上飞的，水里游的，地上跑的和不跑的（储能），市场空间很大。”
图说：凝聚态电池可用于开发民用电动载人飞机项目
来源：宁德时代
随后，宁德时代在去年4月发布了凝聚态电池，该款电池实现了高比能以及高安全兼顾，单体能量密度最高可达500Wh/kg，为其海陆空全域电动化战略奠定了坚实的基础。当时，宁德时代首席科学家吴凯介绍称，宁德时代正在进行民用电动载人飞机项目的合作开发，执行航空级的标准和测试，以满足相关航空机的安全与质量要求等。
孚能科技已率先量产交付电动垂直起降飞行器（eVTOL）动力电池。据孚能科技公开的信息，在2023年已经有搭载孚能科技动力电池的eVTOL产品由客户交付给最终用户，目前公司eVTOL动力电池的电芯和能量密度分别达到280Wh/kg和230Wh/kg。公司董事长王瑀此前在做客《对话》节目时表示：“孚能科技在五六年前已经开始涉足空中电气化这个领域了。”
图说：EH216-S试飞演示
来源：亿航智能
国轩高科与亿航智能于2023年末签订战略合作协议，双方将共同开发基于亿航智能eVTOL产品的动力电芯、电池包、储能系统和充电基础设施，探索产业协同发展新模式。依据合作协议，双方共同致力于为亿航智能的无人驾驶eVTOL产品定制研发、量身打造符合中国民用航空局适航标准且“高安全性、高能量密度、高放电功率、高质量标准”的eVTOL动力电池解决方案。
图说：正力新能“三高一快”飞行器电池
来源：正力新能
正力新能去年5月首次发布了正力·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。其推出了集高安全、高能量密度、高功率、快充于一体的“三高一快”飞行器电池，可实现在320Wh/kg的高能量密度基础上，满足20% SOC、12C的大倍率放电以及5C恒流大倍率放电性能。目前，正力新能已与国内外多家头部电动飞机企业展开深入合作并开展航空适航认证。
此外，中创新航则与小鹏汽车深度绑定，针对低空出行开发的新锐9系高镍／硅体系电池，在保证高功率、高快充能力的同时，实现了轻量化和安全性能的跨越式提升。力神电池也在飞机电动化市场中探索已久，目前公司已实现能量密度325Wh/kg电池应用于eVTOL。
04
写在最后
与此同时，海外的电池厂商也不甘落后，美国Solidion Technology公司就是其中的典型代表。Solidion Technology团队于2010年开始研发锂硫电池。目前Solidion已经建立了最完整的IP，包括100多项美国专利和众多锂硫电池国际专利，并且拥有使这些超高能量电池全面商业化的关键技术。
得益于技术突破，Solidion Technology的股价曾在3月15日和3月18日两个交易日内飙升超90%，引发市场高度关注。有些投资人认为，Solidion的锂硫电池技术或将使该公司成为eVTOL电池的全球领导者。
在低空经济蓬勃发展的大背景下，电池技术成了制约eVTOL发展的关键瓶颈。面对飞行汽车掀起的这场电池革命，国内外动力电池企业已经蓄势待发，以期在这场万亿蓝海市场争夺战中抢占先机。
首图来源：Trimech
