摘要：正力新能，作為eVTOL航空領(lǐng)域動(dòng)力電池的領(lǐng)軍企業(yè)，以其卓越的動(dòng)力電池技術(shù)和持續創(chuàng )新的精神，成為航空電動(dòng)化的引領(lǐng)者。正力新能秉承著(zhù)環(huán)境持久友好和可持續發(fā)展的理念，致力于為全球航空業(yè)提供清潔、綠色高效的電化學(xué)能源解決方案。
引言：6月26日廣汽科技日，廣汽集團首次公開(kāi)展示了旗下飛行汽車(chē)項目“GOVE”，并現場(chǎng)完成全球首飛，引起了熱議。據悉，GOVE飛行汽車(chē)具備垂直起降功能，并搭載雙備份多旋翼飛行系統，以確保飛行安全。在首飛儀式上，GOVE除了起降，巡航，還展示了18米高空懸停、180度轉向等高難度動(dòng)作。以廣汽為代表的國內一線(xiàn)車(chē)企深入探索立體出行布局，也引發(fā)了國內新能源行業(yè)對于未來(lái)電動(dòng)化低空出行新方式的無(wú)限遐想。
未來(lái)已來(lái)：eVTOL下一代電動(dòng)出行方式近在眼前
廣汽“GOVE”的首度亮相，雖然還只是一次試飛，但卻傳達了一個(gè)非常積極的信號：中國新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)在逐步發(fā)展壯大的同時(shí)，極具想象力的中國企業(yè)正在努力“向上”突破，積極思考陸?？杖S交通全面電動(dòng)化的發(fā)展道路。隨著(zhù)技術(shù)的飛速發(fā)展，城市空中交通概念的興起，電動(dòng)飛行器這個(gè)曾經(jīng)只出現在科幻電影中的新生事物，正在變?yōu)楝F實(shí)。
在很多人的想象中，既能在空中飛行，也能像汽車(chē)那樣在陸地上行駛，可以實(shí)現遠距離載人的陸空兩用交通工具將會(huì )是未來(lái)城市空中出行的終極解決方案，但受制于滑跑起降對起飛場(chǎng)地的苛刻要求,以及需要同時(shí)滿(mǎn)足陸空兩棲駕駛需求，傳統意義上的飛行汽車(chē)在技術(shù)上仍有諸多難點(diǎn)需要克服，為此，現代飛行汽車(chē)概念由傳統概念的陸空兩棲車(chē)輛拓展為電動(dòng)垂直起降飛行器。eVTOL正在成為最接近人類(lèi)翱翔天際的可能，并在全球多個(gè)國家開(kāi)始得到廣泛驗證。
正力新能概念eVTOL垂直起降飛行器
對于eVTOL，很多人可能會(huì )感到陌生，甚至會(huì )在第一眼看到它時(shí)把它當做是直升機或者某種大型無(wú)人機，但就像“小熊貓”不是“熊貓”一樣，eVTOL和我們傳統概念里的飛行器完全不同，它的專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)叫做Electric Vertical Take-off and Landing，意為電動(dòng)垂直起降(載人)飛行器，簡(jiǎn)稱(chēng)eVTOL。分解開(kāi)來(lái)就是：
電動(dòng)（Electric）：
和EV純電動(dòng)汽車(chē)一樣，純電驅動(dòng)，不像傳統的飛機、直升機依靠燃油驅動(dòng)。
垂直起降（Vertical Take-off and Landing）：
不需要滑跑就可以完成垂直起飛和降落動(dòng)作，擺脫跑道依賴(lài)，比普通民航客機更為靈活。
它還有一個(gè)最大的特點(diǎn)，那就是載人：eVTOL每次充滿(mǎn)電能同時(shí)搭載至多4~5位乘客以時(shí)速400公里以上的速度完成300公里的短途飛行。
以上就是針對eVTOL的基本定義，可能在大多數人眼里，eVTOL作為新生事物還略顯新鮮，但回顧它的發(fā)展史就能發(fā)現，它距離我們比想象中更近，空中交通全面電動(dòng)化的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。
eVTOL的靈感來(lái)自軍用固定翼飛機垂直起降技術(shù)VTOL，這一概念最早從二十世紀四十年代被提出，在二十世紀八十年代由美國波音公司和貝爾直升機公司(Boeing Bell)聯(lián)合研發(fā)，1989年具備垂直起降(VTOL)能力的側轉旋翼機“魚(yú)鷹”成功首飛，并很快進(jìn)入美國空軍和海軍陸戰隊服役。
數據統計，截止到2011年，MV-22型“魚(yú)鷹”VTOL飛機已飛行超過(guò)10萬(wàn)小時(shí)，每飛行小時(shí)的事故發(fā)生率大約只有美國海軍陸戰隊飛行機隊平均事故發(fā)生率的一半，成為事故發(fā)生率最低的旋翼機，被美國海軍陸戰隊稱(chēng)為最安全或接近最安全的飛機。
MV-22“魚(yú)鷹”側轉旋翼機
作為一項歷經(jīng)美軍多年戰斗及救援行動(dòng)實(shí)戰部署的成熟技術(shù)，VTOL技術(shù)被引入交通電動(dòng)化領(lǐng)域，提出eVTOL概念，和傳統汽車(chē)產(chǎn)業(yè)引入新能源技術(shù)帶來(lái)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)革命類(lèi)似，重點(diǎn)在于動(dòng)力系統方面的技術(shù)替代，將是全球新能源技術(shù)日趨成熟下水到渠成的必然結果。
最早的eVTOL領(lǐng)域創(chuàng )業(yè)先行者，可以追溯到2009年美國JOBY的成立，據悉其在創(chuàng )立之初就已開(kāi)始秘密研發(fā)eVTOL。2022年底，該公司已成功收到美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)為其提出的適航標準，并完成了四次必要系統審查中的第二次，適航認證工作進(jìn)展迅速，預計將在2025年推出空中出租車(chē)服務(wù)。
Joby發(fā)布的eVTOL垂直起降飛行器
2010年，Wisk團隊也開(kāi)始探索電動(dòng)垂直起降飛行的可能性，該公司在2023年被波音全資收購，并保持獨立運作。這一收購將幫助Wisk從波音在飛機認證方面的經(jīng)驗以及波音與世界各地航空公司的關(guān)系中受益，在波音公司發(fā)布了2023年《可持續發(fā)展報告》中，提到Wisk將成為美國首個(gè)獲得自動(dòng)駕駛載客eVTOL認證的候選人。
Wisk發(fā)布的eVTOL垂直起降飛行器
由此起始，Lilium，Archer等行業(yè)獨角獸如雨后春筍般出現，全球eVTOL浪潮星火燎原。
期間隨著(zhù)歐美國家針對eVTOL的適航認證體系法規、條款的制定和完善，以及電池、電控、電動(dòng)機、輕型復合材料、飛控等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，eVTOL引發(fā)的新一輪航空革命已然來(lái)臨。
截止目前，國內的eVTOL賽道已經(jīng)聚集了包括億航智能、峰飛航空、時(shí)的科技、沃飛長(cháng)空、山河科技、沃蘭特、御風(fēng)未來(lái)等二三十家企業(yè)。歐美國家的Joby Aviation、Lilium、Volocopter、Vertical、Archer、Embraer、Beta等公司也相繼推出eVTOL產(chǎn)品。
除了初創(chuàng )公司，傳統飛機或飛機發(fā)動(dòng)機巨頭以及汽車(chē)巨頭們，也是這片藍海的忠實(shí)擁躉，無(wú)論是波音、空客、羅羅，還是吉利、豐田、戴姆勒、奧迪、現代、本田等，無(wú)不在積極布局eVTOL賽道。
特別是2023年，eVTOL領(lǐng)域首飛消息不斷，此時(shí)的eVTOL正像多年前的新能源汽車(chē)一樣，正在成長(cháng)為未來(lái)十年改變出行方式的新風(fēng)口。
超級解決方案：eVTOL城市空中完美的出行工具
前面介紹了eVTOL的蓬勃發(fā)展態(tài)勢，或許有人會(huì )質(zhì)疑——為什么是它?eVTOL究竟有什么魔力，能夠吸引全球電動(dòng)飛行領(lǐng)域的探索者和資本方趨之若鶩。
原因第一是因為新能源技術(shù)賦能航空電動(dòng)化帶來(lái)的優(yōu)勢，第二是由于其立體化交通的屬性而展現出的廣闊應用前景，兩者共同確立了eVTOL作為新一代低空資源開(kāi)發(fā)關(guān)鍵載具的地位。
在第一個(gè)方面，eVTOL具有高安全、低成本、更環(huán)保、智能化四大特點(diǎn)：
高安全：
目前全球現有的eVTOL整機構型或技術(shù)路線(xiàn)主要有多旋翼構型、復合翼構型、傾轉旋翼構型、傾轉涵道風(fēng)扇+完全矢量控制、隱藏式推進(jìn)系統+無(wú)翼設計。其中前三種方案都采用多電池系統、多電機驅動(dòng)多旋翼，具有多套獨立可靠的動(dòng)力系統提供安全冗余，第四種方案涵道風(fēng)扇還消除了開(kāi)放性螺旋槳在安全方面的隱患。同時(shí)這幾類(lèi)主流方案的巡航狀態(tài)基本等同于固定翼飛機，無(wú)論是獨立分布式電推進(jìn)帶來(lái)的安全可靠性，還是固定翼的穩定性都遠超傳統直升機，達到十億分之一的失效概率，安全等級媲美民航客機。
低成本：
隨著(zhù)規?；凸湶粩喑墒鞄?lái)的成本降低，未來(lái)eVTOL出行的公里單價(jià)可以做到和網(wǎng)約車(chē)的專(zhuān)車(chē)接近，在不受起降場(chǎng)地限制，電價(jià)低于燃油價(jià)格等因素的影響下，其使用成本(長(cháng)期運營(yíng)低至)、維護成本遠低于傳統直升機和通航固定翼飛機，讓私人飛機從貴族生活方式向大眾化普及變?yōu)榭赡堋?/span>
更環(huán)保：
基于電動(dòng)化的獨特優(yōu)勢，eVTOL沒(méi)有發(fā)動(dòng)機，不產(chǎn)生碳排放，符合全球零碳愿景和環(huán)保要求，同時(shí)能夠大幅降低噪音(起降噪音低于)，低于城市環(huán)境背景噪音，也能大幅提升使用者的乘坐體驗和舒適度。
智能化：
相比傳統城市公共交通，如地鐵、輕軌等投建周期長(cháng)，覆蓋區域固定等缺陷，eVTOL運營(yíng)所需要的起降設施更靈活，不僅可以利用現有機場(chǎng)，還可以在城市CBD，各城市功能區高樓樓頂設置運輸節點(diǎn)，進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)運輸，填補城市交通功能的空白。并且基于三維空間優(yōu)勢，讓全智能化自動(dòng)駕駛變得更容易實(shí)現。
在第二個(gè)方面，eVTOL的潛在應用場(chǎng)景遠超想象：
2016年，全球共享出行巨頭Uber提出了“Uber Elevate”城市空中出租車(chē)計劃，為eVTOL產(chǎn)品在城市空中交通(Urban Air Mobility，簡(jiǎn)稱(chēng)UAM)領(lǐng)域的巨大應用前景打開(kāi)了想象空間，并逐步拓展到城市機場(chǎng)班車(chē)、城際通航、景區空中游覽等場(chǎng)景。目前來(lái)看，該領(lǐng)域是eVTOL廠(chǎng)商最容易切入的市場(chǎng)之一。
舉個(gè)例子，從上海浦東機場(chǎng)到陸家嘴，40公里路程，不堵車(chē)1小時(shí)，堵車(chē)2小時(shí)，如果選擇eVTOL，只需要10分鐘，花費和打車(chē)相當。大幅節省通勤時(shí)間加上極高的性?xún)r(jià)比，eVTOL在城市空中交通不僅極具市場(chǎng)競爭力，更能有效提升城市出行效率。
正力新能對于eVTOL在城市交通領(lǐng)域的應用暢想
除此之外，eVTOL在貨運物流，城市消防、醫療救護、搜索救援、農林植保等公共服務(wù)領(lǐng)域，軍用警用市場(chǎng)，私人家用領(lǐng)域都展現出了廣泛的應用潛力，為低空域交通出行電動(dòng)化帶來(lái)超級解決方案。
行業(yè)預計，2025年將會(huì )是eVTOL商業(yè)化的一個(gè)重要節點(diǎn)，明年舉辦的巴黎奧運會(huì )，eVTOL飛行器就將正式載人試運營(yíng);2025年大阪世博會(huì )，也將會(huì )以每小時(shí)20個(gè)航班的頻次開(kāi)始進(jìn)行eVTOL商業(yè)運營(yíng)。一旦eVTOL在海外開(kāi)啟商業(yè)化進(jìn)程，國內的跟進(jìn)速度也將極快，屆時(shí)勢必帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)化和規?；?。
而根據Morgan Stanley、德勤等的預測，2040年eVTOL市場(chǎng)全球規模保守估計將達到1.5萬(wàn)億美元，其中52%貨運物流，46%城市載人，3%城際通航和軍政市場(chǎng)。
技術(shù)制高點(diǎn)：eVTOL動(dòng)力電池性能要求，是目前動(dòng)力電池所有應用場(chǎng)景中的技術(shù)“王冠”
對于新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，中國能夠成為引領(lǐng)全球新能源汽車(chē)轉型的“橋頭堡”，其中一個(gè)重要的原因就是在多類(lèi)核心零部件研發(fā)和生產(chǎn)上引領(lǐng)全球。以其中被譽(yù)為新能源汽車(chē)“心臟”的動(dòng)力電池為例，2022年，我國動(dòng)力電池累計銷(xiāo)量達465.5GWh,同比增長(cháng)150.3%。研究機構數據顯示，中國動(dòng)力電池企業(yè)占全球市場(chǎng)份額已超過(guò)60%。動(dòng)力電池對于新能源汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的重要性可見(jiàn)一斑。
而作為三維交通電動(dòng)化的應用場(chǎng)景延伸，eVTOL也遵循同樣的邏輯，核心軟硬件包括電池、電機、飛控、機體等，其中當下限制eVTOL最核心的技術(shù)因素就是動(dòng)力電池。
新能源汽車(chē)動(dòng)力電池與eVTOL電池技術(shù)指標對比
由于eVTOL是垂直起降，將相同質(zhì)量的汽車(chē)垂直抬離地面，所需要的電池功率密度遠高于在地面行駛汽車(chē)的需求。每公斤電池如何能攜帶更多的能量以及提供起飛降落所需要的超大功率是電動(dòng)航空業(yè)面臨的關(guān)鍵課題之一。除此之外，基于空中交通屬性的特殊性，eVTOL在航空級的安全性，頻繁快速的充電能力，以及復雜環(huán)境下的功率性能等要求也極為嚴苛。而對標現有的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的性能參數，其技術(shù)指標無(wú)法滿(mǎn)足，所以這對動(dòng)力電池企業(yè)針對eVTOL的下一代航空級電池研發(fā)提出了極高的挑戰。
安全性：
eVTOL作為嚴肅的航空產(chǎn)業(yè)，安全系數的要求遠超汽車(chē)。大飛機的安全系數需要達到10的-9次方，小飛機一般來(lái)說(shuō)也要達到10的-7次方。實(shí)操層面航空業(yè)事故概率也比汽車(chē)行業(yè)低3個(gè)數量級以上，而且計算方式更為嚴苛。
正力新能鋁殼電芯能量密度320Wh/kg，5C恒流大倍率放電，直接放電至下限電壓2.5V，容量保持率95%以上，電芯最高溫度45度(視頻經(jīng)過(guò)加速處理)
可靠性：
有較強的抗跌落能力，以及單體失效時(shí)，電池系統應該要繼續工作直到電動(dòng)飛機降落，意味著(zhù)不熱擴散+不失去動(dòng)力。
能量密度：
由于物理規律的限制，eVTOL對能量密度的需求遠遠超過(guò)汽車(chē)。據悉，目前包括全球已上市的5大主力廠(chǎng)商在內，除了JOBY4S一次充電能飛行247公里外，其余鮮有突破200公里的航程。電池技術(shù)對航程的限制，阻礙了eVTOL能源成本優(yōu)勢的發(fā)揮。而基于行業(yè)向成熟期發(fā)展的需求，航空業(yè)對動(dòng)力電池單元能量密度提出了明顯高于電動(dòng)汽車(chē)能量密度的要求(近期>300Wh/kg，遠期目標>500Wh/kg)。
正力“三高一快”航空航天電池產(chǎn)品能量密度路線(xiàn)圖
功率密度：
為了應對緊急迫降需求，要在低電量狀態(tài)下(如20%SOC)依然保有高功率放電能力。
正力新能鋁殼電芯能量密度320Wh/kg，20% SOC 12C(290A)的大倍率脈沖放電，持續時(shí)間30s，下限電壓保持在2.1V以上。(視頻經(jīng)過(guò)加速處理)
快充性能：
為了滿(mǎn)足空中出租業(yè)務(wù)等頻繁使用場(chǎng)景，目前行業(yè)普遍需求在少于15分鐘內充電至80%。
正力新能：動(dòng)力電池領(lǐng)域新生力量成為Evtol航空電池領(lǐng)域的領(lǐng)跑企業(yè)
作為動(dòng)力電池領(lǐng)域涌現的新生力量，正力新能以極具前瞻性的“LISA-321”產(chǎn)品+研發(fā)戰略體系，在行業(yè)發(fā)展的極早階段，就識別出載人電動(dòng)飛行器領(lǐng)域的廣闊前景，針對eVTOL航空級電池系統進(jìn)行了長(cháng)期研究布局，不斷取得突破，目前與國內及歐美多家頭部電動(dòng)飛機公司展開(kāi)深入合作，
從交通體系變革來(lái)看，電動(dòng)航空領(lǐng)域是動(dòng)力電池尚未踏足的新領(lǐng)域。航空電動(dòng)化，將為動(dòng)力電池提供巨大增量空間。航空領(lǐng)域是動(dòng)力電池需要攻克的又一座高山，目前很少有電池企業(yè)涉足。但無(wú)人之境，總有人勇攀高峰。并在今年5月份首次發(fā)布了正力·航空電池系列，建立起全面覆蓋陸?？諔脠?chǎng)景、多種化學(xué)體系的產(chǎn)品研發(fā)戰略，
正力新能航空航天電池產(chǎn)品系列
在eVTOL電池的研發(fā)方面，正力新能充分考慮實(shí)際應用場(chǎng)景，以應對復雜飛行需求的綜合性能作為產(chǎn)品研發(fā)的第一性原則，在行業(yè)內首次推出了集高安全、高能量密度、高功率、快充于一體的“三高一快”飛行器電池。
某項單一指標的亮眼必然帶來(lái)其他方面的短板，這對eVTOL電池的現實(shí)應用缺乏實(shí)際意義
特別值得注意的是，在一般情況下，這幾項動(dòng)力電池關(guān)鍵性能指標是相互制約的，各方面性能往往很難實(shí)現面面俱到，。這也意味著(zhù)市面上現在推出的一些只突出某個(gè)單一指標性能的航空級電池產(chǎn)品的落地能力有限，而正力·航空電池能夠同時(shí)滿(mǎn)足“三高一快”四項指標，尤其是高能量密度和低SOC的高倍率性能的兼容，是難度極高的開(kāi)創(chuàng )性突破，正力新能通過(guò)材料體系和電芯設計的不斷優(yōu)化迭代，實(shí)現了多個(gè)性能指標之間的協(xié)同提升。
基于此，正力·航空電池在滿(mǎn)足鋁殼形態(tài)下的320Wh/kg高能量密度的前提下，依然可以達到20% SOC低電量狀態(tài)下的12C以上大倍率放電性能。同時(shí)結合軟件定義電芯工廠(chǎng)的先進(jìn)工藝制程，實(shí)現產(chǎn)品ppb級別的失效概率，從而滿(mǎn)足航空安全標準。
在材料體系方面，正力新能采用超高容量的多元正極和硅基負極，提升單位重量活性物質(zhì)的電容量，實(shí)現高能量密度;采用高電導率電解液與高孔隙陶瓷涂覆隔膜，提升離子傳輸能力，降低阻抗，實(shí)現高功率性能;在電芯設計方面，對電極厚度、孔隙率和孔道結構進(jìn)行系統性的設計與優(yōu)化，并且引入一維線(xiàn)性導電劑，構建高效長(cháng)程電子傳輸網(wǎng)絡(luò )，提升快充和快放能力。正力新能航空電池系列符合eVTOL電池所需要的極致性能，并與國內外多個(gè)頭部eVTOL廠(chǎng)家合作并開(kāi)展航空驗證，為正力新能在eVTOL領(lǐng)域的持續發(fā)力打下了堅實(shí)基礎。
正力新能“三高一快”航空航天電池解決方案
航空工業(yè)曾一度是中國的弱項，改革開(kāi)放以來(lái)，中國航空工業(yè)不斷發(fā)展，近期國產(chǎn)C919大飛機的圓滿(mǎn)商飛也展現了中國在航空領(lǐng)域的超強潛力，而eVTOL作為航空工業(yè)的新興分支，在新能源革命引領(lǐng)三維交通電動(dòng)化的百年未有之大變局下，繞開(kāi)了歐美具有傳統優(yōu)勢的高度復雜、精密的航空發(fā)動(dòng)機領(lǐng)域，并且基于國內在成本、電池技術(shù)和部分供應鏈配套方面的長(cháng)期積累，中國eVTOL行業(yè)的發(fā)展土壤正日趨肥沃，有望像中國新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)一樣再次完成換道超車(chē)。
正力新能團隊與多家國內外頭部eVTOL公司交流合作
綠色環(huán)保是未來(lái)航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢之一，動(dòng)力電池技術(shù)的發(fā)展將推動(dòng)航空動(dòng)力系統的變革。眼下來(lái)看，eVTOL所代表的電動(dòng)航空需要極高技術(shù)集成能力，對于中國企業(yè)來(lái)說(shuō)，需要有超強的耐心、勇氣和長(cháng)期主義精神持續深耕，只有更多具備前瞻視野，勇于探索技術(shù)無(wú)人區的動(dòng)力電池企業(yè)加入其中，才有希望推動(dòng)中國eVTOL產(chǎn)業(yè)迅速崛起，在這一極具前景的交通電動(dòng)化嶄新領(lǐng)域開(kāi)辟全新的傳奇故事。
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