专题
[摘要]面对着低空经济这个万亿级潜力市场,锂电池企业纷纷抢滩布局。低空经济的兴起为锂电池及下代电池技术,包括全固态电池、锂金属电池等的研发及应用提供了强大的动力,创造了新的增长动能。同时电池技术的进步,也为低空经济规模化和商业化提供坚实的基础。
在利好政策的推动下,国内新能源车及新型储能发展呈现出燎原之势。然而2023年,内卷与过剩却成为国内以锂电池为主导的新能源车以及新型储能的真实写照。业内预测自今年开始国内动力电池和储能市场将加速进入洗牌期,且未来1至2年仍将持续。增速减缓、产能过剩、利润压缩、市场分野、技术迭代、资本遇冷等多重变局将使得行业加速分化。
面对着动力电池和新型储能激烈的市场竞争,不少电池企业积极开辟新的赛道,力求打造新的业务增长极,这其中就包括电动船舶、电动矿山设备等。而最近不少电池企业又将业务的触角伸向更加新兴的低空经济市场。据悉低空经济作为国家战略性新兴产业,是新质生产力的重要组成部分,发展空间极为广阔,提早布局低空经济市场必将分享到更多红利。
那么什么是低空经济呢?通俗来讲,低空经济是指垂直范围1千米以下,根据实际需要延伸至不超过3千米的低空空域范围内,以民用有人或无人驾驶航空器为主,以载人、载货等多场景低空飞行活动为牵引,辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。这其中电动飞行汽车、电动垂直起降航空器(eVTOL)等是低空经济的重要载体,正不断实现商业化。
而作为动力来源的高性能锂电池产品,已成为低空经济推广应用的关键。近期国内锂电池主流企业包括亿纬锂能、孚能科技、宁德时代等企业都相继表示,已有相关电池产品适用于低空经济领域。在不少业内人士看来,未来随着低空飞行领域的发展,电池技术水平将得到快速的提升。与此同时,行业的兴起也将为锂电池及下代电池技术应用开辟出新的领域。
低空经济形成万亿级潜力市场
今年两会期间,低空经济首次被写入政府工作报告。在工信部等四部门联合发布《通用航空装备创新应用实施方案》的通知。方案提出,到2030年以高端化、智能化、绿色化为特征的通用航空产业发展新模式基本建立,支撑和保障短途运输加电动垂直起降客运网络、无人机配送网络、低空生产作业网络等高效运行,为低空经济快速增长提供强大推动力。
在此之前,今年1月初《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》也正式施行,标志着我国无人机产业将进入有法可依的规范化发展新阶段。地方层面,据不完全统计,目前国内已有十余个省将低空经济有关内容写入政府工作报告,其中包含北京、广东、江苏、山东、四川、福建、安徽、重庆等。而在众多省市之中,深圳市绝对称得上是全国低空经济领跑者。
作为国内低空经济产业集聚度较高的城市,早在2023年年初深圳市首次将低空经济写入政府工作报告,提出打造低空经济中心。2024年2月,深圳市又正式实施了全国首部低空经济立法,即《深圳经济特区低空经济产业促进条例》。同时深圳市也在持续完善低空经济硬件基础和配套设施,构建城市智能空中交通运行体系,培育城市低空交通的新业态。
从企业数量来看,截至2024年2月国内低空经济领域企业总数已超5.7万家,深圳市低空经济企业数量位居全国首位。截至目前,深圳市拥有大疆集团、道通智能和华为这类在低空经济领域拥有巨大优势的代表企业,同时还成功引入了多家国内外知名电动垂直起降航空器企业,其中就包括电动垂直起降航空器巨头峰飞航空科技等。专利数量更全球居首。
目前低空经济领域主要涉及的产品包括电动垂直起降航空器、无人机、直升机等。其中电动垂直起降航空器是低空经济概念兴起的始作俑者,该航空器通过电力驱动并且具备垂直起降的功能,因其低碳环保、安全便捷等优势备受关注。峰飞航空科技旗下航空器盛世龙具有重量更轻、噪音更小、更加环保等特点。最重要的是,其核心模组已实现100%国产化。
今年3月,由峰飞航空科技自主研发的V2000CG无人驾驶航空器系统获得由中国民用航空华东地区管理局颁发的型号合格证,成为全球首个通过型号合格认证的吨级以上电动垂直起降航空器,为商业化运营提供了前提。近日峰飞航空科技发布消息,公司已正式向日本AAM先锋运营商交付首架盛世龙用于城市空中交通展示飞行,开启吨级eVTOL交付先河。
最新数据显示,2023年深圳市低空经济年产值已超900亿元,同比增长两成;同年深圳新开通无人机航线77条,新建无人机起降点73个,完成载货无人机飞行60万架次,飞行规模全国居首,消费级无人机占全球70%市场份额,工业级无人机占全球50%市场份额。从发展现状看,深圳市在全国城市中支持力度最大,专项政策最多,产业发展前景更好。
据研究机构预测,到2035年全球eVTOL保有量将达到26000架,将在城市空中交通、旅游观光、物流运输、紧急救援、警务治安和军事国防等领域发挥重要作用,为未来的城市空中交通带来革命性的变革,届时将带动全球eVTOL累计市场规模预计达到1600亿美元。未来随着eVTOL的批量交付,将拉动eVTOL全产业链的市场规模达到万亿级,潜力巨大。
飞行汽车同样发展迅猛,今年3月小鹏汇天飞行汽车旅航者X2顺利完成城市CBD天德广场至广州塔区域的低空飞行。有消息称,小鹏汇天陆地航母飞行汽车的飞行体即将进入适航审定阶段;此外广汽集团飞行汽车GOVE也首次完成复杂低空环境下的飞行验证;吉利旗下沃飞长空也成功研发AE200飞行汽车,并与华龙航空签署100架AE200意向采购协议。
根据民航局此前发布的预测数据显示,预计到2025年国内低空经济市场规模有望达1.5万亿元,到2035年有望达到3.5万亿元。面对这个万亿级市场,不少地方都跃跃欲试,加入低空之城竞逐。据不完全统计,目前全国范围内已有十余个省市将低空经济内容写入政府工作报告,包括北京、广东、江苏、山东、四川、福建、安徽等,低空经济腾飞在即。
锂电池企业纷纷抢滩入局
从产品层面看,目前低空经济的重要载体电动垂直起降航空器以及飞行汽车,两者均采用电力驱动,其能源系统的核心是锂电池。相比于汽车动力电池,eVTOL及飞行汽车对于电池性能的要求更高,尤其是起降时的动力需求,航程、运载能力等指标更加苛刻,这也意味着高能量密度、高充电倍率、高安全性的锂电池产品,已成为低空经济推广应用的关键。
去年10月,工信部等四部门印发的《绿色航空制造业发展纲要》中提出,到2025年电动垂直起降航空器实现试点运行。为适应产业发展需求,要加快发展高能量密度、高放电效率及高安全性的航空动力电池技术,对航空级电池产品参数提出要求。满足电动航空器使用需求和适航要求的400Wh/kg级航空锂电池产品投入量产,500Wh/kg级产品小规模验证。
具体到锂电池企业方面,2023年4月宁德时代重磅发布凝聚态电池,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。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。今年4月,宁德时代在互动平台上再次确认了该消息。
去年年底,国轩高科与亿航智能签订战略合作协议。根据协议内容,国轩高科与亿航智能将共同研发针对eVTOL产品的动力电芯和电池包,旨在提高产品的能量密度、安全性能和循环寿命。同时双方还将合作开发高效的储能系统和充电基础设施,以满足eVTOL飞行器的能源需求。双方通过整合各自优势,共同打造具有国际竞争力的电动垂直起飞行器产品。
今年4月初,亿纬锂能在互动平台上表示,近年来低空经济发展蓬勃,eVTOL作为低空经济的重要载体,为新能源行业发展带来新的机遇。公司目前已在飞行汽车、无人机等低空领域有相关电池产品的布局和应用。值得注意的是,4月7日亿纬锂能携eVTOL电池参加了纽约国际车展,与来自北美的多家eVTOL厂商探讨eVTOL配套电池实现更高性能的路径。
孚能科技董事长王瑀此前在采访时表示,孚能科技早在五六年前就已经开始涉足空中电气化这个领域。近日孚能科技在互动平台表示,目前公司已与载人飞机领域的国内外知名客户进行电池方面的合作与供应,并且正在积极与国内几家潜在客户进行沟通,共同推进低空飞行行业发展。公司下代半固态产品在能量密度方面优势明显,更适用于低空飞行领域。
此外中创新航与小鹏汽车深度绑定,针对低空出行推出新锐9系高镍体系电池,在保证高功率及高快充能力的同时,实现轻量化和安全性能跨越式提升;力神电池针对eVTOL推出兼高能量密度及高安全性能的半固态电池,而此前公司已实现将能量密度325Wh/kg电池已应用于eVTOL领域;正力新能推出面向eVTOL市场的能量密度320Wh/kg的动力电池等。
经过多轮持续的降价,当前无论是动力电池还是储能电池均已接近企业成本线附近。而在电池产能过剩及下游企业持续的降本压力下,锂电池价格后续可能仍有降价空间。受此影响已有多家电池厂因成本过高、业务布局不当而掉队,甚至是停产破产。低空经济的出现让大家认识到eVTOL和飞行汽车在未来交通领域的潜力,也为电池企业开辟新的蓝海市场。
低空经济仍是长坡厚雪赛道
深度科技研究院院长张孝荣近日提到,低空经济需要大量的低空飞行器,而这些飞行器需要大量的锂电池作为动力源,这将会带动锂电池的需求量大幅增长,为相关电池企业提供新的业务增长极。然而与传统动力电池相比,低空飞行器配套电池在能量密度、安全性、环境适应性等方面都有更高要求。因此对电池企业来说,进军该领域可谓机遇和挑战并存。
相比于汽车动力电池,eVTOL及飞行汽车对于电池性能的要求十分严苛,尤其是其起降时的动力需求,甚至达到地面行驶时的10倍至15倍,这对电池能量密度要求更高。业内普遍认为能量密度达到400Wh/kg是低空经济电池商用门槛,而500Wh/kg则是更高目标。根据政府工作报告要求,将推进400Wh/kg级航空锂电池量产和500Wh/kg级产品的小规模验证。
除能量密度要求外,由于低空飞行器需要经历起飞、巡航、悬停等阶段,各阶段对电池放电倍率要求也有差异。其中起降等特殊场景要求电池的瞬间充放电倍率须在5C以上,而截至目前电动汽车充电倍率基本在4C以下。虽然包括宁德时代、中创新航、蜂巢能源、亿纬锂能和巨湾技研等已推出快充电池解决方案。但在新能源车领域,快充车型占比仅3%。
因此不难看出,想要在低空经济领域有所作为,动力电池必须要达到高能量密度以及高充放能力的要求。事实上,动力电池想要兼顾高能量密度和高功率并非易事。中国汽车动力电池产业创新联盟副秘书长王子冬表示,能量密度越高的电池充电接受能力反而越低,很难做到高能量密度的同时兼顾高功率密度。这对材料、电池结构和生产工艺的挑战非常大。
综合上述可知,仅能量密度及高充放电倍率这两个指标,可能会劝退大部分电池企业。此外低空经济特殊的使用环境,对于动力电池的安全性能、循环寿命、环境适应性等方面也会提出更高要求。尤其是在安全性方面,高空巡航会让eVTOL及飞行汽车等对电池的要求前所未有地严苛。业内人士表示,目前市场上量产的锂电池还不能满足低空飞行实际需要。
然而面对着低空经济这个万亿级潜力市场,轻言放弃显然不是明智的选择,满足要求并站稳脚跟才是电池企业需要考虑的问题。业内人士表示,由于低空经济的锂电池需要同时满足更高能量密度、高充放电能力及安全性等要求,从目前情况来看,各家电池企业低空场景电池都主要以半固态电池为主,低空经济或将成为推动锂电池向固态化转变的重要力量。
以宁德时代拟用于民用电动载人飞机项目的凝聚态电池为例。宁德时代表示,该电池的电解液属于半固态化的胶质状态,这使得凝聚态电池既能完成锂离子在正负极的传导工作,也因为电解液本身的黏性使得流动性降低,能提高动力电池整体的安全性能,避免了传统液态锂离子电池热失控的风险。同时能量密度最高达到500Wh/kg,比较切合低空经济要求。
研究机构认为,低空经济的兴起为锂电池及下代电池技术,包括全固态电池、锂金属电池等的研发及应用提供了强大的动力,创造了新的增长动能,同时电池技术的进步能够为低空经济规模化和商业化提供坚实的基础。随着国内低空经济商业化落地,对高能量密度、高功率及高安全性电池需求迫切,而固态电池完美契合该市场需求,产业化进程有望提速。
然而实际情况是,即使能够攻克动力电池的难题,低空经济仍是长坡厚雪的赛道。相关人士表示,因为涉及航空安全、技术研发和市场监管等多个方面,导致低空经济领域的准入门槛相对较高,企业需要具备强大的技术实力和资金支持才能进入这个市场。虽然目前少数领先企业已实现相关产品的量产,但整个行业仍处于发展初级阶段,距离成熟为时尚早。
同时低空经济行业发展过程中面临的问题还包括:首先适航认证周期长,而且相关认证标准尚未完善;其次低空经济行业相关的政策法规和基础设施都尚未完善,相关适航认证和监督的法律法规和标准空缺,阻碍其大规模商业化等。因此无论是对于动力电池企业,还是对于低空飞行器制造企业来说,不仅要有出色的产品,还要熬得过产业成熟前的空窗期。
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