作为国家战略性新兴产业,以eVTOL为代表的低空经济成为电池企业聚焦的新兴市场。摩根士丹利预计,eVTOL行业的市场规模将在2025年达到350亿美元,2030年有望增至3000亿美元,发展潜力巨大。面对这片新兴的万亿市场,电池企业在积极抢滩。
今年4月,全球储能电池出货排名第五,户用储能电芯出货量位居第二的瑞浦兰钧,与国内eVTOL领军企业御风未来签署了战略合作协议,并达成深度合作,将共同研发下一代飞行器能源解决方案。瑞浦兰钧表示,将为后者在全球范围内的eVTOL飞行器项目提供定制化高镍电池解决方案,从电芯到系统,为其产品性能及适航认证提供全面支持。
近日,由中国化学与物理电源行业协会指导,动力电池应用分会和电池中国网联合主办的“电动航空及下一代电池技术(CIBF2025深圳)交流会”在深圳举办,瑞浦兰钧能源股份有限公司电芯研发总监刘微,发表了题为《问顶®电池助力低空经济发展》的演讲,向与会代表分享了瑞浦兰钧在低空经济领域电芯研发方面的最新进展。
图为瑞浦兰钧能源股份有限公司电芯研发总监刘微作主题演讲
eVTOL飞行器的续航能力和飞行性能是其商业化进程中重要的技术攻关点。为此,eVTOL飞行器电池需要具备比车规级电池更高的能量密度和更高倍率的放电能力,并满足航空级的安全性和适航标准。刘微表示,当前动力电芯到了超级快充时代,主流超级快充的电芯仍是方形铝壳,瑞浦兰钧一直专注于方形铝壳电芯,因此是基于自身擅长的领域去探索方形铝壳在eVTOL领域的应用前景。
从市场需求看,刘微表示,瑞浦兰钧总结出eVTOL飞行器电芯的核心指标为“三高一快”,即高能量密度、高安全性、高度轻量化、快充倍率要求高。一般在起飞和降落时需要瞬间提供大量功率,要求电池充放电倍率在5C以上,持续时间一般在2分钟之内。因此,瑞浦兰钧在电芯设计方面主要考虑的内容,包括功率优化和安全性调整、能量密度提升、寿命,以及开发流程。
eVTOL领域的产品方案,据刘微介绍,2024年以前瑞浦兰钧推出的相关产品能量密度约为300Wh/kg、720Wh/L,今年正在开发的第二代电芯产品能量密度接近320Wh/kg、800Wh/L,材料体系仍以高镍三元+硅碳负极为主。刘微还表示,目前eVTOL领域的电芯设计体系比较相似,只是在电芯形态、尺寸、容量方面有一定的变化。据瑞浦兰钧规划,其未来技术指标将进一步提升到400Wh/kg。
产品方面,刘微介绍称,针对低空经济领域,瑞浦兰钧已推出问顶®50Ah高镍三元锂电池。该款电芯可实现1/3C倍率下310Wh/kg能量密度和780Wh/L体积能量密度,系统能量密度达270Wh/kg,续航可达300公里;并可实现-30℃到60℃超宽温域稳定运行,5C放电容量保持在88%左右,6C放电在30%SOC下可以支持120s左右的放电。该产品主要针对中大型2吨以上的无人机或者eVTOL等应用场景。
电芯设计方面,据介绍,该款电芯依然采用瑞浦兰钧“问顶”创新结构,使内部空间得以充分利用。问顶电芯相比传统采用盖板技术的电芯,主要是通过创新盖板结构和装备方式,减少电池顶部的空闲空间,并缩短极耳的长度,可使电极的高度增加3mm以上,从而能有效增加相同尺寸电池的容量,提高能量密度。
刘微表示,问顶电芯在2022年8月研发成功,截至目前已出货超20GWh,仅今年4月单月出货量就已超过2GWh,所以其结构可靠性已得到充分验证,并且在整车及其它领域的应用经验也较为丰富,因此瑞浦兰钧希望能把“问顶”技术应用于eVTOL领域,做方形电芯的标准产品,以适配具有可行性的技术方案。
从内部材料看,据介绍,问顶®50Ah三元锂电池采用超高镍三元正极,搭配硅碳负极的NCM化学体系,配合自主研发的超高镍高倍率电解液,并且为了满足航空对重量的高要求,通过结构设计和采用轻量化金属壳体,实现结构件减重,同时使能量密度提升至310Wh/kg以上。
循环寿命和安全性方面,据介绍,1/3C倍率下,问顶®50Ah三元锂电池循环寿命超1000次;结合动力电芯的安全标准摸底了该款电芯的安全性能。刘微指出,航空级别的安全标准要比车规级要求更为严格,后续瑞浦兰钧还将会和客户在新产品开发过程中,按照新的产品安全标准进行测试和摸底,就当前来看,该款电芯热失控触发最高温度到600℃,没有扩散到第二套电芯。
此外,据刘微介绍,截至目前,瑞浦兰钧在国内的温州、柳州、嘉善、佛山、重庆,以及海外的印尼设有生产基地,而印尼基地也是瑞浦兰钧在海外布局的第一个电池工厂。