蔚來(lái)公司第100萬(wàn)臺(tái)量產(chǎn)車(chē)下線(xiàn)
來(lái)源：汽車(chē)商業(yè)評(píng)論（涂彥平）2023-07-24 10:30
1917年，美國(guó)航空先驅(qū)格倫·柯蒂斯（Glenn Curtiss）建造了一種新型交通工具——Autoplane，它的主體部分是一輛四輪汽車(chē)，尾部安裝了三層機(jī)翼，頭部的螺旋槳推進(jìn)器則由汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
盡管受制于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，這輛飛行汽車(chē)并沒(méi)有真正飛上天空，只是實(shí)現(xiàn)了短距離的飛行式跳躍，但柯蒂斯仍被后人尊稱(chēng)為飛行汽車(chē)之父。
在柯蒂斯之后，人類(lèi)飛行汽車(chē)的夢(mèng)想并沒(méi)有中斷，直到約一百年后的今天，飛行汽車(chē)所在的eVTOL（electric Vertical Take-off and??Landing，電動(dòng)垂直起降飛行器）賽道才終于迎來(lái)爆發(fā)。
當(dāng)前，這條賽道上擠滿(mǎn)了各路人馬，既有航空業(yè)和汽車(chē)業(yè)的巨頭，也有新創(chuàng)的科技公司，我們可以拉出一份長(zhǎng)長(zhǎng)的名單：波音、空客、羅羅，通用、保時(shí)捷、豐田、戴姆勒、奧迪、現(xiàn)代、本田、Stellantis、吉利、小鵬、廣汽，英特爾、優(yōu)步，億航智能、峰飛航空……其中，中國(guó)的億航智能，美國(guó)的Joby、Archer，英國(guó)的Vertical，德國(guó)的Lilium等eVTOL企業(yè)已經(jīng)上市。
數(shù)據(jù)顯示，截至2021年，全球范圍內(nèi)已有超過(guò)200家企業(yè)或機(jī)構(gòu)在研發(fā)eVTOL產(chǎn)品，共有約420種型號(hào)。
在城市地面交通日益擁堵的當(dāng)下，城市空中交通（Urban Air Mobility ，UAM）被視為一種新的出行方式，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。美國(guó)、中國(guó)、歐洲等都在進(jìn)行相關(guān)政策的研究和制定。
各路玩家蜂擁入場(chǎng)，各國(guó)政策推波助瀾，eVTOL會(huì)是引發(fā)新一輪電動(dòng)出行革命的劃時(shí)代產(chǎn)品嗎？作為核心部件的電池又有什么特殊要求？
eVTOL也被稱(chēng)為飛行汽車(chē)、空中出租車(chē)。跟傳統(tǒng)直升機(jī)相比，這種電動(dòng)或者混合電動(dòng)垂直起降產(chǎn)品可以更快、更安靜、更經(jīng)濟(jì)高效地運(yùn)送人員和貨物。有數(shù)據(jù)顯示，從eVTOL行業(yè)吸引資金的增長(zhǎng)趨勢(shì)來(lái)看，世界范圍內(nèi)對(duì)eVTOL的投資數(shù)額從2018年進(jìn)入了快車(chē)道，且在2021年融資金額達(dá)到近40億美元。
進(jìn)入2023年，eVTOL賽道更顯熱鬧，越來(lái)越多eVTOL公司從航空管理部門(mén)那里拿到了適航證書(shū)。
1月，小鵬匯天的飛行汽車(chē)旅航者X2獲得由中國(guó)民用航空中南地區(qū)管理局頒發(fā)的特許飛行證。去年10月，這款飛行汽車(chē)在迪拜進(jìn)行了全球首次公開(kāi)飛行。在此之前，小鵬汽車(chē)董事長(zhǎng)、小鵬匯天董事長(zhǎng)何小鵬曾透露，要在2024年實(shí)現(xiàn)飛行汽車(chē)的量產(chǎn)并將價(jià)格控制在100萬(wàn)元以?xún)?nèi)。
6月28日，為商業(yè)客運(yùn)服務(wù)開(kāi)發(fā)全電動(dòng)空中飛行出租車(chē)的美國(guó)企業(yè)Joby宣布，它收到了美國(guó)聯(lián)邦航空管理局(FAA)頒發(fā)的特殊適航證，其第一架原型機(jī)可以進(jìn)行飛行測(cè)試。緊隨其后，加州科創(chuàng)公司Alef在7月獲得特殊適航證，其飛行汽車(chē)Model A將要測(cè)試飛行，而馬斯克投資了這家公司。
我們還看到更多相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃在出臺(tái)。
今年7月13日，深圳寶安區(qū)發(fā)布低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展措施，全力建設(shè)低空經(jīng)濟(jì)標(biāo)桿城區(qū)。寶安正推動(dòng)歡樂(lè)港灣“灣區(qū)之翼”項(xiàng)目建設(shè)，待航線(xiàn)通過(guò)審批后，將開(kāi)辟全國(guó)首條eVTOL旅游觀(guān)光的商業(yè)化航線(xiàn)和全球第一條城際空中交通運(yùn)營(yíng)航線(xiàn)。
因此，2023年也被視為eVTOL商業(yè)運(yùn)營(yíng)的“元年”。
按照航程能力，eVTOL的目標(biāo)市場(chǎng)有三個(gè)方向：個(gè)人市場(chǎng)、區(qū)域交通市場(chǎng)和短程共享交通市場(chǎng)。目前，全球有超過(guò)50個(gè)城市正在考慮城市空中客運(yùn)的可行性。
法國(guó)巴黎計(jì)劃在明年舉行的夏季奧運(yùn)會(huì)期間試運(yùn)營(yíng)eVTOL。巴黎機(jī)場(chǎng)集團(tuán)（ADP）公布的費(fèi)用為110歐元左右，橫渡巴黎的費(fèi)用是乘坐汽車(chē)出租車(chē)的2倍。新加坡也計(jì)劃2024年推出空中出租車(chē)服務(wù)。此外，洛杉磯、達(dá)拉斯、墨爾本、迪拜、大阪和里約熱內(nèi)盧等有望在2025年發(fā)布UAM服務(wù)。
德勤曾給出了一份eVTOL的時(shí)間表：2020年-2025年，貨運(yùn)eVTOL將實(shí)現(xiàn)商業(yè)化；2025年-2030年，客運(yùn)eVTOL商用化的第一階段；2030年之后，成熟的自動(dòng)駕駛將eVTOL應(yīng)用到更廣泛的領(lǐng)域。目前樂(lè)觀(guān)的預(yù)測(cè)是到2040年將實(shí)現(xiàn)整機(jī)生產(chǎn)數(shù)量800萬(wàn)，年飛行服務(wù)次數(shù)450億次。
從業(yè)者和投資者相信，eVTOL的未來(lái)市場(chǎng)巨大的。
摩根士丹利的研究報(bào)告從城內(nèi)、城郊、最后一公里、短距離航線(xiàn)和國(guó)防5個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景預(yù)測(cè)全球UAM市場(chǎng)規(guī)模將在2030年達(dá)到550億美元，到2040年和2050年，全球UAM市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1萬(wàn)億美元和9萬(wàn)億美元。
今年3月1日特斯拉投資者日上，馬斯克表示：“隨著我們提高電池的能量密度，除火箭外，所有交通工具都將完全實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化。”
顯然，更好的電池技術(shù)是eVTOL成功商業(yè)運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵一環(huán)。
第三方數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)Global Sky Media的報(bào)告指出，比功率、比能量、充放電速率和循環(huán)壽命是評(píng)估eVTOL電池性能的四個(gè)主要指標(biāo)，對(duì)航程、運(yùn)載能力、充電時(shí)間、維護(hù)成本等關(guān)聯(lián)密切，“eVTOL對(duì)動(dòng)力電池的性能要求比電動(dòng)汽車(chē)更高，需要電池具備高比能量和比功率，能在較大的放電速率下持續(xù)工作，可以快速充電，并保證良好的壽命。目前的動(dòng)力電池技術(shù)水平還不能同時(shí)完全滿(mǎn)足這些要求，提高電池單位重量的性能是技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。”
技術(shù)上，電池為eVTOL的動(dòng)力及機(jī)載系統(tǒng)提供能量。目前，磷酸鐵鋰電池的能量密度在200Wh/kg以下，三元鋰電池的能量密度在200-300Wh/kg之間。但對(duì)比汽油12000Wh/kg的能量密度，二者之間有約40倍的差距，100kg（約60升汽油）的同樣能量需要約4000kg的鋰電池，這對(duì)需要克服重力作業(yè)的eVTOL這類(lèi)運(yùn)載工具而言，每一克重量都要“錙銖必較”。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，電池的比能量水平主要用來(lái)改善eVTOL的航程，而比功率與eVTOL飛行性能有關(guān)。除此之外，eVTOL的飛行需要經(jīng)歷起飛、巡航、懸停等階段，各階段對(duì)電池的放電倍率的要求也各不相同。
基于eVTOL懸停的5C放電倍率，滿(mǎn)比能量和比功率目標(biāo)分別是2022年的250Wh/kg和1kW/kg、2030年的500Wh/kg和1.25kW/kg，2040年則要達(dá)到1000Wh/kg和2.5kW/kg。
為了保證飛行安全，eVTOL的電池?zé)崾Э氐娘L(fēng)險(xiǎn)必須要防范。
今年6月21日，EASA（歐洲航空安全局）發(fā)布了《VTOL鋰電池第三版符合性方法》。這份材料給出了VTOL電池?zé)崾Э氐臏y(cè)試要求，明確表示要“以可行的方式確保產(chǎn)品在預(yù)期操作條件下具有足夠的安全水平，這可能包括對(duì)檢測(cè)到熱失控后的著陸時(shí)間的考慮”。
由此可見(jiàn)，只有在高能量密度、高功率密度、快速充電、長(zhǎng)循環(huán)壽命和高安全性等多個(gè)方面取得平衡，才能真正閉環(huán)eVTOL的商業(yè)模式。
在軟包、方形和圓柱三種不同封裝方式的鋰離子電池中，同時(shí)滿(mǎn)足高比能、高倍率、高安全的軟包電池在eVTOL領(lǐng)域備受青睞，比如被視為行業(yè)標(biāo)桿的Joby就采用了軟包電池。
從Joby近期公布的數(shù)據(jù)看，其正在適航審定的S4五座eVTOL所用的軟包電芯能量密度為288Wh/kg，封裝后的電池組能量密度為235Wh/kg，并在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)過(guò)了1萬(wàn)次設(shè)定飛行軌跡的循環(huán)。Joby表示，在目標(biāo)應(yīng)用場(chǎng)景下，S4的電池95%情況下可以在上下乘客的時(shí)間內(nèi)完成下一航段的充電，實(shí)現(xiàn)保持不間斷的高頻次飛行，這對(duì)于商業(yè)運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要。
除此之外，eVTOL選擇軟包電池還出于更多實(shí)際應(yīng)用的考量。
eVTOL起降期間要求電池提供高于3C的持續(xù)放電倍率，瞬間的放電倍率甚至可達(dá)10C，而軟包電池的疊片工藝相當(dāng)于多極片并聯(lián)，內(nèi)阻顯著下降，不僅能降低電池自耗電，且擁有更好的循環(huán)壽命和倍率特性。加之eVTOL的電池布置需要靈活多變，比如安裝于機(jī)翼內(nèi)，這些是軟包電池?zé)o可比擬的本征優(yōu)勢(shì)。
越來(lái)越多的電池企業(yè)也在面向航空市場(chǎng)推出軟包電池產(chǎn)品。
波音公司投資、Northvolt收購(gòu)的加州初創(chuàng)公司Cuberg就開(kāi)發(fā)了一種20Ah的鋰金屬軟包電池，并基于該軟包電池設(shè)計(jì)和制造了航空模塊，能量密度為280Wh/kg。寧德時(shí)代今年發(fā)布的凝聚態(tài)電池也包含用于拓展航空業(yè)務(wù)的軟包電池。
但商業(yè)化進(jìn)度最快的，應(yīng)該是國(guó)內(nèi)最大的軟包電池生產(chǎn)商孚能科技。
在今年6月的《對(duì)話(huà)》節(jié)目中，孚能科技董事長(zhǎng)王瑀曾談到：“空中電氣化問(wèn)題是很重要的，因?yàn)轱w機(jī)采用航空煤油，會(huì)產(chǎn)生大量的污染。孚能科技在五六年前已經(jīng)開(kāi)始涉足空中電氣化這個(gè)領(lǐng)域了。”他透露，孚能科技的航空電池已經(jīng)與國(guó)際知名eVTOL制造商達(dá)成合作，很快就會(huì)進(jìn)入商用階段，其中一款產(chǎn)品可以支持大約400多公里的續(xù)航里程。
孚能科技用于eVTOL的軟包電池產(chǎn)品具體參數(shù)不詳，但可以對(duì)照的是，其目前批量供應(yīng)的軟包電芯能量密度已達(dá)285Wh/kg。在大軟包電芯設(shè)計(jì)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，孚能科技配合固態(tài)化技術(shù)和高能量密度材料體系開(kāi)發(fā)了SPS超級(jí)軟包解決方案。SPS是無(wú)模組的大軟包迭代平臺(tái)，集成度達(dá)到75%，零部件減少50%，兼容三元、鐵鋰、鈉電池、石墨、硅碳、鋰金屬等材料體系，能量密度從270到400Wh/kg，能夠滿(mǎn)足純電動(dòng)汽車(chē)300-1000公里續(xù)航，10分鐘充電續(xù)航400公里。
目前，孚能科技的電池產(chǎn)品已經(jīng)滿(mǎn)足在海、陸、空不同場(chǎng)景下的需求。
下一個(gè)交通工具電氣化的爆點(diǎn)，就在空中。eVTOL企業(yè)看到機(jī)會(huì)，電池企業(yè)也看到了下一片藍(lán)海。
