一、eVTOL对能源系统提出全新要求
eVTOL中能源系统的重要性
能源系统是eVTOL的核心子系统之一，承担能量储存与释放功能，直接决定续航里程、起降性能及整机重量分配。其主要由动力电池组（Pack）、电源管理系统（BMS）、高压配电单元、热管理系统、快充接口及线束等构成。在整机中，能源系统质量占比约30%，具体取决于构型、航程与载荷设计。
成本方面，能源系统约占整机BOM的10%–20%。以Lilium数据为例，其eVTOL中能源系统成本占比约10%，推进系统占40%，结构与内饰占25%，航电与飞控占20%，装配件占5%。受新能源汽车产业链带动，锂电池整体成本下行；但分布式电推进带来高功率电机与电控需求，使推进系统成为最大成本项；而轻量化所需碳纤维材料亦大幅推高非能源类成本，因此能源系统相对占比不高。
然而，其价值量并不低：航空级电池Pack开发周期长、材料严苛、测试复杂，单瓦成本约2元/Wh，为车规电池的3–5倍。按200kWh设计容量估算，仅电池Pack成本即达40万元，已超多数新能源整车售价；若计入后续更换、拆解等全生命周期成本，实际投入更高。
eVTOL对电池提出更高要求
eVTOL能源系统设计需严格匹配飞行任务需求，典型五步法如下：
Step 1：基于应用场景（如载人/载货、城市/城际、短途/长途）明确最大起飞重量、有效载荷、续航里程等关键指标；
Step 2：据此开展气动与动力学设计，包括桨盘载荷、功率载荷、悬停效率、升阻比等；
Step 3：分阶段（初始悬停、起飞爬升/上升过渡、巡航飞行、下降过渡、着陆悬停）测算任务功率与时长，累加得出总需能量；
Step 4：依据总能量与电池比能量反推电池包质量；
Step 5：开展多轮重量迭代优化，在机身结构、动力系统、载荷之间动态平衡，达成最优整机重量分配。
二、固态电池：eVTOL电池的理想解决方案
传统液态锂电池装配eVTOL存在的问题
当前液态锂电池难以满足eVTOL高性能要求，主要存在三方面瓶颈：
1. 能量密度低
三元锂体系理论上限约300Wh/kg，量产产品普遍在160–250Wh/kg，远低于eVTOL所需的400Wh/kg目标。主因在于：隔膜与电解液等非活性组分占用质量与空间；电压窗口受限（＞4.5V易分解）；难以兼容高能量密度锂金属负极，易诱发枝晶生长[2]。
2. 安全性差
eVTOL低空运行环境复杂，安全冗余更低。液态电池存在显著风险：
（1）热失控：锂枝晶易刺穿12–25微米薄隔膜，导致内短路并瞬时放热；
（2）有毒物质释放：有机电解液高温下分解释放可燃气体、氧气及氟化氢等剧毒物质[2]。
3. 循环寿命有限
快充工况下容量衰减加速，主因包括：锂枝晶持续消耗活性锂并增大内阻；电解液干涸挥发；电极/电解液副反应持续进行[2]。
固态电池更加适配eVTOL电池需求
固态电池采用固态电解质替代液态电解液，从底层结构上突破安全性与能量密度双重瓶颈，具备更高能量密度、更优安全性能及更长循环寿命三大优势，是eVTOL的理想电源方案[2]。
按电解质中液体含量划分：
• 液态电池（液体含量＞10%）：技术成熟，已大规模装车；
• 半固态电池（5%–10%）：作为过渡路径，兼容70%以上现有产线，在能量密度、安全性和低温性能上实现“半步跨越”，预计2025–2027年率先规模化应用；
• 全固态电池（0%液体）：无电解液与隔膜，安全性与能量密度达理论最优，有望于2027年小规模装机，2030年实现商业化[2]。
固态电池主要技术路线对比
按电解质材料分为硫化物、氧化物与聚合物三类：
• 硫化物：离子电导率高（10⁻³–10⁻² S/cm），界面兼容性好，但化学稳定性差、成本高；
• 氧化物：热稳定性优异、成本可控，但室温电导率偏低（10⁻⁶–10⁻³ S/cm）、界面接触难；
• 聚合物：加工性好、产线兼容性强，但室温电导率低（10⁻⁷–10⁻⁶ S/cm）、需加热工作[2]。
理想固态电池需兼具高离子电导率、强锂枝晶抑制能力、良好化学稳定性及低成本等特征。目前三类路线均存在短板：硫化物因高电导率与机械性能优势，正成为整车厂与电池企业主流选择；氧化物更适用于半固态量产过渡；聚合物受限于低温性能与电导率，较少用于eVTOL等高要求交通工具场景[2]。
三、曙光在即：固态电池面临的挑战与机遇
固态电池迎来技术突破与产业进展
全球范围内，固态电池在材料体系、界面工程、工艺装备等维度持续取得进展。多家头部车企与电池企业已公布装车时间表，产业化节奏明显提速，技术验证与中试线建设加速推进，为eVTOL能源系统升级奠定基础[3]。