来源：壹零社
当eVTOL成为低空经济的最佳载具时，一场围绕新质生产力的角力正在展开。
01
eVTOL成低空经济的最佳载具
近来，多个国产电动垂直起降航空器（“eVTOL”）在适航审定、航线执飞、上线销售等方面进展频频。随着国产电动垂直起降航空器从实验室走向直播间、从试验品成为消费品，以eVTOL为代表的航空器正成为低空经济商业化落地的“助推器”。
eVTOL(电动垂直起降飞行器，Electric Vertical Takeoff and Landing)，是一种新型飞行器，符合新质生产力的内涵，其技术水平更高、质量更好、效率更高、更可持续，更重要的是我国能够掌控的生产力。
相对于可载人和垂直起降外，电动化一直都是eVTOL设备最大的亮点。eVTOL以电为主要动力来源，相比燃料动力更低碳环保;同时具备低噪音的优势，eVTOL使用电机驱动.起降和巡航噪音显著低于其他飞行器，目前eVTOL起降噪音约65dB，巡航噪音约50dB，而直升机起降与巡航噪音分别为140dB和90dB左右。
最为关键的eVTOL在“三电”这一块一定程度上同新能源汽车在供应链上重合，而新能源汽车产业链作为我国的优势产业，这意味着国内发展eVTOL产业基础深厚，完全有机会助力我国民航飞机制造业“弯道超车”，完美复刻中国新能源汽车产业链的成功模式。
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eVTOL背后的“三电产业”
目前，国内外 eVTOL 主要采用纯电动力。从在研项目看，对于短航程、垂直起降的航空器，采用纯电动的方案占主要份额。
从成本角度看，三电系统在整车、eVTOL 的成本占比类似，eVTOL的电机成本占比更高。根据钜大锂电及36氪研究院的信息，2022年整车当中动力电池+驱动电机+电控系统的“三电”系统成本占比达 50%,动力电池占 38%,电机占 6.5%。
根据 2021 年《LILlUm AnalystPresentation》,其 eVTOL 单机成本约 250 万美元，其中推进系统(电机电控、螺旋桨等)+能源系统(电池等)占比 50%,其中能源系统占 10%,推进系统占 40%。根据产业链调研电动力系统(电机电控、螺旋桨等)占比 20%，能源系统(电池等)占比 20%。
eVTOL 的使用寿命约 15-20 年，电机需更换 3-4次。相较汽车，eVTOL 对于可靠性的要求性极高，根据盖世汽车，载人场景下要求出错率控制在10的-9次方以内，而且相比于传统航空发动机千万美元以上的价格，电机价格相对便宜，因此为保障 eVTOL 的使用寿命，电机更换相较汽车会更加频繁。
因此，假设eVTOL使用寿命20年，电机4年一换，单机后装更换价格平均 60 万元,则对应一架 eVTOL 生命周期内更换电机4次,更换成本为 240万元，30 年累计国内 eVTOL 需求量为 16316 架，对应电机后装市场约 392 亿元。
如此庞大的市场，自然引来众多电池企业布局。
03
电池厂商抢滩布局航空用电池
eVTOL市场对高能量密度电池的需求潜力巨大，发展前景也非常乐观。固态电池作为未来主流路线，将在推动eVTOL商业化进程中发挥重要作用。
2023年4月，宁德时代发布凝聚态电池，能量密度为 500Wkg，开始民用电动载人飞机项目的合作开发。
力神电池、正力新能、孚能科技分别已经推出能量密度为 325、320、280Whkg的eVTOL 动力电池;2023年 12月，国轩高科与亿航智能签订战略合作协议，打造符合中国民用航空局适航标准且“高安全性、高能量密度、高放电功率、高质量标准”的 eVTOL动力电池解决方案。中创新航与小鹏汽车深度绑定，针对低空出行开发的新锐9 系高镍/硅体系电池，保证了高功率、高快充能力、轻量化及高安全性能要求。
此外，正力新能的“lisa-321”产品和研发战略体系针对eVTOL航空级电池系统进行了长期研究布局，不断取得突破。这些企业的努力表明，电池厂商正在抢滩布局航空用高能量密度电池，以抓住eVTOL市场的巨大潜力。
04
亟待突破的技术壁垒
eVTOL 对电池能量密度、瞬时放电倍率及热管理等方面提出更高要求。
相比新能车电池，eVTOL要求电池具有更高的能量密度。当前电池单体电芯的能量密度最高水平在 300Wh/kg 左右，电池包能量密度约 220Wh/kg，远低于航空燃油的比能量。电池的技术限制了飞行器的航程，因此，航空业对动力电池单元能量密度提出了明显高于电动汽车能量密度的要求(近期>300Wh/kg，远期目标>500Wh/kg)。
此外，eVTOL独特的运行剖面和任务循环以及苛刻的运行环境对锂离子电池系统提出了更高的要求，为了应对紧急迫降需求，要在低电量状态下(如 20%S0C)依然保有高功率放电能力:为了满足空中出租业务等频繁使用场景，目前行业普遍需求在少于 15 分钟内充电至 80%。
目前采用三元锂电，未来可能采用固态、半固态、金属电池等。当前主流化学体系锂离子电池中，三元 NCA(LiNi-CoA10,)电芯具有最佳的能量和功率性能，但成本较高、安全性较低;LFP(LiFeP0)电芯具有最高的安全性，但能量密度只有三元 NCA 和 NCM 电芯的一半:相比之下三元NCM(LiNiMnCo0,)电芯综合性能最佳，三元 NCM 电池为当前 eVTOL 使用最广泛的电池。
而在瞬时放电倍率上，飞行汽车巡航飞行时电池放电倍率在1.20，而起飞和降落过程中动力电池的瞬时放电倍率可高达4.80，远高于电动汽车对电池放电倍率的要求。动力电池放电倍率高，严重影响动力电池的性能，还将产生电池热安全性等问题。
同时，通过平板热管等先进热管理技术保证高放电倍率动力电池性能和热安全性，同时考虑低空飞行低气压的影响，为飞行汽车高能量密度动力电池研发的前沿方向。
05
压下重注的宁德时代
当前电池封装形式多样，多路线并行。根据我们的统计，当前用于电动航空的电池包括凝聚态电池(宁德时代)、圆柱电池(蔚蓝锂芯、正力新能、国轩高科等)、软包电池(孚能科技等)、固态电池(欣视界、恩力动力、麻省固能等)，电池形状多样，多种路线当前并行开发。
众多电池厂商中，宁德市大对于eVTOL航空级电池产品的态度，很大概率影响整个行业走向。
任何新经济的原始起点，都源自核心技术的研发突破。马斯克曾表示，只要电池的能量密度能超过450Wh/kg，做到用更轻的电池提供更多电力，电动客机就能成立。去年4月，宁德时代发布的凝聚态电池，其能量密度可达到500Wh/kg，并宣称公司预计在今年内具备量产能力，这为其布局电动航空领域创造技术条件。
很多人都认为，动力电池已经产能严重过剩了，但在业绩交流会上，曾毓群表示：“新能源电池的应用范围很广阔，包括天上飞的，水里游的，地上跑的和不跑的（储能），市场空间很大。”他还同时指出，除了乘用车新车的渗透率，其他领域的电池应用未来仍有十倍以上空间。如今“天上飞的”方面，宁德时代已经有所突破，其首席科学家吴凯表示，目前市场上可用的电池，根本无法储存足够的能量，以抵消给任何飞机增加的重量，但凝聚态电池的能量密度或将攻克这一难题。
而在前不久的世界经济论坛第十五届新领军者年会上，宁德时代董事长曾毓群首次透露该公司的电动飞机的航程信息。
曾毓群表示，宁德时代已经成功试飞 4 吨级民用电动飞机，正在“积极投入”并加速 8 吨级研发。该 8 吨级飞机预计于 2027 到 2028 年发布，届时可支持约 2000 到 3000 公里的航程。
据悉，该项目使用的电池是宁德时代旗下最前沿的电池技术 —— 凝聚态电池。该电池单体能量密度高达 500Wh/kg。这不仅意味着与当下在电动汽车动力电池领域 250Wh/kg的水平提升了两倍，更意味着它满足了支线客机的能量密度要求，对于 600-1200km 航程的航空用途来说，电动化成为可能。
曾毓群还透露，公司正在研发新一代钠离子电池，在成本、寿命和低温性能等方面预计将有更好的表现，最快明年推出。如果用技术作为评价体系 (1-10 打分)，宁德时代钠离子电池项目已经处于 7 的水平。
宁德时代之外，比亚迪的第二代刀片电池即将推出，能量密度将达到190Wh/kg，这将为eVTOL的发展提供重要的技术支持。此外，比亚迪还发布了全新纯电e平台3.0 Evo，并计划在多地成立产业基金，以抢占低空经济的先机。
比亚迪在eVTOL领域的技术发展路线已经较为清晰，其产品规格、参数及市场应用也有详细的规定。尽管eVTOL行业仍处于起步阶段，核心技术问题待解决，但比亚迪通过不断的技术创新和研发投入，有望在未来实现突破。
需要注意的是目前主流的三元锂电池的能量密度在200wh/kg左右，像国轩高科、卫蓝新能源的半固态电池单体能量密度为360wh/kg。也就是说，凝聚态电池的能量密度比这一数值高出了接近40%。而对比全固态电池，凝聚态电池量产先行一步。
东吴证券曾朵红等曾发布研报表示，液态锂电池已接近能量密度上限，并且仍存在热失控风险，而固态电池大幅提升电池的安全性，兼容高比容量正负极，打开能量密度天花板，因此成为动力电池下一轮技术竞赛中的关键，宁德时代、比亚迪、亿纬锂能、赣锋锂业、孚能科技和蜂巢能源等公司均有所布局。如今凝聚态电池已经具备量产条件，而全固态电池需5-10年实现商业化。
06
期待应用落地
低空经济作为我国战略性新兴产业，还需要一个相对漫长的过程。
对比低空经济和汽车产业，eVTOL航空器就好比是车辆，车辆消费的动力在于有没有合适的路，同样，eVTOL要成为消费品，一定要能满足终端消费者的出行需求，适应多种场景，这很重要。
eVTOL运行场景是在人口稠密的大城市或城市群内部，其运行场景的复杂性、空中运行的风险性、运营环境的不确定性，使得飞行器的安全性成为主要考量因素。eVTOL所采用的技术很好满足了安全性要求。而城市内空间不足以建立诸多长跑道，eVTOL垂直起降的特点使基础设施建设成为可能。
技术积累是低空经济发展的重要基础之一，针对当前我国低空飞行技术发展水平，钱煜平指出，“我国在低空经济领域已经具备了一定的基础。例如，在无人机、飞行汽车等领域已经产生了国际领先的公司，如大疆、吉利沃飞、亿航智能、小鹏汇天等企业。同时也积累了一定的低空飞行安全管理和空域管理经验。但低空经济的发展还面临着许多技术挑战。
至于eVTOL设备什么时候可以在终端消费市场普及，比较了各家主机厂的取证进度后发现，亿航智能EH216-S型载人eVTOL已获TC、AC、PC三大证而目前国内主机厂大多处于TC认证阶段、或暂未申请TC证。
考虑到TC认证周期一般需要3-5年，意味着未来2-3年内亿航智能EH216S是市场上唯一具备商业化能力的载人eVTOL，这意味着尝鲜可以，想要大规模体验，还得静心等待3年左右。
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