各國車企紛紛布局固態(tài)電池 eVTOL也成為固態(tài)電池發(fā)展新助推力

1、鋰電池逐漸進入技術(shù)瓶頸，固態(tài)電池有望成為電池升級方向

自1985年鋰離子電池問世以來，大幅推進了可移動電子設(shè)備的規(guī)?；瘧?yīng)用，不斷推動著社會朝著智能化和清潔化方向發(fā)展。自1985年鋰離子電池問世以來，大幅推進了可移動電子設(shè)備的規(guī)模化應(yīng)用，不斷推動著社會朝著智能化和清潔化方向發(fā)展。但是當前的液態(tài)鋰離子電池體系，逐步發(fā)展到了本身材料體系所能達到的瓶頸：1）能量密度難以突破350Wh/kg的極限；2）有機物液態(tài)電解質(zhì)帶來的安全性問題。3）電池服役過程中電解液的揮發(fā)、干涸、泄露等現(xiàn)象，影響電池壽命。液體電解質(zhì)成為了鋰離子電池進一步發(fā)展最大的制約因素。

采用固態(tài)電解質(zhì)代替液體電解質(zhì)，有望使用更高比容量的正、負極材料，同時可徹底解決電池的安全性問題，是獲得高能量密度、安全性和長循環(huán)壽命的全固態(tài)鋰電池的根本途徑。因此固態(tài)電池將會是鋰離子電池升級的方向。

鋰電池技術(shù)發(fā)展路徑

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各類鋰電池對比

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根據(jù)固態(tài)電解質(zhì)的不同，目前固態(tài)電池有聚合物、氧化物、硫化物三種技術(shù)路線。

聚合物：聚合物固態(tài)電解質(zhì)以歐美企業(yè)技術(shù)最為成熟，商業(yè)化難度較小，未來有望率先實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，但是其電導率低、能量密度低。

氧化物：氧化物固態(tài)電解質(zhì)綜合性能好。

硫化物：硫化物固態(tài)電解質(zhì)的電導率最高，延展性更好，潛力最大。但是其機械性能差，生產(chǎn)工藝復雜，且硫化物固態(tài)電解質(zhì)中的硫元素具有一定的活性，如何保持高穩(wěn)定性是一大難題。

2、主流車企紛紛上馬規(guī)劃固態(tài)電池，全固態(tài)電池有望普及

據(jù)不完全統(tǒng)計，截止2023年底，國內(nèi)半固態(tài)電池產(chǎn)能規(guī)劃累計超過298GWh，落地產(chǎn)能接近15GWh；同期半固態(tài)電池出貨突破GWh級別，有望在2024年實現(xiàn)5GWh級別出貨?？紤]到當前鋰離子動力電池的復合增速與固態(tài)電池相對高成本的車型適配范圍，預(yù)計2030年，量產(chǎn)全球鋰離子固態(tài)/半固態(tài)電池商業(yè)化產(chǎn)能有望初見規(guī)模，屆時固態(tài)鋰電池對應(yīng)的續(xù)航里程或可達到液態(tài)鋰電池的2-3倍，追平燃油車續(xù)航力。

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根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國固態(tài)電池行業(yè)現(xiàn)狀深度研究與發(fā)展前景分析報告（2024-2031年）》顯示，固態(tài)電池是全球公認的下一代電池，被列入中國、美國、歐盟、日韓等主要國家的發(fā)展戰(zhàn)略。全球企業(yè)都在積極布局固態(tài)電池，固態(tài)電池成為下一代電池技術(shù)競爭的關(guān)鍵制高點。

各國固態(tài)電池發(fā)展戰(zhàn)略

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從全球固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)布局來看，中國參與的企業(yè)最多，包括傳統(tǒng)電池企業(yè)、初創(chuàng)電池企業(yè)、整車企業(yè)等；其次是日本，技術(shù)實力最強；美國以一些初創(chuàng)企業(yè)為主；歐洲主要是車企和美國的初創(chuàng)企業(yè)合作；韓國企業(yè)不多，但實力也強。

各國固態(tài)電池發(fā)展戰(zhàn)略

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由于整車廠普遍具備更強的議價能力，這就使得產(chǎn)業(yè)鏈進程主動權(quán)在整車廠手里。從整車廠規(guī)劃來看，2023年，蔚來ES6、ET7、東風E70、嵐圖追風、賽力斯SERES5等車型已搭載半固態(tài)電池，上汽、廣汽、長安等車企也計劃將于2024-2026年上市搭載半固態(tài)電池車型。豐田、本田、大眾、寶馬等日本、歐洲車企計劃啟動搭載固態(tài)電池車型量產(chǎn)上市的時間在2026-2030年。

隨著固態(tài)電池技術(shù)不斷進步，成本逐漸呈下降趨勢，尤其是國內(nèi)半固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化進程已開啟，固態(tài)電池的市場規(guī)模將得以快速增長。預(yù)計到2030年全球固態(tài)電池的出貨量將達到614.1GWh。

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3、eVTOL對于固態(tài)電池需求迫切，低空經(jīng)濟首次被寫入政府工作報告

固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈上游為基礎(chǔ)材料及設(shè)備，包括原材料礦產(chǎn)、電芯材料和生產(chǎn)設(shè)備；中游為電池包加工制備，包括電池封裝、電池管理系統(tǒng)等；下游為應(yīng)用領(lǐng)域，包括新能源汽車、消費電子、儲能、eVTOL等，除了新能源汽車外，eVTOL產(chǎn)業(yè)是固態(tài)電池發(fā)展很重要的一個新增驅(qū)動力。

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eVTOL飛行器主要由機體子系統(tǒng)、導航通訊與飛控子系統(tǒng)、動力子系統(tǒng)和能源子系統(tǒng)構(gòu)成。eVTOL的動力系統(tǒng)采用分布式推進系統(tǒng)（DEP，DistributedElectricPropulsion），該設(shè)計使其能夠提升動力系統(tǒng)的安全性冗余、有效降低本機噪音（降低約10%~15%）和最大限度提升動力系統(tǒng)的能源使用效率。

對于eVTOL飛行器來說，電池有兩項關(guān)鍵性能指標與eVTOL綜合性能緊密相關(guān)，一是能量密度，一是功率密度。相比較來說，電池功率密度（單位質(zhì)量電池的放電功率大?。┦莈VTOL飛行器更關(guān)鍵的性能指標，因為它決定了eVTOL是否可以安全起飛和著陸。而另一方面，能量密度（電池平均質(zhì)量所釋放出的電能）大致上決定了eVTOL的航程范圍，目前300Wh/Kg能保證200~300公里航程。

能量密度方面，eVTOL垂直起飛所需要的動力是地面行駛的10-15倍，商用門檻高達400Wh/kg，且未來能量密度要求將會達到1000Wh/kg，遠高于當前車用動力電池的能量密度。充放電倍率方面，eVTOL的飛行需要經(jīng)歷起飛、巡航、懸停等階段，其中起降階段要求電池的瞬間充放電倍率在5C以上。安全性能、循環(huán)壽命等方面，eVTOL對電池的要求也極為嚴苛。

政策上，2024年3月27日，工信部等四部門印發(fā)《通用航空裝備創(chuàng)新應(yīng)用實施方案（2024-2030年）》，明確提出推動400Wh/kg級航空鋰電池產(chǎn)品投入量產(chǎn)，實現(xiàn)500Wh/kg級航空鋰電池產(chǎn)品應(yīng)用驗證。鑒于傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池能量密度限制和eVTOL對電池性能的高要求，固態(tài)電池有望率先在eVTOL市場放量。

作為國家五年規(guī)劃中重要子領(lǐng)域，低空經(jīng)濟涉及的裝備制造和服務(wù)業(yè)備受重視。2021年2月25日黨中央、國務(wù)院出臺《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》，“低空經(jīng)濟”概念首次寫入國家規(guī)劃，成為“十四五”時期謀劃的新興經(jīng)濟形態(tài)。近兩年，交通部、科技部、工信部等中央部委相關(guān)部署已經(jīng)將產(chǎn)業(yè)政策細化到無人機、飛行汽車等具體領(lǐng)域，推動相關(guān)行業(yè)的商業(yè)化、規(guī)?；瘧?yīng)用。同時，除國家級的政策法規(guī)推動外，有條件的地方政府也在加速布局無人駕駛垂直起降航空器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2024年“低空經(jīng)濟”首次被寫入政府工作報告，帶動電動垂直起降飛行器（eVTOL）引起廣泛關(guān)注。（YM）