飞行汽车，交通电气化的下一个突破？
1917年，美国航空先驱格伦·柯蒂斯（格伦·柯蒂斯饰）发明了一种新型自动运输机。主体是四轮车辆，后部有三层机翼，头部有螺旋桨。驱动装置由汽车发动机驱动。
虽然这架飞机受限于当时的技术水平，但并没有真正飞上天空，只是实现了短距离的跳跃，但柯蒂斯仍然尊自己的后代为飞行汽车之父。
柯蒂斯之后，人类飞行汽车的梦想并没有停止。直到近一百年后的今天，飞行汽车屋的eVTOL（电动垂直起降）轨道终于爆炸了。
如今，赛道上挤满了来自各行各业的人士，其中包括来自航空航天、汽车行业的巨头，以及新技术公司。我们可以列出一长串名单：波音、空客、劳斯莱斯、通用、保时捷、丰田、戴姆勒、奥迪、现代、本田、斯特兰蒂斯、吉利、小鹏、广汽、英特尔、Uber、亿航、巅峰飞航……其中其中，亿航智能中国、美国Joby、Archer、英国Vertikal、德国Lilium等eVTOL企业均已上市。
数据显示，到2021年，全球有超过200家公司或机构正在开发eVTOL产品，型号总数约420种。
随着城市陆地交通的日益拥堵，城市空中交通（UAM）被认为是一种新的出行方式并受到越来越多的关注。美国、中国、欧洲正在研究制定相关政策。
各路玩家涌入市场，各国政治燃起熊熊大火。eVTOL会成为开启电动出行革命的划时代产品吗？作为核心部件的电池有哪些特殊要求？
“元年”已至，eVTOL市场或将进入爆发期
eVTOL也被称为飞行汽车和空中出租车。与传统直升机相比，电动或混合动力垂直起降产品可以更快、更安静且更便宜地运送人员和货物。数据显示，从eVTOL行业吸引资金的增长趋势来看，全球eVTOL投资自2018年起进入快车道，2021年融资金额将达到近40亿美元。
到2023年，eVTOL赛道将更加充满活力，更多的eVTOL公司将获得航空管理部颁发的适航证书。
1月，小鹏汇天路航格X2飞行汽车获得中国民航局颁发的中南地区包机飞行合格证。去年十月，一辆飞行汽车在迪拜进行了世界上首次公开飞行。此前，小鹏汽车董事长、小鹏汇天董事长何小鹏表示，飞行汽车将于2024年量产，价格控制在100万元。
6月28日，开发用于商业个人服务的全电动飞行出租车的美国公司Joby宣布获得美国联邦航空管理局（FAA）颁发的特殊适航证书，首架原型机可用于飞行测试。。。与此同时，加州科技创新公司Alef在7月份获得了特殊适航证书，A型飞行汽车将进行飞行测试，马斯克正在投资该公司。
我们还看到其他相关的产业发展规划也在出台。
今年7月13日，深圳市宝安区发布低层经济产业规划及相关产业发展措施，打造低层城区。宝安支持欢乐港“湾区之翼”项目建设。该航线一旦获批，将开通国内首条商业电动垂直旅游航线、全球首条旅游航线和城际航空服务航线。
因此，2023年也被认为是eVTOL商业运营的“元年”。
根据覆盖能力，eVTOL的目标市场有三个方向：私人市场、区域运输市场和短途接驳运输市场。目前，全球已有50多个城市正在考虑城市航空客运的可能性。
法国巴黎计划在明年夏季奥运会期间测试eVTOL。巴黎机场集团(ADP)公布的收费约为110欧元，是巴黎出租车费用的两倍。新加坡还计划在2024年推出空中出租车服务。此外，洛杉矶、达拉斯、墨尔本、迪拜、大阪和里约热内卢也将于2025年推出UAM服务。
德勤给出了eVTOL的时间表：2020年至2025年，货运eVTOL将实现商业化；2025年至2030年，eVTOL客运商业化第一阶段；2030年之后，先进的自主eVTOL控制将在一些领域得到更广泛的应用。目前乐观预测是，到2040年，整机产量将达到800万架，年飞行服务量将达到450亿架次。
从业者和投资者都认为，未来eVTOL市场将是巨大的。
摩根士丹利研究报告预测，到2030年，全球城市空中交通市场规模将达到550亿美元，包括城市、郊区、最后一英里、短程和国防五个应用场景。到2040年和2050年，全球城市空中交通市场将分别达到1万亿美元和9万亿美元。
eVTOL需要什么类型的电池？
在今年3月1日特斯拉的投资者日上，马斯克表示：“当提高电池的能量密度时，除了火箭之外的所有车辆都将是电动的。”
显然，改进的电池技术是成功商业eVTOL运营的关键组成部分。第三方数据机构GlobalSkyMedia的报告指出，比功率、比能量、充放电速度、循环寿命是评价eVTOL电池性能的四个主要指标，而这些指标都与导航相关。、负载能力、充电时间和维护成本。电动垂直起降对动力电池的性能要求比电动汽车更高。电池需要较高的比能量和比功率，能够高放电倍率连续工作，快速充电并保证良好的使用寿命。目前动力电池技术水平无法同时满足这些要求，提高电池单位重量性能是技术发展的关键。”
从技术上讲，电池为电源和机载eVTOL系统提供电力。目前，磷酸铁锂电池的能量密度在200Wh/kg以下，三元锂电池的能量密度在200-300Wh/kg之间。但相比汽油12000Wh/kg的能量密度，两者相差约40倍。同样的100公斤能量（约60升汽油）需要约4000公斤的锂电池，这对于像eVTOL这样必须克服重力的车辆来说非常重要。至于每一克的重量，每一分钱都要掂量。
简单来说，电池的比能量主要用于增加eVTOL的航程，而比功率则与eVTOL的飞行性能相关。此外，eVTOL飞行必须经过起飞、巡航、悬停等阶段，每个阶段对电池放电倍率的要求不同。
基于悬停eVTOL的5C放电倍率，满载比能量和比功率目标为2022年250Wh/kg和1kW/kg，2030年500Wh/kg和1.25kW/kg，2030年1,000Wh/kg和1,000Wh/kg。2030年千克。瓦时/千克，单位为2.5千瓦/千克。
为了确保飞行安全，必须避免eVTOL电池的热失控风险。
今年6月21日，EASA（欧洲航空安全局）发布了《VTOL锂电池第三版符合性方法》。该材料提出了热垂直起降电池的测试要求，并定义了需要“在实践中确保产品在所需的操作条件下具有足够的安全水平，其中可能包括考虑热检测后的着陆时间”。
可见，只有在高能量密度、高功率密度、快速动力、长循环寿命、高安全性等方面取得平衡，才能成为真正的闭环eVTOL商业模式。
袖珍电池的另一个蓝海
在软包、盒式、圆柱三种不同封装方式的锂离子电池中，软包电池是电动垂直起降领域的首选，满足高比能量、高速度、高安全性。例如，被认为是行业标准的Joby就使用软包电池。
据Joby近日公布的数据显示，正在进行适航认证的五座eVTOLS4采用能量密度为288Wh/kg的盒子，以及能量密度为235Wh/kg的电池包装，并已通过实验室测试。。10,000次飞行路径调整周期。Joby表示，在目标应用场景中，95%的情况下，S4电池可以在乘客上下飞机时完成下一航段的充电，实现不间断的高频次飞行，这对于经济。商业运作。重要的。
此外，为eVTOL选择袖珍电池还有更多实际考虑。
eVTOL起飞和降落过程中，要求电池提供3℃以上的持续放电倍率，快速放电倍率甚至可以达到10℃。大大降低，这不仅降低了电池本身的功耗，而且使用寿命更长，速度更快。此外，eVTOL电池布局应灵活多变，例如机翼安装。这就是袖珍电池无可比拟的优势。
越来越多的电池企业也针对航空市场推出软包电池产品。
由波音投资并被Northvolt收购的加州初创公司Cuberg开发了20Ah锂金属壳电池，并基于壳电池设计制造了能量密度为280Wh/kg的飞机模块。今年宁德时代发布的冷凝材料电池，还包括拓展航空业务的软包电池。
然而，中国最大的袖珍电池制造商孚能科技预计将是商业化速度最快的。
在今年6月的《对话》计划中，孚能科技董事长王宇曾表示：“飞机的电气化问题非常重要，因为飞机使用航空煤油，会造成很大的污染。”五六年前，孚能科技就开始涉足空气电气化领域。”他表示，孚能科技的飞行电池已与国际知名电动垂直起降厂商合作，将进入商用场景。一款产品可支持超过400公里的续航距离。
孚能科技用于eVTOL的袖珍电池产品的具体参数尚不清楚，但可以比较的是，目前供应的袖珍电池能量密度达到285Wh/kg。基于大型软电池设计创新，孚能科技结合半导体技术和高能量密度材料体系，开发出SPS超软封装解决方案。SPS是一个迭代式无模块软封装平台，集成度达到75%，部件数量减少50%。兼容三元、铁锂、钠电池、石墨、硅碳、锂金属等材料体系，能量密度范围270-400Wh/kg，可覆盖续航300-1000公里范围。纯电动汽车。充电10分钟，续航里程400公里。如今，孚能科技的电池产品满足海上、陆地、空中各种场景的需求。
汽车电气化的另一个爆发点是在空气中。eVTOL企业看到了机会，电池企业也看到了另一片蓝海。