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宁德时代,要造电动飞机了
来源: 36氪      时间:2023-07-28 10:17:35

文 | 吕雅宁

编辑 | 苏建勋

当电动汽车已全面融入日常生活,电动飞机还会远吗?


(资料图片仅供参考)

宁德时代这次又出手了,正加速进入航空领域。

根据爱企查信息显示,7 月 19 日,商飞时代(上海)航空有限公司成立,注册资本为 6 亿元,由宁德时代、中国商用飞机有限责任公司(下称中国商飞)、上海交大企业发展集团有限公司共同持股。

新公司的经营范围包含:民用航空器零部件设计和生产、民用航空器(发动机、螺旋桨)生产、航空运营支持服务、电池销售等。

这是宁德时代 " 下海造船 " 后的又一次跨界尝试。2022 年 11 月,宁德时代注册成立了全资子公司宁德时代电船科技有限公司(CAEV),正式入局电动船舶。

如今切入航空领域," 宁王 " 的野心已全面拓展至海陆空。但无论 " 上天 " 还是 " 下海 ",电驱动系统依然是一切问题的核心,宁德时代则对其电池技术充满底气。

在今年 4 月的上海车展上,宁德时代发布了一款全新超高能量密度电池——凝聚态电池,其单体能量密度高达 500Wh/kg,并表示这款电池正在进行民用电动载人飞机项目的合作开发。

" 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)都将电动化,市场空间很大,优质产能一定是稀缺的。" 宁德时代董事长曾毓群在今年 3 月的公司业绩说明会上表示。

此次与宁德时代建立合作的中国商飞,也是电动航空的老玩家。2019 年,商飞研制的新能源验证机 " 灵雀 H" 试飞成功,飞机采用氢燃料和电为主的混合动力技术。宁德时代与中国商飞强强联手,有望让电动航空时代更近一步。

"交通电动化的上半场是汽车,下半场则是航空电动化。" 一位投资人向 36 碳表示。

不过电动航空之路,并没有想象中那么简单。

电动航空时代,对电池要求更高了

电动航空不是新概念。随着电动汽车的普及,搭乘电动飞机成为下一步目标。

和电动汽车类似,电池能量密度是依然是电动航空领域的核心因素,将直接影响飞机的续航时间。

但当前市面上量产的电池能量密度,还不能满足长时间飞行的需求。

已有不少研究表明,在相同续航下,纯电动飞机的电池容量将显著高于路面纯电动汽车。飞机作为最复杂的交通工具之一,电动化的难题更随之升维。

" 地面交通主要是 2D 的运动,所有的活动都发生在一个平面上,对汽车本身的重量要求相对宽松。而飞机则是把 2D 转换为 3D,更需要克服重力的影响,因此飞机载重是影响飞行安全的重要因素,这对电池重量提出更高要求。" 长期关注电动航空领域的华控基金向 36 碳表示。

目前市面上的电池能量密度在 200Wh/kg 左右,而技术框架下的能量密度极限,也仅为 300Wh/kg 左右。如果要真正实现电动航空的商业化,这远远不够。

今年 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。

宁德时代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。

今年 4 月,宁德时代发布凝聚态电池。图源:宁德时代

安全性更是电动航空的一大难题。

很多人都熟知,坐飞机时严禁托运锂电池,这和锂电池本身的安全性能有所关联,当行李发生颠簸或碰撞时,可能导致锂电池短路、发热甚至起火。

因此,当电池技术在电动航空领域大规模应用时,电池安全性更成为一大核心要素。

电动飞机在复杂的高空环境中还将直面温度、恶劣天气等影响,若出现电池故障,后果则不堪设想。

对于安全问题,宁德时代显然也做足准备。根据官方介绍,凝聚态电池使用了高动力仿生凝聚态电解质、高比能正极,新型负极和电池隔膜。

真锂研究创始人、总裁墨柯向 36 碳表示,电解液直接影响电池的循环寿命和安全性。传统锂离子电池采用液态电解液,一旦泄漏或将导致大范围短路,甚至电池燃烧、爆炸。宁德时代凝聚态电池的电解液呈现半固态化的胶质状态,其安全稳定性比普通电解液更强。

虽然电动航空与电动汽车的逻辑相似,但不能简单对标。既要满足电池更轻的重量,又要满足更高的能量密度,以及对电池安全性能的更高要求,这些 " 既要又要 " 的严格标准给电动航空的进程不断增加难度。

如今,大中型飞机的用电量需求仍在不断提升,其中不仅包含飞机控制系统、加热 / 防冰系统,以及更多兼顾舒适性和实用性机上设备,都从各个方面提升了飞机的用电需求。

墨柯谈到,电池厂家入局电动航空领域一般遵循从易到难的逻辑,宁德时代有可能先从辅助动力装置出发,再向驱动动力装置拓展。

2022 年 9 月 27 日,全球首架全电动客机 Alice 试飞成功,由以色列飞机制造商 Eviation 制造。图源:视觉中国

" 电动空中的士 ",离我们还有多远?

" 飞天 " 这件事,人类的梦想从未停止过。

特斯拉 CEO 马斯克也将目光投向天空,他曾表示电动飞机是自己未来关注的方向,特斯拉将有可能在 5 年内推出电动飞机。

但就目前而言,全球的电动飞机技术应用均处于起步阶段。

有观点认为,电动飞机的一大问题在于续航,聚焦中短途飞行场景的eVTOL,有望成为电动航空领域最先实现商业运行的航空器,在未来城市交通领域占得一席之地。

eVTOL 全称是 Electric Vertical Takeoff and Landing,即电动垂直起降飞行器,可以通俗理解为电动化且不需要跑道就可垂直起降的飞机,主要面向低空领域。eVTOL 不仅绿色环保,还可利用低空领域缓解城市交通堵塞问题。

在这种技术条件下," 打飞的通勤 " 或将有朝一日成为新的出行选择。

2016 年,全球共享出行巨头 Uber 提出 "Uber Elevate" 城市空中出租车计划,一时间引发 eVTOL 的全球关注热潮。近两年随着技术不断成熟,eVTOL 已成为全球资本追逐的一大新风口。

华控基金向 36 碳表示,目前市面上的电动飞行器,可以根据体积、重量大小大致分成三类:

第一类是小型化无人机,例如大疆、工业无人机等产品,现在已经得到普及;

第二阶段是构型在一至三吨的飞行器,如今海内外已经有专注于此赛道的初创企业,海外公司例如 Volocopter、Joby、Archer 等,国内也有沃飞长空、峰飞航空等新玩家不断涌现;

第三类是大家更为熟知的,以民航飞机为例的几十吨以上的大型飞机,当前仍处于起步阶段。如果要全面走向电动航空时代,即达到民航领域的全面应用,至少要到 2040 年之后。

吉利集团旗下的沃飞长空,聚焦 eVTOL 飞行器研发。图源:沃飞长空

在适用场景方面,机场接驳、旅游观光、城际交通等短途场景将成为 eVTOL 最先占领的市场。相比传统直升机或通航固定翼飞机,它们很容易受到起降场地、噪音、使用维护成本等限制,不利于其大众化普及,而 eVTOL 的出现则有可能改变这一局面。

从乘坐体验感来看,电动飞机没有燃油发动机,会比传统飞机安静很多。在 100 米至 200 米的高空,eVTOL 的音量约为 40 分贝左右,这也使其更适合在城市地区应用。

在 eVTOL 的发展早期阶段,由于很多城市的商业楼宇都具备直升机停机坪,二者可以实现通用,短期内可以满足电动航空的使用需求。

伴随电动航空的进一步发展,未来市场对于充电设备数量、起降场地密度及大小等方面的需求会进一步扩大。同时,与之匹配的管理政策也需要补足。

"作为最先可能被商业化的 eVTOL,当前依旧没有一个明确的管理归属单位。由于涉及民航空域管理与低空交通管理,究竟是归民航局,还是归交通局管辖,目前还暂无定论,这也是未来需要填补的政策空白。" 华控基金的一位投资人谈到。

据国际能源署(IEA)数据,每年航空业产生的碳排放约占全球碳排放总量的 3%,约为 10 亿吨二氧化碳当量。国际航空运输协会已提出航空业在 2050 年实现净零排放的目标,让航空业碳减排在全球范围内引起广泛关注。

在航空碳减排领域,除纯电动飞机之外,业内讨论较多的还有混合动力电池、氢燃料电池、可持续航空燃料等,不同技术路线在产能、技术、原料供给和成本等方面也都存在各自特点以及待解的难题。

虽然航空业的碳减排方案已经全面开花,但若要走向一个全面电动化、清洁化的航空时代,还有很长的一段路要走。

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