適航認證落地 正力新能搶抓航空動力電池“起飛”時刻|公司調研
財聯社8月26日訊(記者 劉夢然)“車規級的頂點是航空級的起點。航空電池不僅難在單一指標,更難在多項極致性能的平衡。”在與財聯社記者交流中,正力新能總裁陳繼程將航空動力電池的特徵概括爲“三高一快”,即高安全、高能量密度、高功率和快充能力。
該理念也已成爲行業公認的航空動力電池核心指標。航空動力電池,被看作是飛行器的“心臟”,它不僅承擔着爲電動飛機(如電動固定翼飛機、eVTOL等)提供動力的重任,更直接關係到其安全性。
基於此,適航審定過程中,民航局對電池安全提出了諸多超常規要求,適航取證也被視作是航空動力電池領域的“大考”:需要通過民航局對產品設計、生產體系、質量控制等全環節的嚴苛審查,取證難度大、週期長、成本高。
汽車動力電池已成紅海,正力新能把目光擡向了天空。今年8月,正力新能在常熟總部召開航空動力電池系統適航取證與量產交付發佈會,宣佈其正式向飛行器客戶開啓批量化交付。
需要注意的是,當前航空電池市場仍處於起步階段,還需解決單套成本高昂且尚未形成規模化生產的難題,但更長遠的目標是,隨着國家低空經濟政策放開,空域管理優化和基礎設施的不斷完善,一個萬億級市場正在逐步打開。
航空動力電池實現量產交付
今年8月,正力新能在常熟總部召開航空動力電池系統適航取證與量產交付發佈會,其獨家供應的航空動力電池系統隨國內首款雙座電動固定翼飛機RX1E,成功斬獲中國民航局頒發的適航證,正式開啓批量化交付。
據瞭解,由正力新能向零重力飛機工業獨家供應航空動力電池系統的RX1E電動固定翼飛機是中國首款雙座電動固定翼飛機,核心零部件100%國產化,已安全飛行超25000小時。
在電池技術方面,該量產航空動力電池系統採用了雙重半固態技術,進一步提高了電池的安全性能和大倍率放電能力,不僅在原有基礎上實現了飛行時間和續航里程的大幅提升,同時還延長了使用壽命,優化了快充能力併成功通過嚴苛的熱擴散測試。
通過多項關鍵性能的提升,正力新能爲RX1E的商業化落地應用、順利通過適航審定提供了關鍵技術支撐。
正力新能主營產品包括動力電池產品和儲能電池產品,也是最早佈局航空動力電池的企業之一。2023年5月,公司發佈業內首個“三高一快”飛行器電池。該電池單體能量密度達到320Wh/kg,支持20%低電量時12C高倍率放電,可15分鐘內充滿80%電量,達到ppb級航空安全標準。
據陳繼程透露,公司正按工信部規劃推進能量密度提升計劃,目標在2030年前達到電芯層級500Wh/kg的技術指標。
但不能忽視的是,當前航空動力電池產業仍處於發展初期,面臨單套生產成本高昂與規模化生產尚未形成的雙重挑戰。即便按照千萬級的採購規模測算,航空電池的單價仍顯著高於汽車電池。
陳繼程對財聯社記者稱,雖然航空動力電池尚處發展早期階段,研發投入較大,但因爲正力新能的主營業務規模與利潤快速增長,相關研發成本仍在可接受範圍內,而航空動力電池業務帶來的技術牽引作用和品牌增值效果等無形資產收益,遠超其成本負擔。
他進一步表示,動力電池在飛機與汽車領域的定位上,二者實則相輔相成。航空電池若能實現高標準突破,反而能夠反哺車規級電池技術發展——通過探索更嚴格的安全邊界和性能極限,爲車用電池提供技術溢出效應。這種雙向賦能的關係使得兩類電池的安全標準相互促進、深度融合。
“既跑馬拉松,又當拳擊手”
雖然車用動力電池與航空動力電池看似同宗同源,但後者絕不是優化後照搬即可。事實上,航空動力電池長期面臨“高能量密度、高充放電倍率、高安全性”黃金三角難以兼顧的難題。
傳統鋰電池要實現“起飛”,首先要面臨在追求極致性能時陷入安全性風險提升的挑戰,提升能量密度所需的活潑電極材料會加劇副反應風險,大電流充放電產生的熱量積累又威脅系統穩定性。因此,嚴苛的安全標準要求對每一個潛在失效模式進行精準管控。
據陳繼程介紹,車用和航空動力電池在兩個應用場景,對應兩個安全維度:汽車用電池的安全失效率爲百萬分之一(ppm),而航空電池則需達到十億分之一(ppb)級別,且基於航空飛行的特殊特點,即便電池包內任意位置,哪怕是兩顆相鄰的電芯同時起火,整個電池包也絕不能出現火勢蔓延的情況,這兩個方面的要求均遠高於車用電池。
正力新能首席科學家江柯成對財聯社記者表示,航空動力電池與車用動力電池,在電芯結構、製造工藝上,有相近之處,標準化設計有助於降低成本。
在正負極材料和電池包結構上,因爲航空動力電池對能量密度和安全性要求更高,因此和當前車用動力電池差異較大,材料上會用到超高鎳正極和高硅負極,以及固態電解質;結構設計上會採用熱電分離等方案。
高能量密度決定其續航時間,在功率方面又要兼具爆發性的特點。基於種種苛刻的要求,公司管理層在與財聯社記者交流時,將航空動力電池的要求概括爲“既跑馬拉松,又當拳擊手”。
具體而言,在航空動力電池的設計上,需要從材料選擇、電芯設計到系統架構等各個層級都進行鍼對性的設計。
據陳繼程介紹,航空動力電池必備的條件首先是更高能量密度。當前一般的純電動電池能量密度通常小於250Wh/kg,而航空電池一般至少需大於300Wh/kg,正力新能現已量產的方案進一步達到了大於320Wh/kg的水平。
就功率而言,公路上使用的車用電池平均放電倍率小於0.33C,峰值一般爲5C;相比之下,航空電池的平均放電倍率普遍大於1C,峰值則大於12C,且該12C的要求是在電量僅剩20%的情況下仍要滿足:當飛機處於低電量狀態時,仍須具備足夠的功率以確保能夠安全降落。
在快速補能特性方面,則與商用電動航空的運營模式密切相關。由於電動航空以運營爲主,且前期投入巨大,因此對飛行器的運營效率有着極高的要求,絕不允許出現飛機等待充電的情況。故而,對充電速度提出了非常高的標準。
開發低空經濟落地模式
隨着新能源技術的迅猛發展與政策紅利的持續釋放,越來越多的動力電池企業正加速涌入航空賽道。從車規級到航空級的跨越中,企業通過材料體系升級、結構設計優化和系統集成創新,逐步攻克了極端工況下的熱管理、安全防護與輕量化難題,推動着電動飛機從試驗階段向商業化運營邁進。
目前,低空經濟應用場景還處在不斷開發中。零重力飛機工業負責人石紅表示,專注於電動固定翼飛機(eCTOL)和電動垂直起降飛行器(eVTOL)等綠色航空產品的開發,其核心產品銳翔RX1E-A是中國首款擁有完全自主知識產權的電動輕型運動類飛機。
該款機型的核心零部件100%國產化,具備低運營成本、零碳排放等特性,目前已收穫超百架確定訂單及千餘架意向訂單,正式邁入規模化量產階段。當前,零重力飛機工業正以該機型爲支點,積極構建“低空+文旅”等創新場景,佈局綠色航空飛行營地網絡。
石紅對財聯社記者表示,從載人應用的角度看,電動新能源航空器目前主要有電動固定翼飛機(eCTOL)和電動垂直起降航空器(eVTOL)兩條賽道。
未來,零重力還將計劃與正力新能共同開展eVTOL機型的動力電池開發和使用,服務百姓日常出行、低空旅遊觀光,以及飛行駕駛培訓等領域的需求。
電動航空的發展與低空經濟崛起緊密相連,而安全、高效、可規模化的動力系統是低空經濟落地的核心前提。
對此,陳繼程對財聯社記者表示,在規劃方面,針對傾轉旋翼等前沿構型的技術難點,公司採取漸進式發展路徑:現階段重點推進固定翼飛機的純電解決方案,滿足旅遊景點觀光、護林巡查等場景需求;未來則探索混動模式,通過電池負責起降階段、氫燃料支撐巡航的創新方案,實現400-600公里航程的突破。