Lithium-accufabrikanten strijden om de low-altitude economie, en luchtvaart-accu's worden een strijdtoneel

Fabrikanten van binnenlandse lithiumbatterijen strijden om economische EVTOL op lage hoogte (elektrische verticale start- en landingsvliegtuigen).

Onlangs heeft de batterijfabrikant Xinwanda de nieuwste luchtvaartbatterij "Xin Yunxiao 2.0" uitgebracht en kondigde hij aan dat het product van de eerste generatie in massa is geproduceerd; Aan de andere kant kondigde batterijgigant CATL ook aan dat het de internationale certificering van de ruimtevaartkwaliteitsbeheersysteem heeft verkregen en officieel aan de normen voor de luchtvaartindustrie heeft voldaan; Eerder in maart kondigde Yiwei Lithium Energy aan dat het de leverancier zou worden van lithiumbatterijen met laagspanning voor het prototype van de volgende generatie vliegtuig van het vliegende autobedrijf Xiaopeng Huitian. Uit een verslaggever van de China Times bleek dat veel batterijfabrikanten, waaronder CATL (300750.sz), Xinwanda (300207.SZ), Farasis Energy (688567.sh), Yiwei Lithium Energy (300014.SZ), Zhongxin Aviation (HK3931) en Guoxuan High-Thech (002074.sz), Hoge-TECH (002074.sz), Hoge-TECH (002074.sz), Hoge-TECH (002074.sz), High-Tech (002074.sz), hebben. Luchtvaartbatterijen.

Waarom is de batterij van de luchtvaart een strijdtoneel voor fabrikanten van lithiumbatterijen geworden?

Veel insiders in de industrie vertelden de verslaggever van China Times dat hierin twee belangrijke factoren zijn: ten eerste is de lithiumbatterij -industrie de afgelopen jaren in ernstige interne concurrentie gevallen en bedrijven hebben dringend behoefte aan het vinden van nieuwe marktruimte om het dilemma te breken; Ten tweede is de economie op lage hoogte een nieuw spoor en de markt voor de batterij van de luchtvaartbatterij bevindt zich nog in de onderzoeks- en ontwikkelingsfase, het marktconcurrentiepatroon is nog niet vastgesteld en de ontwikkelingsperspectieven zijn breed. Guojin Securities heeft in april van dit jaar een onderzoeksrapport uitgebracht en voorspelde dat de binnenlandse EVTOL -batterijmarkt tegen 2030 112,6 miljard yuan zal bereiken.

"Op dit moment worden veel binnenlandse toonaangevende batterijfabrikanten actief ingezet op het gebied van industrie op een lage hoogte en beschouwen het luchtvaartbatterijen als een strategisch spoor, en de beleggingsintensiteit is aanzienlijk toegenomen." Wang Zesh, secretaris-generaal van de China Chemical and Physical Power Industry Association, zei in een interview met de China Times Reporter.

"Nu is de lithiumbatterij -industrie ernstig ingewikkeld, en de meeste fabrikanten moeten het niet alleen uitproberen, maar willen ze grote inspanningen leveren om het te doen, omdat dit een goed toegangspunt is om de huidige interne situatie van de industrie te doorbreken." Mo Ke, hoofdredacteur van het Zhenli Research Institute, vertelde deze verslaggever.

Op dit moment is er echter nog steeds een grote kloof tussen "ideaal" en "realiteit". Als een nieuw type vliegtuig is het vermogen dat nodig is voor verticale start van EVTOL 10 tot 15 keer die van grondreizen, en de eis van de batterij -energiedichtheid is veel hoger dan die van automobielbatterijen. Momenteel is de energiedichtheid van reguliere lithiumbatterijen meestal ongeveer 150Wh-250Wh/kg. Voor EVTOL vereist de grootschalige commerciële toepassing batterijen met een energiedichtheid van ≥400wh/kg.

Dit betekent dat er voor de meeste fabrikanten van lithiumbatterijen nog een lange weg is om de "cake" van luchtvaartbatterijen te winnen.

Toegang: Sprint energiedichtheid

Batterij-energiedichtheid ≥400wh/kg is de voorwaarde voor EVTOL om echt op grote schaal te vliegen, en het is ook de eerste hindernis die fabrikanten van lithiumbatterijen moeten oversteken om de economie op lage hoogte te betreden.

Tijdens de 17e Shenzhen International Battery Technology Exhibition lanceerde Xinwanda officieel het Aviation Power Battery -product "Xin Yunxiao 2.0", met een energiedichtheid van 360Wh/kg. Dit is het product van de tweede generatie die door Xinwanda wordt gelanceerd, omdat het in 2023 de economie op lage hoogte heeft neergelegd. Het product van de eerste generatie zou in massaproductie zijn geproduceerd en de 100-kilometer vluchtverificatie van een 100-kilogramvliegtuig voltooid.

Xu Zhongling, directeur van het Xinwanda Research Institute, onthulde dat het bedrijf ook vooraf onderzoek is naar 400WH/kg Aviation Power Battery's. Tegelijkertijd werd een upgraderoute van technologie van vijf generaties geformuleerd en is deze gepland om het doel te bereiken om 500Wh/kg van de energiedichtheid van alle solid-state batterijen in 2027 door te doorbreken.

De marktleider Catl is daarentegen eerder ingevoerd en is een stap vooruit in het onderzoeks- en ontwikkelingsproces. Al in juli 2023 vestigden CATL en Comac en andere entiteiten gezamenlijk Comac Times (Shanghai) Aviation Co., Ltd. Ltd. In augustus 2024 investeerde CATL honderden miljoenen dollars in Fengfei Aviation, een toonaangevende binnenlandse EVTOL -mainframe, om officieel te starten van de applicatie -lay -out van Aviation Power Battery. In juni van dat jaar onthulde Zeng Yuqun, voorzitter van CATL, tijdens een openbaar evenement dat het bedrijf met succes een 4-ton civiel elektrisch vliegtuig had getest en het onderzoek en de ontwikkeling van een elektrisch vliegtuig van 8 ton versnelde. De batterij die in dit project wordt gebruikt, is een verkorte batterij, met een enkele energiedichtheid van cel tot 500Wh/kg.

In januari van dit jaar debuteerde Fengfei Aviation's 2-Ton EVTOL uitgerust met CATL-batterijen officieel op het Spring Festival Gala. Onlangs heeft CATL ook aangekondigd dat het de AS9100 -systeemcertificering heeft doorgegeven, de standaard van de hoogste kwaliteit in het wereldwijde ruimtevaartgebied, wat aangeeft dat de producten van het bedrijf internationale kwalificaties hebben op het gebied van drones en EVTOL.

Naast de marktleiders, sprinten een aantal lithiumbatterijfabrikanten ook voor de ontwikkeling van luchtvaartbatterijen. Farasis Energy beweert dat het bedrijf een van de weinige bedrijven ter wereld is geworden die in massa geproduceerde en geïnstalleerde EVTOL-batterijen heeft geïnstalleerd en tienduizenden daadwerkelijke tests heeft voltooid, en de EVTOL-semi-solide batterijen van het bedrijf zijn in de industrialisatiefase ingegaan. In een interview in december vorig jaar onthulde Jiang Weiran, directeur van het Farasis Energy Research Institute, dat de semi-solid-state batterij van de derde generatie van het bedrijf zich in de productverificatiefase bevindt, met een energiedichtheid van 400Wh/kg.

Bovendien onthulde Ji Yajuan, directeur van het Frontier Materials Research Institute of Eve Energy, tijdens een evenement in april van dit jaar dat de siliconen-gebaseerde soft-pack batterijtechnologie aanzienlijke vooruitgang heeft geboekt, met een productergedichtheid van maximaal 380Wh/kg, die stroomondersteuning kan bieden voor lage altitude vliegtuigen. In maart van dit jaar kondigde Yiwei Lithium Energy aan dat het bedrijf een leverancier had ontvangen dat de ontwikkelingskennisgeving van het vliegende autobedrijf Xiaopeng Huitian had ontvangen, en zou deze de laatste prototype van de volgende generatie lithiumbatterij van de volgende generatie bieden.

"Op dit moment hebben de toonaangevende batterijfabrikanten luchtvaartbatterijen beschouwd als de 'tweede groeicurve', en R & D-investering is blijven toenemen. De industrie als geheel bevindt zich in de fase van de 'technische verificatie-kleine batch-proefproductie'." Zhang Ruiifeng, president van Shenzhen Automotive and Aviation Research Institute, zei in een interview met een verslaggever van de China Times dat de economie op lage hoogte een strategisch bolwerk is geworden voor batterijfabrikanten. De kern ligt in de drievoudige drang van beleidsdividenden, technologische upgrades en marktblauwe oceanen. Vanuit het perspectief van technologische iteratiebehoeften, nadert de traditionele automotive power -batterijtechnologie verzadiging en vereisen luchtvaartbatterijen, als een nieuw spoor, een hogere energiedichtheid, hogere vermogensdichtheid en extreme milieubetrouwbaarheid. Dit biedt batterijfabrikanten een "nieuw slagveld" voor technologische doorbraken. Gesneden technologieën zoals lithiummetaalbatterijen en batterijen in vaste toestand kunnen traditionele lithiumbatterijoctrooiingen omzeilen en inhalen in rijstroken bereiken.

"The current international competition in the field of aviation power batteries presents a 'Three Kingdoms' situation. First, international giants such as SES in the United States and Bosch in Germany have entered the supply chain of eVTOL leading manufacturers such as Joby by virtue of their leading lithium metal battery technology, but their cost control ability is weak, and the cost per Ah is 2-3 times that of domestic companies; second, domestic leading companies rely on supply chain cost advantages and policy support to Domineer de middelgrote en lage stroomvelden (zoals drones onder de 100 kW), maar de high-end markt (zoals bemande EVTOL) moet nog steeds door de certificeringsbarrière van de luchtworteling worden doorgebracht; derde, grensoverschrijden Fabrikanten op korte termijn. " Zhang Ruisifeng zei.

Dilemma: het oplossen van de onbereikbare driehoek

De zogenaamde luchtvaartbatterij verwijst naar de stroombatterij die wordt gebruikt door EVTOL met lage hoogte vliegtuigen. EVTOL kan worden onderverdeeld in bemand en vracht-dragende EVTOL. Cargo-dragende EVTOL is gelijk aan grote drones, terwijl bemand EVTOL gelijkwaardig is aan kleine vliegtuigen. Dit laatste is de belangrijkste richting van economische ontwikkeling op lage hoogte en het belangrijkste doelwit van grote fabrikanten van lithiumbatterijen.

In vergelijking met nieuwe batterijen van het energievoertuig hebben luchtvaartbatterijen strengere vereisten voor prestatie -indicatoren. Wang Zesh introduceerde dat dit voornamelijk wordt weerspiegeld in drie aspecten. Ten eerste moet de energiedichtheid hoger zijn dan 400-500wh/kg, veel hoger dan de 200-300Wh/kg automotive batterijen, om te voldoen aan de uithoudingsvermogen en belastingsvereisten van het vliegtuig; Ten tweede moet het vermogen om rekening te houden met 8-10c tarief opstijgen en landing en 3-5C cruises, en de batterij moet een hoge rate ontladingscapaciteit hebben; Ten slotte moet de veiligheid onder extreme omstandigheden aan het nulfoutrisico voldoen (zoals een daling van 15 meter, 20 ℃ lage temperatuur) en moet overbodige voeding worden gegarandeerd in geval van storing.

Daarom worden hoge energiedichtheid, hoge lading en ontladingssnelheid en hoge veiligheid ook wel de "onbereikbare driehoek" van luchtvaartbatterijen genoemd. De oplossing voor grote fabrikanten van lithiumbatterijen is het bereiken van een balans tussen de drie met nieuwe technologieën, waaronder batterijen van vaste toestand en metalen lithiumbatterijen. CATL heeft bijvoorbeeld de energiedichtheid verhoogd tot 500Wh/kg door gecondenseerde batterijen; Xinwangda nam eerst de semi-solide batterijroute en ontwikkelt alle solid-state batterijen om de energiedichtheid en veiligheid te verbeteren.

De huidige batterijtechnologie voor solid-state is echter nog niet gerijpt, dus batterijfabrikanten moeten nog steeds afwegingen maken tussen de drie. Xu Zhongling heeft ooit in een interview onthuld: "Bijvoorbeeld, in sommige hoogfrequente start- en landingsscenario's, zullen we wat batterij oplaadsnelheid opofferen en batterijvervanging gebruiken om de betrouwbaarheidsproblemen van andere prestaties op te lossen."

Wang Zeshen vertelde verslaggevers dat de huidige luchtvaartbatterijen nog steeds geconfronteerd worden met drie belangrijke technische knelpunten. Enerzijds is de energiedichtheid beperkt. Hoewel wordt verwacht dat solid-state batterijen worden doorgebreken tot 400-500Wh/kg, worden ze beperkt door interface-contact, thermische stabiliteit en hoge kosten, en het is moeilijk om op korte termijn te commercialiseren. Aan de andere kant is het moeilijk om kracht en energiedichtheid in evenwicht te brengen. Het is noodzakelijk om het "wipeffect" door te doorbreken door materiaalinnovatie en structureel ontwerp om aan de behoeften van alle fasen van de vlucht te voldoen. Bovendien is de batterij niet aan te passen aan extreme omgevingen en is er een gebrek aan luchtvaartspecifiek certificeringssysteem, dus de kosten blijven hoog. Deze uitdagingen vereisen dringend een gecoördineerde doorbraak in materialen, systeemontwerp en luchtwaardigheidsnormen.

Een EVTOL-bedrijfsleider vertelde onze verslaggever dat de luchtvaartbatterijen van binnenlandse batterijfabrikanten net beginnen en niet volledig kunnen voldoen aan de prestatievereisten van grootschalig commercieel gebruik van EVTOL, en "bereikangst bestaat nog steeds objectief."

"Voor zover ik weet, gebruiken binnenlandse EVTOL-producten nu over het algemeen binnenlandse batterijen. De luchtvaartbatterijen van de fabrikanten van binnenlandse batterijen beginnen echter net en kunnen niet volledig voldoen aan de prestatie-eisen van grootschalig commercieel gebruik van EVTOL, en bereikangst bestaat objectief." Chen Yan, Chief Strategy Officer van Zero Gravity Aircraft Industry (Hefei) Co., Ltd., een binnenlandse EVTOL-gastheerfabrikant, zei in een interview met onze verslaggever dat om het probleem van reeksangst effectief op te lossen, een vaste vliegtuigen en multi-rotor-EVTOL-producten een batterijvervangingsontwerp hebben aangenomen. Het wordt optimistisch geschat dat batterijen voor luchtvaartvermogen naar verwachting een grootschalige markt worden zoals nieuwe energievoertuigen in de komende vijf jaar, en de stroomopwaartse en stroomafwaartse van de industriële keten zoals OEM's en batterijfabrieken zullen een relatief compatibele ontwikkelingssituatie vormen.

Chen Yan is van mening dat luchtvaartbatterijen in de toekomst de prestaties in twee belangrijke aspecten moeten verbeteren. De ene is om verdere doorbraken te maken in de batterij -energiedichtheid, en de andere is om de veiligheid, met name thermische wegloper, verder te verbeteren. In het bijzonder is hij van mening dat de vereisten voor batterijen voor grootschalige commerciële toepassingen van EVTOL energiedichtheid ≥ 400wh/kg en cycle-levensduur ≥ 2000 cycli omvatten.

"Wat ternaire lithiumbatterijen betreft, zal de ontwikkelingsrichting waarschijnlijk zijn dat de 46-serie batterijcellen de eerste keuze voor EVTOL worden. Het valt nog te bezien wanneer batterijen met solid-state aan deze vraag kunnen voldoen. Op dit moment gebruiken we de binnen- en batterij-batterij van de batterij en de batterij-energie-energie-energie en de batterij-energie-energie-energie-batterijen, en de batterij-energie-energie-energie-fabrikanten van de batterij. hebben ook coöperatieve relaties tot stand gebracht met metaallithiumbatterijen en waterstofbrandstofcelbedrijven. " Zei Chen Yan.

Toekomst: wanneer kan het winstgevend zijn?

Hoewel technologieonderzoek en -ontwikkeling de marktvraag nog niet heeft bijgehouden, hebben luchtvaartbatterijen een relatief groot marktperspectief aangetoond.

Zhang Ruiifeng introduceerde dat op de korte termijn (2025-2027) de toepassingsscenario's van luchtvaartbatterijen voornamelijk drone-logistiek, sightseeing, enz. Zijn, met een vraagschaal van ongeveer 5 miljard tot 8 miljard yuan, voornamelijk geconcentreerd in 300wh/kg lithiumijzerfosfaat en 400wh/kg ternaire batterijen. Op de middellange termijn (2028-2030) worden met de geleidelijke commercialisering van bemande EVTOL, 500WH/kg lithiummetaalbatterijen de mainstream, met een marktomvang van meer dan 30 miljard yuan en een jaarlijkse samengestelde groeisnelheid van meer dan 50%. Op de lange termijn (na 2030), met de looptijd van de hybride technologie van de "waterstof-lithiumbatterij", kan de markt voor batterijbatterijen verder uitbreiden, bovenop gesuperponeerd met afgeleide eisen, zoals energieopslag en luchtvaart noodhulpvoeding, de totale schaal zal naar verwachting 100 miljard yuan overschrijden.

Waar komt de 100 miljard markt voor luchtvaartbatterijen vandaan? Er zijn twee belangrijke redenen hierachter: enerzijds zijn batterijen, aangezien de kerncomponenten van EVTOL duur zijn en een hoog deel van de totale machinekosten goed zijn. "De kosten van EVTOL -batterijen zijn rechtstreeks gerelateerd aan de integratie van de supply chain en zijn ook direct gerelateerd aan het leveringsvolume. Momenteel zijn EVTOL -batterijen geen gestandaardiseerde schapproducten, en moeten allemaal worden aangepast. Daarom kan de batterijprijs niet goedkoop zijn, vooral vergeleken met automotive -batterijen, die kunnen worden gezegd dat ze vrij duur kunnen zijn. In de BOM -kosten, samen met de motor en elektronische controle, samen met een derde of zelfs een derde van een derde van een derde van de EVTol." Chen Yan introduceerde aan verslaggevers.

Aan de andere kant wordt het beïnvloed door de vervangende frequentie van EVTOL -batterijen. Chen Yan zei: "Volgens het huidige technische niveau van de batterij-industrie kan een EVTOL-batterij 5-10 jaar worden gebruikt, afhankelijk van het aantal cycli van de batterij zelf en het specifieke toepassingsscenario. Volgens een algemene beoordeling zal de EVTOL-batterijmarkt beginnen in volume in 3 jaar te groeien in 3 jaar in 3 jaar."

Volgens een onderzoeksrapport dat Guojin Securities in april van dit jaar heeft vrijgegeven, zal de binnenlandse EVTOL -batterijmarkt tegen 2030 112,6 miljard yuan bereiken, inclusief 9,8 miljard yuan van de oorspronkelijke apparatuurmarkt en 102,8 miljard yuan van de aftermarket -markt.

In de vooraf geïnstalleerde markt, volgens de "Passagier Evtol Application and Market White Paper", zal de cumulatieve binnenlandse EVTOL-vraag in 2030 naar verwachting 16.316 zijn. Ervan uitgaande dat een enkele EVTOL een lading heeft van 200 kwh en een prijs van 3 yuan/wh (de prijs van batterijen van de luchtvaartkwaliteit is een orde van grootte hoger dan die van autobatterijen), de overeenkomstige batterijwaarde met één machine is 600.000 yuan, en de overeenkomstige vooraf geïnstalleerde markt is ongeveer 9,8 miljard yuan.

De aftermarket is elastischer vanwege de vervangingsfrequentie. Naar schatting wordt onder de veronderstelling van 8 vluchten per dag en 1.000 cycli van de levensduur van de batterijcyclus het aantal vervangingen van EVTOL -batterijen 14 keer bereikt. In de 20-jarige levenscyclus van EVTOL wordt de cumulatieve binnenlandse EVTOL-vraag in 2030 naar verwachting 16.316. Ervan uitgaande dat de gemiddelde vervangingsprijs 450.000 yuan per eenheid is, biedt de batterij aftermarket een cumulatieve batterij van ongeveer 102,8 miljard yuan.

De markt voor luchtvaartbatterijen heeft een veelbelovend vooruitzicht, maar het tijdschema van de commercialisering is nog steeds onduidelijk. Wang Zeshen gelooft dat het commercialiseringsproces van luchtvaartbatterijen afhangt van de gecoördineerde promotie van technologische doorbraken, luchtwaardigheidscertificering en marktvraag. Momenteel bevinden technologieën zoals hoge energiedichtheid, hoge veiligheidsbatterijen en lithium-zwavelbatterijen zich nog in het R & D-verificatiefase en grootschalige productie en kostenbeheersing zijn nog niet volwassen. Tegelijkertijd zijn de luchtwaardigheidsnormen streng en zijn de certificeringscyclus lang, waardoor de stroomopwaartse en stroomafwaartse van de industriële keten samen moet werken om het probleem aan te pakken. Hoewel opkomende scenario's zoals EVTOL potentiële vraag naar voren brengen, zijn demonstratieactiviteiten op de korte termijn nog steeds de belangrijkste focus en zal naar verwachting grootschalig commercieel gebruik 5-10 jaar duren.

Daarom is het momenteel onbekend wanneer batterijen voor luchtvaartvermogen winst kunnen maken aan de fabrikanten van lithiumbatterijen. Volgens Mo Ke zijn de eisen van de batterijtechnologie van de batterij van de luchtvaart echter strengere en de bruto winstmarges zullen hoger zijn, wat betekent dat de productiedrempel voor winstgevendheid van bedrijven lager zal zijn dan die van nieuwe batterijen voor energievoertuigen.

Zhang Ruiifeng gelooft dat luchtvaartbatterijen het stadium zijn ingegaan van "technische doorbraken en scenario -implementatie parallel" uit de "conceptuele periode". De volgende 3-5 jaar zal een kritieke periode zijn voor differentiatie in de industrie. Bedrijven met technische reserves (zoals lithiummetaal/vaste statenbatterijen), supply chain-integratiemogelijkheden (zoals joint ventures met materiaalfabrikanten) en beleidsmiddelen worden naar verwachting de eerste die winst zal maken.

“For manned eVTOL batteries, lithium metal batteries are expected to complete airworthiness certification and be installed in small batches between 2026 and 2028, but the initial cost is high, and the cost of a single battery is more than 1 million yuan, the company may achieve break-even through government subsidies, and in the long run it needs economies of scale to reduce costs, that is, the target cost is less than 5,000 yuan/kWh." Zhang Ruisifeng zei.