سازندگان باتری های لیتیوم در رقابت برای اقتصاد کم ارتفاع هستند و باتری های نیروی هوایی به میدان نبرد تبدیل می شوند

تولید کنندگان باتری لیتیوم داخلی برای eVTOL اقتصادی در ارتفاع پایین (هواپیمای بلند و فرود عمودی الکتریکی) رقابت می کنند.

اخیراً، سازنده باتری Xinwanda آخرین باتری قدرت هواپیمایی "Xin Yunxiao 2.0" را منتشر کرد و اعلام کرد که محصول نسل اول آن به صورت انبوه تولید شده است؛ از سوی دیگر،غول باتری CATL همچنین اعلام کرد که گواهینامه سیستم مدیریت کیفیت بین المللی هوافضا را به دست آورده و به طور رسمی با استانداردهای صنعت هوانوردی مطابقت دارد.در اوایل ماه مارس،انرژی لیتیوم ییوی اعلام کرد که تامین کننده باتری های لیتیوم ولتاژ پایین برای نمونه اولیه نسل بعدی هواپیمای شرکت ماشین پرنده Xiaopeng Huitian خواهد شد.خبرنگار روزنامه چین تایمز دریافت که بسیاری از تولیدکنندگان باتری از جمله CATL (300750.SZ) ، Xinwanda (300207.SZ) ، Farasis Energy (688567.SH) ، Yiwei Lithium Energy (300014.SZ) ،هواپیمایی Zhongxin (HK3931)، و Guoxuan High-tech (002074.SZ) ، به طور متوالی وارد زمینه باتری های نیروی هوایی شده اند.

چرا باتری برق هواپیمایی تبدیل به میدان نبرد برای تولید کنندگان باتری لیتیوم شده است؟

بسیاری از افراد در این صنعت به خبرنگار چین تایمز گفتند که دو عامل اصلی در پشت این امر وجود دارد: اول، صنعت باتری لیتیوم در سال های اخیر وارد رقابت داخلی جدی شده است،و شرکت ها به طور فوری نیاز به پیدا کردن فضای بازار جدید برای حل این معضل دارند.دوم، اقتصاد کم ارتفاع یک مسیر جدید است و بازار باتری های نیروی هوایی آن هنوز در مرحله تحقیق و توسعه است.هنوز الگوی رقابت در بازار مشخص نشده است، و چشم اندازهای توسعه گسترده است. گوژین سیکورتیز در آوریل امسال گزارشی را منتشر کرد و پیش بینی کرد که تا سال 2030، بازار باتری eVTOL داخلی به 112.6 میلیارد یوآن خواهد رسید.

"در حال حاضر، بسیاری از تولید کنندگان باتری پیشرو داخلی به طور فعال در زمینه صنعت کم ارتفاع قرار می گیرند و باتری های نیروی هوایی را به عنوان یک مسیر استراتژیک می دانند،و شدت سرمایه گذاری به طور قابل توجهی افزایش یافته استوانگ ژشن، دبیرکل انجمن صنعت انرژی شیمیایی و فیزیکی چین، در مصاحبه ای با خبرنگار چین تایمز گفت.

"حالا صنعت باتری لیتیوم به طور جدی درگیر است، و اکثر تولید کنندگان نباید فقط آن را امتحان کنند، بلکه می خواهند تلاش های زیادی برای انجام آن انجام دهند،چون این یک نقطه ورود خوب برای شکستن وضعیت داخلی فعلی صنعت است.مو که، سردبیر موسسه تحقیقات زنلی به این خبرنگار گفت.

با این حال، در حال حاضر، هنوز شکاف بزرگی بین " ایده آل " و " واقعیت " وجود دارد. به عنوان یک نوع جدید هواپیما، قدرت مورد نیاز برای بلند شدن عمودی eVTOL 10 تا 15 برابر سفر زمینی است،و نیاز به چگالی انرژی باتری بسیار بالاتر از باتری های قدرت خودرو استدر حال حاضر تراکم انرژی باتری های اصلی لیتیوم معمولاً در حدود 150Wh-250Wh/kg است.کاربرد تجاری در مقیاس بزرگ آن نیاز به باتری با تراکم انرژی ≥400wh/kg دارد..

این بدان معنی است که برای اکثر تولید کنندگان باتری لیتیوم، هنوز راه طولانی برای برنده شدن "کیک" باتری های نیروی هوایی وجود دارد.

ورودی: اسپرینت چگالی انرژی

تراکم انرژی باتری ≥400wh/kg شرط اولیه برای پرواز واقعی eVTOL در مقیاس بزرگ است.و همچنین اولین موانعی است که سازندگان باتری لیتیوم باید برای ورود به اقتصاد ارتفاع پایین از آن عبور کنند..

در ۱۷مین نمایشگاه بین المللی فناوری باتری شنژن که اخیراً برگزار شد، Xinwanda به طور رسمی محصول باتری نیروی هوایی "Xin Yunxiao 2.0" را با چگالی انرژی 360Wh / kg معرفی کرد.اين محصول نسل دومين محصولي است که شين واندا از زمان عرضه اقتصاد در ارتفاع پايين در سال 2023 عرضه کردهگفته می شود که محصول نسل اول آن به صورت انبوه تولید شده و 100 کیلومتر پرواز یک هواپیما 100 کیلوگرم را تکمیل کرده است.

شو ژونگ لینگ، مدیر موسسه تحقیقات شین واندا، اعلام کرد که این شرکت همچنین در حال تحقیق در مورد باتری های انرژی هوایی 400Wh / kg است.مسیر ارتقاء تکنولوژی پنج نسل شکل گرفت، و برنامه ریزی شده است تا هدف از شکستن 500Wh / kg از تراکم انرژی باتری های کاملا جامد در سال 2027 به دست آید.

در مقابل، رهبر صنعت CATL زودتر وارد بازی شد و یک قدم جلوتر از روند تحقیق و توسعه است.CATL و COMAC و سایر نهادهای مشترک COMAC Times (شانگهای) Aviation Co.، Ltd. در آگوست 2024، CATL صدها میلیون دلار در فنگفای هواپیمایی، یک کامپیوتر مرکزی eVTOL پیشرو داخلی سرمایه گذاری کرد تا به طور رسمی طرح برنامه باتری های قدرت هواپیمایی را آغاز کند.در ژوئن آن سال"زنگ يوکون" رئيس "کاتل"در یک رویداد عمومی اعلام کرد که شرکت با موفقیت یک هواپیمای برق 4 تن را آزمایش کرده و در حال تسریع در تحقیق و توسعه یک هواپیمای برق 8 تن است.باتری مورد استفاده در این پروژه یک باتری حالت فشرده با تراکم انرژی سلول تک تا 500Wh / kg است.

در ماه ژانویه امسال، هواپیمای 2 تن فنگفی که با باتری های CATL مجهز شده بود، به طور رسمی در جشن بهار معرفی شد.CATL همچنین اعلام کرد که گواهینامه سیستم AS9100 را گذراند، بالاترین استاندارد کیفیت در زمینه هوافضا جهانی، نشان می دهد که محصولات این شرکت دارای مدارک بین المللی در زمینه های هواپیماهای بدون سرنشین و eVTOL هستند.

علاوه بر رهبران صنعت، تعدادی از تولید کنندگان باتری لیتیوم نیز برای توسعه باتری های نیروی هوایی در حال دویدن هستند.شرکت فاراسیس انرژی ادعا می کند که این شرکت یکی از معدود شرکت هایی در جهان است که باتری های eVTOL را به صورت انبوه تولید و نصب کرده و ده ها هزار آزمایش واقعی را انجام داده است.در مصاحبه ای در دسامبر سال گذشته، جیانگ ویران، مدیر موسسه تحقیقات انرژی فاراسیس،نشان داد که باتری نیمه جامد نسل سوم این شرکت در مرحله تأیید محصول است، با تراکم انرژی 400Wh/kg.

علاوه بر اين، جي ياجوان، مدير موسسه تحقيقات مواد مرزي EVE Energyدر یک رویداد در آوریل امسال اعلام کرد که تکنولوژی باتری نرم مبتنی بر سیلیکون شرکت پیشرفت قابل توجهی داشته است، با تراکم انرژی محصول تا 380Wh/kg که می تواند پشتیبانی قدرت را برای هواپیماهای کم ارتفاع فراهم کند.شرکت انرژی لیتیوم ییوی اعلام کرد که از شرکت خودروهای پرنده شیائوپنگ هویتیان اعلامیه توسعه تامین کننده دریافت کرده است.، و این آخرین را با نمونه اولیه باتری لیتیوم ولتاژ پایین نسل بعدی فراهم می کند.

"در حال حاضر، تولیدکنندگان باتری پیشرو باتری های نیروی هواپیمایی را به عنوان" منحنی رشد دوم" در نظر گرفته اند و سرمایه گذاری در تحقیق و توسعه همچنان در حال افزایش است.صنعت به طور کلی در مرحله "بررسی فنی - تولید آزمایشی دسته کوچک" است.. "ژانگ روفنگ، رئيس موسسه تحقيقات هواپيمايي و خودروي شنژن،در مصاحبه ای با خبرنگاری چین تایمز گفت که اقتصاد ارتفاع پایین به یک قلعه استراتژیک برای تولید کنندگان باتری تبدیل شده استهسته اصلی در محرک سه گانه از سود سهام سیاست، ارتقاء تکنولوژی و اقیانوس های آبی بازار است.تکنولوژی باتری های سنتی خودرو به اشباع نزدیک می شود، و باتری های انرژی هواپیمایی، به عنوان یک مسیر جدید، نیاز به تراکم انرژی بالاتر، تراکم قدرت بالاتر و قابلیت اطمینان در محیط های شدید دارند.این کار تولیدکنندگان باتری را به "میدان نبرد جدید" برای پیشرفت های تکنولوژیکی تبدیل می کندفناوری های پیشرفته مانند باتری های فلزی لیتیوم و باتری های جامد می توانند موانع ثبت اختراع باتری های سنتی لیتیوم را دور بزنند و در خطوط عبور کنند.

"مسابقات بین المللی فعلی در زمینه باتری های انرژی هواپیمایی وضعیت "سه پادشاهی" را ارائه می دهد. 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، اما توانایی کنترل هزینه آنها ضعیف است و هزینه هر Ah 2-3 برابر شرکت های داخلی است.شرکت های پیشرو داخلی به مزایای هزینه زنجیره تامین و حمایت از سیاست ها برای تسلط بر زمینه های متوسط و کم قدرت (مانند هواپیماهای بدون سرنشین زیر 100 کیلو وات) متکی هستند.، اما بازار پیشرفته (مانند eVTOL سرنشین شده) هنوز نیاز به شکستن موانع صدور گواهینامه ایمنی هوایی دارد. سوم، بازیگران مرزی مانند GAC Aion،جیلی و سایر شرکت های ماشین سازی باتری های خود را توسعه داده اند، تلاش می کنند تا حلقه بسته "باتری خودرو" را باز کنند، اما انباشت فناوری هواپیمایی آنها ناکافی است،و سخت است که موقعیت تولید کنندگان حرفه ای باتری در کوتاه مدت به لرزه برسد.. "ژانگ روفنگ گفت.

معضل: حل مثلث غیر قابل دسترس

به اصطلاح باتری قدرت هواپیمایی به باتری قدرت استفاده شده توسط هواپیماهای کم ارتفاع eVTOL اشاره دارد. eVTOL را می توان به eVTOL سرنشین و حمل بار تقسیم کرد.حمل بار eVTOL معادل هواپیماهای بدون سرنشین بزرگ استدر حالی که EVTOL پر از انسان معادل هواپیماهای کوچک است. آخرین جهت اصلی توسعه اقتصادی در ارتفاع پایین و هدف اصلی تولید کنندگان اصلی باتری لیتیوم است.

در مقایسه با باتری های وسایل نقلیه انرژی جدید، باتری های نیروی هوایی دارای الزامات سختگیرانه تری در مورد شاخص های عملکرد هستند. وانگ زشن توضیح داد که این عمدتا در سه جنبه منعکس می شود.اول، چگالی انرژی باید بیش از 400-500Wh/kg باشد، که به مراتب بیش از 200-300Wh/kg باتری های خودرو است، تا بتواند نیازهای استقامت و بار هواپیما را برآورده کند.قدرت خروجی نیاز به در نظر گرفتن 8-10C نرخ پرواز و فرود و 3-5C کروز، و باتری نیاز به ظرفیت تخلیه با سرعت بالا دارد؛ در نهایت، ایمنی نیاز به پاسخگویی به خطر صفر شکست در شرایط شدید (مانند سقوط 15 متر، دمای پایین 20 درجه سانتیگراد) ،و تامین برق اضافی باید در صورت خرابی تضمین شود.

به همین دلیل، تراکم انرژی بالا، میزان شارژ و تخلیه بالا و ایمنی بالا نیز به عنوان "سه角 غیر قابل دسترس" باتری های انرژی هواپیما نامیده می شود.راه حل برای تولید کنندگان بزرگ باتری لیتیوم، دستیابی به تعادل بین این سه با تکنولوژی های جدید است.، از جمله باتری های جامد و باتری های لیتیوم فلزی. به عنوان مثال CATL تراکم انرژی را به 500wh / kg از طریق باتری های فشرده افزایش داده است.شین وانگدا اولین بار مسیر باتری نیمه جامد را انتخاب کرد و در حال توسعه باتری های کاملا جامد برای بهبود تراکم انرژی و ایمنی است.

با این حال، فناوری باتری های جامد فعلی هنوز بالغ نشده است، بنابراین تولیدکنندگان باتری هنوز باید میان این سه مورد تعادل ایجاد کنند.مثلاً، در برخی از سناریوهای پرواز و فرود با فرکانس بالا در فاصله های کوتاه،ما برخی از سرعت شارژ باتری را فدا می کنیم و از جایگزینی باتری برای حل مشکلات قابلیت اطمینان عملکرد دیگر استفاده می کنیم. "

وانگ ژشن به خبرنگاران گفت که باتری های فعلی هواپیمایی هنوز با سه تنگنای بزرگ فنی روبرو هستند. از یک طرف، تراکم انرژی محدود است.اگرچه انتظار می رود باتری های جامد به 400-500Wh/kg برسد.از طرف دیگر، آنها با تماس رابط، ثبات حرارتی و هزینه بالا محدود هستند و در کوتاه مدت تجاری شدن آنها دشوار است.تعادل قدرت و تراکم انرژی دشوار استلازم است از طریق نوآوری مواد و طراحی ساختاری برای پاسخگویی به نیازهای تمام مراحل پرواز، "اثر سیاوش" را شکست دهیم.باتری برای محیط های شدید سازگار نیست.این چالش ها به طور فوری نیاز به یک پیشرفت هماهنگ در مواد دارند.طراحی سیستم و استانداردهای ایمنی هوایی.

An eVTOL company executive told our reporter that the aviation power batteries of domestic battery manufacturers are just starting out and cannot fully meet the performance requirements of large-scale commercial use of eVTOL، و "اضطراب محدوده هنوز به طور عيني وجود داره".

تا جایی که من می دانم، محصولات خانگی eVTOL در حال حاضر به طور کلی از باتری های خانگی استفاده می کنند.باتری های نیروی هوایی تولید کنندگان باتری داخلی تازه در حال شروع هستند و نمی توانند به طور کامل نیازهای عملکردی استفاده تجاری در مقیاس بزرگ از eVTOL را برآورده کنند."چن یان، مدیر استراتژی شرکت Zero Gravity Aircraft Industry (Hefei) Co., Ltd، یک سازنده میزبان eVTOL داخلی،در مصاحبه ای با خبرنگار ما گفت که برای حل موثر مشکل اضطراب محدوده، هواپیماهای بال ثابت و محصولات eVTOL چند روتور این شرکت طراحی جایگزینی باتری را اتخاذ کرده اند.با خوش بینی تخمین زده می شود که انتظار می رود باتری های انرژی هواپیمایی در پنج سال آینده به یک بازار بزرگ مانند وسایل نقلیه انرژی جدید تبدیل شوند.، و جریان بالا و پایین زنجیره صنعتی مانند OEM ها و کارخانه های باتری یک وضعیت توسعه نسبتا سازگار را تشکیل می دهد.

چن یان معتقد است که در آینده، باتری های نیروی هوایی نیاز به بهبود عملکرد در دو جنبه اصلی دارند.و دومين آن بهبود بيشتر امنيت است، مخصوصاً در مورد فرار حرارتياو معتقد است که الزامات باتری برای کاربردهای تجاری در مقیاس بزرگ از eVTOL شامل تراکم انرژی ≥ 400wh/kg و عمر چرخه ≥ 2000 چرخه است..

"در مورد باتری های لیتیوم سه گانه، جهت توسعه احتمالا این است که سلول های باتری سری 46 اولین انتخاب برای eVTOL خواهند بود.هنوز مشخص نیست که باتری های جامد چه زمانی می توانند این تقاضا را برآورده کنند.در حال حاضر، ما از باتری های لیتیوم سه گانه تولید شده در کشور با بیشترین تراکم انرژی استفاده می کنیم و تراکم انرژی سلول باتری 320wh / kg است.علاوه بر تولید کنندگان باتری لیتیوم سه گانه، ما همچنین با شرکت های باتری لیتیوم فلزی و سلول های سوخت هیدروژن روابط همکاری برقرار کرده ایم". چن یان گفت.

آینده: چه زمانی می تواند سودآور باشد؟

اگر چه تحقیقات و توسعه تکنولوژی هنوز با تقاضای بازار مطابقت نداشته است، باتری های انرژی هواپیمایی چشم انداز بازار نسبتا بزرگ را نشان داده اند.

ژانگ روفنگ معرفی کرد که در کوتاه مدت (2025-2027) ، سناریوهای کاربرد باتری های برق هواپیمایی عمدتاً لجستیک هواپیماهای بدون سرنشین، تماشای مناظر و غیره است.با مقیاس تقاضا حدود 5 تا 8 میلیارد یوآندر میان مدت (2028-2030) ، با تجاری سازی تدریجی EVTOL سرنشین،باتری های لیتیوم فلزی 500Wh/kg تبدیل به جریان اصلی خواهند شد، با اندازه بازار بیش از 30 میلیارد یوآن و نرخ رشد سالانه بیش از 50٪ در دراز مدت (پس از 2030) ، با بلوغ فناوری ترکیبی "باتری هیدروژن-لیتیوم"،بازار باتری های نیروی هوایی ممکن است بیشتر گسترش یابد، با تقاضای مشتق مانند ذخیره سازی انرژی و تامین برق اضطراری هواپیمایی، انتظار می رود مقیاس کلی بیش از 100 میلیارد یوآن باشد.

بازار 100 میلیارد دلاری باتری های نیروی هوایی از کجا می آید؟ دو دلیل اصلی در پشت این وجود دارد: از یک طرف، باتری ها، به عنوان اجزای اصلی eVTOL،گران هستند و سهم زیادی از کل هزینه ماشین را در بر می گیرند."هزینه باتری های eVTOL به طور مستقیم به توانایی ادغام زنجیره تامین و همچنین به طور مستقیم به حجم عرضه مرتبط است.باتری های eVTOL محصولات استاندارد در قفسه نیستندبنابراین قیمت باتری نمی تواند ارزان باشد، به خصوص در مقایسه با باتری های خودرو، که می توان گفت که بسیار گران است.همراه با موتور و کنترل الکترونیکی، این یک چهارم یا حتی یک سوم کل هزینه یک eVTOL را تشکیل می دهد. "چن یان به خبرنگاران معرفی کرد.

از سوی دیگر، این مورد تحت تاثیر فرکانس تعویض باتری های eVTOL قرار می گیرد. چن یان گفت: "بر اساس سطح فنی فعلی صنعت باتری،یک باتری eVTOL می تواند برای 5-10 سال استفاده شود، بسته به تعداد چرخه های خود باتری و سناریوی کاربرد خاص. با توجه به یک ارزیابی کلی، بازار باتری eVTOL در 3 سال شروع به رشد حجم خواهد کرد،و حجم محموله ها یک درجه بزرگتر از الان خواهد بود، و ممکن است تا 5 سال آینده یک نظم بزرگ دیگر داشته باشد".

بر اساس گزارش تحقیقاتی که در آوریل سال جاری توسط Guojin Securities منتشر شد، بازار باتری eVTOL داخلی تا سال 2030 به 112.6 میلیارد یوآن خواهد رسید، از جمله 9.8 ميليارد يوان از بازار تجهیزات اصلي و 102.8 ميليارد يوان از بازار بازاريابي

در بازار از پیش نصب شده، بر اساس "کتاب سفید برنامه و بازار eVTOL مسافران"، انتظار می رود تقاضای تجمعی داخلی eVTOL در سال 2030 16 باشد.316فرض بر این است که یک eVTOL واحد دارای شارژ 200kWh و قیمت 3 یوآن/Wh باشد (قیمت باتری های هواپیمایی یک درجه بالاتر از باتری های خودرو است).مقدار باتری مربوطه برای یک دستگاه 600 است.،000 یوآن و بازار مربوطه از پیش نصب شده حدود 9.8 میلیارد یوآن است.

بازار پس از فروش به دلیل فرکانس تعویض انعطاف پذیرتر است. تخمین زده می شود که با فرض 8 پرواز در روز و 1000 چرخه عمر چرخه باتری،تعداد تعویض باتری های eVTOL به 14 برابر می رسددر چرخه زندگی 20 ساله eVTOL ، انتظار می رود تقاضای کلی داخلی eVTOL در سال 2030 16 باشد.316با فرض اینکه متوسط قیمت جایگزینی هر واحد 450،000 یوآن است ، بازار پس از مصرف باتری یک باتری تجمعی حدود 102.8 میلیارد یوآن را فراهم می کند.

بازار باتری های نیروی هواپیمایی چشم انداز امیدوار کننده ای دارد، اما زمان بندی تجاری سازی هنوز مشخص نیست.وانگ ژشن معتقد است که روند تجاری سازی باتری های نیروی هوایی به ترویج هماهنگ پیشرفت های تکنولوژیکی بستگی دارددر حال حاضر، فناوری هایی مانند تراکم انرژی بالا،باتری های جامد با ایمنی بالا و باتری های لیتیوم گوگرد هنوز در مرحله تأیید تحقیق و توسعه هستند.، و تولید در مقیاس بزرگ و کنترل هزینه ها هنوز بالغ نشده اند. در عین حال، استانداردهای ایمنی سختگیرانه و چرخه صدور گواهینامه طولانی است،نیاز به همکاری در جریان بالا و پایین زنجیره صنعتی برای مقابله با این مشکلاگرچه سناریوهای نوظهور مانند eVTOL تقاضای بالقوه را به ارمغان می آورند، عملیات نمایشی هنوز هم تمرکز اصلی در کوتاه مدت است و انتظار می رود استفاده تجاری در مقیاس بزرگ 5-10 سال طول بکشد.

بنابراین در حال حاضر مشخص نیست که باتری های نیروی هوایی چه زمانی می توانند به تولید کنندگان باتری لیتیوم سود برساند.الزامات تکنولوژی باتری های نیروی هوایی سخت تر است و حاشیه سود ناخالص بالاتر خواهد بود.، به این معنی که آستانه تولید برای سودآوری شرکت ها کمتر از باتری های خودروهای انرژی جدید خواهد بود.

ژانگ روفنگ معتقد است که باتری های نیروی هوایی از "زمان مفهومی" به مرحله "شکست های فنی و اجرای سناریوی موازی" وارد شده اند.۳ تا ۵ سال آینده یک دوره حیاتی برای تمایز صنعت خواهد بودشرکت هایی که دارای ذخایر فنی هستند (مانند باتری های لیتیوم فلزی / حالت جامد)انتظار می رود توانایی های ادغام زنجیره تامین (مانند شرکت های مشترک با تولید کنندگان مواد) و منابع سیاست اولین کسانی باشند که سود می کنند..

برای باتری های eVTOL پرانورده، انتظار می رود باتری های فلزی لیتیوم گواهینامه ی قابلیت پرواز را تکمیل کنند و بین سال های 2026 تا 2028 به صورت دسته های کوچک نصب شوند، اما هزینه های اولیه بالا است.و هزینه ی یک باتری بیش از یک میلیون یوآن استاین شرکت ممکن است از طریق یارانه های دولتی به تعادل برسد و در دراز مدت برای کاهش هزینه ها به اقتصادهای مقیاس نیاز دارد، یعنی هزینه هدف کمتر از 5،000 یوآن / کیلو وات است." ژانگ روفنگ گفت.