Los fabricantes nacionales de baterías de litio compiten por el eVTOL económico a baja altitud (aeronaves eléctricas de despegue y aterrizaje verticales).
Recientemente, el fabricante de baterías Xinwanda lanzó la última batería de energía de aviación "Xin Yunxiao 2.0" y anunció que su producto de primera generación se ha producido en masa; por otro lado,El gigante de las baterías CATL también anunció que obtuvo la certificación del sistema internacional de gestión de calidad aeroespacial y cumplió oficialmente con los estándares de la industria de la aviación.En marzo,Yiwei Lithium Energy anunció que se convertiría en el proveedor de baterías de litio de bajo voltaje para el prototipo de avión de próxima generación de la compañía de autos voladores Xiaopeng HuitianUn reportero del China Times descubrió que muchos fabricantes de baterías, incluidos CATL (300750.SZ), Xinwanda (300207.SZ), Farasis Energy (688567.SH), Yiwei Lithium Energy (300014.SZ),Zhongxin Aviación (HK3931), y Guoxuan High-tech (002074.SZ), han entrado sucesivamente en el campo de las baterías de energía de aviación.
¿Por qué la batería de energía de la aviación se ha convertido en un campo de batalla para los fabricantes de baterías de litio?
Muchos expertos de la industria le dijeron al reportero del China Times que hay dos factores principales detrás de esto: Primero, la industria de baterías de litio ha caído en una seria competencia interna en los últimos años,y las empresas necesitan urgentemente encontrar un nuevo espacio de mercado para resolver el dilemaEn segundo lugar, la economía de baja altitud es una nueva vía, y su mercado derivado de baterías de energía de aviación todavía se encuentra en la fase de investigación y desarrollo,el patrón de competencia del mercado aún no se ha establecidoGuojin Securities publicó un informe de investigación en abril de este año y predijo que para 2030, el mercado doméstico de baterías eVTOL alcanzará los 112.600 millones de yuanes.
"Actualmente, muchos fabricantes nacionales líderes de baterías se están desplegando activamente en el campo de la industria de baja altitud, y consideran las baterías de potencia de aviación como una vía estratégica,y la intensidad de la inversión ha aumentado significativamente." Wang Zeshen, Secretario General de la Asociación de la Industria de Energía Química y Física de China, dijo en una entrevista con el reportero del China Times.
"Ahora la industria de las baterías de litio está seriamente involucrada, y la mayoría de los fabricantes no deberían simplemente probarlo, sino que quieren hacer grandes esfuerzos para hacerlo,porque este es un buen punto de entrada para romper la actual situación interna de la industria." Mo Ke, editor en jefe del Instituto de Investigación Zhenli, le dijo a este reportero.
Sin embargo, en la actualidad, todavía hay una gran brecha entre el "ideal" y la "realidad". Como un nuevo tipo de aeronave, la potencia requerida para el despegue vertical de eVTOL es de 10 a 15 veces la de los viajes por tierra,y el requisito de densidad energética de la batería es mucho mayor que el de las baterías de potencia del automóvilEn la actualidad, la densidad energética de las baterías de litio convencionales es generalmente de alrededor de 150Wh-250Wh/kg.su aplicación comercial a gran escala requiere baterías con una densidad de energía ≥ 400wh/kg.
Esto significa que para la mayoría de los fabricantes de baterías de litio, todavía queda un largo camino por recorrer para ganar el "pastel" de las baterías de energía de aviación.
Entrada: Sprint de densidad energética
La densidad de energía de la batería ≥ 400wh/kg es el requisito previo para que el eVTOL pueda volar realmente a gran escala,y también es el primer obstáculo que los fabricantes de baterías de litio deben cruzar para entrar en la economía de baja altitud.
En la 17a Exposición Internacional de Tecnología de Baterías de Shenzhen celebrada recientemente, Xinwanda lanzó oficialmente el producto de batería de energía de aviación "Xin Yunxiao 2.0", con una densidad de energía de 360Wh / kg.Este es el producto de segunda generación lanzado por Xinwanda desde que estableció la economía de baja altitud en 2023Se dice que su producto de primera generación fue producido en serie y completó la verificación de vuelo de 100 kilómetros de un avión de 100 kilogramos.
Xu Zhongling, director del Instituto de Investigación Xinwanda, reveló que la compañía también está pre-investigando baterías de energía de aviación de 400Wh/kg.se formuló una ruta de actualización tecnológica de cinco generaciones, y se prevé alcanzar el objetivo de superar los 500Wh/kg de densidad energética de las baterías de estado sólido en 2027.
Por el contrario, el líder de la industria CATL entró en el juego antes y está un paso por delante en el proceso de investigación y desarrollo.CATL y COMAC y otras entidades creadas conjuntamente COMAC Times (Shanghai) Aviation Co.., Ltd. En agosto de 2024, CATL invirtió cientos de millones de dólares en Fengfei Aviation, un principal mainframe eVTOL doméstico, para comenzar oficialmente el diseño de aplicaciones de baterías de energía de aviación.En junio de ese año, Zeng Yuqun, presidente de CATL,reveló en un evento público que la compañía había probado con éxito un avión eléctrico civil de 4 toneladas y estaba acelerando la investigación y desarrollo de un avión eléctrico de 8 toneladasLa batería utilizada en este proyecto es una batería de estado condensado, con una densidad de energía de una sola célula de hasta 500Wh/kg.
En enero de este año, el eVTOL de 2 toneladas de Fengfei Aviation equipado con baterías CATL debutó oficialmente en la Gala del Festival de Primavera.CATL también anunció que ha aprobado la certificación del sistema AS9100, el más alto estándar de calidad en el campo aeroespacial mundial, lo que indica que los productos de la compañía tienen calificaciones internacionales en los campos de drones y eVTOL.
Además de los líderes de la industria, un número de fabricantes de baterías de litio también están corriendo para el desarrollo de baterías de energía de aviación.Farasis Energy afirma que la compañía se ha convertido en una de las pocas compañías en el mundo que ha producido en masa e instalado baterías eVTOL y completado decenas de miles de pruebas realesEn una entrevista en diciembre del año pasado, Jiang Weiran, director del Instituto de Investigación de Energía Farasis, dijo:reveló que la batería de estado semisolido de tercera generación de la compañía se encuentra en la etapa de verificación del producto, con una densidad energética de 400Wh/kg.
Además, Ji Yajuan, director del Instituto de Investigación de Materiales Fronterizos de EVE Energy,Se reveló en un evento en abril de este año que la tecnología de batería de paquete suave basada en silicio de la compañía ha logrado un progreso significativo, con una densidad de energía del producto de hasta 380Wh/kg, que puede proporcionar apoyo energético para aeronaves de baja altitud.Yiwei Lithium Energy anunció que la compañía había recibido un aviso de desarrollo designado por el proveedor de la compañía de autos voladores Xiaopeng Huitian., y proporcionaría a este último el prototipo de batería de litio de baja tensión de próxima generación.
"Actualmente, los principales fabricantes de baterías han considerado las baterías de potencia de aviación como la'segunda curva de crecimiento', y la inversión en I+D ha seguido aumentando.La industria en su conjunto se encuentra en la fase de "verificación técnica-producción de ensayos de pequeños lotes"."Zhang Ruifeng, presidente del Instituto de Investigación Automotriz y Aeronáutica de Shenzhen,dijo en una entrevista con un reportero del China Times que la economía de baja altitud se ha convertido en un bastión estratégico para los fabricantes de bateríasEl núcleo se encuentra en el triple impulso de los dividendos de las políticas, las actualizaciones tecnológicas y los océanos azules del mercado.La tecnología tradicional de baterías de energía para automóviles se acerca a la saturación., y las baterías de energía de aviación, como una nueva vía, requieren una mayor densidad de energía, una mayor densidad de potencia y una fiabilidad en entornos extremos.Esto ofrece a los fabricantes de baterías un "nuevo campo de batalla" para los avances tecnológicosLas tecnologías de vanguardia, como las baterías de litio y las baterías de estado sólido, pueden sortear las barreras tradicionales de las patentes de las baterías de litio y lograr adelantamientos en carriles.
"La actual competencia internacional en el campo de las baterías de energía de aviación presenta una situación de 'tres reinos'. 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, pero su capacidad de control de costes es débil, y el coste por Ah es de 2 a 3 veces el de las empresas nacionales;Las empresas nacionales líderes dependen de las ventajas de costos de la cadena de suministro y el apoyo de la política para dominar los campos de potencia media y baja (como los drones de menos de 100 kW), pero el mercado de gama alta (como el eVTOL tripulado) todavía necesita superar la barrera de certificación de aeronavegabilidad; en tercer lugar, los actores transfronterizos como GAC Aion,Geely y otras compañías de automóviles han desarrollado sus propias baterías, intentando abrir el circuito cerrado "batería de vehículo", pero su acumulación de tecnología de aviación es insuficiente,y es difícil sacudir la posición de los fabricantes profesionales de baterías a corto plazo." Zhang Ruifeng dijo.
Dilema: Resolver el triángulo inalcanzable
La llamada batería de energía de aviación se refiere a la batería de energía utilizada por las aeronaves de baja altitud eVTOL.El eVTOL para transporte de carga es equivalente a los drones grandesEl último es la dirección principal del desarrollo económico de baja altitud y el objetivo principal de los principales fabricantes de baterías de litio.
En comparación con las baterías de vehículos de nueva energía, las baterías de potencia de aviación tienen requisitos más estrictos en cuanto a los indicadores de rendimiento.Primero, la densidad de energía debe superar los 400-500Wh/kg, muy por encima de los 200-300Wh/kg de las baterías de automóviles, para satisfacer los requisitos de resistencia y carga de la aeronave; en segundo lugar,la potencia de salida debe tener en cuenta la tasa de despegue y aterrizaje de 8-10C y el crucero de 3-5C, y la batería debe tener una capacidad de descarga de alta velocidad; por último, la seguridad debe cumplir con el riesgo de falla cero en condiciones extremas (como caída de 15 metros, temperatura baja de 20 °C),y el suministro de energía redundante debe estar garantizado en caso de fallo.
Debido a esto, la alta densidad de energía, la alta tasa de carga y descarga y la alta seguridad también se llaman el "triángulo inalcanzable" de las baterías de energía de aviación.La solución para los principales fabricantes de baterías de litio es lograr un equilibrio entre las tres con nuevas tecnologías, incluidas las baterías de estado sólido y las baterías de litio metálicas.Xinwangda fue el primero en tomar la ruta de las baterías semisolidas y está desarrollando baterías de estado sólido para mejorar la densidad de energía y la seguridad.
Sin embargo, la actual tecnología de baterías de estado sólido aún no ha madurado, por lo que los fabricantes de baterías todavía necesitan hacer compensaciones entre las tres."Por ejemplo, en algunos escenarios de despegue y aterrizaje de alta frecuencia a corta distancia,vamos a sacrificar algo de velocidad de carga de la batería y utilizar el reemplazo de la batería para resolver los problemas de fiabilidad de otro rendimiento."
Wang Zeshen dijo a los periodistas que las actuales baterías de energía de aviación todavía enfrentan tres cuellos de botella técnicos importantes.Aunque se espera que las baterías de estado sólido lleguen a 400-500Wh/kgPor otro lado, la industria de la construcción y la industria de la fabricación de productos de la industria de la fabricación de productos de la industria de la fabricación de productos de la industria de la fabricación de productos de la industria de la fabricación de productos de la industria de la fabricación de productos de la industria de la fabricación de productos.Es difícil equilibrar la potencia y la densidad de energíaEs necesario romper el "efecto balancín" mediante la innovación de materiales y el diseño estructural para satisfacer las necesidades de todas las etapas del vuelo.la batería no se adapta a entornos extremos, y la falta de un sistema de certificación específico de la aviación, por lo que el coste sigue siendo elevado.diseño del sistema y normas de aeronavegabilidad.
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, y "la ansiedad de rango todavía existe objetivamente".
"Por lo que sé, los productos domésticos eVTOL ahora utilizan generalmente baterías domésticas.las baterías de potencia para la aviación de los fabricantes nacionales de baterías están a punto de comenzar y no pueden satisfacer plenamente los requisitos de rendimiento de la utilización comercial a gran escala de eVTOL., y la ansiedad por el alcance existe objetivamente". Chen Yan, director de estrategia de Zero Gravity Aircraft Industry (Hefei) Co., Ltd., un fabricante doméstico de hosts eVTOL,dijo en una entrevista con nuestro reportero que con el fin de resolver eficazmente el problema de la ansiedad de rango, los aviones de ala fija y los productos eVTOL de múltiples rotores de la compañía han adoptado un diseño de reemplazo de baterías.Se estima con optimismo que las baterías de energía de aviación se convertirán en un mercado a gran escala como los vehículos de nueva energía en los próximos cinco años., y los sectores de arriba y abajo de la cadena industrial, como los fabricantes de equipos originales y las fábricas de baterías, formarán una situación de desarrollo relativamente compatible.
Chen Yan cree que en el futuro, las baterías de energía de aviación necesitan mejorar el rendimiento en dos aspectos principales.y la otra es mejorar aún más la seguridadEspecíficamente, la fuga térmica.cree que los requisitos para las baterías para aplicaciones comerciales a gran escala de eVTOL incluyen una densidad de energía ≥ 400wh/kg y una duración de ciclo ≥ 2000 ciclos.
"En lo que respecta a las baterías de litio ternaras, es probable que la dirección de desarrollo sea que las pilas de la serie 46 se conviertan en la primera opción para eVTOL.Queda por ver cuándo las baterías de estado sólido podrán satisfacer esta demandaEn la actualidad, utilizamos las baterías de litio ternaras de producción nacional con la mayor densidad energética, y la densidad energética de la célula de la batería es de 320wh/kg.Además de los fabricantes de baterías de litio ternaras, también hemos establecido relaciones de cooperación con compañías de baterías de litio metálico y pilas de combustible de hidrógeno".
Futuro: ¿Cuándo puede ser rentable?
A pesar de que la investigación y el desarrollo tecnológicos aún no han seguido el ritmo de la demanda del mercado, las baterías de energía para la aviación han mostrado una perspectiva de mercado relativamente amplia.
En este sentido, la Comisión considera que la capacidad de producción de las baterías de energía de la aviación es insuficiente para garantizar el rendimiento de las baterías de energía.con una escala de demanda de alrededor de 5 a 8 mil millones de yuanesEn el mediano plazo (2028-2030), con la comercialización gradual de las baterías eVTOL tripuladas, la demanda de energía eléctrica aumentará en el futuro.Las baterías metálicas de litio de 500Wh/kg se convertirán en la corriente principal, con un tamaño de mercado superior a 30 mil millones de yuanes y una tasa de crecimiento compuesto anual superior al 50%. A largo plazo (después de 2030), con la madurez de la tecnología híbrida de "batería de hidrógeno y litio",el mercado de las baterías de energía para la aviación puede expandirse aún más, superpuesta con demandas derivadas como el almacenamiento de energía y el suministro de energía de emergencia de la aviación, se espera que la escala general supere los 100 mil millones de yuanes.
¿De dónde proviene el mercado de 100.000 millones de dólares de baterías de energía de aviación?son caros y representan una gran proporción del coste total de la máquina"El coste de las baterías eVTOL está directamente relacionado con la capacidad de integración de la cadena de suministro, y también está directamente relacionado con el volumen de suministro.Las baterías eVTOL no son productos estandarizadosPor lo tanto, el precio de la batería no puede ser barato, especialmente en comparación con las baterías de automóviles, que se puede decir que son bastante caras.junto con el motor y el mando electrónico, representará una cuarta parte o incluso un tercio del costo total de un eVTOL". Chen Yan presentó a los periodistas.
Por otro lado, se ve afectada por la frecuencia de reemplazo de las baterías eVTOL.una batería eVTOL puede usarse durante 5-10 años, dependiendo del número de ciclos de la propia batería y del escenario de aplicación específico. Según una evaluación general, el mercado de baterías eVTOL comenzará a crecer en volumen en tres años,y el volumen de envío será un orden de magnitud mayor que ahora, y puede ser otro orden de magnitud en 5 años".
Según un informe de investigación publicado por Guojin Securities en abril de este año, el mercado doméstico de baterías eVTOL alcanzará los 112.600 millones de yuanes para 2030, incluidos 9.000 millones de yuanes.8 mil millones de yuanes del mercado de equipos originales y 1020,8 mil millones de yuanes del mercado de repuestos.
En el mercado preinstalado, según el "Libro Blanco sobre aplicaciones y mercados de eVTOL para pasajeros", se espera que la demanda doméstica acumulada de eVTOL en 2030 sea de 16,316Suponiendo que una sola batería eVTOL tenga una carga de 200 kWh y un precio de 3 yuanes/h (el precio de las baterías de grado de aviación es un orden de magnitud superior al de las baterías de automóviles),el valor correspondiente de la batería de una sola máquina es 600,000 yuanes, y el mercado preinstalado correspondiente es de aproximadamente 9.800 millones de yuanes.
El mercado de accesorios es más elástico debido a la frecuencia de reemplazo.el número de reemplazos de baterías eVTOL alcanza 14 vecesEn el ciclo de vida de 20 años de eVTOL, se espera que la demanda doméstica acumulada de eVTOL en 2030 sea de 16,316Suponiendo que el precio promedio de reemplazo sea de 450.000 yuanes por unidad, el mercado de posventa de baterías proporcionará una batería acumulada de aproximadamente 102.800 millones de yuanes.
El mercado de las baterías de energía de aviación tiene perspectivas prometedoras, pero el calendario de comercialización sigue siendo incierto.Wang Zeshen cree que el proceso de comercialización de las baterías de energía de aviación depende de la promoción coordinada de los avances tecnológicos, la certificación de aeronavegabilidad y la demanda del mercado.Las baterías de estado sólido de alta seguridad y las baterías de litio-azufre todavía se encuentran en la fase de verificación de I+D., y la producción a gran escala y el control de costes no están todavía maduros.exigir a los sectores ascendente y descendente de la cadena industrial que trabajen juntos para abordar el problemaAunque los escenarios emergentes como el eVTOL generan una demanda potencial, las operaciones de demostración siguen siendo el foco principal a corto plazo, y se espera que el uso comercial a gran escala dure de 5 a 10 años.
Por lo tanto, actualmente se desconoce cuándo las baterías de energía de aviación pueden generar ganancias para los fabricantes de baterías de litio.Los requisitos de la tecnología de baterías de energía para la aviación son más estrictos y los márgenes brutos de ganancia serán más altos., lo que significa que el umbral de producción para la rentabilidad de las empresas será inferior al de las baterías de vehículos de nueva energía.
Zhang Ruifeng cree que las baterías de energía de aviación han entrado en la etapa de "avances técnicos e implementación de escenarios en paralelo" desde el "período conceptual".Los próximos 3-5 años serán un período crítico para la diferenciación de la industria- Empresas con reservas técnicas (como las baterías de metal de litio/estado sólido),Se espera que las capacidades de integración de la cadena de suministro (como las empresas conjuntas con fabricantes de materiales) y los recursos políticos sean los primeros en obtener beneficios..
¢Para las baterías eVTOL tripuladas, se espera que las baterías de metal de litio completen la certificación de aeronavegabilidad y se instalen en pequeños lotes entre 2026 y 2028, pero el coste inicial es elevado,y el costo de una sola batería es más de 1 millón de yuanes, la empresa puede alcanzar el punto de equilibrio mediante subvenciones gubernamentales y, a largo plazo, necesita economías de escala para reducir los costes, es decir, el coste objetivo es inferior a 5.000 yuanes/kWh." Zhang Ruifeng dijo.
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