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據(jù)路透社報(bào)道，瑞典電池生產(chǎn)商N(yùn)orthvolt 在4月25日宣布，其美國子公司Cuberg已經(jīng)開始著手研發(fā)適用于電動(dòng)飛機(jī)的鋰電池，并稱此舉將有助于減少碳排放。據(jù)悉，飛機(jī)制造商雖然一直在探索省油技術(shù)，但因?yàn)閭鹘y(tǒng)鋰離子電池的沉重重量，阻礙了飛機(jī)汽車制造商追隨汽車公司開發(fā)電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的步伐。
Cuberg首席執(zhí)行官Richard Wang稱，通過這個(gè)新項(xiàng)目，Cuberg將建立可認(rèn)證的電池系統(tǒng)，從而大大提高飛機(jī)性能。
早在2022年7月，Cuberg宣布在鋰電池開發(fā)方面取得了重大進(jìn)展。報(bào)道稱，通過不斷更新電池技術(shù)，Cuberg電池的循環(huán)壽命幾乎翻了一番，同時(shí)提高了電池的容量和功率。第三方檢測機(jī)構(gòu)對5Ah袋式電池的測試，證實(shí)鋰電池循環(huán)壽命已從370個(gè)循環(huán)延長到672個(gè)循環(huán)，容量保持率為80%。
結(jié)果證實(shí)，Cuberg的鋰金屬技術(shù)可以滿足最苛刻的移動(dòng)應(yīng)用的所有關(guān)鍵性能要求。該公司正在與幾家航空客戶合作，滿足他們需要高能量密度、功率和循環(huán)壽命的電池的要求。
電池聯(lián)盟注意到，在此之前，寧德時(shí)代、NASA都有進(jìn)行航天領(lǐng)域電池的研發(fā)，并取得了一定的進(jìn)展。
01 寧德時(shí)代發(fā)布凝聚態(tài)電池
4月19日，寧德時(shí)代正式發(fā)布全新的凝聚態(tài)電池，其單體能量密度高達(dá)500Wh/kg，屬于航空級電池。寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱表示，這是寧德時(shí)代在電池上的一個(gè)重要巨大突破，凝聚態(tài)電池?fù)碛邪踩愿?、可靠性?qiáng)、循環(huán)壽命長等特點(diǎn)。該電池可以快速量產(chǎn)，接下來車規(guī)級產(chǎn)品也會推出。
據(jù)悉，寧德時(shí)代的凝聚態(tài)電池由于其電解液完全不同于普通液態(tài)鋰離子電池的電解液呈完全100%的液態(tài)狀態(tài)，而是一種半固態(tài)化的膠質(zhì)狀態(tài)，這使得凝聚態(tài)電池既能完成鋰離子在正負(fù)極的傳導(dǎo)工作，也因?yàn)殡娊庖罕旧淼恼承允沟昧鲃?dòng)性降低，能提高動(dòng)力電池整體的安全性能，避免了傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池的熱失控的巨大風(fēng)險(xiǎn)。
此外，凝聚態(tài)電池在具備高安全性能的同時(shí)，也具備了優(yōu)秀的充放電的能力，讓此前需要排長隊(duì)，長時(shí)間充電的麻煩得以減緩。
寧德時(shí)代方面表示，此次電池開發(fā)“為載人飛機(jī)的電動(dòng)化開啟了新的愿景”，暗示了其作為載人飛機(jī)動(dòng)力源的可能性。目前，公司正在進(jìn)行民用電動(dòng)載人飛機(jī)項(xiàng)目的合作開發(fā)，執(zhí)行航空級的標(biāo)準(zhǔn)與測試，滿足航空級的安全與質(zhì)量要求。
02 NASA為電動(dòng)飛機(jī)打造固態(tài)電池
2021年4月，美國航空航天局NASA宣布，該機(jī)構(gòu)的電池研發(fā)部門SABERS決定從零開始為電動(dòng)飛機(jī)打造固態(tài)電池。據(jù)其發(fā)布的公告，他們已經(jīng)研發(fā)出了全新航空級固態(tài)鋰離子電池，這種電池的密度達(dá)到500Wh/kg。該電池密度大幅度提升，可以在高溫狀態(tài)下持續(xù)工作，且安全系數(shù)達(dá)到現(xiàn)有汽車電池的雙倍，極大減少了汽車自燃的風(fēng)險(xiǎn)。
電池的結(jié)構(gòu)方面，該電池將使用扁圓形造型的正負(fù)極，然后進(jìn)行串并連接，并且中間使用了分離器。這樣的好處就是電池可以大幅度地集成，減少了單個(gè)電池的外包裝，減輕了整個(gè)電池的重量。
最新消息是，為了解決電池技術(shù)未來電動(dòng)飛機(jī)可能面臨的功率密度、重量，體積、穩(wěn)定性、安全、散熱及快充次數(shù)等問題，NASA通過自家綠色航空計(jì)劃致力推動(dòng)航天電氣化研究，并由自家“SABERS”項(xiàng)目計(jì)劃研究不同固態(tài)電池的可行性。
一般而言，固態(tài)電池常有放電電壓過低無法供電弊病，NASA SABERS項(xiàng)目研究找到提升固態(tài)電池放電電壓的新方法，并將傳統(tǒng)電壓提升10倍。
03 電動(dòng)飛機(jī)用電池有哪些痛點(diǎn)？
去年7月，中國科學(xué)院物理研究所研究員李泓在江蘇溧陽的電動(dòng)航空創(chuàng)新技術(shù)峰會上指出，電動(dòng)航空的發(fā)展瓶頸之一是動(dòng)力電池，目前的動(dòng)力電池在能量密度、安全性、循環(huán)性方面與電動(dòng)航空技術(shù)指標(biāo)需求仍有明顯差距，未來可能會與燃料電池混合使用。
據(jù)介紹，電動(dòng)飛機(jī)上的動(dòng)力電池，必須擁有更高的能量密度、更高的安全性，畢竟電動(dòng)車路上起火尚有5分鐘的逃生機(jī)會，但空中起火，對乘客來說就是致命威脅。但是，大型飛機(jī)的長航程特性又需要更高的能量密度，而這又將增加熱失控風(fēng)險(xiǎn)。
李泓說：“一般來說，電動(dòng)汽車的電池能量密度達(dá)到400Wh/kg，單次充電已能承擔(dān)上千公里的續(xù)航里程。但對電動(dòng)飛機(jī)來說，大量報(bào)告指出，電池電芯至少要達(dá)到420Wh/kg，這是一個(gè)非常高的要求，目前還做不到。而即使是電力混合推進(jìn)，一架單通道飛機(jī)所需的電池容量也相當(dāng)可觀。”
美國NASA燃?xì)?電混合推進(jìn)項(xiàng)目的技術(shù)負(fù)責(zé)人謝麗爾·褒曼曾表示：“驅(qū)動(dòng)一架巡航狀態(tài)的大型飛機(jī)至少需要1000Wh/kg的能量密度。”美國NASA和麻省理工學(xué)院聯(lián)合進(jìn)行的電池研究結(jié)果顯示，在未來10到15年內(nèi)會有不同的化學(xué)電池的組成可以達(dá)到1000-1500Wh/kg的能量密度水平。
而且，按照目前的技術(shù)，大型飛機(jī)想用上電動(dòng)電池，重量是一大難題。中國商飛能源與信息技術(shù)項(xiàng)目辦主任查振羽在演講時(shí)舉例稱，一架從北京到上海的90座飛機(jī)，需要大概3.6噸的航空燃油，換算下來，動(dòng)力電池要達(dá)到相似的能量密度(按400Wh/kg算)的重量高達(dá)45噸。單電池的重量過重，可能會制約飛機(jī)的航程，所以必須不斷提高鋰電池的能量率，否則會制約飛機(jī)的航程。
還有專家指出，相較于新能源車，航空業(yè)發(fā)生熱失控的幾率更大，且出現(xiàn)事故時(shí)，“天上飛”比“地上跑”的次生災(zāi)害更嚴(yán)重。
在業(yè)界看來，相較于容易燃燒的液態(tài)電池，固態(tài)電池成為兼顧安全性與能量密度的突破路線之一。
華泰證券最新報(bào)告指出，安全性高、能量密度高是車用固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力，政府、車企及電池企業(yè)都大力投入。全固態(tài)電池制造仍有眾多科學(xué)難題未解，產(chǎn)業(yè)端預(yù)計(jì)2030年開始規(guī)?；慨a(chǎn)。
國內(nèi)企業(yè)主要采取固液混合路線，固液混合電池已進(jìn)入規(guī)模量產(chǎn)的工程化階段，3-5年后可能成為中高端市場主流技術(shù)，在新能源汽車、消費(fèi)電子、航空航天等領(lǐng)域得到應(yīng)用。預(yù)計(jì)2025年/2030年全球固態(tài)電池市場空間有望達(dá)到439/3634億元。
原標(biāo)題：寧德時(shí)代之后，又有企業(yè)研發(fā)用于電動(dòng)飛機(jī)的電池
