隨著城市空中交通（AAM）與電動(dòng)垂直起降飛行器（eVTOL）產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展，能源系統(tǒng)作為核心動(dòng)力來源，其技術(shù)演進(jìn)正成為推動(dòng)行業(yè)突破的關(guān)鍵。其中，固態(tài)電池憑借更高能量密度、更卓越的安全性與更長(zhǎng)壽命，被視為下一代eVTOL的核心技術(shù)支撐。本文將從“技術(shù)需求—優(yōu)勢(shì)對(duì)比—行業(yè)挑戰(zhàn)—發(fā)展前景”四大維度，深度解析固態(tài)電池如何成為eVTOL的最佳能量解決方案。

一、eVTOL能源系統(tǒng)的重要性：續(xù)航與安全的關(guān)鍵樞紐

作為飛行器的“心臟”，eVTOL能源系統(tǒng)主要由動(dòng)力電池組、電源管理系統(tǒng)、高壓配電單元、熱管理系統(tǒng)、快充接口及線束等組成。通常占整機(jī)重量約30%，其性能直接決定了：

• 飛行續(xù)航里程

• 垂直起降能力

• 整體經(jīng)濟(jì)性與運(yùn)營(yíng)效率

從成本結(jié)構(gòu)來看，eVTOL能源系統(tǒng)約占整機(jī)BOM成本的10%~20%，低于推進(jìn)系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)成本，但由于航空電池對(duì)安全性、耐久性、輕量化要求極高，其價(jià)值量遠(yuǎn)超汽車動(dòng)力電池。
航空級(jí)電池 Pack 成本約 2元/Wh，為車規(guī)電池的 3–5 倍。以 200kWh 能量設(shè)計(jì)計(jì)算，其成本可達(dá) 40萬元以上，甚至超過部分新能源車整車價(jià)格。

因此，更高比能、更高比功率、更高安全性與更長(zhǎng)壽命的能源系統(tǒng)，是eVTOL商業(yè)化的必然要求。

二、eVTOL電池五大核心要求：傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池難以滿足

1. 高比能量：400Wh/kg成為關(guān)鍵門檻

為實(shí)現(xiàn) 300km 城市與城際航線覆蓋，eVTOL需搭載約 200kWh 能量，而能源系統(tǒng)重量需控制在 600kg 左右，因此比能量必須達(dá)到 330Wh/kg 以上，甚至更高。

2. 高比功率：滿足垂直起降需求

eVTOL在懸停階段需維持 5C 放電能力，整機(jī)功率負(fù)載達(dá) 4–5kW/kg。以 2 噸級(jí) eVTOL 為例，懸停功率需接近 500kW，電池比功率需超過 1.2kW/kg。

3. 航空級(jí)高安全性：零容錯(cuò)原則

在任何單點(diǎn)故障或多重故障情況下，電池必須避免熱失控、火災(zāi)、爆炸等災(zāi)難性事故。

4. 快充能力：15分鐘充至80%

商業(yè)化運(yùn)營(yíng)要求電池支持 5C 快充，15 分鐘內(nèi)補(bǔ)能，提高飛機(jī)周轉(zhuǎn)效率。

5. 長(zhǎng)循環(huán)壽命：≥500次，最好達(dá)到1000次

以高頻運(yùn)營(yíng)（每天8次飛行）測(cè)算，航空電池需支持 一年1600次飛行，因此壽命要求遠(yuǎn)高于車用電池。

而傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池在能量密度、安全性和壽命方面均存在明顯短板，難以滿足航空應(yīng)用需求。

三、固態(tài)電池：eVTOL能源系統(tǒng)的最優(yōu)解

作為顛覆性技術(shù)，固態(tài)電池以固態(tài)電解質(zhì)取代可燃液態(tài)電解液，在以下三大方面實(shí)現(xiàn)突破，為eVTOL帶來飛躍式升級(jí)。

1. 更高的能量密度：突破400Wh/kg

固態(tài)電池具備高能量密度特性，可輕松突破 400Wh/kg，實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)續(xù)航、更大載重，為eVTOL航程擴(kuò)展奠定基礎(chǔ)。

2. 更高安全性：完全消除可燃電解液風(fēng)險(xiǎn)

固態(tài)電解質(zhì)不燃、不揮發(fā)，可有效抵抗刺穿、短路、碰撞等極端工況，大幅降低熱失控風(fēng)險(xiǎn)，符合航空業(yè)“零容錯(cuò)”標(biāo)準(zhǔn)。

3. 更長(zhǎng)壽命與快充能力：提升商業(yè)運(yùn)營(yíng)效率

固態(tài)電池可滿足：

• 1000+循環(huán)壽命

• 高倍率快充

• 高能量密度與高安全性同時(shí)兼顧

徹底解決液態(tài)鋰電池在“長(zhǎng)壽命+高倍率”之間難以平衡的痛點(diǎn)。

四、固態(tài)電池量產(chǎn)的四大挑戰(zhàn)：產(chǎn)業(yè)規(guī)模化仍在突破中

盡管固態(tài)電池優(yōu)勢(shì)顯著，但要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化仍需跨越四大核心難關(guān)。

挑戰(zhàn)一：固-固界面關(guān)鍵技術(shù)瓶頸

• 固-固接觸不穩(wěn)定：充放電導(dǎo)致體積變化，使界面產(chǎn)生裂紋、接觸不良，影響壽命。

• 界面阻抗高：固態(tài)電池點(diǎn)接觸導(dǎo)致鋰離子傳輸效率下降。

• 離子電導(dǎo)率偏低：與液態(tài)電解液相比仍需提升。

挑戰(zhàn)二：工藝適配度不足，設(shè)備要求極高

• 干法成膜難度大，效率不如濕法工藝

• 輥壓、等靜壓設(shè)備需高精度與高壓力（600MPa）

• 硫化物電解質(zhì)需要全封閉惰性環(huán)境，成本高昂

挑戰(zhàn)三：核心材料成本過高

固態(tài)電解質(zhì)材料價(jià)格遠(yuǎn)高于液態(tài)電解液：

• 硫化物電解質(zhì)：200–250萬元/噸

• 氧化物電解質(zhì)：30–40萬元/噸

• 聚合物電解質(zhì)：50–60萬元/噸

加之硅基負(fù)極與高純鋰金屬成本高企，進(jìn)一步推升整體成本。

挑戰(zhàn)四：量產(chǎn)體系尚不成熟

• 全新產(chǎn)線投資巨大（單GWh需4–5億元）

• 供應(yīng)鏈協(xié)同不足，關(guān)鍵材料產(chǎn)能有限

2024年固態(tài)電池全球產(chǎn)能不足 20GWh，僅占鋰電池總產(chǎn)能的 0.5%，規(guī)模效應(yīng)缺失使其價(jià)格難以下降。

五、未來展望：eVTOL與固態(tài)電池的雙向成就

隨著eVTOL產(chǎn)業(yè)進(jìn)入“量產(chǎn)前夜”，固態(tài)電池作為突破續(xù)航、安全與輕量化的關(guān)鍵，將成為推動(dòng)行業(yè)進(jìn)階的核心動(dòng)力：

• eVTOL為固態(tài)電池提供了高價(jià)值、高增長(zhǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景

• 固態(tài)電池則賦予eVTOL更長(zhǎng)航程、更高安全性與更低運(yùn)營(yíng)成本

二者相互促進(jìn)、協(xié)同發(fā)展，將共同開啟城市空中交通新時(shí)代。

在投資方向上，可重點(diǎn)關(guān)注：

• 固態(tài)電池材料企業(yè)

• 固態(tài)電池工藝設(shè)備制造商

• eVTOL整機(jī)企業(yè)及能源系統(tǒng)供應(yīng)鏈企業(yè)

固態(tài)電池的技術(shù)突破與規(guī)模化進(jìn)展，將直接決定未來eVTOL產(chǎn)業(yè)商業(yè)化落地的速度與深度。