兴业证券报告指出,低空经济正成为固态电池需求的新增长极。eVTOL(电动垂直起降飞行器)在起飞、悬停和降落中放电电流达3C以上,对电池能量密度要求苛刻。马斯克明确表示电动飞机商用电池能量密度门槛为400Wh/kg(2021年上调至450-500Wh/kg),当前液态锂电无法满足这一要求。Roland Berger预测2030年全球运营载人eVTOL达7000架、UAM市场规模20亿美元,2050年达16万架(CAGR 85%)。固态电池凭借高能量密度优势,有望成为低空经济的核心动力源。
eVTOL对电池性能的苛刻要求——液态锂电无法满足
eVTOL对电池的要求远高于电动汽车。功率密度方面,eVTOL起飞、悬停和降落过程中放电电流达3C甚至以上,悬停高倍率持续时间较长,要求电池具备优异的倍率性能。能量密度方面,为控制起飞重量并提升载重,电池能量密度需显著高于电动车水平。
马斯克2019年首次提出电动飞机商用电池能量密度门槛为400Wh/kg,2021年上调至450-500Wh/kg。当前量产液态锂电池中,三元锂电最高约350Wh/kg(已接近上限),磷酸铁锂仅100-160Wh/kg,均无法满足eVTOL需求。固态电池400-900Wh/kg的能量密度优势,使其成为eVTOL能量密度门槛的唯一可行方案。
表5:eVTOL对电池性能要求与现有电池对比| 性能维度 | eVTOL要求 | 现有液态锂电 | 固态电池 |
|---|
| 能量密度 | >400Wh/kg | 150-350Wh/kg | 400-900Wh/kg |
| 倍率性能 | >3C(起飞/悬停) | 1-2C | 3C+ |
| 安全性 | 航空级要求 | 热失控风险 | 本征安全 |
低空经济政策催化——从战略性新兴产业到万亿市场
2023年低空经济提升至战略性新兴产业高度,2024年全国两会首次写入政府工作报告。工信部等四部门《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030年)》明确提出到2030年形成万亿级市场规模。全国超30个省市将低空经济写入2024年政府工作报告。
低空经济交通工具主要包括直升机、无人机和eVTOL。2025-2030年无人机在低空经济中起主导作用,预计2030年后eVTOL将蓄势腾飞、主导低空经济发展。铜在无人机和eVTOL中主要应用于电机、电池铜箔等。低空经济政策端的密集催化,为固态电池在eVTOL领域的应用提供了确定性的需求场景。
eVTOL市场规模——2030年7000架,2050年16万架
根据Roland Berger预测,2030年全球运营载人eVTOL数量有望达7000架,UAM(城市空中交通)市场规模有望达20亿美元。2050年全球运营载人eVTOL数量有望达16万架,2030-2050年CAGR高达85%。
eVTOL市场的爆发式增长将直接拉动固态电池需求。按单架eVTOL电池容量200-400kWh测算,2030年7000架eVTOL对应电池需求约1.4-2.8GWh,2050年16万架对应需求约32-64GWh。虽然初期绝对量不大,但高能量密度固态电池是eVTOL商业化的前提条件,两者存在共生关系。
固态电池在低空经济中的核心价值——安全性+能量密度
固态电池在低空经济中的核心价值体现在安全性和能量密度两个维度。安全性方面,固态电解质不可燃、不挥发、无漏液问题,氧化物固态电解质热稳定性高达1000℃,大幅降低eVTOL空中热失控风险。能量密度方面,固态电池可匹配高能正极和锂金属负极,轻松突破400Wh/kg的eVTOL门槛。
eVTOL对电池能量密度的刚性需求,使固态电池不再只是“可选项”,而是“必选项”。低空经济的发展将为固态电池提供从0到1的应用场景,并推动固态电池技术的快速迭代和成本下降。随着2027-2030年固态电池量产和eVTOL商业化运营的同步推进,低空经济固态电池需求将成为固态电池产业化的重要驱动力。