寧德時代之后，又有企業研發用于電動飛機的電池

時間:2023-04-27 17:53來源:電池聯盟 作者:子蕊
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據路透社報道，瑞典電池生產商Northvolt 在4月25日宣布，其美國子公司Cuberg已經開始著手研發適用于電動飛機的鋰電池，并稱此舉將有助于減少碳排放。
 
據悉，飛機制造商雖然一直在探索省油技術，但因為傳統鋰離子電池的沉重重量，阻礙了飛機汽車制造商追隨汽車公司開發電動發動機的步伐。
 
Cuberg首席執行官Richard Wang稱，通過這個新項目，Cuberg將建立可認證的電池系統，從而大大提高飛機性能。
 
早在2022年7月，Cuberg宣布在鋰電池開發方面取得了重大進展。
 
報道稱，通過不斷更新電池技術，Cuberg電池的循環壽命幾乎翻了一番，同時提高了電池的容量和功率。第三方檢測機構對5Ah袋式電池的測試，證實鋰電池循環壽命已從370個循環延長到672個循環，容量保持率為80%。
 
結果證實，Cuberg的鋰金屬技術可以滿足最苛刻的移動應用的所有關鍵性能要求。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、功率和循環壽命的電池的要求。
 
電池聯盟注意到，在此之前，寧德時代、NASA都有進行航天領域電池的研發，并取得了一定的進展。
 
01
寧德時代發布凝聚態電池
 
4月19日，寧德時代正式發布全新的凝聚態電池，其單體能量密度高達500Wh/kg，屬于航空級電池。
 
寧德時代首席科學家吳凱表示，這是寧德時代在電池上的一個重要巨大突破，凝聚態電池擁有安全性高、可靠性強、循環壽命長等特點。該電池可以快速量產，接下來車規級產品也會推出。
 
據悉，寧德時代的凝聚態電池由于其電解液完全不同于普通液態鋰離子電池的電解液呈完全100%的液態狀態，而是一種半固態化的膠質狀態，這使得凝聚態電池既能完成鋰離子在正負極的傳導工作，也因為電解液本身的粘性使得流動性降低，能提高動力電池整體的安全性能，避免了傳統液態鋰離子電池的熱失控的巨大風險。
 
此外，凝聚態電池在具備高安全性能的同時，也具備了優秀的充放電的能力，讓此前需要排長隊，長時間充電的麻煩得以減緩。
 
寧德時代方面表示，此次電池開發“為載人飛機的電動化開啟了新的愿景”，暗示了其作為載人飛機動力源的可能性。目前，公司正在進行民用電動載人飛機項目的合作開發，執行航空級的標準與測試，滿足航空級的安全與質量要求。
 
02
NASA為電動飛機打造固態電池
 
2021年4月，美國航空航天局NASA宣布，該機構的電池研發部門SABERS決定從零開始為電動飛機打造固態電池。據其發布的公告，他們已經研發出了全新航空級固態鋰離子電池，這種電池的密度達到500Wh/kg。該電池密度大幅度提升，可以在高溫狀態下持續工作，且安全系數達到現有汽車電池的雙倍，極大減少了汽車自燃的風險。
 
電池的結構方面，該電池將使用扁圓形造型的正負極，然后進行串并連接，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，減少了單個電池的外包裝，減輕了整個電池的重量。
 
最新消息是，為了解決電池技術未來電動飛機可能面臨的功率密度、重量，體積、穩定性、安全、散熱及快充次數等問題，NASA通過自家綠色航空計劃致力推動航天電氣化研究，并由自家“SABERS”項目計劃研究不同固態電池的可行性。
 
一般而言，固態電池常有放電電壓過低無法供電弊病，NASA SABERS項目研究找到提升固態電池放電電壓的新方法，并將傳統電壓提升10倍。
 
03
電動飛機用電池有哪些痛點?
 
去年7月，中國科學院物理研究所研究員李泓在江蘇溧陽的電動航空創新技術峰會上指出，電動航空的發展瓶頸之一是動力電池，目前的動力電池在能量密度、安全性、循環性方面與電動航空技術指標需求仍有明顯差距，未來可能會與燃料電池混合使用。
 
據介紹,電動飛機上的動力電池，必須擁有更高的能量密度、更高的安全性，畢竟電動車路上起火尚有5分鐘的逃生機會，但空中起火，對乘客來說就是致命威脅。但是，大型飛機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險。
 
李泓說：“一般來說，電動汽車的電池能量密度達到400Wh/kg，單次充電已能承擔上千公里的續航里程。但對電動飛機來說，大量報告指出，電池電芯至少要達到420Wh/kg，這是一個非常高的要求，目前還做不到。而即使是電力混合推進，一架單通道飛機所需的電池容量也相當可觀。”
 
美國NASA燃氣-電混合推進項目的技術負責人謝麗爾·褒曼曾表示：“驅動一架巡航狀態的大型飛機至少需要1000Wh/kg的能量密度。”美國NASA和麻省理工學院聯合進行的電池研究結果顯示，在未來10到15年內會有不同的化學電池的組成可以達到1000-1500Wh/kg的能量密度水平。
 
而且，按照目前的技術，大型飛機想用上電動電池，重量是一大難題。中國商飛能源與信息技術項目辦主任查振羽在演講時舉例稱，一架從北京到上海的90座飛機，需要大概3.6噸的航空燃油，換算下來，動力電池要達到相似的能量密度（按400Wh/kg算）的重量高達45噸。單電池的重量過重,可能會制約飛機的航程，所以必須不斷提高鋰電池的能量率，否則會制約飛機的航程。
 
還有專家指出，相較于新能源車，航空業發生熱失控的幾率更大，且出現事故時，“天上飛”比“地上跑”的次生災害更嚴重。
 
在業界看來，相較于容易燃燒的液態電池，固態電池成為兼顧安全性與能量密度的突破路線之一。
 
華泰證券最新報告指出，安全性高、能量密度高是車用固態電池產業化發展的主要驅動力，政府、車企及電池企業都大力投入。全固態電池制造仍有眾多科學難題未解，產業端預計2030年開始規�；慨a。
 
國內企業主要采取固液混合路線，固液混合電池已進入規模量產的工程化階段，3-5年后可能成為中高端市場主流技術，在新能源汽車、消費電子、航空航天等領域得到應用。預計2025年/2030年全球固態電池市場空間有望達到439/3634億元。
 
(責任編輯：子蕊)
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