【金元证券】eVTOL电池篇：固态电池曙光在即，eVTOL有望迎来全新升级-251130（34页）.pdf

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1、固态电池曙光在即，eVTOL有望迎来全新升级(divcenter)一、eVTOL对于能源系统提出全新要求(/divcenter)风险提示：产业化进程不及预期，固态电池大规模量产遇到挑战；技术突破与工艺创新遭遇瓶颈；政策支持力度不及预期；原材料成本和制造成本压降不及预期eVTOL对于能源系统提出全新要求1.1eVTOL中能源系统的重要性能源系统作为eVTOL的能量储存和释放来源，决定着航行过程中的续航里程和起降能力，是eVTOL中的核心系统之一，主要由动力电池组（Pack）、电源管理系统（BMS）、高压配电单元、热管理系统、快充接口与线束等关键部件构成。通常，整个能源系统在eVTOL中的重量占比

2、在30%左右，根据构型、设计航程和有效载荷会有所差异。成本方面，能源系统通常在整体BOM中占比10%-20%左右，取决于具体构型和产品设计。根据Lilium数据，其eVTOL的能源系统成本占比约10%，推进系统占比约40%，结构和内饰占比约25%，航电和飞控占比约20%，装配件占比约5%。一方面，受益于新能源车产业的蓬勃发展，锂电池产业链的成本得到整体压降；另一方面，在分布式电推进技术下，eVT0L需要多个高功率电机和电控系统，使得动力系统的成本占比达40%以上，占到大头；另外，为满足轻量化需求，大量的碳纤维复合材料也占据大量成本，因此能源系统在eVTOL整机成本中的相对占比不高。然而，eVT

3、OL能源系统的价值量却并不低，由于“开发周期长、材料成本高、产品要求严、测试环节多”等因素，航空级电池Pack的成本在2元/Wh左右，是车规动力电池的3-5倍，若按照200KWh设计能量推算，成本可以达到40万元，已经超过大部分新能源车整车价格；若考虑后续电池需要更换、拆解，则实际成本更高。1.2eVTOL对电池提出更高要求eVTOL在初步设计阶段需重点考虑对于能源系统的需求，设计步骤如下：Step1：根据市场调研明确eVTOL的应用场景和相对应的功能需求（如载货vs载人、长途vs短途、城市vs城际等），决定合适的构型并提出最大起飞重量、有效载荷、续航里程等性能要求;Step2：根据上述性能要

4、求开展产品设计，包括浆盘载荷、功率载荷、悬停效率、升阻比等；综合来看，eVTOL电池相较新能源车用电池在比能量、比功率、充电倍率、循环次数与安全性五大维度上都提出了更高的要求：Step3：测算eVT0L在飞行的5个阶段（初始悬停、起飞爬升/上升过渡、巡航飞行、下降过渡、着陆悬停）中所需的任务功率，结合每个阶段的任务时间，计算出eVTOL在飞行过程中所需总共的电池能量；Step5：进行重量汇总并不断调整重量设计，在机身结构、动力系统、有效载荷等进行重新重量分配，并反复重算、试验以达到重量分配的最优解。1.3（1）核心要求一：高比能量核心要求一：高比能量eVTOL重量分配可谓“存克存金”，目前大部

5、分eVTOL重量在2吨以下，意味着能够分配给能源系统的重量在600mathsfkg左右（30%占比），若需要满足200kwh的能量设计以较好完成城市、城际的运输要求（对应航程约300mathsfkm,），则能源系统的比能量需要达到330times16times8。另外，还需考虑到：2老化损失：电池材料老化过程会损失1-10%的能量；3充放不完全损失：由于无法完全充电和自动放电，也会损失5-10%能量；4安全冗余：安全备用电量20%左右。因此，电池的比能量需要在400Wh/kg以上。另外，电池老化会使得内部阻抗会增加，降低峰值功率，使起降过程变得极其危险；所以对于eVTOL而言，当电池的健康状态

6、达到90%的时候就需要更换电池；较新能源车要求更严格（80%健康状态以下需更换电池）。比能量的大小决定了电池容量的大小，进而决定了航程的长短：当电池的比能量突破300Wh/kg，对应可支持续航200-250mathrmkm；若比能量进一步提升至400wh/mathsfkg，则能够支持续航300mathsfkm；若比能量进一步提升至600Wh/kg，则能够支持续航400mathsfkm。通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030年）和绿色航空制造业发展纲要（2023-2035年）对eVT0L电池提出“推动400Wh/kg级航空锂电池产品投入量产，实现500Wh/mathsfkg级航空锂电池