eVTOL的电池技术与产业链,万亿市场何时爆发?

固态电池是一种使用固态电解质的电池，用固态电解质替代了传统锂电池的电解液和隔膜。固态电池在高能量密度、高安全性等方面优势明显，其理论能量密度上限为500+Wh/kg。固态电池的正极可沿用磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、三元等，有望以高镍多元、富锂锰基材料为主；负极的发展初期以硅系负极材料为主，再过渡到纳米硅碳负极，最后发展到锂金属负极材料；包装材料一般采用铝塑膜。

固态电池具有三种分类，分别为半固态、准固态和全固态，它们的液体含量分别为5-10wt%、0-5wt%、0wt%。

• 半固态电池：相对于液态电池减少了电解液的使用量，并增加了复合电解质。此外，负极从石墨体系升级到预锂化的硅基负极/锂金属负极，正极从高镍升级到了高镍高电压/富锂锰基等。隔膜仍然保留并涂覆有固态电解质涂层，锂盐从LiPF6升级为LiTFSI，能量密度可达350Wh/kg。

• 准固态电池：在全固态电池中加入少量液态电解液（通常小于5wt%）的情况下得到的。液态电解液的作用主要是浸润界面。

• 全固态电池：与液态电池相比取消了原有的电解液，采用固态电解质，并以薄膜的形式分隔正负极，从而替代隔膜的作用。负极从石墨体系升级到预锂化的硅基负极/锂金属负极，正极从高镍升级到了超高镍/镍锰酸锂/富锂锰基等。全固态电池的能量密度可达500Wh/kg。

  

  固态电池较传统液态锂电池具有更高的能量密度。电池的能量密度是由电池的工作电压及比容量决定的，固体电解质不仅具有较宽的电化学窗口，能适配高电压的正极材料，还能兼容高容量的金属锂负极；此外，传统液态电池需将单体先进行封装再进行串联组装，全固态电池可以先串联后封装，这能减少封装材料的使用，降低电池系统的重量和体积，从而使得固态电池的能量密度得到进一步提升。

  

  固态电池较传统液态锂电池具有更高的安全性。传统液态电池的电解液使用可燃性有机溶剂，在受到外力或封装不善时容易发生漏液现象，而固态电解质不存在液体泄漏的问题，在针刺、挤压测试中不易短路或起火，抗物理损伤性能优于液态电池；另外，液态电解液在150-200℃即可分解，甚至有自燃和爆炸风险，而固态电池热失控温度通常在200-600 ℃，电池安全性得到有效提升。

  

  固态电池缺点：离子电导率低，循环寿命差、生产成本高。固态电池中电极与电解质之间的界面接触为固-固接触，接触面积小，界面电阻高，同时固体电解质中有大量的晶界存在，且晶界电阻往往高于材料本体电阻，不利于锂离子在正负极之间传输，从而影响快充性能和循环寿命，同时固固接触为刚性接触，对电极材料体积变化更为敏感，循环过程中容易造成电极颗粒之间以及电极颗粒与电解质接触变差，造成应力堆积，导致电化学性能衰减，甚至导致裂缝的出现，造成容量迅速衰减，导致循环寿命差的问题。固态电解质用到的部分稀有金属原材料价格较高，氧化物电解质含锆、硫化物电解质含锗，叠加为高能量密度使用的高活性正负极材料尚未成熟，全固态对生产工艺、成本和质量控制也提出了更严苛的要求，生产设备替换率大，全固态电池成本预计明显高于现有液态电池。

  

  1.2 固态电池与eVTOL完美契合，eVTOL发展助推固态电池商业化

  eVTOL的核心子系统主要包括机体、综合航电系统、飞控系统、能源系统、动力系统以及电气系统六大类。典型的eVTOL产品含有上百套设备,十多个子系统,设备间的机械、电气、通讯接口繁杂,对下游主机厂系统集成和整机研发提出了很高要求。核心子系统主要包括机体、综合航电系统、飞控系统、能源系统、动力系统以及电气系统六大类。从目前eVTOL供应链发展趋势判断，雷达与机载系统作为eVTOL的“大脑”和“眼睛”,因其技术壁垒和适航认证门槛较高，在未来相当长时间内仍需依赖传统航空航天供应商提供软硬件解决方案。

  

  eVTOL电池及动力系统成本占比达到50%左右。eVTOL是典型的技术密集型产品，技术系统包含动力系统、能源系统、飞控系统、航空电子、整机结构等。据Lilium，eVTOL动力系统、结构和内部件、航电与飞控、能源系统、装配成本占比分别为40%、25%、20%、10%、5%。

  

  作为eVTOL技术的核心组件，电池的性能和安全性直接决定了eVTOL飞机的性能和市场接受度。能量密度方面，eVTOL垂直起飞所需要的动力是地面行驶的10-15倍，商用门槛高达400Wh/kg，且未来能量密度要求将会达到1000Wh/kg，远高于当前车用动力电池的能量密度。充放电倍率方面，eVTOL的飞行需要经历起飞、巡航、悬停等阶段，其中起降阶段要求电池的瞬间充放电倍率在5C以上。安全性能、循环寿命等方面，eVTOL对电池的要求也极为严苛。

  

  政策驱动下，eVTOL发展助推固态电池商业化。1）中央政策：顶层政策密集出台，低空经济写入2023年11月中央经济工作会议、2024年政府工作报告中。2023年11月中央经济工作会议中强调，“打造生物制造、商业航天、低空经济等若干战略性新兴产业”，将低空经济定义为战略性新兴产业。2024年两会，十四届全国人大二次会议作政府工作报告时指出，“积极培育新兴产业和未来产业”、“积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎”，低空经济被定义为新增长引擎。2024年12月25日，国家发改委牵头交通、民航、工信、公安等多部门，宣布低空经济司正式挂牌成立，这是我国低空经济发展的关键里程碑，对低空经济各领域发展意义深远。2）地方政府响应中央号召，依托于自身禀赋开放发展低空经济。随着低空经济在全球范围内的兴起，越来越多的省份开始认识到这一新兴产业的巨大潜力，并将其作为推动地区经济发展的新引擎。在我国，低空经济的发展已经成为国家战略的一部分，各级地方政府纷纷响应中央政府的号召，积极探索和推动低空经济的本地化发展。

  

  

  1.3 电池安全新规落地，固态电池产业再迎催化

  4月15日，工业和信息化部组织制定的强制性国家标准《电动汽车用动力蓄电池安全要求》（GB38031-2025）发布，将于2026年7月1日起开始实施。新国标聚焦的三大领域：热扩散、底部撞击和快充循环安全性，充分体现出对电池设计与材料的高要求。固态电池在安全性方面具备明显优势，相比于传统的液态电池，固态电池的耐高温性、不可燃性和无泄漏特性，使其更加适合在高端电动汽车中广泛应用。新国标的实施，无疑加速了固态电池从实验室走向实际量产的进程，尤其是在车企对安全性的高度关注下，预计将大力推动全固态电池的商业化进程。

  

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  固态电池的技术路线

  2.1 全固态电池相比于液态电池，采用固态电解质取代液态电解质

  全固态电池相比于液态电池，采用固态电解质取代液态电解质，是实现固态锂电池高能量密度、高循环稳定性和高安全性能的关键。传统液态锂电池由正极、负极、电解液与隔膜四大核心组件构成。与之不同，固态电池的关键革新在于以固态电解质替代了传统体系中易燃易挥发的液态电解液，同时也省去了原本用于隔离正负极的隔膜——这意味着，固态电解质不仅承担了离子传导功能，还兼具物理隔离作用，成为固态电池相对液态电池最根本的变化。作为固态电池的核心构成，固态电解质的综合性能（如离子电导率、稳定性、机械强度等）直接决定着这类电池能否突破技术瓶颈、实现规模化产业应用。

  

  根据固态电池电解质材料进行划分，固态电池可以划分为聚合物、氧化物、硫化物、卤化物四种，四种技术路线各有优劣，目前看市场主要以硫化物为发展主流方向。聚合物电解质柔韧性佳、易加工成型，但离子电导率偏低，尤其低温性能受限；氧化物电解质化学稳定性强、耐高温，却存在脆性大、界面阻抗高的问题；硫化物电解质离子电导率接近液态电解液，且与电极兼容性好，不过易受潮、空气稳定性较弱；卤化物电解质在宽电压范围内表现稳定，但技术成熟度较低，仍处研发初期。综合当前产业化进度与性能平衡，硫化物因在离子传导效率和实用化潜力上更具优势，成为市场公认的主流发展方向，多家车企与电池企业已将其作为重点布局领域。

  

  2.2 短期首选氧化物路线，中长期硫化物路线或更适配全固态电池

  短期：当前半固态电池首选氧化物路线。这一路线当前技术成熟度更高，其电解质材料在离子电导率、化学稳定性上表现更适配短期量产需求，且与现有液态锂电池产线兼容性较强，无需大规模改造设备，能显著降低初期产业化成本。相比之下，硫化物路线虽离子电导率突出，但稳定性和加工难度仍待突破；聚合物路线则受限于低温性能，短期难以满足车用等场景的严苛要求。因此，在快速推进半固态电池商业化的当下，氧化物路线凭借技术落地快、成本可控的优势，成为行业短期首选。

  长期：硫化物路线或更适配全固态体系。其核心优势在于电解质离子电导率接近液态电解质，远超氧化物和聚合物，且质地柔软，能与电极材料紧密接触，大幅降低界面阻抗，为高能量密度全固态电池奠定基础。尽管当前硫化物存在稳定性不足、对水分敏感等问题，但随着包覆技术、复合电解质设计等突破，这些短板有望逐步解决。相比之下，氧化物脆性大、难以薄化，聚合物电导率天花板低，长期难以满足全固态电池对高功率、高安全性的极致需求。因此，若技术瓶颈突破，硫化物路线更可能成为全固态时代的主流选择。

  
  

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  固态电池商业化最新进展

  政策推动下的全固态电池产业加速。2020年10月，国务院通过《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,首次将固态电池明确为新能源汽车产业的重点发展方向，并强调了加速其研发与产业化进程的重要性。2025年3月提出建立全固态电池标准体系，以加速固态电池产业化发展进程，固态电池商业化逐步提速。

  产业端在固态电池领域推进迅猛，商业化脚步持续加快。头部电池企业加速中试线建设，部分已启动小批量试产；车企与电池厂商深化绑定，明确2025-2027 年量产装车时间表。材料端，电解质稳定性提升、正极预锂化等关键技术突破频现，供应链逐步成型。目前，高端车型已开启固态电池试点，储能领域也有小规模验证案例。随着技术成熟度与产能爬坡，固态电池商业化正从远景加速走向现实。

  
  

  固态电池发展迅速，未来空间广阔。中商产业研究院发布的《2025-2030年中国固态电池行业市场深度分析及发展趋势预测报告》显示，2024年中国固态电池出货量约7GWh。2027年将是固态电池产业从市场发展初期迈向快速上升期的转折点，固态电池将进入快速增长期。中商产业研究院分析师预测，2027年中国固态电池出货量将达到18GWh，2028年达到30GWh。

  

  内容来源：低空经济