固态电池能量密度高、安全性能显著
突破能量密度上限和解决安全隐患，固态电池成为下一代锂电池重要技术路线。传统锂离子电池采用液态电解质，容易引发安全隐患，同时能量密度的瓶颈为350Wh/kg，无法满足行业更高要求。为解决安全隐患并提高能量密度上限，全球范围内的科学家都在积极研发固态锂离子电池。
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800+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。
高安全性与高能量密度兼备，固态/半固态电池前景坚定
液态电池：液态电池的主要材料是正负极、隔膜和电解液。半固态电池：半固态锂电池是固液混合电解质电池，是液态到固态电池的过渡产物，可以被目前的液态电池生产线兼容，通常液体含量10%为半固态与液态划分临界点，仍旧需要隔膜。
固态电池：全固态电池的电解质采用全固体材料，不需要隔膜。其固态电解质能够匹配电容量更大的正负极材料，实现更高的电池能量密度。而且固态电池安全性突出，可以抵抗热失控和穿刺等挤压力。
电芯内部串联能有效提升固态电池电压，提高体积能量密度。传统锂电池承载电压超过5V后会出现易分解甚至爆炸的情况，因此只能外部串联。固态锂陶瓷电池能在电池内部形成串联，使单颗电池芯的额定电压从7.4V，最大串联叠加至60V，在单体电池电压上远高于传统动力电池，且不需要焊接集流体，体积能量密度有望进一步提升。
相比液态电池，固态电池具有较高的化学和热稳定性，能够有效抑制锂电池中发生热失控或燃烧的风险，电池在被刺破时仍可安全运行，不会泄漏或爆炸。根据丰田研发实验室的报告，通过对比研究NCA/NCM锂电池和铌掺杂锂镧锆氧（LLZNO）全固态电池的产热特性，丰田发现全固态电池产热量只有传统锂电池的25-30%，因此具有显著的安全性优势。考虑其放热量依然存在，还需进一步降低放热量，以实现真正意义的“安全”。
固态电解质(SEs)在宽温度范围内保持固态，不完全丧失离子传导功能，是其潜在优势之一。近期，智己汽车宣布，全球首款搭载“超快充固态电池”智己L6于5月正式上市，该电池由上汽集团与清陶能源联合研发制造，可实现1000km以上超长续航，且低温性能出色。液态电池的电解液在低温下粘度大幅增加，锂离子迁移速度显著降低，因此冬季性能较差。
相比之下，固态电解质在低温下电导率也会降低，但受温度影响幅度较小，即使在-30℃环境下，放电容量保持率也能达到90%以上，低温续航更好。非晶态SE是实现致密固态电解质隔膜的希望材料，使用这种SE的固态电池在-10℃下仍然可以展示出长循环寿命。
eVtol助力固态电池产业化
作为国家五年规划中重要子领域，低空经济涉及 的装备制造和服务业备受重视。2021年2月25日党 中央、国务院出台《国家综合立体交通网规划纲 要》， “低空经济”概念首次写入国家规划，成 为“十四五”时期谋划的新兴经济形态。
近两年， 交通部、科技部、工信部等中央部委相关部署已 经将产业政策细化到无人机、飞行汽车等具体领 域，推动相关行业的商业化、规模化应用。同时， 除国家级的政策法规推动外，有条件的地方政府 也在加速布局无人驾驶垂直起降航空器产业的发展。
2024年“低空经济”首次被写入政府工作报告， 带动电动垂直起降飞行器（eVTOL）引起广泛关注。
基于对外公开的eVTOL项目统计，目前在研的载人eVTOL项目主要面向城市通勤市场，基于货物运输需求的项目占比较低。
按照推进动力方式，eVTOL可分为多旋翼型、升力与巡航复合型、倾转旋翼/机翼型和倾转涵道型四大类。其中后两类因飞行器可通过改变螺旋桨/机翼/涵道方向实现飞行器的起降和巡航，又称为矢量推进型。
据美国垂直飞行协会（VFS）发布的最新统计，全球超过700个eVTOL设计研发项目，其中235个倾转构型布局，124个复合翼构型布局，195个多旋翼构型布局，103个为悬停自行车和个人飞行器，47个电动旋翼机设计，涉及全球48个国家的347家公司或创新机构。
动力电池是电动化飞行得以实现的重要组成部分，其技术层次和安全水准对eVTOL的商业化推广尤为重要。对于全电推进动力系统，电池是动力系统的核心部件，承担着为电动机等动力输出部件稳定提供能量、保证飞行需求的责任，动力电池的性能直接影响到eVTOL的续航里程、飞行速度、载重能力等关键指标。
在现有技术水平下，电池能量密度不足、放电倍率低等是阻碍eVTOL产业化发展的核心瓶颈之一。同时，动力电池占整机价值量比重较大，目前多旋翼型eVTOL（例如八旋翼，六旋翼等）价格在500-800 万之间，电机、电池、航电“三电”价值量占比较高达70%，电池成本约占整体成本的 20% 左右。
eVTOL需搭载高安全、高能量密度、长寿命的快充电池。电池是动力系统的核心部件，其指标直接决定了eVTOL的安全性和飞行性能。eVTOL电池需要稳定地为电机供能、保证eVTOL在发生紧急状况时能有较大的能量余度，还要避免快速充放电加速电池寿命衰退带来安全隐患，实现电池寿命最大化。
能量密度较低为当前锂电池核心技术难点，固态电池或为破局之法。目前技术成熟并且商业化程度较高的锂电池主要为液态锂离子电池，其在电池包层面的能量密度上限为250-300Wh/kg，可以满足载人数量较少、续航里程较短的eVTOL的使用需求，但仍难以达到eVTOL对于电池包能量密度400-500Wh/kg的理想要求。
为了打破锂电池理论能量密度上限、满足eVTOL能量密度要求，当前市场主要从电池材料创新来提升能量密度的上限，其中负极主要采用高能量密度的锂金属，电解液由电解液向固液混合以及固态电解质进化。
由于锂金属负极与液态电解质界面副反应较多，而固态电解质可以更有效兼容锂金属负极，因此目前eVTOL电池研发的主要方向为固态/半固态电池。
数据指出，2023年中国eVTOL产业规模达到9.8亿元，同比增长77.3%，预计2024年eVTOL产业将迎来第一轮商业化爆发周期。eVTOL将成为固态电池商业化的助推剂。
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新能源汽车的快速发展带动了动力电池的高速增长。动力电池生产流程一般可以分为前段、中段和后段三个部分。其中，前段工序包括配料、搅拌、涂布、辊压、分切等，中段工序包括卷绕/叠片、封装、烘干、注液、封口、清洗等，后段主要为化成、分容、PACK等。材料方面主要有正负极材料，隔膜，电解液，集流体，电池包相关的结构胶，缓存，阻燃，隔热，外壳结构材料等材料。
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