一、驱动

工业和信息化部等四个部门联合发布了《通用航空设备创新应用实施计划（2024-2030年）》，明确了混合动力、氢动力、可持续燃料动力等技术路线。EVTOL的关键瓶颈是电池性能。最近，澳大利亚科学家发现，下一代锂硫电池预计将在5分钟内完成充电，大大缩短了几个小时的充电时间。

二、EVTOL电池要求

与传统汽车相比，垂直起飞所需的动力是地面行驶的10-15倍，这对电池的能量密度提出了很高的要求。目前，EVTOL电池的能量密度为285Wh/kg，虽然比乘用车三元电池高40%，但离商用门槛400Wh/kg还有一定差距。

除能量密度外，evtol电池的瞬时充放电率也必须在5C以上，而乘用车动力电池的倍率仍在1.3C-2.5C水平。此外，极高的安全性也是对航池的一大挑战。FAA和欧盟EASA分别要求不到千万分之一和十亿分之一，这对电池的可靠性提出了近乎苛刻的要求。

三、电池性能

理论上，锂硫电池可以提供超过600Wh/kg的能量密度，是唯一能够满足evtol对高能量密度的需求的电池系统。业内普遍认为，EVTOL电池的商用门槛是能量密度超过400Wh/kg，而500Wh/kg则是更高的目标。政府工作报告还首次提出加快400Wh/kg级航空锂电池量产和500Wh/kg级产品小规模验证。

锂硫电池，以金属锂为负极，单质硫为正极，工作电压在1.7-2.8V之间，有两个工作电压平台，分别在2.1V和2.3V左右，锂金属沉积溶解发生在负极，单质硫经过多步氧化还原反应。单质硫的理论比容量超过1600mah/g(目前三元NMC材料理论可达275mah/g左右)，与NMC材料中的过渡金属相比，S在地壳中含量丰富，环境友好，价格低廉，一度成为研究热点。

四、目前存在的问题：

1)锂多硫化合物溶于电解液；

硫作为一种不导电的物质，导电性很差，不利于电池的高倍率性能；

3)硫在充放电过程中，体积的扩大和缩小非常大，可能导致电池损坏。

主要的解决方案从电解质和正极材料两个方面开始。首先是电解质，主要使用醚电解质作为电池电解质，在电解质中添加一些添加剂，可以非常有效地缓解锂多硫化合物的溶解问题。二是正极材料，主要是硫和碳材料，或硫和有机物，可以解决硫不导电和体积膨胀的问题。

五、行业现状

目前各企业的技术路径不同，宁德时代是凝聚态电池，LG 新能源是锂硫电池，松下是小型全固态电池。此前，宁德时代发布了能量密度最高可达500Wh/kg的凝聚态电池。LG计划在2025年实现锂硫电池的商业化，LG能源将锂硫电池安装在韩国空域研究所（Korea Aviation ResearchInstitute）在开发的太阳能无人驾驶飞机上。在-70℃和4%地面压力的极端情况下，平流层试飞成功完成13小时。

根据2024年3月26日的信息，业内最近传来好消息，美国锂硫电池制造商Lyten宣布，目前生产的锂硫电池产量超过90%。

尽管全固态锂硫电池仍存在一些挑战，但在未来5-10年内，它将广泛应用于电动汽车等领域。

六、优势

1)安全性。韩国LG基于半固态锂硫技术的20-Layer电池最显著的优点之一是其低可燃性风险。这与锂离子电池相关的火灾风险形成了鲜明的对比。秘密在于它使用的电池电解质材料显著降低了火灾风险。

2）低成本。除了更高的能量密度和安全性。锂硫电池还将电池的循环寿命提高到1000次循环。批量使用后，动力电池的成本也可以从120美元降低到60美元。未来纯电动汽车的成本将大大降低。这种新电池不会立即用于电动汽车的生产，而是将首先用于航空应用和无人驾驶飞机。

3）电池寿命。LIS能源公司开发的20-Layer电池提供了几个关键优势，使其成为电动汽车行业游戏规则的改变者。首先，它显著扩大了电动汽车的行驶里程，体积能量密度显著提高了45%。单位能量密度超过每公斤400Wh，20-Layer电池使电动汽车一次充电就能行驶得更远。

4）空间比例小。20-Layer电池有助于实现更轻、更紧凑的电动汽车设计，加倍重量能量密度，保持相当大的体积能量密度，从而实现更紧凑的电池组。

七、相关公司

长安汽车：锂硫电池等新电池的原型电池设计正在进行中。预计能量密度将超过1300-1500Wh/hkg，努力实现2035年的搭载应用；

宝泰隆：与清华大学的合作项目包括石墨烯/硫复合电极材料制备的高比能锂硫电池；

国轩高科技：锂硫电池和固态电池已开发，现有实验室样品；

西藏城投：目前其锂硫电池项目重量密度已超过300瓦时/公斤；

新金路：石墨烯锂硫电池与中国科学院金属研究所合作开发；

亿纬锂能：突破锂硫电池高负荷电极的技术难点，实现活性物质的负荷＞8mg/cm2 电极中试线制备。

水燃气：2016年，公司大股东与中国科学院大连化学物理研究所举行了“中国科学思储能技术有限公司成立暨锂硫电池项目产业化”签约仪式。产业链研究