“在應(yīng)對(duì)溫室氣體減排的戰(zhàn)斗中，幾乎所有運(yùn)輸模式都在探索和部署化石燃料交通工具的替代品。電池電源在其中發(fā)揮著重要作用，特別是在道路應(yīng)用中。到目前為止，航空業(yè)一直相對(duì)抵制這種變化。然而，航空業(yè)的排放量約占交通運(yùn)輸相關(guān)排放量的12%。疫情之后，社會(huì)對(duì)航空運(yùn)輸?shù)男枨螅ò瓦\(yùn)和貨運(yùn)）再次猛增。若不采取緩解措施，這一排放水平將可能繼續(xù)增長(zhǎng)。因此，可以認(rèn)為，在利用替代能源降低環(huán)境影響方面，航空業(yè)面臨的壓力越來(lái)越大。”

01 全面的重新設(shè)計(jì)

       截止目前，航空行業(yè)更傾向于探索氫動(dòng)力和可持續(xù)航空燃料等方案。在某種程度上，這反映了現(xiàn)有市場(chǎng)的惰性；航空業(yè)的發(fā)展已經(jīng)非常成熟；原始設(shè)備制造商生產(chǎn)與傳統(tǒng)航空燃料和航空發(fā)動(dòng)機(jī)兼容的機(jī)身，而航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商生產(chǎn)與現(xiàn)代機(jī)身兼容的動(dòng)力裝置。如果改用電力設(shè)備需要對(duì)商用飛機(jī)的機(jī)身進(jìn)行全面的重新設(shè)計(jì)，既費(fèi)錢又費(fèi)時(shí)。

       另一個(gè)原因是，有些人認(rèn)為電池的能量密度不足以消除其重量帶來(lái)的影響。這方面十分具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)榕c航空燃料不同，電池的重量不會(huì)隨著電力的使用而降低。然而，應(yīng)注意，這在某種程度上是一種誤導(dǎo)；電力和電池的使用可以顯著減輕航空器多個(gè)其他方面的重量。

02 概念證明

       那么，電池電源在航空中有應(yīng)用嗎？顯然，答案是：有應(yīng)用。事實(shí)上，在輕型飛機(jī)領(lǐng)域，電力驅(qū)動(dòng)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)；Pipistrel Velis Electro——單引擎雙座輕型飛機(jī)，自2020年起在歐洲獲得運(yùn)營(yíng)認(rèn)證。其中兩個(gè)高性能電池使其能夠飛行長(zhǎng)達(dá)50分鐘（在發(fā)生故障時(shí)可以使用另一個(gè)電池），這與傳統(tǒng)輕型飛機(jī)幾乎沒(méi)有區(qū)別。盡管第一架全電飛機(jī)的認(rèn)證不足以改變游戲規(guī)則，但它代表了一個(gè)重要的概念證明。電動(dòng)飛機(jī)方案確實(shí)可行，這無(wú)可爭(zhēng)辯。該飛機(jī)促進(jìn)了新的發(fā)展。

       下一步是增加電池的能量密度；增加能量密度有利于進(jìn)一步提高續(xù)航里程和性能。鎳在這方面發(fā)揮的作用越來(lái)越大。目前，鎳在傳統(tǒng)飛機(jī)中有許多應(yīng)用，特別是噴氣渦輪機(jī)，鎳基超合金可提供卓越的高溫強(qiáng)度、耐腐蝕性和熱穩(wěn)定性。在未來(lái)航空中，鎳提高電池能量密度的能力將成為其主導(dǎo)作用。

03 關(guān)鍵推動(dòng)力

       電動(dòng)飛機(jī)上部署的所有已投入使用和正在開(kāi)發(fā)的電池，均利用高鎳化學(xué)物質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)高比能。在高比能電池中，鎳通常與鈷和錳（NCM）/鋁（NCA）結(jié)合使用。當(dāng)這些材料分布于正極的過(guò)渡金屬層時(shí)，它們會(huì)共同作用，提高性能。制造商已經(jīng)意識(shí)到，增加鎳的含量可以提高電池的存儲(chǔ)容量，且不會(huì)顯著增加重量，從而提高整體能量密度?，F(xiàn)在，飛機(jī)用電池電源已經(jīng)被證明可行，這一發(fā)展將進(jìn)一步帶來(lái)重大推動(dòng)力。

       航空電池的安全性是根本問(wèn)題。傳統(tǒng)動(dòng)力飛機(jī)需要經(jīng)常用到電池，在其早期階段，由于機(jī)載電源使用的鋰電池存在熱失控問(wèn)題，曾導(dǎo)致飛機(jī)起火。這在地面上是個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題，在空中則是更嚴(yán)重的問(wèn)題。該行業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這些問(wèn)題，經(jīng)認(rèn)證飛機(jī)使用的電池必須具備耐熱失控能力。即使真的發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)也能得以控制，不會(huì)蔓延到其他電池組甚至飛機(jī)上。此外，電池的潛在風(fēng)險(xiǎn)還需要與攜帶大量高度易燃航空燃料所構(gòu)成的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行對(duì)比權(quán)衡。

04 更輕、更靜、更可靠

       就飛機(jī)電池和鎳應(yīng)用的市場(chǎng)潛力而言，不應(yīng)單從現(xiàn)有民航客機(jī)的角度來(lái)看待機(jī)會(huì)。傳統(tǒng)民航客機(jī)（通常）依賴于兩個(gè)體積和噪音越來(lái)越大、質(zhì)量也越來(lái)越重的動(dòng)力裝置，因此在設(shè)計(jì)方面受到了巨大限制，這也決定了其機(jī)身部署方式，并需要機(jī)場(chǎng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，它們不可能被淘汰；電池還不能作為替代品。

       然而，在其他情況下卻可以。電動(dòng)引擎更輕、更靜、更可靠，移動(dòng)部件更少，無(wú)論大小，均能提供相對(duì)恒定的功率與重量比。因此，更大的發(fā)動(dòng)機(jī)并非必然選項(xiàng)，因?yàn)殡妱?dòng)引擎在機(jī)身上的位置限制要少的多。這意味著電動(dòng)垂直起降（eVTOL）飛機(jī)正在成為現(xiàn)實(shí)。其發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)接近靜音，開(kāi)辟了一系列潛在應(yīng)用，包括空中出租車、快遞服務(wù)和緊急服務(wù)。

       除了空客和波音等現(xiàn)有參與者外，許多初創(chuàng)制造商也正尋求進(jìn)入這個(gè)市場(chǎng)。其中包括Maeve（44–50座）、Eviation（9座），這兩家公司正在尋求生產(chǎn)航程為250–330海里的支線飛機(jī)。在整個(gè)使用壽命期間，它們將分別使用約30噸和9噸鎳。此外，美國(guó)公司Joby Aviation和Archer Aviation以及德國(guó)制造商Lilium都在開(kāi)發(fā)空中出租車，制造商Pipistrel的Velis也是其中之一。

       對(duì)電池市場(chǎng)潛力的估計(jì)取決于諸多變量，最重要的是飛機(jī)和電池的數(shù)量。然而，隨著減排目標(biāo)的壓力越來(lái)越大，以及對(duì)空中運(yùn)輸?shù)男枨蟛粩嘣黾樱嚨臋C(jī)會(huì)很大。

       歐盟航空安全局表示：Pipistrel Velis Electro是全球首款全電飛機(jī)認(rèn)證型號(hào)，也是尋求可持續(xù)航空的重要里程碑。