2025-07-10 · 华慧防火技术研究

低空经济中电池安全的要求及其重要性

低空经济通常指在 3000 米以下空域开展的各类经济活动,涵盖电动垂直起降飞行器(eVTOL)、无人机物流、城市空中交通等场景。随着全球城市化进程加速和技术创新突破,低空经济作为新兴产业正迎来爆发式增长。

低空经济发展背景

低空经济通常指在 3000 米以下空域开展的各类经济活动,涵盖电动垂直起降飞行器(eVTOL)、无人机物流、城市空中交通等场景。随着全球城市化进程加速和技术创新突破,低空经济作为新兴产业正迎来爆发式增长。

在我国,低空经济这个火热的概念是2024年全国两会上首次写入到政府工作报告中,作为新兴产业和未来产业,将会打造成为我国经济发展新的增长动力;2024年3月末工信部、科技部、财政部、民航局等四部门联合引发了《通用航空装备创新应用实施方案(2024~2030年)》中提到,到2027年,航空应急救援、物流配送实现规模化应用,城市空中交通实现商用运行。到2030年,通用航空装备全面融入人民生产生活各领域,形成万亿级市场规模。

2025年政府工作报告再次提出推动低空经济等新兴产业安全健康发展。

央视新闻则在《新机遇里看中国:低空经济 新质生产力“新赛道”》报道中明确提到,2025年低空经济对国民经济综合贡献值将达到3万亿至5万亿元。

锂电池:核心动力引擎

低空飞行器的运行依赖高效、可靠的动力系统,而电池作为能量载体,其性能直接决定飞行器的续航、载重和安全性。以 eVTOL 为例,其需在3分钟内完成垂直起降并切换至巡航模式,对电池的高倍率放电能力、能量密度和循环寿命提出严苛要求。

目前锂电池技术相对氢燃料电池技术更成熟稳定、倍率性能更好,固态电池路线亦有望突破当前锂离子电池能量密度限制,未来固态锂电池将会成为eVTOL电池系统的主流技术路线。

北京、上海、重庆等地已经纷纷出台关于低空经济产业高质量发展行动方案。在加强关键核心技术创新、提升先进动力配套方面,这些地区都提到了锂电池研发应用等相关规划。

在利好政策激励下,去年以来,各大电池企业加大对eVTOL电池的研究与布局。

当前我国主要信息通信企业以及动力电池、电机等企业都积极布局参与低空经济;作为锂电池行业的头部企业,宁德时代此前已经在航空领域进行布局。2023年4月,宁德时代发布凝聚态电池,该电池单体能量密度最高500Wh/kg,正致力于开发民用电动载人飞机项目;除此之外,亿纬锂能、国轩高科、孚能科技等主要动力电池企业都已布局低空飞行电池产品。

锂电池安全性能

低空电池除了对能量密度、充放电倍率性能要求较为严苛,极高的可靠性、安全性要求也是对相关企业的一大挑战。

尽管锂电池技术成熟,但其安全性在低空场景中面临更严峻考验。飞行器运行环境复杂,高温、震动、高倍率充放电易引发电池热失控,导致过热、膨胀甚至起火。例如,2025 年某低空示范基地的礼仪无人机因电池老化坠入香槟塔,暴露了电池老化监测不足的问题。在 eVTOL 等载人场景中,电池故障可能引发灾难性后果。

而且在eVTOL的适航认证过程中,电池热失控作为安全评估的重点项目,也是一个无法回避的技术难题。

安全标准RTCA DO-311A-2017

在低空领域,作为推进系统核心部件的锂电池技术仍相对新颖。一方面,低空领域的安全要求更高,应用场景更为复杂;另一方面,现有的航空用锂电池测试方法,大多是基于以往备用电源、启动电源等用途制定的,并不直接适用于推进系统电池。

为确保锂电池在航空场景中的安全应用,国内和国际上确实也发布了一些针对性的标准,应用较为普遍的是美国航空无线电技术委员会(RTCA)于2017年12月发布的 DO-311A-2017《可充电锂电池和电池系统最低运行性能标准》,该标准广泛适用于各类航空器中永久性安装的锂电池及其配套系统。RTCA DO-311A也是全球各大航空监管机构(如FAA、EASA)适航认证的重要参考标准。

该标准适用的电池产品范围广泛,内容完备详尽。其中DO-311A引入了一整套评估锂电池系统安全性和可靠性的测试要求与验证方法,包括:

电芯间失效传播验证(Propagation Testing)

短路/过充/反接保护验证

震动、冲击、湿热、自由跌落、盐雾腐蚀测试

EMI/EMC性能验证(与RTCA DO-160联用)

热失控测试(Thermal Runaway):2.4.5.4 单电芯热失控测试、2.4.5.5 电池热失控测试。

电池安全性能直接关系低空经济的社会接受度和商业化进程。RTCA DO-311A-2017 等标准通过系统性测试框架,为电池设计、制造和应用提供了明确的技术规范。通过热失控防护、环境适应性等测试,将电池失效概率控制在可接受范围;推动行业技术标准化,减少重复验证成本,加速产品适航取证。

未来,随着低空经济规模扩大,电池安全要求将进一步提升,相关的标准和规范将不断健全和完善,我们一起拭目以待。

原文首发于公众号「华慧防火技术研究」,查看原文

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