2月8日，中国航空发动机集团北京航空材料研究院（航材院）内一片忙碌景象。当日，石墨烯航空电池研制中试生产线正式开工。这里生产的石墨烯航空电池，将率先应用于混合动力无人机领域，迈出其助力低空经济发展的第一步。

石墨烯——航空电池的“神奇魔法石”

石墨烯，素有“新材料之王”的美誉。它拥有众多令人瞩目的优异性能，如电热转换效率高、升温速度快、比表面积大等(děng)。

航(háng)材(cái)院(yuàn)石(shí)墨(mò)烯(xī)新(xīn)能(néng)源(yuán)材(cái)料(liào)中(zhōng)心(xīn)主任(rèn)燕(yàn)绍(shào)九(jiǔ)表(biǎo)示(shì)，应(yīng)用(yòng)石(shí)墨(mò)烯(xī)等(děng)新(xīn)型(xíng)材(cái)料(liào)技(jì)术(shù)制(zhì)造(zào)的(de)航(háng)空(kōng)电(diàn)池(chí)，相(xiāng)比(bǐ)传(chuán)统(tǒng)电(diàn)池(chí)有(yǒu)着(zhe)显(xiǎn)著(zhe)优(yōu)势(shì)，能(néng)量(liàng)密(mì)度(dù)能(néng)提(tí)升(shēng)50%以上。这(zhè)意(yì)味(wèi)着(zhe)，在(zài)相(xiāng)同(tóng)的(de)体(tǐ)积(jī)或(huò)质(zhì)量(liàng)下(xià)，石(shí)墨(mò)烯(xī)航(háng)空(kōng)电(diàn)池(chí)能(néng)够(gòu)存(cún)储(chǔ)和(hé)释(shì)放(fàng)更(gèng)多(duō)的(de)电(diàn)能(néng)，为(wèi)飞(fēi)行(xíng)器(qì)提(tí)供(gōng)更强劲、持久的动力支持。

低空经济与高性能动力电池的紧密纽带

低空经济作为新质生(shēng)产(chǎn)力(lì)的代表，已成为培育发展新动能的重要方向。2024年，各地纷纷出台具体支持政策和行动方案，其中高性能动力电池的研发应用被多次提及。

就如同新能源汽车的发展离不开高性能电池一样，未来低空经济的主力场景，如电动垂直起降航空器（eVTOL）与无人机等的规模化推广应用，高性能动力电池是关键因素。据了解，动力电池成本约占新能源车总成本的30%-40%，由此不难看出，我(wǒ)国(guó)航(háng)空(kōng)动(dòng)力电池市场前景十分广阔。正因如此，宁德时代、亿纬锂能、中创新航等(děng)具(jù)备技术优势的动力电池企业，都敏锐地捕捉到了这一商机，纷纷投身其中，致力于打造低空经济的“动力源”。

航空动力电池的严苛标准

相较于新能源汽车动力电池，航(háng)空(kōng)动(dòng)力(lì)电(diàn)池(chí)面(miàn)临(lín)着(zhe)更(gèng)为(wèi)严(yán)苛(kē)的(de)要(yào)求(qiú)。安(ān)全性(xìng)、能(néng)量(liàng)密(mì)度(dù)、功(gōng)率(lǜ)密(mì)度、快充性能、循环寿命等方面都需要达到更高的水平。

其中，能量密度是衡量电池性能的核心指标，它直接决定了电池的续航能力和使用效率。能量密度的(de)定义是电池平均单位体积或质量释放出的电能，单位为瓦时/千克（Wh/kg）。传统电池的能量密度约为250Wh/kg，与航空煤油相比，不到其1/40。中国航空运输协会发(fā)布的《2023—2024中国民用无人驾驶航空发展报告》指出，电池续航问题是当前制约无人机发展的一大瓶颈。

石墨烯在提升电池能量密度中的关键作用

为了突破电池性能的瓶颈，引入新材料成为了重要思路之一，而石墨烯凭借其独特的性能脱颖而出。它导电导热性能良好，比表面积大，加入锂电池后能够极大地提高电池能量密度。例如，在(zài)研(yán)发(fā)能(néng)量(liàng)密度有望超过600Wh/kg的锂硫电池时，就需要借助石墨烯的高导电和大比表面积特性。

然而，目前市场上航空电池的能量密度距离400-500Wh/kg的门槛仍有一定差距。航材院专家介绍，400Wh/kg是一个重要的分水岭，达到这一数值，大概相当于常规新能源汽车电池的2倍动力，足以支持小型通用飞机的飞行。

飞行汽车赛道迎来"续航革命"

2024年11月12日，小鹏汇天分体式飞行汽车“陆地航母”在第十五届中国国际航空航天博览会上完成全球首次公开飞行。这款计划于2025年底开启交付的"陆空两栖"装备，得益于石墨烯进一步应用于航空电池，其电池能量密度达到300Wh/kg，相比于前代小鹏X2飞行汽车的190Wh/kg能量密度大幅提升。目前已实现垂直起降与短途飞行，可满足6C快充场景，在保证高功率、高快充能力的同时实现轻量化和安全性能的跨越式提升。

石墨烯航空电池虽(suī)已迈出发展步伐，但要实现更大的突破和广泛应用，仍面临诸多挑战。科研人员正(zhèng)在(zài)不(bù)断(duàn)探(tàn)索(suǒ)和(hé)创(chuàng)新(xīn)，努(nǔ)力(lì)提(tí)升(shēng)电(diàn)池(chí)性(xìng)能(néng)，突(tū)破(pò)能(néng)量(liàng)密(mì)度(dù)的(de)限(xiàn)制(zhì)。相(xiāng)信(xìn)在(zài)不(bù)久(jiǔ)的(de)将来，随着技术的不断进步，石墨烯航空电(diàn)池(chí)将(jiāng)为(wèi)低(dī)空(kōng)经(jīng)济(jì)带(dài)来(lái)更(gèng)加(jiā)广(guǎng)阔(kuò)的(de)发(fā)展(zhǎn)空(kōng)间(jiān)，让(ràng)我(wǒ)们(men)的(de)低(dī)空(kōng)领(lǐng)域充(chōng)满(mǎn)更(gèng)多(duō)的(de)创(chuàng)新(xīn)活(huó)力(lì)与(yǔ)无(wú)限(xiàn)可(kě)能(néng)。

参考来源：

科技日报：石墨烯航空电池助力低空经济“高飞”

中国航空发动机集团北京航空材料研究院

小(xiǎo)鹏(péng)汇(huì)天(tiān)官(guān)网(wǎng)、常(cháng)州(zhōu)日(rì)报(bào)

谭(tán)婧(jìng)：石(shí)墨(mò)烯(xī)纳(nà)米(mǐ)复(fù)合(hé)材(cái)料(liào)制(zhì)备(bèi)及(jí)其(qí)在(zài)锂(lǐ)离(lí)子(zi)电(diàn)池(chí)中(zhōng)的(de)应(yīng)用进展

（中国粉体网编辑整理/留白）

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