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【推动产业创新发展】

石墨烯航空电池在春节期间就进入了忙碌的生产阶段。中国航空发动机集团北京航空材料研究院的石墨烯航空电池中试生产线已经启动。现场机器声不断，技术人员全神贯注地调试设备参数。这种石墨烯航空电池将用于混合动力无人机。

石墨烯因其卓越的电热转换效率和快速升温的特点，被称为“新材料之王”。航材院石墨烯新能源材料中心主任燕绍九指出：“使用石墨烯等新型材料制成的航空电池，能量密度可以比传统电池提升50%以上。”

低空经济作为新兴生产力的代表，正成为培育经济发展新动力的重要领域。2024年，多个地区推出了针对低空经济的具体支持政策和行动计划，其中许多计划都强调了高性能动力电池的研发和应用。这与新能源汽车的发展需求相似，未来电动垂直起降航空器（eVTOL）和无人机的大规模推广离不开高性能动力电池的支持。

动力电池的成本占新能源汽车总成本的30%到40%，这意味着我国的航空动力电池市场潜力巨大。目前，宁德时代、亿纬锂能等企业在这一领域已经有所布局。

与新能源汽车的动力电池相比，航空动力电池对安全性、能量密度、功率密度、快速充电性能和循环寿命的要求更高。能量密度是衡量电池性能的关键指标之一，直接影响电池的续航能力和使用效率。能量密度指的是电池每单位体积或质量所能提供的电能，通常以瓦时/千克（Wh/kg）来表示。燕绍九提到：“传统电池的能量密度约为250Wh/kg，远低于航空煤油的能量密度。”

采用新材料是改善电池性能的一种途径。石墨烯因其优良的导电导热性和较大的比表面积，在加入锂电池后能够显著提高电池的能量密度。例如，研发能量密度可能超过600Wh/kg的锂硫电池，就需要利用石墨烯的高导电性和大比表面积特性。

目前市场上大多数航空电池的能量密度仍低于400—500Wh/kg的目标值。燕绍九解释道：“400Wh/kg是一个重要门槛，大约相当于普通新能源汽车电池能量密度的两倍，能够支持小型通用飞机的飞行。”

2008年起，国内科研机构开始布局石墨烯材料的研究与应用。2016年中国航空发动机集团成立后，将石墨烯锂电池技术列为优先发展方向。航材院成立了石墨烯新能源材料研究中心，引进国内外优秀科技人才，并提供多种基金项目支持相关研究。

近年来，航材院攻克了多项关键技术，开发了具有自主知识产权的石墨烯批量生产设备。燕绍九介绍：“团队研发了高功率锂电池技术和超低温锂电池技术等。”高功率锂电池技术可以在保证高安全性的前提下实现30C超高倍率放电，最快可在2分钟内完成放电。超低温锂电池技术则能够在零下40摄氏度的环境中正常工作，满足低空飞行器在高海拔起飞的需求。

航材院还研发了超薄锂镁合金负极材料等重要成果，取得了37项授权专利。燕绍九提到：“这种超薄锂镁合金负极材料使用石墨烯作为三维集流体，并应用了石墨烯表面改性技术，制造出的能量密度可达400Wh/kg。”

目前，航材院的一些技术成果已经从实验室走向市场，推动低空经济的发展。航材院与客户合作进行了石墨烯超低温电池技术的研发，首次将石墨烯超低温锂电池技术应用于低空电动装备。经过多次试验和优化，石墨烯超低温方壳电池在零下40摄氏度下实现了3C放电，并成功应用于多种型号的低空电动装备。

航材院石墨烯新能源材料研究中心现有电池关键材料实验室、锂离子电池研发线和中试生产线各一条，配备了400多台生产和检测设备，总面积达1万平方米，并配备了大电流充放电测试设备。燕绍九表示，研究中心将继续推进石墨烯锂电池材料的开发和工程化应用，为低空经济的发展贡献力量。