Dans le secteur de la basse altitude centré sur les eVTOL, les fabricants de batteries ont pris les devants par rapport aux signaux politiques. Il convient de noter que les batteries d'alimentation pour les aéronefs de basse altitude ont des exigences globales en matière de performances, avec un niveau de difficulté plusieurs ordres de grandeur supérieur à celui des batteries pour les véhicules électriques. Par conséquent, la coopération et l'installation dans des domaines tels que les eVTOL peuvent mieux démontrer les capacités de R&D et de fabrication d'une entreprise.
« Les batteries eVTOL de Farasis Energy ont subi plus de 10 000 tests et validations dans le monde réel et ont obtenu la certification de phase IV pour la sécurité aérienne de la Federal Aviation Administration (FAA) des États-Unis », a récemment déclaré Jiang Weiran, vice-président de la R&D et directeur de l'Institut de R&D de Farasis Energy (Ganzhou) Co., Ltd., lors du Symposium sur l'aviation électrique et la technologie des batteries de nouvelle génération (CIBF2025 Shenzhen) co-organisé par la branche Application des batteries de puissance et China Battery Network.
Treize ans de mise en place : batteries eVTOL à fournir en vrac
En tant que l'un des pionniers de la fabrication mondiale de batteries d'alimentation pour l'aviation verte, Farasis Energy a commencé sa mise en place de la R&D pour les batteries d'alimentation eVTOL en 2012, a terminé la fourniture d'échantillons en 2020, a réalisé la production en série et l'installation de ses produits de première génération et la validation de son système de produits de deuxième génération en 2022, et a aidé ses clients à devenir la première entreprise eVTOL à obtenir la certification de navigabilité de la FAA.
« En 2022, nous avons collaboré avec des entreprises d'aéronefs de basse altitude en Chine, en Europe, en Asie du Sud-Est et en Amérique du Sud pour valider notre système de batteries d'aviation de deuxième génération, et en 2023, nous sommes devenus la première entreprise de batteries au monde à livrer des produits eVTOL à des clients finaux. » Jiang Weiran a déclaré qu'en 2024, les batteries eVTOL de Farasis Energy ont été livrées aux cinq principaux clients nationaux d'aéronefs complets. Actuellement, le produit a également reçu des commandes de la part d'instituts de recherche nationaux renommés, d'AeroHT Technology et de plusieurs autres entreprises nationales leaders dans le domaine de l'aviation de basse altitude.
Les performances exceptionnelles des batteries d'alimentation de Farasis Energy pour le secteur de la basse altitude, en particulier dans le domaine des eVTOL, ont également suscité une grande attention dans l'industrie des voitures volantes. En mars de cette année, Farasis Energy a reçu un avis de développement de nomination d'une entreprise nationale leader dans le domaine des voitures volantes. Selon des sources bien informées, après une analyse exhaustive du système d'assurance qualité, de la R&D technologique, des capacités d'organisation de la production et d'autres facteurs de Farasis Energy, l'entreprise de R&D de voitures volantes a décidé de choisir Farasis Energy comme fournisseur de batteries haute tension, de connecteurs haute tension et de connecteurs basse tension pour ses prototypes de nouvelle génération.
Lors de son discours, Jiang Weiran a également révélé que cette année, Farasis Energy fournira des batteries en vrac à des clients eVTOL leaders mondiaux.
Optimisation des performances : Farasis Energy crée des batteries basse altitude « Technologie 6H »
« Nous pensons aujourd'hui que la concurrence dans le secteur des batteries pour véhicules électriques est féroce, avec de nombreuses exigences. Cependant, dans des domaines tels que les eVTOL, non seulement les exigences sont nombreuses, mais elles sont encore plus nombreuses. On peut dire que toutes les performances clés doivent être optimisées. », a déclaré Jiang Weiran. Les batteries basse altitude doivent répondre à des exigences plus élevées que les batteries pour véhicules électriques en termes de sécurité, de densité énergétique, de durée de vie, de performances à basse température, de charge, de puissance élevée et d'assemblage flexible. « Il ne s'agit pas d'atteindre un certain seuil pour un indicateur unique ; au contraire, tous les indicateurs doivent répondre à des exigences très élevées. »
Prenons l'exemple de la batterie eVTOL avec une densité énergétique de 350 Wh/kg en production de série : lorsque l'on améliore la densité énergétique, elle réalise également plus de 10 000 cycles d'essai réels dans les conditions de vol eVTOL, avec d'excellentes performances à basse température et des taux de charge-décharge. Elle prend en charge une décharge continue à longue impulsion de 8C pendant 60 secondes à 30 % de SOC, et une recharge rapide de 15 minutes répond aux besoins de réapprovisionnement rapide en énergie pour l'embarquement et le débarquement des passagers, lui permettant de gérer les conditions d'exploitation eVTOL à haute intensité et de passer la certification de sécurité aérienne de la FAA.
Fort d'une compréhension approfondie des batteries basse altitude et des scénarios d'application, Farasis Energy a proposé un système de batteries basse altitude 6H caractérisé par « une sécurité élevée, une densité énergétique élevée, un taux de charge-décharge élevé, un fonctionnement sur une large plage de températures, une longue durée de vie et des normes de qualité élevées » :
Sécurité élevée : « Lorsqu'on vole dans le ciel, les batteries ne peuvent pas avoir d'accident. « Nous n'acceptons aucun risque en matière de sécurité des batteries, c'est pourquoi les exigences en matière de sécurité des batteries, qu'il s'agisse de la sécurité intrinsèque ou de la sécurité de l'assemblage, sont extrêmement élevées. » Selon Jiang Weiran, Farasis Energy a conçu un processus de fabrication de produits très strict en termes de sécurité du système de matériaux, de sécurité intrinsèque des cellules de batterie, de sécurité de l'assemblage et de sécurité du contrôle logiciel. Actuellement, les batteries eVTOL de la société ont obtenu les certifications de sécurité sur les principaux marchés internationaux tels que la Chine, les États-Unis et l'Europe, atteignant ainsi les normes internationales de sécurité des batteries. Après avoir subi des tests de pénétration par clou, les cellules de batterie ne présentent aucun changement significatif de tension et de température, et aucune flamme ne s'allume après 24 heures. Grâce à l'adoption d'une nouvelle technologie de matériaux à changement de phase, la température de surface des cellules de batterie en thermopropagation peut être maintenue en dessous de 100 °C pendant plus de 5 minutes. Le système BMS adopte une architecture à double redondance, garantissant l'intégrité du circuit de décharge ainsi que la sécurité et la fiabilité au niveau système, même en cas de défaillance ponctuelle.
Haute densité énergétique : Les cellules de batterie semi-solides eVTOL de deuxième génération de Farasis Energy devraient bientôt entrer en production en petites séries, avec une densité énergétique augmentée à 320 Wh/kg et une puissance à longue impulsion atteignant jusqu'à 10C. Selon Jiang Weiran, les eVTOL équipés des batteries de deuxième génération de Farasis Energy ont une masse maximale au décollage de plus de 2,4 tonnes, une charge utile de près d'une demi-tonne et peuvent transporter 5 passagers.
De plus, la version Plus de deuxième génération des cellules de batterie semi-solides eVTOL devrait entrer en production de masse en 2026, avec une densité énergétique supérieure à 350 Wh/kg. Farasis Energy fait progresser de manière systématique la R&D des cellules de batterie semi-solides et entièrement solides de troisième génération, visant une densité énergétique de 400 Wh/kg, avec divers travaux d'essai progressant régulièrement.
Taux de charge-décharge élevé : Il possède des caractéristiques de charge-décharge ultra-performantes, s'adaptant pleinement aux besoins opérationnels des eVTOL dans toutes les conditions. À une température ambiante de 25 °C, il prend en charge une décharge continue à un taux C élevé de 8C, avec un taux de rétention de capacité > 94 % et une élévation de température de la cellule de batterie < 25 °C. La charge de 10 % d'état de charge (SOC) à 80 % d'état de charge prend moins de 15 minutes, réduisant ainsi considérablement le temps de recharge. Sa densité de puissance ultra-élevée répond aux exigences de puissance pour le décollage et l'atterrissage verticaux dans des conditions extrêmes, telles que les atterrissages d'urgence.
Fonctionnement dans une large plage de températures : Il peut fonctionner de manière stable et efficace dans une plage de températures allant de -40 °C à 60 °C, avec un taux de rétention de capacité ≥ 90 % à -20 °C. Il est parfaitement compatible avec des conditions d'exploitation complexes à travers plusieurs saisons, altitudes de vol et régions géographiques (spatiotemporelles). Grâce à sa capacité de recharge rapide, il peut répondre efficacement aux conditions météorologiques soudaines, garantissant ainsi le décollage et l'atterrissage en toute sécurité des avions.
Longue durée de vie : En construisant une structure d'électrode hautement stable, en optimisant la conception de l'équilibre cinétique de l'anode et de la cathode et en réservant suffisamment d'espace d'expansion pour les particules de silicium, une durée de vie ultra-longue de l'accumulateur est obtenue.
Normes de qualité élevées : Grâce à un contrôle de la qualité de fabrication au niveau des parties par million (PPM), à un contrôle exhaustif des facteurs environnementaux et à un contrôle de précision des procédés au niveau des parties par milliard (PPB), un système de production au niveau des PPB est mis en place pour garantir que les indicateurs de performance, de sécurité et de durée de vie des produits d'accumulateurs répondent pleinement aux niveaux de référence de l'industrie.
Jiang Weiran a souligné que les accumulateurs pour l'économie de basse altitude doivent atteindre un niveau de zéro défaut. Cela nécessite non seulement un contrôle de production au niveau des PPB, mais également des mesures plus strictes. Pour la chaîne de production d'accumulateurs eVTOL, Farasis Energy a mis en œuvre des améliorations très strictes. Chaque segment de production fait non seulement l'objet d'inspections régulières, mais est également équipé d'une détection par tomodensitométrie et d'une inspection complète des accumulateurs avant leur sortie de la chaîne de production, garantissant ainsi que chaque accumulateur est sans défaut.
Basée sur la philosophie de développement, de conception et de fabrication 6H, Farasis Energy a non seulement obtenu la reconnaissance de clients leaders nationaux et étrangers dans le domaine des accumulateurs eVTOL, mais détient également un avantage de premier plan dans divers scénarios d'application pour ses accumulateurs de basse altitude, notamment le transport logistique, la protection des cultures agricoles, l'arpentage et la cartographie, ainsi que des fins spéciales. Selon Jiang Weiran, les accumulateurs semi-solides dédiés de Farasis Energy, développés pour les drones utilisés dans le transport logistique, la protection des cultures agricoles et d'autres domaines, entreront également dans la phase de production de masse, prenant ainsi l'initiative de former une matrice de solutions d'énergie de basse altitude couvrant de multiples domaines au sein de l'industrie.
Batterie en poche : un choix clé pour les applications d’énergie en basse altitude
Les vols en basse altitude exigent des poids réduits. Pour les batteries, la direction actuelle de la R&D est de fournir une énergie élevée tout en réduisant leur propre poids.
Jiang Weiran a souligné que l’avantage de légèreté des batteries en poche est crucial pour l’économie en basse altitude : « Lorsqu’elles fournissent la même quantité d’énergie, la conception plus légère des batteries en poche peut améliorer considérablement l’efficacité énergétique globale. Sur la base des premiers principes de l’industrie en basse altitude, nous pensons que les batteries en poche sont un choix clé pour les applications de batteries d’énergie en basse altitude. »
De plus, en examinant les conceptions de vol en basse altitude tant au niveau national qu’à l’étranger, il existe des différences importantes en termes de modèles, de tailles et de spécifications. Les batteries en poche offrent une excellente flexibilité, s’adaptant à différents modèles d’avions et correspondant aux différentes plates-formes de puissance et de tension des clients.
Il est entendu que, pour répondre à la conception interne des eVTOL et améliorer encore leur adaptabilité, Farasis Energy a également planifié et conçu des modules adaptés aux avions, compatibles avec les exigences de cabine principale de différents avions et capables de répondre rapidement aux besoins de différents clients en matière de batteries d’aviation à hautes performances et à haute sécurité.
Du point de vue de l’évolution de la technologie des batteries, les batteries semi-solides et les batteries solides constituent la direction future et les batteries clés requises pour les avions d’aviation tels que les eVTOL. À en juger par les approches technologiques actuelles des différentes entreprises, les batteries semi-solides et solides adoptent principalement la forme en poche.
« Qu’il s’agisse de batteries semi-solides, de batteries solides ou de batteries d’aviation, les batteries en poche sont le choix de préférence », a ajouté Jiang Weiran. « Nos clients eVTOL à l’étranger ont effectué de nombreux tests lors du choix des batteries et ont finalement opté pour les batteries en poche de Farasis Energy. Cette décision a été prise par l’entreprise sur la base des premiers principes et d’une prise en compte globale des différents indicateurs de performance requis pour les eVTOL. »
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