在人形機器人產業蓬勃發展的當下，“充電一小時，工作兩小時”的續航困境成為其規模化應用的瓶頸。
傳統鋰電池在能量密度與安全性上的雙重局限，使得行業將目光聚焦于固態電池技術。作為下一代電池技術的核心方向，固態電池憑借高能量密度、高安全性及長循環壽命等特性，被視作破解人形機器人續航難題的“終極方案”。
多重瓶頸制約續航
相比于傳統消費電子、新能源汽車領域，人形機器人對鋰電池產品提出更為嚴苛的性能要求。據了解，當前多家人形機器人產品存在“充電時間長、續航時間短”的問題，由于內部空間受限，電池體積無法無限擴展，需要在較小體積和重量內提供足夠能量，以保證機器人長時間運行并完成各項復雜任務。另外，電池安全性和穩定性也至關重要，需具備完善的過充、過放、過熱保護等功能。
“當前行業處于電池性能追趕市場需求的關鍵階段，需從材料科學、制造工程、人工智能多領域協同突破。”作為消費類電池解決方案提供商，豪鵬科技技術負責人告訴記者，目前制約人形機器人電池續航提升的關鍵技術瓶頸，主要體現在電池能量密度、高倍率放電性能及電池管理系統（BMS）優化三個方面。
“首先是電池能量密度不足，難以滿足高能耗需求。當前主流鋰電池（如三元鋰）能量密度僅240Wh/kg，遠低于突破更持久續航所需的400Wh/kg門檻。以特斯拉Optimus為例，其配備的52V、2.3kWh電池，僅能支持2至4小時運動，而人形機器人高強度、高頻次動作需要更持久的能量供給。”豪鵬科技上述技術負責人表示，現有技術依賴漸進式改良，需轉向固態電池等革命性突破，才能從根本上提升能量密度。
此外，高倍率放電導致性能劣化與安全隱患。人形機器人跳躍、抓取等動作需電池瞬時高倍率放電，但大電流易引發嚴重發熱，導致電池循環壽命衰減和熱失控風險。
“仿生四足機器人電池循環壽命約1000次，而人形機器人因動作更復雜，電池衰減速度更快。高頻次高負荷放電場景下，現有電池材料體系難以平衡功率輸出與穩定性。”豪鵬科技上述技術負責人指出。
另外，電池管理系統動態能效優化不足。傳統BMS在動態能耗場景中存在缺陷：面對抓取重物等突發動作引發的電流陡增，現有算法無法實時匹配功率輸出，導致能量計算誤差和浪費；機器人運動（如手臂擺動、下坡行走）產生的動能未被有效回收，進一步加劇能源流失。
“這些問題需通過AI賦能的BMS解決，利用強化學習優化管理策略，實現動作能耗預測、功率動態調整及能量回收。”豪鵬科技上述技術負責人指出。
材料與結構創新
在人形機器人領域，鋰電池技術的主要發展方向為高鎳三元電池和固態電池。其中，高鎳三元電池能量密度較高，能夠減少電池體積和重量，提高機器人帶電量，而固態電池則以卓越的安全性脫穎而出。
“續航能力是機器人自主作業的關鍵，我們一直在挑戰能量密度的天花板。”豪鵬科技上述技術負責人表示，在提升電池能量密度方面，公司專注結構創新與材料應用。
在結構創新上，豪鵬科技最新研發的方形疊片電池，通過突破傳統卷繞工藝的局限，實現了電芯內部空間的極致利用。“這種設計使得我們的電池能量密度相比同行業卷繞工藝電池有了大幅提升，為機器人‘瘦身增程’提供了強有力的動能支撐。”豪鵬科技上述技術負責人表示。
在材料應用上，豪鵬科技在正極材料上積極布局富鋰錳基等新材料研發，搭配高電壓技術，克容量發揮可提升20%以上。“目前這項技術已經進入小試階段，未來有望大幅提升電池的能量密度。”豪鵬科技上述技術負責人透露。豪鵬科技在負極材料上也不斷創新，致力于高硅負極材料的開發。“10%至30%硅含量的負極已經在手機、智能穿戴等高能量密度項目中得到了應用，未來我們將根據客戶需求，逐步導入機器人項目。”
固態電池相比傳統鋰電池，在人形機器人應用中優勢顯著。“固態電池通過采用固態電解質替代液態電解液，顯著提升了能量密度和安全性。固態電池的高能量密度意味著在相同體積下可儲存更多電能，直接延長機器人單次充電后的工作時間。其不可燃、不揮發的特性則大幅降低了熱失控風險，提升了機器人運行的安全性。”新智派新質生產力會客廳聯合創始發起人袁帥告訴記者。
今年5月，電池負極材料龍頭貝特瑞發布了固態電池材料整體解決方案，涵蓋貝安FLEX半固態及GUARD全固態系列產品。針對人形機器人對電池體積和重量的嚴格要求，貝特瑞通過材料創新、結構優化兩大策略，實現了高性能與輕量化、小型化的平衡。
貝特瑞電池技術負責人告訴記者，在材料創新方面，FLEX系列高鎳三元正極采用分子級原位包覆技術，有效提升了體積能量密度；GUARD系列正負極采用富鋰錳基正極與鋰碳復合負極設計，大幅提升了單體電芯的能量密度，進一步縮減了電芯體積，更好地適配人形機器人軀干或關節的狹小空間。在結構優化方面，FLEX系列硅基負極采用納米多孔結構，提高了極片壓實密度，實現了電芯內部空間利用率的最大化。
充電能力和安全性全面覆蓋
安全是機器人應用的基石，尤其在復雜多變的環境中。構建從電芯安全到系統主動防御的多重安全保障體系，成為電池研發企業攻克的焦點。
“我們的半固態電池采用了聚合物固態電解質替代了易燃的液態電解質，顯著降低了熱失控的風險。目前，這款電池已經成功通過針刺、過充等安全測試。”豪鵬科技上述技術負責人表示，公司通過獨特的電池包結構設計，有效阻止了熱蔓延；同時搭載了自主研發的AI BMS系統，通過云端數據實時監測電池的健康狀態，實現故障預警并及時干預，降低了極限場景下的安全風險。
效率是機器人的生命線，而漫長的充電等待時間一直是提升生產力的瓶頸。豪鵬科技介紹，目前其電池產品可以實現6分鐘充電至80%SOC（充電狀態）的表現，大幅縮短了機器人的充電時間。此外，豪鵬科技還發揮了鋰離子電池PACK方案的優勢，結合BMS技術積累，為多家頭部人形機器人廠商及四足機器狗新銳科技企業提供成熟可靠、滿足快充需求的電源產品。
安全性和充放電效率上，貝特瑞同樣有著獨到經驗。“我們的技術發展方向主要圍繞高能量密度與安全性并重、快速充放電效率優化、特殊工況下的穩定性與可靠性這三個核心方面進行規劃，保證了機器人在各種環境下的正常運行。”貝特瑞上述技術負責人表示。
“貝安FLEX系列電池采用復合固態電解質技術（氧化物+聚合物），為機器人的多場景應用提供了堅實的電芯材料安全保障。”貝特瑞方面告訴記者，特別是其電解質材料具有更優的低溫動力學性能，在零下10℃情況下電池內阻降低10%，這一特性為機器人電池在北方寒冷地區的應用奠定了材料基礎，解決了戶外機器人冬季續航驟降的痛點。
在正負極方面，FLEX系列的三元正極具有高熱穩定性，硅基負極具有低膨脹性，二者共同作用，顯著提升了電芯的穩定性，為機器人在突發安全隱患時提供了額外的應急處置時間。
對于貝安GUARD系列電池，貝特瑞上述技術負責人指出，GUARD系列更側重于特種應用，它采用固態電解質替代電解液，從根本上消除了熱失控風險。即使機器人發生嚴重塑性變形、結構徹底破壞，也不易發生起火爆炸事件。同時，在負極方面采用三維鋰碳復合負極，提供了高達2000mAh/g的容量設計，有助于實現超高比能量，大幅提升航空航天等場景下機器人的有效負載能力。
在充放電效率上，貝安FLEX系列采用有機無機復合固態電解質技術，有效改善了固態電池界面接觸，降低了電芯內阻。此外，全固態GUARD系列完全避免了電解液的使用，從源頭上解決了鋰離子電池的安全隱患。機器人終端可以根據具體的應用場景，組合相應的技術，從而有效解決多場景下機器人的安全問題。
產業鏈協同尋求突破
根據高工機器人產業研究所的預測，到2035年，全球人形機器人市場銷量將超過500萬臺，市場規模將超過4000億元。這將帶動鋰電池需求的躍升，形成千億級市場新空間。
在機器人用電池領域，豪鵬科技已經與多家知名機器人廠商建立了緊密的合作關系。“我們與商用服務機器人行業的領跑者建立了長期穩定的合作關系，產品已經實現了量產供應。同時，我們還與某高水平機器人企業達成了戰略合作關系，共同推動機器人動力模組的小型化、輕量化、高效能等方向的技術創新。”豪鵬科技上述技術負責人表示。
目前貝特瑞正在積極與機器人電池制造商接洽，共同探索機器人用電池材料的最佳解決方案。“我們相信，隨著合作的深入，貝特瑞的固態電池材料將在機器人領域得到更廣泛的應用。”貝特瑞方面表示。
專注智慧口岸裝備研發的盛視科技，日前也在人形機器人研發方面取得重要進展。據了解，針對口岸場景需要長續航服務，公司技術人員告訴記者，正研究機器人自主換電方案，“機器人設計安裝兩塊電池，其中一塊由機器人自行換電，提高服務續航效率”。
對于機器人用電池市場的未來發展前景，貝特瑞方面表示，隨著科技的進步和社會的發展，低空飛行器和人形機器人等新興領域正在迅速崛起，對于高性能、安全可靠的電源系統的需求日益增長。固態電池材料提供的多樣化解決方案，可以滿足不同客戶的具體需求，未來將進一步拓展這一市場。
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