人形机器人续航瓶颈待解,固态电池技术引领突破
AI导读:
人形机器人产业面临续航瓶颈,传统锂电池能量密度与安全性局限促使行业聚焦固态电池技术。固态电池凭借高能量密度、高安全性等特性,被视为解决续航难题的终极方案。产业链协同寻求突破,推动技术创新与市场发展。
在人形机器人产业蓬勃发展的背景下,“充电一小时,工作两小时”的续航瓶颈成为制约其规模化应用的关键因素。传统锂电池在能量密度与安全性上存在局限,促使行业将焦点转向固态电池技术。作为下一代电池技术的核心,固态电池凭借高能量密度、卓越的安全性和长循环寿命等特性,被视为解决人形机器人续航难题的“终极方案”。
续航瓶颈亟待突破
相较于传统消费电子和新能源汽车领域,人形机器人对锂电池提出了更为严苛的性能要求。当前,多款人形机器人面临“充电时间长、续航时间短”的问题。由于内部空间有限,电池体积无法无限扩大,需要在有限的体积和重量内提供足够的能量,确保机器人长时间运行并完成复杂任务。此外,电池的安全性和稳定性也至关重要,必须具备完善的过充、过放、过热保护等功能。
“当前行业正处于电池性能追赶市场需求的关键阶段,需从材料科学、制造工程、人工智能等多领域实现协同突破。”作为消费类电池解决方案提供商,豪鹏科技技术负责人表示,制约人形机器人电池续航提升的关键技术瓶颈主要体现在电池能量密度、高倍率放电性能及电池管理系统(BMS)优化三个方面。
电池能量密度不足难以满足高能耗需求,当前主流锂电池(如三元锂)能量密度仅为240Wh/kg,远低于实现更持久续航所需的400Wh/kg门槛。以特斯拉Optimus为例,其配备的52V、2.3kWh电池仅能支持2至4小时运动,而人形机器人高强度、高频次动作需要更持久的能量供给。因此,需转向固态电池等革命性技术,从根本上提升能量密度。
此外,高倍率放电导致性能劣化与安全隐患。人形机器人跳跃、抓取等动作需电池瞬时高倍率放电,但大电流易引发严重发热,导致电池循环寿命衰减和热失控风险增加。
电池管理系统动态能效优化不足也是一大问题。传统BMS在动态能耗场景中存在缺陷,面对抓取重物等突发动作引发的电流陡增,现有算法无法实时匹配功率输出,导致能量计算误差和浪费。机器人运动产生的动能也未被有效回收,进一步加剧了能源流失。
材料与结构创新引领发展
在人形机器人领域,锂电池技术的主要发展方向为高镍三元电池和固态电池。其中,高镍三元电池能量密度较高,能够减少电池体积和重量,提高机器人带电量;而固态电池则以卓越的安全性脱颖而出。
豪鹏科技专注结构创新与材料应用,以提升电池能量密度。在结构创新上,豪鹏科技最新研发的方形叠片电池突破了传统卷绕工艺的局限,实现了电芯内部空间的极致利用,为机器人“瘦身增程”提供动能支撑。在材料应用上,豪鹏科技积极布局富锂锰基等新材料研发,搭配高电压技术,克容量发挥可提升20%以上。
固态电池在人形机器人应用中优势显著。固态电池采用固态电解质替代液态电解液,显著提升能量密度和安全性。其高能量密度意味着在相同体积下可储存更多电能,延长机器人单次充电后的工作时间。同时,固态电池不可燃、不挥发的特性大幅降低热失控风险,提升机器人运行的安全性。
贝特瑞发布的固态电池材料整体解决方案,涵盖贝安FLEX半固态及GUARD全固态系列产品。通过材料创新、结构优化两大策略,实现了高性能与轻量化、小型化的平衡。
安全与效率并重
安全是机器人应用的基石。构建从电芯安全到系统主动防御的多重安全保障体系,成为电池研发企业攻克的焦点。豪鹏科技的半固态电池采用聚合物固态电解质替代易燃的液态电解质,显著降低热失控风险。同时,通过独特的电池包结构设计有效阻止热蔓延,并搭载自主研发的AI BMS系统实现故障预警和及时干预。
效率是机器人的生命线。豪鹏科技的电池产品可实现6分钟充电至80%SOC的表现,大幅缩短充电时间。贝特瑞的技术发展方向则围绕高能量密度与安全性并重、快速充放电效率优化、特殊工况下的稳定性与可靠性进行规划。
产业链协同寻求突破
根据预测,到2035年,全球人形机器人市场销量将超过500万台,市场规模将超过4000亿元。这将带动锂电池需求的跃升,形成千亿级市场新空间。豪鹏科技与多家知名机器人厂商建立紧密合作关系,共同推动技术创新。贝特瑞正在积极与机器人电池制造商接洽,探索最佳解决方案。
(文章来源:证券时报)
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