證券時報網(wǎng)
康殷
2025-08-08 15:32
今年以來，人形機器人幾乎就沒“歇過”，跳舞、跑馬拉松、扭秧歌、打拳的視頻持續(xù)刷屏互聯(lián)網(wǎng)。另一方面，相關(guān)企業(yè)迎來罕見的融資高峰，估值上百億元，許多成名已久的互聯(lián)網(wǎng)大廠也成為背后的資方。
多數(shù)觀點認為，2025年是人形機器人量產(chǎn)元年，全球人形機器人市場規(guī)模預(yù)計達63.39億元。展望未來，人形機器人的市場規(guī)模將呈現(xiàn)指數(shù)級增長的態(tài)勢。高盛預(yù)測，到2035年，全球人形機器人市場規(guī)模將達到380億美元。
目前的增長主要得益于制造業(yè)、物流倉儲等場景對自動化和智能化升級的迫切需求。例如，特斯拉計劃在其工廠部署數(shù)千臺Optimus機器人，用于執(zhí)行焊接、搬運等任務(wù)。而更大的市場空間將來自家庭服務(wù)與醫(yī)療康養(yǎng)等場景的應(yīng)用，合計占比或?qū)⑦_到45%。
不僅限于特斯拉，國內(nèi)的極氪、美的、北汽、比亞迪和亨通，越來越多制造企業(yè)正在探索如何把人形機器人引入產(chǎn)線。但從社交媒體真正走向現(xiàn)實應(yīng)用，能夠持續(xù)工作，替人類解決重復(fù)的、成本高的勞動問題，人形機器人還有很長的路要走。
這其中電池作為“動力之源”，在人形機器人探索商業(yè)化的征途中，能源系統(tǒng)，特別是電池技術(shù)，扮演著至關(guān)重要的角色。電池不僅是機器人的“心臟”，為其提供動力，更是決定其經(jīng)濟性、實用性和應(yīng)用邊界的“阿喀琉斯之踵”。
面對人形機器人這一新興市場，電池廠商的態(tài)度正從早期的觀望轉(zhuǎn)向積極的戰(zhàn)略布局。寧德時代、欣旺達、國軒高科、億緯鋰能、蜂巢能源等國內(nèi)動力電池頭部企業(yè)，紛紛宣布將人形機器人納入其電池技術(shù)的布局范疇。
電池“經(jīng)濟賬”的雙重角色
如果從硬件制造的角度，動力電池在人形機器人占比并不高。根據(jù)民生證券對特斯拉Optimus機器人的成本估算，其核心硬件成本約占總成本的69%。在特斯拉Optimus的BOM成本中，電池成本僅為2180元，占總成本的0.5%。
不過，這一占比并非唯一，業(yè)界普遍認為電池占人形機器人成本在1%上下，這一比例低于減速器、伺服電機和控制器等核心運動部件。
盡管如此，動力電池需求潛力仍巨大，預(yù)計到2030年，全球人形機器人的出貨量將達到500萬臺，按每臺電池容量2.5度電計算，至少也有12.5GWh的電池需求，相當(dāng)于25萬輛續(xù)航500km的純電動汽車。
這對于電池廠商是不容錯過的市場機會，欣旺達是全球鋰離子電池領(lǐng)軍企業(yè)，準(zhǔn)確抓住了消費電池、動力電池和儲能電池風(fēng)口。2023年至2024年的出貨量增長率計算，欣旺達是全球十大動力電池廠商及全球十大儲能電池廠商中增速最快的公司。
與此同時，動力電池的重要性還體現(xiàn)在其性能直接決定了機器人的續(xù)航、充電頻率和整體工作效率，其技術(shù)選型和性能參數(shù)對后續(xù)的運營成本有著深遠且決定性的影響。
因此，盡管BOM成本占比低，但企業(yè)在選擇電池方案時，仍需進行長遠的經(jīng)濟性考量，而非僅僅關(guān)注初始采購價格。運營成本不僅包括能源消耗，更涵蓋了因充電或換電導(dǎo)致的停機時間、維護人力成本以及電池本身的折舊和更換費用。
否則低效的充放電循環(huán)直接轉(zhuǎn)化為高昂的運營成本和低下的投資回報率。因此，在評估人形機器人的經(jīng)濟性時，采用全生命周期成本來衡量更為合理。
在這種視角下，電池的能量密度、充電速度、循環(huán)壽命和安全性等性能指標(biāo)，直接決定了機器人的有效工作時長、維護頻率和能源效率。
目前主流動力電池普遍只能工作3～6小時，沉重的電池更束縛了其靈活性。“這就像游客手機沒電掃興而歸，機器人的潛力同樣受制于能源核心?！毙劳_小動力電池技術(shù)專家周雙軍表示。
有限的續(xù)航時間不僅限制了機器人的連續(xù)作業(yè)能力，更通過增加充電頻次和停機時間，顯著推高了其運營成本，成為制約其商業(yè)化大規(guī)模落地的關(guān)鍵障礙。
在今年舉辦的人形機器人半程馬拉松中，天工Ultra拔得頭籌。但在這場勝利的背后，為了完成全程，天工Ultra中途更換了3次電池。
顯而易見的是，人形機器人的續(xù)航能力，還遠未跟上商業(yè)化落地的節(jié)奏，直接削弱了人形機器人在成本上替代人力的優(yōu)勢，延長了其投資回收期，現(xiàn)階段的權(quán)衡之計是通過運營模式（如自主換電功能）創(chuàng)新來彌補續(xù)航短板。
逼近極限的“五邊形戰(zhàn)士”
歸根結(jié)底，提升電池本身的性能才是解決機器人續(xù)航問題的根本途徑。
相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前人形機器人的動力電池還是以三元圓柱鋰電池為主，市場占比約70%，電芯能量密度250~300Wh/Kg之間，電壓平臺多集中在48~58V之間，還有部分廠商選用磷酸鐵鋰電池，以及試點半固態(tài)/固態(tài)電池。
鋰電池龍頭欣旺達同多家人形機器人廠商調(diào)研得知，人形機器人的續(xù)航目標(biāo)是8小時，現(xiàn)階段還有距離。
針對這一訴求，欣旺達技術(shù)團隊通過對電芯材料創(chuàng)新（如高鎳高硅化學(xué)體系）、工藝創(chuàng)新來提升電芯的能量密度，目標(biāo)初期階段提升至350Wh/Kg，以破解續(xù)航難題。
而下一步，則是寄希望于半固態(tài)電池和固態(tài)電池技術(shù)的成熟，固態(tài)電池理論能量密度最高可達500Wh/kg以上，是傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池的2至3倍，能夠顯著延長機器人的工作時間。
欣旺達自2015年開始布局固態(tài)電池，至今已有10年研發(fā)經(jīng)驗，現(xiàn)在在320Wh/kg和360Wh/kg上面，已經(jīng)實現(xiàn)了小批量量產(chǎn)，完成了百公斤級無人機裝機飛行。
“人形機器人電池需在能量密度、成本和安全性間找到平衡點?！敝袊茖W(xué)院院士歐陽明高表示，“2025年將是技術(shù)路線分水嶺，半固態(tài)電池若能將成本控制在150美元/kWh以下，有望率先打開市場?！?/p>
值得一提的是，能量密度并非人形機器人廠商對電池的唯一要求，動力輸出也是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)之一。
從北京亦莊人形機器人半程馬拉松比賽的表現(xiàn)情況來看，48V的電壓平臺很難滿足機器人在長時間高負荷下對于動能輸出、散熱效率和能耗控制方面的需求，電池就需要向更高電壓、更強動力方向升級，以適配在復(fù)雜場景下的動力需求。
另外，機器人日常運行過程中，也會有搬運、快速移動、跳舞等復(fù)雜動作，對動力要求更高。機器人廠商在實踐中發(fā)現(xiàn)，電池的瞬態(tài)功率難以滿足，且全放電周期內(nèi)動能波動明顯。
這就會出現(xiàn)在滿電時電壓高，機器人動力強，隨著電量下降動能也同步下降，影響動作精度和連續(xù)性，需要實現(xiàn)穩(wěn)定的3C級別持續(xù)放電能力。
與此同時，追求高倍率對電芯循環(huán)壽命提出了更高的要求，目前市面上高倍率電芯普遍只有200次左右，成為人形機器人壽命的瓶頸，多數(shù)廠家希望提升至600次以上，同時確保系統(tǒng)安全。
據(jù)了解，欣旺達采用的應(yīng)對策略是全極耳設(shè)計來降低電芯內(nèi)阻，提升瞬態(tài)功率輸出能力和動能的穩(wěn)定性。并且，欣旺達開發(fā)集成EIS（電化學(xué)阻抗譜監(jiān)測）、端云協(xié)同控制、SOX算法及AI安全預(yù)警的BMS系統(tǒng)，讓電池更加智能，更加安全。
另一方面，現(xiàn)階段的人形機器人所用的電池還普遍存在電芯一致性差、異形結(jié)構(gòu)的適應(yīng)能力弱的特點。
有部分人形機器人廠商反饋，電池在多次使用后明顯感覺性能不行，容量衰減厲害，同時受電芯尺寸限制，電池系統(tǒng)難以適配機器人軀體的異形結(jié)構(gòu)，無法滿足不同部位的空間需求。
對此，欣旺達創(chuàng)新性采用“主軀干電池+關(guān)節(jié)微型電池”的混合架構(gòu)，結(jié)合輕量化結(jié)構(gòu)材料，滿足異形軀體適配性的同時，降低電池的整體重量。
人形機器人對電池的要求，遠超傳統(tǒng)消費電子或電動汽車。它需要一個在能量密度、功率密度、安全性、環(huán)境適應(yīng)性和成本之間達到極致平衡的“五邊形戰(zhàn)士”。這種近乎苛刻的綜合性能要求，正在推動電池技術(shù)向著新的物理和化學(xué)極限邁進。
欣旺達深知不同行業(yè)的需求差異。欣旺達相關(guān)人士表示，“我們以全鏈條定制化電池方案，精準(zhǔn)匹配人形機器人異形結(jié)構(gòu)；憑借材料、結(jié)構(gòu)、智能管理的技術(shù)積累，重點聚焦工業(yè)、服務(wù)高頻場景，這些場景對電池的壽命、動力穩(wěn)定要求更高，也更能凸顯技術(shù)優(yōu)勢。同時，攜手行業(yè)伙伴，參與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定及相關(guān)項目，加速人形機器人規(guī)?；逃谩！?/p>
