在人形机器人产业蓬勃发展的当下，“充电一小时，工作两小时”的续航困境成为其规模化应用的瓶颈。
传统锂电池在能量密度与安全性上的双重局限，使得行业将目光聚焦于固态电池技术。作为下一代电池技术的核心方向，固态电池凭借高能量密度、高安全性及长循环寿命等特性，被视作破解人形机器人续航难题的“终极方案”。
多重瓶颈制约续航
相比于传统消费电子、新能源汽车领域，人形机器人对锂电池产品提出更为严苛的性能要求。据了解，当前多家人形机器人产品存在“充电时间长、续航时间短”的问题，由于内部空间受限，电池体积无法无限扩展，需要在较小体积和重量内提供足够能量，以保证机器人长时间运行并完成各项复杂任务。另外，电池安全性和稳定性也至关重要，需具备完善的过充、过放、过热保护等功能。
“当前行业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、人工智能多领域协同突破。”作为消费类电池解决方案提供商，豪鹏科技技术负责人告诉记者，目前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。
“首先是电池能量密度不足，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240Wh/kg，远低于突破更持久续航所需的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。”豪鹏科技上述技术负责人表示，现有技术依赖渐进式改良，需转向固态电池等革命性突破，才能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。
“仿生四足机器人电池循环寿命约1000次，而人形机器人因动作更复杂，电池衰减速度更快。高频次高负荷放电场景下，现有电池材料体系难以平衡功率输出与稳定性。”豪鹏科技上述技术负责人指出。
另外，电池管理系统动态能效优化不足。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（如手臂摆动、下坡行走）产生的动能未被有效回收，进一步加剧能源流失。
“这些问题需通过AI赋能的BMS解决，利用强化学习优化管理策略，实现动作能耗预测、功率动态调整及能量回收。”豪鹏科技上述技术负责人指出。
材料与结构创新
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。
“续航能力是机器人自主作业的关键，我们一直在挑战能量密度的天花板。”豪鹏科技上述技术负责人表示，在提升电池能量密度方面，公司专注结构创新与材料应用。
在结构创新上，豪鹏科技最新研发的方形叠片电池，通过突破传统卷绕工艺的局限，实现了电芯内部空间的极致利用。“这种设计使得我们的电池能量密度相比同行业卷绕工艺电池有了大幅提升，为机器人‘瘦身增程’提供了强有力的动能支撑。”豪鹏科技上述技术负责人表示。
在材料应用上，豪鹏科技在正极材料上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。“目前这项技术已经进入小试阶段，未来有望大幅提升电池的能量密度。”豪鹏科技上述技术负责人透露。豪鹏科技在负极材料上也不断创新，致力于高硅负极材料的开发。“10%至30%硅含量的负极已经在手机、智能穿戴等高能量密度项目中得到了应用，未来我们将根据客户需求，逐步导入机器人项目。”
固态电池相比传统锂电池，在人形机器人应用中优势显著。“固态电池通过采用固态电解质替代液态电解液，显著提升了能量密度和安全性。固态电池的高能量密度意味着在相同体积下可储存更多电能，直接延长机器人单次充电后的工作时间。其不可燃、不挥发的特性则大幅降低了热失控风险，提升了机器人运行的安全性。”新智派新质生产力会客厅联合创始发起人袁帅告诉记者。
今年5月，电池负极材料龙头贝特瑞发布了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。针对人形机器人对电池体积和重量的严格要求，贝特瑞通过材料创新、结构优化两大策略，实现了高性能与轻量化、小型化的平衡。
贝特瑞电池技术负责人告诉记者，在材料创新方面，FLEX系列高镍三元正极采用分子级原位包覆技术，有效提升了体积能量密度；GUARD系列正负极采用富锂锰基正极与锂碳复合负极设计，大幅提升了单体电芯的能量密度，进一步缩减了电芯体积，更好地适配人形机器人躯干或关节的狭小空间。在结构优化方面，FLEX系列硅基负极采用纳米多孔结构，提高了极片压实密度，实现了电芯内部空间利用率的最大化。
充电能力和安全性全面覆盖
安全是机器人应用的基石，尤其在复杂多变的环境中。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。
“我们的半固态电池采用了聚合物固态电解质替代了易燃的液态电解质，显著降低了热失控的风险。目前，这款电池已经成功通过针刺、过充等安全测试。”豪鹏科技上述技术负责人表示，公司通过独特的电池包结构设计，有效阻止了热蔓延；同时搭载了自主研发的AI BMS系统，通过云端数据实时监测电池的健康状态，实现故障预警并及时干预，降低了极限场景下的安全风险。
效率是机器人的生命线，而漫长的充电等待时间一直是提升生产力的瓶颈。豪鹏科技介绍，目前其电池产品可以实现6分钟充电至80%SOC（充电状态）的表现，大幅缩短了机器人的充电时间。此外，豪鹏科技还发挥了锂离子电池PACK方案的优势，结合BMS技术积累，为多家头部人形机器人厂商及四足机器狗新锐科技企业提供成熟可靠、满足快充需求的电源产品。
安全性和充放电效率上，贝特瑞同样有着独到经验。“我们的技术发展方向主要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这三个核心方面进行规划，保证了机器人在各种环境下的正常运行。”贝特瑞上述技术负责人表示。
“贝安FLEX系列电池采用复合固态电解质技术（氧化物+聚合物），为机器人的多场景应用提供了坚实的电芯材料安全保障。”贝特瑞方面告诉记者，特别是其电解质材料具有更优的低温动力学性能，在零下10℃情况下电池内阻降低10%，这一特性为机器人电池在北方寒冷地区的应用奠定了材料基础，解决了户外机器人冬季续航骤降的痛点。
在正负极方面，FLEX系列的三元正极具有高热稳定性，硅基负极具有低膨胀性，二者共同作用，显著提升了电芯的稳定性，为机器人在突发安全隐患时提供了额外的应急处置时间。
对于贝安GUARD系列电池，贝特瑞上述技术负责人指出，GUARD系列更侧重于特种应用，它采用固态电解质替代电解液，从根本上消除了热失控风险。即使机器人发生严重塑性变形、结构彻底破坏，也不易发生起火爆炸事件。同时，在负极方面采用三维锂碳复合负极，提供了高达2000mAh/g的容量设计，有助于实现超高比能量，大幅提升航空航天等场景下机器人的有效负载能力。
在充放电效率上，贝安FLEX系列采用有机无机复合固态电解质技术，有效改善了固态电池界面接触，降低了电芯内阻。此外，全固态GUARD系列完全避免了电解液的使用，从源头上解决了锂离子电池的安全隐患。机器人终端可以根据具体的应用场景，组合相应的技术，从而有效解决多场景下机器人的安全问题。
产业链协同寻求突破
根据高工机器人产业研究所的预测，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。
在机器人用电池领域，豪鹏科技已经与多家知名机器人厂商建立了紧密的合作关系。“我们与商用服务机器人行业的领跑者建立了长期稳定的合作关系，产品已经实现了量产供应。同时，我们还与某高水平机器人企业达成了战略合作关系，共同推动机器人动力模组的小型化、轻量化、高效能等方向的技术创新。”豪鹏科技上述技术负责人表示。
目前贝特瑞正在积极与机器人电池制造商接洽，共同探索机器人用电池材料的最佳解决方案。“我们相信，随着合作的深入，贝特瑞的固态电池材料将在机器人领域得到更广泛的应用。”贝特瑞方面表示。
专注智慧口岸装备研发的盛视科技，日前也在人形机器人研发方面取得重要进展。据了解，针对口岸场景需要长续航服务，公司技术人员告诉记者，正研究机器人自主换电方案，“机器人设计安装两块电池，其中一块由机器人自行换电，提高服务续航效率”。
对于机器人用电池市场的未来发展前景，贝特瑞方面表示，随着科技的进步和社会的发展，低空飞行器和人形机器人等新兴领域正在迅速崛起，对于高性能、安全可靠的电源系统的需求日益增长。固态电池材料提供的多样化解决方案，可以满足不同客户的具体需求，未来将进一步拓展这一市场。
责编：梁秋燕
校对 ：陶谦
