今年以來，人形機(jī)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(diǎn)認(rèn)為，2025年是人形機(jī)器人量產(chǎn)元年，全球人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)63.39億元。展望未來，人形機(jī)器人的市場(chǎng)規(guī)模將呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長的態(tài)勢(shì)。高盛預(yù)測(cè)，到2035年，全球人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到380億美元。

目前的增長主要得益于制造業(yè)、物流倉儲(chǔ)等場(chǎng)景對(duì)自動(dòng)化和智能化升級(jí)的迫切需求。例如，特斯拉計(jì)劃在其工廠部署數(shù)千臺(tái)Optimus機(jī)器人，用于執(zhí)行焊接、搬運(yùn)等任務(wù)。而更大的市場(chǎng)空間將來自家庭服務(wù)與醫(yī)療康養(yǎng)等場(chǎng)景的應(yīng)用，合計(jì)占比或?qū)⑦_(dá)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(jī)器人引入產(chǎn)線。但從社交媒體真正走向現(xiàn)實(shí)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(dòng)問題，人形機(jī)器人還有很長的路要走。

這其中電池作為“動(dòng)力之源”，在人形機(jī)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(jī)器人的“心臟”，為其提供動(dòng)力，更是決定其經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和應(yīng)用邊界的“阿喀琉斯之踵”。

面對(duì)人形機(jī)器人這一新興市場(chǎng)，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(shí)代、欣旺達(dá)、國軒高科、億緯鋰能、蜂巢能源等國內(nèi)動(dòng)力電池頭部企業(yè)，紛紛宣布將人形機(jī)器人納入其電池技術(shù)的布局范疇。

電池“經(jīng)濟(jì)賬”的雙重角色

如果從硬件制造的角度，動(dòng)力電池在人形機(jī)器人占比并不高。根據(jù)民生證券對(duì)特斯拉Optimus機(jī)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(rèn)為電池占人形機(jī)器人成本在1%上下，這一比例低于減速器、伺服電機(jī)和控制器等核心運(yùn)動(dòng)部件。

盡管如此，動(dòng)力電池需求潛力仍巨大，預(yù)計(jì)到2030年，全球人形機(jī)器人的出貨量將達(dá)到500萬臺(tái)，按每臺(tái)電池容量2.5度電計(jì)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(dòng)汽車。

這對(duì)于電池廠商是不容錯(cuò)過的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，欣旺達(dá)是全球鋰離子電池領(lǐng)軍企業(yè)，準(zhǔn)確抓住了消費(fèi)電池、動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池風(fēng)口。2023年至2024年的出貨量增長率計(jì)算，欣旺達(dá)是全球十大動(dòng)力電池廠商及全球十大儲(chǔ)能電池廠商中增速最快的公司。

與此同時(shí)，動(dòng)力電池的重要性還體現(xiàn)在其性能直接決定了機(jī)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(duì)后續(xù)的運(yùn)營成本有著深遠(yuǎn)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(shí)，仍需進(jìn)行長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)性考量，而非僅僅關(guān)注初始采購價(jià)格。運(yùn)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(jī)時(shí)間、維護(hù)人力成本以及電池本身的折舊和更換費(fèi)用。

否則低效的充放電循環(huán)直接轉(zhuǎn)化為高昂的運(yùn)營成本和低下的投資回報(bào)率。因此，在評(píng)估人形機(jī)器人的經(jīng)濟(jì)性時(shí)，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(jī)器人的有效工作時(shí)長、維護(hù)頻率和能源效率。

目前主流動(dòng)力電池普遍只能工作3～6小時(shí)，沉重的電池更束縛了其靈活性。“這就像游客手機(jī)沒電掃興而歸，機(jī)器人的潛力同樣受制于能源核心。”欣旺達(dá)小動(dòng)力電池技術(shù)專家周雙軍表示。

有限的續(xù)航時(shí)間不僅限制了機(jī)器人的連續(xù)作業(yè)能力，更通過增加充電頻次和停機(jī)時(shí)間，顯著推高了其運(yùn)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(jī)器人半程馬拉松中，天工Ultra拔得頭籌。但在這場(chǎng)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(jī)器人的續(xù)航能力，還遠(yuǎn)未跟上商業(yè)化落地的節(jié)奏，直接削弱了人形機(jī)器人在成本上替代人力的優(yōu)勢(shì)，延長了其投資回收期，現(xiàn)階段的權(quán)衡之計(jì)是通過運(yùn)營模式（如自主換電功能）創(chuàng)新來彌補(bǔ)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(jī)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(jī)器人的動(dòng)力電池還是以三元圓柱鋰電池為主，市場(chǎng)占比約70%，電芯能量密度250~300Wh/Kg之間，電壓平臺(tái)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(diǎn)半固態(tài)/固態(tài)電池。

鋰電池龍頭欣旺達(dá)同多家人形機(jī)器人廠商調(diào)研得知，人形機(jī)器人的續(xù)航目標(biāo)是8小時(shí)，現(xiàn)階段還有距離。

針對(duì)這一訴求，欣旺達(dá)技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過對(duì)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(dá)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(jī)器人的工作時(shí)間。

欣旺達(dá)自2015年開始布局固態(tài)電池，至今已有10年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在在320Wh/kg和360Wh/kg上面，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了小批量量產(chǎn)，完成了百公斤級(jí)無人機(jī)裝機(jī)飛行。

“人形機(jī)器人電池需在能量密度、成本和安全性間找到平衡點(diǎn)。”中國科學(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(chǎng)。”

值得一提的是，能量密度并非人形機(jī)器人廠商對(duì)電池的唯一要求，動(dòng)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(jī)器人半程馬拉松比賽的表現(xiàn)情況來看，48V的電壓平臺(tái)很難滿足機(jī)器人在長時(shí)間高負(fù)荷下對(duì)于動(dòng)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(qiáng)動(dòng)力方向升級(jí)，以適配在復(fù)雜場(chǎng)景下的動(dòng)力需求。

另外，機(jī)器人日常運(yùn)行過程中，也會(huì)有搬運(yùn)、快速移動(dòng)、跳舞等復(fù)雜動(dòng)作，對(duì)動(dòng)力要求更高。機(jī)器人廠商在實(shí)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(dòng)能波動(dòng)明顯。

這就會(huì)出現(xiàn)在滿電時(shí)電壓高，機(jī)器人動(dòng)力強(qiáng)，隨著電量下降動(dòng)能也同步下降，影響動(dòng)作精度和連續(xù)性，需要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的3C級(jí)別持續(xù)放電能力。

與此同時(shí)，追求高倍率對(duì)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(jī)器人壽命的瓶頸，多數(shù)廠家希望提升至600次以上，同時(shí)確保系統(tǒng)安全。

據(jù)了解，欣旺達(dá)采用的應(yīng)對(duì)策略是全極耳設(shè)計(jì)來降低電芯內(nèi)阻，提升瞬態(tài)功率輸出能力和動(dòng)能的穩(wěn)定性。并且，欣旺達(dá)開發(fā)集成EIS（電化學(xué)阻抗譜監(jiān)測(cè)）、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(jī)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(diǎn)。

有部分人形機(jī)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(shí)受電芯尺寸限制，電池系統(tǒng)難以適配機(jī)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(duì)此，欣旺達(dá)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(shí)，降低電池的整體重量。

人形機(jī)器人對(duì)電池的要求，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)消費(fèi)電子或電動(dòng)汽車。它需要一個(gè)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(dá)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(dòng)電池技術(shù)向著新的物理和化學(xué)極限邁進(jìn)。

欣旺達(dá)深知不同行業(yè)的需求差異。欣旺達(dá)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(jī)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(diǎn)聚焦工業(yè)、服務(wù)高頻場(chǎng)景，這些場(chǎng)景對(duì)電池的壽命、動(dòng)力穩(wěn)定要求更高，也更能凸顯技術(shù)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，攜手行業(yè)伙伴，參與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定及相關(guān)項(xiàng)目，加速人形機(jī)器人規(guī)模化商用。”