中投網(wǎng)2025-05-29 10:33 來源：中投顧問產(chǎn)業(yè)研究大腦
中投顧問重磅推出"產(chǎn)業(yè)大腦"系列產(chǎn)品，高效賦能產(chǎn)業(yè)投資及產(chǎn)業(yè)發(fā)展各種工作場(chǎng)景，歡迎試用體驗(yàn)！ | ||||
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汽車行業(yè)是我國制造業(yè)的第一大產(chǎn)業(yè)，年產(chǎn)值超過10萬億。那么，下一個(gè)能夠接近甚至超過汽車行業(yè)規(guī)模的制造業(yè)是哪個(gè)？沒錯(cuò)，就是“人形機(jī)器人”產(chǎn)業(yè)。人形機(jī)器人在政務(wù)、工業(yè)、商業(yè)和家庭各個(gè)領(lǐng)域都有很多的應(yīng)用場(chǎng)景可以挖掘，將是一個(gè)數(shù)萬億甚至十萬億的巨大藍(lán)海市場(chǎng)。
對(duì)于一個(gè)城市或一家企業(yè)，如果未來十年錯(cuò)過了人形機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)，那就相當(dāng)于過去十年錯(cuò)過了新能源汽車的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)，一個(gè)百年一遇的巨大產(chǎn)業(yè)機(jī)遇將與你無緣。
中投顧問推出的《2025-2029年中國未來產(chǎn)業(yè)之人形機(jī)器人行業(yè)趨勢(shì)預(yù)測(cè)及投資機(jī)會(huì)研究報(bào)告》，詳細(xì)分析了人形機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和趨勢(shì)，能幫助你把握人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的投資機(jī)會(huì)。
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電池技術(shù)作為人形機(jī)器人領(lǐng)域的關(guān)鍵支撐，在2022-2024年期間，其發(fā)展?fàn)顩r深刻影響著人形機(jī)器人的續(xù)航能力和工作效率。在這一時(shí)期，盡管電池技術(shù)歷經(jīng)持續(xù)創(chuàng)新與迭代，取得了一定程度的進(jìn)展，然而，面對(duì)人形機(jī)器人日益增長的復(fù)雜任務(wù)需求以及長時(shí)間、高強(qiáng)度的工作要求，現(xiàn)有電池技術(shù)依舊難以充分滿足，成為限制人形機(jī)器人廣泛應(yīng)用和性能提升的瓶頸。
現(xiàn)階段，鋰電池憑借其相對(duì)較高的能量密度以及較為出色的充放電效率，在人形機(jī)器人動(dòng)力源的選擇中占據(jù)主導(dǎo)地位。在能量密度方面，相較于早期的電池技術(shù)，鋰電池能夠在有限的體積和重量內(nèi)存儲(chǔ)更多的電能，為人形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和任務(wù)執(zhí)行提供了相對(duì)穩(wěn)定的能量基礎(chǔ)。以常見的鋰離子聚合物電池為例，其能量密度可達(dá)100-260Wh/kg，使得人形機(jī)器人在一定電量下能夠維持相對(duì)較長時(shí)間的運(yùn)行。在充放電效率上，鋰電池的充放電過程相對(duì)高效，能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成充電或釋放電能，滿足人形機(jī)器人在不同工作場(chǎng)景下的能量需求變化。
在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，鋰電池的局限性也愈發(fā)凸顯。在工業(yè)制造領(lǐng)域，人形機(jī)器人往往需要在生產(chǎn)線上不間斷地連續(xù)工作數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天，以完成諸如零部件加工、裝配等重復(fù)性任務(wù)。鋰電池有限的續(xù)航能力使得機(jī)器人需要頻繁更換電池或進(jìn)行充電操作，這不僅中斷了生產(chǎn)流程，降低了生產(chǎn)效率，還增加了額外的人力和時(shí)間成本。在物流倉儲(chǔ)場(chǎng)景中，機(jī)器人需要在倉庫中持續(xù)運(yùn)行，完成貨物的搬運(yùn)、分揀等任務(wù)。頻繁的充電操作會(huì)導(dǎo)致物流流程的停滯，影響整個(gè)倉儲(chǔ)物流的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。鋰電池較長的充電時(shí)間也極大地限制了人形機(jī)器人的使用靈活性。在應(yīng)急救援等對(duì)響應(yīng)速度要求極高的場(chǎng)景中，當(dāng)發(fā)生自然災(zāi)害或緊急事故時(shí)，需要機(jī)器人能夠迅速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)并持續(xù)工作。而鋰電池動(dòng)輒數(shù)小時(shí)的充電時(shí)間，使得機(jī)器人難以在短時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充能量并再次投入救援，延誤救援的最佳時(shí)機(jī)。
為了突破現(xiàn)有電池技術(shù)的瓶頸，提高人形機(jī)器人的續(xù)航能力和能源利用效率，科研人員和相關(guān)企業(yè)在2024年加大了對(duì)新型電池技術(shù)的探索與研發(fā)力度。固態(tài)電池作為備受矚目的下一代電池技術(shù)，展現(xiàn)出了巨大的潛力。在技術(shù)原理上，固態(tài)電池采用固體電解質(zhì)替代傳統(tǒng)鋰電池的液態(tài)電解質(zhì)，從根本上解決了液態(tài)電解質(zhì)存在的易燃易爆等安全隱患。在能量密度方面，固態(tài)電池具有顯著優(yōu)勢(shì)，部分實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的固態(tài)電池樣品能量密度已超過300Wh/kg，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)鋰電池。日本豐田和韓國三星等企業(yè)在固態(tài)電池研發(fā)上取得了階段性成果，已推出固態(tài)電池原型產(chǎn)品，并計(jì)劃在未來幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。中國的多家企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)也積極投身于固態(tài)電池的研發(fā)，成功研發(fā)出能量密度超過300Wh/kg的固態(tài)電池樣品，為其在人形機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。盡管固態(tài)電池前景廣闊，但目前仍面臨一些挑戰(zhàn)。固態(tài)電解質(zhì)與電極材料之間的界面阻抗較大，這會(huì)影響電池的倍率性能和循環(huán)壽命;制造工藝復(fù)雜，成本較高，限制了其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。
氫燃料電池也是研究的重點(diǎn)方向之一。氫燃料電池本質(zhì)上是一種將氫能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理是通過氧化還原反應(yīng)，將貯存在氫氣和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。與傳統(tǒng)電池不同，氫燃料電池的燃料和氧化劑貯存在電池外部的貯罐中，工作時(shí)需要持續(xù)輸入燃料和氧化劑。氫燃料電池具有續(xù)航里程長、充電時(shí)間短的顯著優(yōu)點(diǎn)，理論上只要有持續(xù)的氫氣供應(yīng)，機(jī)器人就能持續(xù)工作。在2024年，氫燃料電池在技術(shù)研發(fā)上取得了一定進(jìn)展，如提高了電池的性能和穩(wěn)定性，優(yōu)化了電堆和電控輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。然而，目前氫燃料電池的成本仍然居高不下，其核心組件如質(zhì)子交換膜、催化劑等價(jià)格昂貴，且技術(shù)還不夠成熟，氫氣的制取、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)扰涮谆A(chǔ)設(shè)施建設(shè)也不完善，這些因素都制約了氫燃料電池在人形機(jī)器人領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
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