固态电池：为什么它们是人形机器人的理想能源？

固态电池 为供电树立新标准 类人机器人 在企业环境中。部署机器人时，您会面临独特的挑战，因为传统的锂离子电池经常因热失控、短路和过热等问题而失效。

操作失败	原因
热失控	物理损坏、过度充电
短路	处理不当
过热	过度充电/放电
火灾/爆炸风险	易燃电解液、有毒气体

固态技术可提供更安全的操作、更高的能量密度、更长的使用寿命和无缝集成——这是经济高效、可靠的机器人队伍的关键因素。

关键精华

• 固态电池通过使用不易燃的固体电解质来提高安全性，降低火灾和热失控的风险。

• 固态电池的能量密度更高，使得人形机器人能够运行更长时间、承载更轻的重量，从而提高效率。

• 固态电池可延长使用寿命和耐用性，从而降低机器人的维护成本并减少停机时间。

第一部分：固态电池：安全性和性能

1.1 增强安全性

您需要电池来保障人形机器人的安全，尤其是在它们靠近人员或敏感设备时。固态电池使用固体电解质而非易燃液体电解质，这在安全性方面具有显著优势。以下是它们如何保护您的操作：

• 固体电解质不易燃，因此消除了因泄漏而引起火灾或爆炸的风险。

• 这些材料可以抵抗过热，从而降低热失控的可能性——热失控是传统锂离子电池起火的常见原因。

• 固体电解质既充当导体，又充当隔膜，使阳极和阴极分开并防止短路。

• 坚固的设计即使在高电流下也能实现更安全的充电，从而进一步降低过热风险。

固态技术旨在彻底消除热失控，使其成为机器人在以下环境中更安全的选择： 医生, 保安系统和 产业 领域广泛应用，提供了卓越的解决方案。

预测性维护和安全策略，例如剩余使用寿命 (RUL) 估计和加速退化测试，进一步支持运营可靠性和风险缓解。

安全功能	固态电池	锂离子电池
易燃电解液	没有	是
热失控风险	最小	高
短路保护	高	中
耐过热性能	高	中

有关电池安全研究的更多信息，请参阅 自然能源.

1.2 高能量密度

您希望您的机器人在充电之间能够工作更长时间，并且携带更轻的物品。固态电池的能量密度是传统锂离子电池（例如磷酸铁锂、三元锂、钴酸锂、锂锰酸锂和钛酸锂）的 2-3 倍。更高的能量密度意味着：

• 每公斤储能容量更高，可达 300 Wh/kg 左右，而锂离子电池的储能容量为 200 Wh/kg。

• 人形机器人的运行时间更长，减少了频繁充电的需要。

• 更轻的电池组，可提高机器人的机动性和效率，特别是在空间受限的设计中。

固态电池被公认为紧凑型机器人平台的下一代技术。其高能量密度和安全性使其成为先进机器人和消费电子产品部署的理想选择。

电池化学	能量密度 (Wh/kg)	典型应用
固体状态	〜300	人形机器人，医疗
锂离子电池	〜200	消费电子、工业

1.3 延长使用寿命

您需要能够承受数千次充电循环的电池，尤其是在高频机器人环境中。固态电池比锂离子电池拥有更长的使用寿命和更高的耐用性。它们只需几分钟即可充满电，并可承受数千次充电循环，这意味着您的机器人停机时间更少，维护成本更低。

电池类型	循环寿命范围	常见的衰老机制
固态电池	两位数至三位数	阳极体积变化、机械应力、枝晶形成
锂离子电池	循环稳定性通常更高	阴极/电解质分解，SEI层生长

固态电池技术有望实现更高的能量密度、更强的安全性和更长的续航时间，为人们带来了一线希望。然而，在这些创新技术成熟并突破现有的能量密度瓶颈之前，人形机器人仍将受到较短的运行窗口和安全隐患的束缚。

预测性维护和可靠性模型可帮助您规划电池更换并避免意外故障，从而为您带来诸多益处。这些功能对于在人类附近操作的机器人以及安全性和正常运行时间至关重要的严苛 B2B 场景至关重要。

证据描述	关键点
退化模型和 RUL 预测	RUL 估计支持预测性维护和安全。
加速降解测试（ADT）	ADT 提高了 RUL 预测的可靠性。
电池相关事故的常见原因	识别机械损坏和热应力等风险。
缓解策略	概述电池安全的预防和控制方法。

有关电池寿命和预测性维护的更多信息，请参阅 科学进展.

第二部分：集成优势

2.1 紧凑型设计

您希望您的人形机器人能够适应狭小空间并高效运行。固态电池具有高体积能量密度，支持紧凑的机器人设计。您可以在不牺牲性能的情况下减小电池组的尺寸。这使您能够打造占地面积更小、功能更先进的机器人。

好处	描述
充电更快	支持更快的离子传输，降低过热风险，从而缩短充电时间。
更安全	消除易燃液体，显著降低火灾风险和热失控事故。
更长的使用寿命	抑制枝晶形成，在更多循环中保持性能。
更小、更轻的外形	更高的能源效率减少了对笨重组件的需求，从而实现了更紧凑的设计。

2.2 轻量灵活

在基础设施和工业环境中，您需要能够灵活精准移动的机器人。与传统锂离子电池相比，固态电池可减轻 40% 的重量。更轻的重量提高了移动性并降低了能耗。灵活的电池设计让您能够优化机器人内部的放置位置，从而增强稳定性和移动性。

• Figure 02 的电池容量比其前代产品高出 50%，从而可以延长运行时间。

• 电池放置在躯干内可增强稳定性和灵活性，从而提高整体性能。

• 均衡的重量分布有助于提高机器人的运动效率。

• GR-2 具有灵巧的手，具有 12 个自由度，模仿人类的灵活性。

• 配备触觉传感器，可以感知力度并实时调整抓地力，增强各种环境下的操控性。

• 双旋转结构可灵活调节足部，增强在不平坦地形上的运动稳定性。这种适应性对于紧急救援和康复应用至关重要。

2.3 降低总成本

您希望最大限度地降低消费电子和工业部署中机器人车队的总拥有成本。固态电池的预计价格与传统锂离子电池相似。简化的生产流程可以降低系统成本。虽然更高的锂需求可能会增加材料成本，但更高的能量密度通常可以证明这些成本是合理的。

好处	说明
增强安全性	使用陶瓷电解质可消除泄漏或火灾的风险。
长寿	使用寿命长达 20 年，容量损失极小，可实现高正常运行时间。
能源效率	每个电池的电压越高，所需的电池数量就越少，从而减轻了机器人的设计负担。

• 固态电池减少维护和停机时间，支持企业规模部署的高正常运行时间。

固态电池为您的人形机器人提供无与伦比的安全性、性能和集成度。您将获得更高的运营效率、更强的移动性以及长期价值。

特性	固态电池	锂离子电池
能量密度	高	中
安全	优异的	标准版
寿命	扩展	有限

• 您可以扩展部署，延长运行时间并减少维护。

• 行业专家预测该技术将迅速普及并产生变革性影响。

• 环境效益支持您的可持续发展目标。

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常见问题解答

有什么优势 Large Power 固态电池组报价超过锂离子电池组吗？

特性	固态（Large Power)	锂离子基团
安全	优异的	中
能量密度	更高	标准版
寿命	扩展	有限

您的机器人部署将获得更高的安全性、更长的使用寿命和更大的能量密度。

您能为特定的机器人应用定制固态电池解决方案吗？

当然。 Large Power 提供 量身定制的固态电池解决方案 满足您的独特需求。

与锂离子电池组相比，固态电池如何影响总体拥有成本？

您可以减少维护、停机和更换成本。

固态电池具有更长的使用寿命和更高的可靠性，可优化您对机器人车队的投资。