【原创】固态电池技术重大突破,将为物流带来什么样的影响?

2025-10-17 21:08

  目前人形机器人的电池应用中,液态电池存在续航能力、安全性和稳定性较弱的问题;同时在轻量化的发展趋势下,液态电池的体积和重量不利于机器人的减重,而这些问题的终极解决方案就是固态电池。

  固态电池是人形机器人最为适配的产品之一,不仅能够显著增强续航时间,并且具有不易燃、无腐蚀、不挥发等特性,能够最大限度提升机器人室内工作安全性,人形机器人的续航短、维护难问题,正被固态电池技术彻底颠覆,加速其商业化落地。

  如宇树H1机器人搭载同类固态电池后,续航从2小时跃升至6小时,30分钟即可快充至80%。在汽车焊接车间,机器人可连续工作4小时无需停机,富碘界面的自修复特性减少了电池损耗,循环寿命超2000次,维护成本降低70%,在这个赛道,固态电池取代液态电池是理所当然的。

  如果固态电池在人形机器人上落地,将推进其发生革命性的进步,据中商产业研究院数据,预计全球人形机器人产业规模2028年有望达206亿美元,固态电池潜在应用空间较大。

  5、仓储装备

  固态电池技术的突破,为智能仓储装备带来了实质型的利好,固态电池体积缩小,使仓储装备设计紧凑,性能优越,减少了占地空间与操作空间,库容利用率提高,而装备的操作灵活,实现了库存周转率提升。

  固态电池无需像液态电池那样定期检测电解液状态、更换密封圈(防止泄漏),且对充放电条件的兼容性更强(如耐受更高的充放电倍率波动),降低装备的日常维护工作量和费用。

  比如AGV装备,在配备固态电池后,不仅能减轻自身重点,也突出了其安全性;而极窄通道智能搬运机器人,在装备了固态电池后,其机器自身的体积将大幅缩小,在狭小空间内的精准避障与路径优化更有优势,立体仓的货架密度将相应增加,储存能将增强。

  另外,安全风险降低取消电解液专用防爆仓储区,仓储安全管理成本降低,同时减少因电池泄漏等事故导致的损失,为高危行业物流仓储筑牢安全防线。

  6、绿色化

  固态电池锂金属回收率提升,降低对原矿依赖,实现资源闭环利用,减少环境影响,使物流的绿色化明显提升。固态电池不含毒性有机电解液,且核心材料(如锂、镍等)更易回收,符合绿色物断头台环保定位,减少全生命周期的环境影响,使过去的“锂想革命”向前推进了一步。

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  固态电池,在V2G系统形成了一种新型能源系统,其中电动汽车不仅可以从电网中获取电能,还可以向电网回馈多余的电能,从而使物流运输车也成为一种小型的电力站。

  总之,固态电池是物流战略性新兴产业发展的关键基础设施,固态电池的商业化应用将重塑物流行业的技术标准和运营模式,推动物流向高效、安全、可持续方向发展、促进物流装备的变革,实现突破。

  三、任重道远,三大难题待解

  推出兼具高性能与经济可行性的全固态电池技术,将是颠覆性的技术革命,我国将抢占战略制高点。当固态电池技术彻底成熟后,其对物流行业的影响将是颠覆性的。但是今天还在路上,全固态电池的商业化仍需跨越技术成熟度、成本控制、应用适配三重门槛,但其渐进式发展路径已清晰可见。

  1、技术成熟度

  路要一步一步走,馒头要一口一口吃,固态电池可分为半固态、准固态、全固态三种类型。虽然电池制造的整体工艺发生了很大的改变,然而固态电池在从实验室到量产的过程中会遭遇诸多难题。黄学杰团队也称,要实现全固态电池产业化,“低压力下高比容量正极的离子导电路径保持仍然是挑战”。

  未来固态电池技术发展和应用将按照“固态电解质—新型负极—新型正极”的形式呈现梯次渗透,这其中便涉及了因正极、负极、隔膜等关键材料升级所带来的各种问题。

  当前固态电池形成氧化物、硫化物、聚合物三大技术路线并存的格局,不同技术路线的优缺性也会给固态电池的研发和量产带来挑战。中科院的聚合物复合体系虽实现突破,但如何与高比能正负极材料(如富镍正极、锂金属负极)深度适配,仍需持续研发。此外,硅基负极的体积膨胀问题、硫化物电解质的空气敏感性等,仍是产业化必须解决的技术痛点。

  随着固态电池技术的不断成熟和成本的降低,相信固态电池有望成为下一代物流动力电池的主流选择,必将为物流行业带来革命性的变化。

  2、成本问题

  万事开头难,新能源物流车是运输工具,因此用户更多的是关注性价比,未来全固态电池的价格与传统电池持平时,新能源物流车市场全域电池可能会逐渐批量换成固态电池。

  当前全固态电池制造成本约为液态锂电池的5-10 倍,即使半固态电池成本也高达 2.8 倍,目前也主要搭载在对价格敏感度相对较低的乘用高端新能源车型上。

  成本高企源于两重因素:一是核心材料(如高纯度硫化锂)尚未形成规模效应,二是专用设备(如惰性环境生产线)投入巨大。业内测算,只有当产能达到万吨级规模,且材料国产化率提升至90% 以上,成本才有望降至液态电池的 1.5 倍以内,这一过程预计需要 5-8 年时间。

  但我们也要注意到,一旦固态电池的生产成本降下来,那它的生命周期成本就降低了,固态电池循环寿命超6000次,维护成本降低50%,全生命周期成本(TCO)较传统电池下降30%以上,从而降低物流企业运营成本。

  从目前各大动力电池企业及相关领域的研发新进展来看,全固态电池应该会在2027年迎来密集的小批量装车,同时聚合物体系的全固态电池成本将低至2元/Wh。

  3、应用适配的问题

  固态电池应用于新能源车与物流装备,不仅是解决了固态电池的技术难题就行,还需要解决与其适配的充电、接口问题,也就是说,固态电池在物流上的应用是一个系统问题。

  固态电池的普及还需突破“标准缺失” 与 “生态不兼容” 的障碍。尽管 2025 年首部《全固态电池判定方法》团体标准已实施,但覆盖材料、工艺、检测的完整标准体系尚未建成。

  当新能源物流车市场对于全固态电池的应用满怀期待时,在实际推广过程中,对应的充电桩和售后等方面的挑战也不容忽视。基于固态电池的特性,现有的充电桩是难以满足其需求,现有充电桩的功率输出、电动车电池管理系统(BMS),均需针对固态电池的快充特性进行升级改造。

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