人形机器人是一项新兴技术,承诺将彻底改变社会. 人形机器人以人类形状设计和建模,可以导航为人类制造的世界,它们的多功能使它们与自动导引车（AGV） 等专业机器人不同.
与AGV类似,人形机器人需要一个可靠供电的能源,以确保在需要的时间内充分运行.
虽然目前的电池技术已经成功地证明了人形机器人的潜力, IDTechEx新报告 2027-2037年人形机器人的电池:技术,玩家和预测 专注于将人形机器人在市场上广泛采用,到2037年达到电池需求的10.5GWh的技术.
IDTechEx强调了当前和新兴电池化学品对于人形机器人的适用性.这些比较说明了不同化学品中电池性能和技术成熟度之间的妥协.
今天,在人形机器人中使用哪些电池技术?
目前,基于NMC的离子电池是人形机器人使用的最常见技术.
它们需要具有快速充电的潜力,良好的循环寿命和足够成熟的技术,
通过增加阴极中的含量,也可以提高NMC阴极的能量密度,这可以提高性能并减少对昂贵和供应有限的的依赖.
由于NMC电池被广泛采用在众多其他应用中,基于NMC的离子电池的供应量很大,以支持当今和之后的人形机器人市场的增长.
IDTechEx新发布的2027-2037年人形机器人电池:技术,玩家和预测报告将离子NMC阴极化学 (中,高和超高) 进行比较,作为可以支持人形机器人增长的当前技术.
该报告还评估了固态电池和硫电池作为将在人形机器人中实施的关键未来技术选择.
采用新兴技术有哪些好处?
固态
固态电池是一种技术,在其开发中,特别是在汽车行业进行了巨大的投资.
固态电池与传统的离子电池不同,因为它取消了液态电解质,并以固态电解质取代它.该电池由一个安极,一个天极和固态电解质组成,这也消除了分离器的需要.
使用固态电池的好处主要在于它们的增加能量密度为~400-500+Wh/kg.具有高特异性容量的金属可以作为安极,并与高电压,高能量密度的天极 (包括NMC) 结合起来,从而增加了细胞的整体能量密度.
由于人形机器人将靠近人类运作,提高安全性将减少细胞故障时对人类的伤害.
此外,拆除隔离器可以使细胞中的材料更紧密地包装,这可以提高体积能量密度.
这意味着在人形机器人内的电池容量的更大比例可以被活性材料占用,从而可储存更多的能量并扩大运营容量.
然而,固态电池的大规模生产将在20世纪20年代末才开始.
由于没有可靠的固体电解质的可扩展生产,以及电极与固体电解质之间的接口接触的问题,
和硫
硫电池还采用金属极,配合碳/硫阴极.它们一起提供高理论能量密度,这意味着人形机器人的运行时间更长.这也是人形机器人制造商在未来选择硫而不是固态的关键驱动因素之一.
此外,由于它们在-硫基极中使用大量且廉价的硫,降低电池总成本的潜力,也使它们成为固态电池的有吸引力的替代品,将包括更复杂的材料.
然而,它们的广泛采用存在许多局限性,包括循环寿命不佳和无法承受快速充电,这两者都是由称为聚硫化的寄生虫过程造成的.这通过减少连续循环的活性物质量,会导致细胞的长期和有时快速退化.
对于人形机器人的后果将是电池组更频繁的更换.继续研究和开发硫电池对于克服这一影响至关重要.
主要图片: 长期的能量