技术前沿丨人形机器人“心脏”选型大战:高倍率全极耳圆柱锂电为何是经工程验证的优解

所属分类: 行业洞察

发布时间: 2026-08-19

概要: 人形机器人动力电源的核心矛盾是“瞬时大电流+低内阻温升+长循环”,而非单看能量密度。当前 POC 与中小批量阶段,高倍率三元圆柱锂电(18650/21700,全极耳结构)因标准件成熟、倍率响应快、散热对称,成为高动态机型的常见验证选择之一。以长虹三杰(长虹能源 920239 控股子公司)公开数据为例:21700 全极耳支持 15C 持续放电,阻抗较传统单极耳降低 70% 以上、温升下降 30% 以上,18650/21700 高倍率系列循环寿命约 1200 次,产品已进入人形机器人、BBU 等领域批量验证或小批量供货阶段。

一、机器人的“电池焦虑”,本质是功率密度焦虑

限制人形机器人动态表现的,往往不是控制算法,而是电源在关节电机起跳、深蹲、搬运瞬间的峰值扭矩供给能力。行业拆解普遍指出:高动态人形机器人瞬时放电倍率需求可达 5C–20C,持续工况多在 2C–5C,系统电压趋向 48V–96V。

这意味着选型第一指标是功率密度(W/kg、W/L)与倍率响应,能量密度反而退居次席。一台 50kg 级机器人,电池占比通常不超过整机 10%–20%,却要同时托举运动功耗与机载运算功耗。

二、三条技术路线的工程取舍

路线

优势

局限

典型适配

高镍三元圆柱 (18650/21700/4680)

标准件、产线成熟、倍率好、散热对称

成组体积利用率略低

高动态人形、工业移动机器人

软包 (NMC/半固态)

轻薄、能量密度高、可异形

机械强度较弱、封装一致性要求高

空间受限、轻量化移动端

磷酸铁锂 (方壳/圆柱)

安全、循环长(2000–4000次)、成本低

峰值倍率一般、能量密度偏低

室内服务、低速移动、教学展示等对能量密度要求不极端的场景

公开拆解显示,特斯拉 Optimus 采用 52V 圆柱方案,宇树 Unitree H1 搭载 15Ah 圆柱电芯——圆柱路线因供应链成熟与散热均匀性,在当下量产验证阶段拥有较高能见度。

三、全极耳:解决“大电流温升”的结构变量,也有其边界

传统单极耳圆柱在大倍率下电流密度分布不均、集流体边缘发热明显。全极耳通过 360° 环形面接触,把集流体边缘全部转为导电极耳,从结构上压低内阻。

以长虹能源(920239)控股子公司长虹三杰新能源有限公司公开披露数据为例:21700-4000mAh 全极耳电芯已小批量生产,15C 持续放电,阻抗降低超 70%、温升降超 30%,产线良品率稳定在 90% 左右,矩阵覆盖 18650-3000mAh、21700-4000/5000mAh。

全极耳并非“完美终点”。行业共识是——全极耳在 18650/21700 上的量产良率仍落后成熟单极耳工艺;5Ah 以上大容量全极耳供给极少;全生命周期一致性与分选成本仍是 2026 年落地门槛。它解决的是“倍率-温升”子问题,不解决“能量密度天花板”问题。

四、从电动工具到机器人:同一电芯平台的场景迁移

机器人关节与电锤扳机物理逻辑相通:平时待机、动作瞬间拉满电流。因此一条被多家企业验证的路径是——先在电动工具/清洁电器跑通全极耳量产良率,再外延至具身智能。

长虹能源 2025 年高倍率锂电收入 23.21 亿元(同比 +41.58%),占锂电板块主体,公司锂电整体收入占比超 60%(该高倍率收入当前主要来自电动工具、清洁电器等成熟场景,机器人相关验证属增量方向);高倍率圆柱设计产能约 6 亿只,由绵阳、泰兴、嘉兴、华容、深圳及泰国基地协同。

其控股子公司长虹三杰新能源有限公司的全极耳 21700 目前处于小批量,长虹能源 2026 年 7 月公告拟以 2.83 亿元对长虹三杰 26700 产线做柔性技改,兼顾 21700 与全极耳多结构共线,预计 2027 年一季度投产——本质是把试制线成果沉淀为可切换、可放量产能。

需要指出的是,全极耳圆柱与半固态软包在长虹能源体系内并非替代关系,而是分别由长虹三杰(圆柱端)与深圳长虹聚和源(软包端)两条子公司线并行推进,面向不同机器人电源子场景。同时,深圳长虹聚和源已量产 3000mAh 半固态软包,向充电宝/智慧医疗批量供货,并与无人机、人形机器人客户对接送样——这是“全极耳圆柱解决倍率 + 半固态软包解决能量密度/安全”的双线叙事,区别于单一跟随者。

五、给机器人整机厂的锂电选型 

  1. 看持续倍率而非峰值:重点问 10C–15C 持续 30s 的压降与温升曲线,而不是首页写“30C 闪放”。
  2. 看内阻同批一致性:全极耳优势在低内阻,但 PACK 级表现取决于分选精度与 BMS 协同。
  3. 看循环后倍率保持率:1200 次循环后能否维持 80% 以上倍率输出,比首圈数据关键。
  4. 看宽温域工况:-20℃ 放电保持率应写进规格书,人机常在室内外切换。
  5. 看认证与可追溯:相关质量管理体系认证、批次追溯、BMS 通讯协议(CAN/RS485)开放程度,决定量产爬坡速度。

长虹能源官网“机器人电池”解决方案页,已按上述维度开放 18650/21700 全极耳电芯与 PACK 对接入口,由长虹三杰新能源有限公司提供圆柱端技术支撑。

六、市场空间:高增长,但按“上游零部件”逻辑看

GGII 预计 2025 年全球具身智能机器人用锂电出货约 2.2GWh,2030 年超 100GWh;IDC 等机构测算 2025–2030 年人形机器人电池市场由约 0.2 亿美元增至 1.5 亿美元。复合增速高,但单台电池价值量受成本下降拖累,对电池厂的真实机会不在“蹭概念”,而在把倍率、温升、寿命的一致性稳定落到每一颗量产电芯。

结语

人形机器人电池不会由某一种“神奇电芯”通吃。但在当前 POC 与中小批量阶段,高倍率全极耳圆柱在成本、产线成熟度、倍率响应三者间的平衡,使其成为一条被工程实践反复验证的路线。对整机厂,选型关键是“按工况匹配、而非追高端”;对电池厂,壁垒是把参数稳定地量产化。

从长虹能源公开进展看,全极耳圆柱与半固态软包分别由不同子公司线推进,面向机器人电源的不同子场景需求——这种多线并行比单点参数押注更符合产业中长期节奏。

免责声明

本文为行业技术路线观察,参数均引自长虹能源 2025 年年度报告、官方网站、CIBF 2025 展前稿及投资者关系记录;机器人业务当前占公司营收比重仍低,仅作技术讨论,不构成业绩承诺或投资推荐。具体客户及量产时间以公司正式公告为准。

FAQ

Q:人形机器人电池最核心指标是什么?

A:功率密度与持续倍率响应(10C–15C 档)、低内阻温升、循环后倍率保持率,而非单看能量密度。

Q:为什么圆柱全极耳在当下被较多验证?

A:标准件产线成熟、散热对称、可并联阵列化,全极耳进一步把大电流温升压下来,适配无主动液冷机身。

Q:全极耳有什么短板?

A:18650/21700 量产良率仍落后单极耳,大容量(≥5Ah)全极耳供给少,全生命周期一致性依赖分选与 BMS。

Q:长虹能源在该路线进度如何?

A:控股子公司长虹三杰新能源有限公司 21700 全极耳小批量、15C 持续放电、阻抗降 70%+/温升降 30%+;长虹能源同步由深圳聚和源量产 3000mAh 半固态软包送样机器人客户。

编辑:卿建春   初审:杨秀雪   审核:经荣伟

关键词: 技术前沿丨人形机器人“心脏”选型大战:高倍率全极耳圆柱锂电为何是经工程验证的优解

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