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2025 08/18

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来源:环球零碳

机器人狂奔,eVTOL冲天,三元电池打响逆袭战

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摘要:人形机器人和eVTOL的爆发,让一度失势的三元电池迎来新的转机。凭借高能量密度和适配固态电池的优势,三元电池能否逆超越袭磷酸铁锂,重夺动力电池王座?

这两年,低空经济、人形机器人已然成为最火的两大赛道。


8月3日,一架名为“凯瑞鸥”的国产2吨级eVTOL,58分钟跨海域飞行150公里,实现全球首次海上石油平台物资运输,与去年2月“盛世龙”eVTOL载人航空器的全球首次跨海跨城飞行“遥相呼应”。


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来源:央视新闻


国联证券研报预测,目前低空经济发展迈入产业化阶段,2026年左右国内主机厂商有望迎来密集领取许可证。


8月12日,世界机器人大会刚刚落幕,全球首个人形机器人运动会就于8月14日在北京上演,集结26个赛项、487场对决,与4月19日举办的人形机器人半程马拉松“奔前跑后”。


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来源:2025世界机器人大会官网


而摩根士丹利日前发布的最新报告认为,今年下半年中国极有可能出现一轮人形机器人应用推广潮。


大摩还预测,未来中国在人形机器人领域将愈发占据优势,与美国等其他国家的差距将逐步拉开。


在eVTOL、人形机器人等新兴产业的助力下,动力电池的增量空间有了进一步打开的希望,尤其是在三元技术路线上。


在动力电池的众多技术路线中,三元的发展可谓“一波三折”,大有被磷酸铁锂淘汰的趋势。


2017年左右,随着中国新能源汽车补贴转向“高续航”,三元电池凭借高能量密度,连续三年(2018-2020年)占据市场主导地位。


然而,此后由于锂价高涨、新能源汽车补贴逐步退坡,加之磷酸铁锂电池能量密度、快充能力的快速“进化”,三元电池市场份额一路下滑至今。


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来源:《环球零碳》制图


中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示,2025年1-7月,磷酸铁锂电池装车量288.9GWh,占总装车量的81.3%,较去年上升6.7个百分点;而三元电池装车量66.5GWh,仅占总装车量的18.7%,较去年下滑6.6个百分点。


与此同时,在动力型磷酸铁锂电池以及储能电池的带动下,磷酸铁锂材料需求持续增长。


高工产研锂电研究所(GGII)数据显示,2025年上半年,中国磷酸铁锂材料(含磷酸锰铁锂材料)出货量161万吨,占正极材料总出货量的77%;三元材料出货量35万吨,占比仅为17%。


但在人形机器人、eVTOL兴起的背景下,三元技术路线重回巅峰的可能性需要被重新审视。


动力电池具有不同的分类体系:按照正极材料分类,包括三元电池、磷酸铁锂电池等;按照电解质分类,则包括液态电池、固态电池等。


如今,随着人形机器人、eVTOL产业发展对于电池性能要求的不断提升,传统液态电池正在向固态电池逐步发展。


而目前业内的共识是,从液态电池到固态电池的演变大致遵循“固态电解质——金属锂负极——新型正极”的路径。


因此就正极而言,短期内半固态、固态电池仍会沿用高镍三元材料,长期将向超高镍、富锂锰基、高压尖晶石等迭代。


这也意味着,现在各大电池厂商推出的(半)固态电池,其正极材料绝大多数仍为三元。


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来源:根据公开信息整理


目前,半固态、固态电池正在成为适配人形机器人、eVTOL动力支持的首选。


在人形机器人领域,当前的续航时间大多在2小时以内,而充电则需要1小时。


此前,“天工”机器人以2时40分42秒在北京半程马拉松夺冠,并非“一蹴而就”,全程21公里更换了3次电池,分别在 5公里、10公里和16公里。


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来源:央广网


人形机器人内部空间有限,要求电池以较小的体积和重量提供足够的能量,能量密度正迈向300Wh/kg的基准。


而固态电池通过固态电解质替代液态电解质,能量密度可提升至500Wh/kg以上,为人形机器人的高强度作业提供更持久的动力支持。


同时,固态电池体积更小、重量更轻,可显著优化人形机器人的机械设计。


目前,已有多家电池厂商涉足人形机器人领域,且多以固态电池为主。


孚能科技曾表示,固态电池将是人形机器人领域主流的电池路线。


该公司产品规划为:2025年推出并交付第一代硫化物全固态电池,采用高镍三元正极+高硅负极,能量密度高达400Wh/kg。


2026年推出第二代硫化物全固态电池,正极材料升级至富锂锰基/高镍正极,采用锂金属负极,能量密度进一步提升至500Wh/kg。


2027年将推出第三代硫化物全固态电池,实现能量密度向500Wh/kg以上水平跃迁。


宁德时代将为特斯拉的擎天柱(Optimus)提供的高镍三元硫化物固态电池计划于今年实现量产,其续航时间超5小时,理论能量密度高达500Wh/kg。


欣旺达为广汽集团第三代具身智能人形机器人GoMate搭配的固态电池,续航能力达到6小时,相比同类产品节能达80%以上。


还有蔚蓝锂芯为宇树科技的四足机器狗和人形机器人供货,份额占60%,使用的都是高镍三元正极材料。


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图说:杭州亚运会上的机器狗

来源:树宇科技


在eVTOL领域,动力电池的能量密度、输出功率等性能是制约eVTOL商业化的关键瓶颈。


马斯克2019年就表示,要实现电动飞机的商用,电池能量密度门槛为400Wh/kg,突破时间约5年。


工信部等部门先后出台的《绿色航空制造业发展纲要(2023-2035年)》、《通用航空装备创新应用实施方案(2024—2030年)》均提到,推动400Wh/kg级航空锂电池产品投入量产,实现500Wh/kg级航空锂电池产品应用验证。


能量密度决定了eVTOL能飞多远、飞多久,输出功率则决定了能不能飞起来和安全降落。


据悉,eVTOL垂直起飞所需要的动力是地面行驶的10-15倍,在垂直起飞和降落时对电池的功率输出要求达到5C以上。


鉴于对电池性能的高要求,eVTOL的发展已然成为固态电池商业化的助推剂。


国联证券研报显示,预计到2026年,eVTOL发展将带动固态电池百亿元级增量市场。


宁德时代是航空电池领域的先行者。早在2023年7月,宁德时代就与中国商飞等共同成立商飞时代(上海)航空有限公司。


2024年8月,宁德时代独家投资峰飞航空数亿美元。宁德时代推出的凝聚态电池,单体能量密度高达500Wh/kg,正极使用的就是高镍三元材料。


2024年11月,搭载欣界能源“猎鹰”锂金属固态电池的亿航智能载人级eVTOL-EH216S,创下48分10秒续航纪录,电池能量密度达480Wh/kg。


2025年5月,欣旺达发布的“欣·云霄2.0”航空动力电池,能量密度达到360Wh/kg,支持10C持续大倍率放电。


同年6月,广汽集团正式发布飞行汽车——高域GOVY AirCab,搭载的是中创新航飞行专用电池,能量密度超过300Wh/kg,可满足6C快充场景,使用的都是高镍三元正极材料。


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图说:广汽首款复合翼飞行汽车首飞成功

来源:广汽集团


人形机器人的“加速跑”和eVTOL的“高飞”,正以前所未有的应用需求牵引着三元电池及固态电池(三元正极)的发展。


值得一提的是,在新能源汽车领域,磷酸铁锂动力电池装机量虽持续增加,但三元电池也将长期占据一定的市场份额,并向30万元以上中高端车型稳步渗透。


根据盖世汽车数据,磷酸铁锂电池主要搭载于15万元及以下高性价比车型,同步上探至15-25万元中端车型;三元电池在30-40万中高端车型搭载率显著提升,并持续向40万元以上高端车型渗透。


此外,长安、一汽、广汽、上汽、比亚迪、奇瑞等众多车企均披露了全固态电池量产装车时间表。


中国电动汽车百人会相关负责人也表示,预计到2027年全固态电池开始装车,到2030年实现量产化应用。


届时,在全固态电池的带动下,三元正极有望迎来新突破。


然而,三元想要重回巅峰并非易事。


一方面,其他类型的电池也在不断发展和创新,与三元电池展开了激烈的角逐。


磷酸铁锂电池、钠电池等,凭借成本低、安全优势,在小动力(两轮及三轮电动车)、新能源汽车等领域,蚕食着三元电池的市场份额。


氢燃料电池凭借补能效率高、续航强、耐低温、绿色环保等特点,在机器人、航空、船舶等领域,挤压着三元电池的市场份额。


如在eVTOL领域,2024年6月,美国Joby公司首次完成2.5吨级水冷液氢动力倾转翼eVTOL S4首飞;2025年1月,中国首型1吨级别混动倾转翼eVTOL搭载液态氢能燃料电池试飞成功。


另一方面,三元也需要通过技术升级(如高镍化、成本优化、安全性等),提高自身的市场竞争力。


此外,虽然人形机器人、eVTOL是兼具高确定性和高增速的未来赛道,但动力技术路线的选择存在较大的不确定性。


未来,三元电池能否在人形机器人、eVTOL等新兴产业的助力下重回巅峰,还需要看其技术的发展和市场的选择。 


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