动力电池加速“破圈”：e-VTOL、机器人与船舶开启“大航海时代”

当新能源汽车渗透率已跨越50%的门槛，其价值量最大的零部件——动力电池是否会有新的万亿级应用场景？

中国科学技术大学讲席教授、欧盟科学院院士孙金华近日在世界动力电池大会上称，在电动船舶领域，电池用量从2020年的0.2GWh猛增至2025年的3.6GWh，预计未来年复合增长率高达125%，远超新能源汽车市场33%的增速；华金证券此前发布研报称，eVTOL对能量密度要求极高，预计低空经济电池市场规模在2030年达1500亿—2000亿元，固态电池将占据核心份额。

近日，来自科研院所、主机厂、船舶机构及新兴科技公司等多位专家、高管在世界动力电池大会上给出的判断是：电池技术正在大规模“离开”汽车，向天空、海洋和人类身边的空间渗透，但这场“破圈”之旅仍面临安全、标准与产业链协同等考验。

“车用全生命周期安全验证体系可部分复用，但低空、船舶、机器人等场景因逃生空间小、环境特殊，需重构场景化标准、开展整机协同测试。”北京汽车（01958.HK）研究总院副院长袁文静说。

e-VTOL：可用比能量背后的安全冗余逻辑

当前，低空经济无疑是最受关注的新赛道之一，但将动力电池装上e-VTOL（电动垂直起降机），远非简单地从地面交通切换到空中交通。广汽集团（601238.SH）电池首席科学家史勇抛出了一个新概念——可用比能量。

他指出，开发e-VTOL电池的逻辑与乘用车截然不同，e-VTOL必须为“安全冗余”付出高昂代价，如为了应对紧急迫降，e-VTOL通常要锁定20%以上SOC（剩余电量）禁止使用，同时还要在低SOC状态下保持极高功率输出以完成垂直降落。

而即使电芯单体能量密度做到500Wh/kg，扣除冗余后实际可用的能量也低于预期。史勇认为，不能只看电芯的纸面数据，要看飞行器真正能用上的能量到底有多少。

他还表示，低空飞行器对电池的功率要求也很特殊，特别是在降落阶段，电池SOC处于较低水平，内阻上升，电压容易超过截止电压，这就需要电池在能量密度和功率密度之间找到平衡点，而这种平衡背后是大量实验和精确计算，研发思路与乘用车完全不同。

中汽新能副总经理于长虹带来了产业化一线的数据，他所在公司开发的固液混合电池已从2022年的325Wh/kg提升至目前的375Wh/kg，并已在两吨级e-VTOL上完成试飞，技术储备已达到420Wh/kg水平，目前正为多家低空飞行器厂家提供试制打样。

但于长虹也表示，全固态电池在低空场景的商业化还面临诸多卡点，并非单一的技术问题。在工艺制程上，全固态电池的良率远未达到液态电池95%以上的水平，仍处于初期爬坡阶段。在认证体系上，新能源汽车有成熟的测试认证标准，但低空飞行领域需要达到适航级要求，而这一认证体系本身尚不完善，成为制约产业化的瓶颈。

于长虹认为，全固态电池在新能源汽车、低空飞行器和机器人三大场景之间正形成互促共生的态势。新能源汽车的攻关力度大、资源投入多，推动了全固态电池技术体系的快速迭代，而这种迭代又为低空飞行器和机器人等高附加值场景提供了应用可能。

孙金华则更关注安全，他援引国家消防救援局的数据分析称，2022年新能源汽车的火灾概率约为每万辆每年2.8次，燃油车约为2.0次，两者已大致相当，而随着电池质量提升，新能源车火灾概率还在下降。

然而，低空飞行器一旦失火，后果是灾难性的，因为飞行中逃生机会更低，坠落还可能引发次生灾害。因此，e-VTOL对电池安全的可接受风险远低于地面交通工具。

孙金华提出，电池系统安全应具备三道防线：第一道防线是本质安全，目标是将热失控概率降到10的负8次方甚至负9次方；第二道防线是过程安全，通过实时监测预警把事故扼杀在萌芽状态；第三道防线是消防安全，在火灾发生后及早发现、及早扑救。

人形机器人：电池大厂冷落小场景

如果说飞行器是电池“向上”拓展空间，那么人形机器人则是电池“向内”贴近人类生活。

四川具身人形机器人科技有限公司董事长彭倍称，具身智能具有通用性和泛化能力，未来走入家庭后，整个产业链规模在十年内有可能达到甚至超越汽车产业，但从现实来看，人形机器人行业正遭遇电池供应链的尴尬冷遇。

彭倍表示，目前全球头部机器人企业年出货量不过几千台，与汽车行业动辄十万、百万辆的规模完全不在一个量级，能够接单的多是规模小、技术能力有限的小型创业公司，安全和技术保障能力远不及行业龙头。

从技术角度来看，机器人的电池需求与汽车有着明显差异，史勇分析称，机器人内部空间拥挤，留给电池的位置有限，而且还要考虑散热、传感器等其他元器件的布局。因此，体积能量密度远比质量能量密度更重要，软包电池等可定制化方案成为主要选择。

此外，机器人进行托举、奔跑等峰值动作时，需要10到30秒的短时大功率输出，这对电池的功率密度提出了更高要求。史勇提出，将小型电池单元分散布置在机器人的手臂、腿部等位置，而非仅集中在胸腔，这可能是解决空间不足和散热难题的新方向。

他还提到，机器人电池的开发需要针对不同工况进行精细化设计，比如在极端工况下的托举和抬举动作对瞬时功率的要求很高，这与乘用车相对平稳的功率输出曲线完全不同。

彭倍则指出，机器人在实际使用中续航能力是一大痛点，机器狗在无负载情况下续航时间大约4小时，而人形机器人因需要做大量灵活动作且胸腔空间更小，续航通常只有1到2小时。目前行业普遍采用双电池设计，一块使用一块待命或充电，避免机器人因电量耗尽而瘫痪。

另外，在工作环境上，很多机器人需要在家庭、工厂等常温环境中工作，但也有特种机器人在寒冷或高海拔地区作业，低温对电池性能的影响相当大。彭倍认为，具身智能真正的大市场在于走进家庭，只有在家庭场景中，通用性和泛化能力才能真正体现价值。

对此，瑞浦兰钧（00666.HK）电芯研发总监刘微从电池制造商角度道出了行业的两难处境。定制化需要推翻现有的大规模产线，重新投入巨资改造，成本相当高昂，但定制化的优势是客户粘性高，一旦合作开发了一款专用电芯，客户很难在短时间内找到第二家替代供应商。

而规模化的优势在于一款产品可以供应多个客户，保证产线长期高效运转，但前提是量要足够大。“当下市场规模尚不足以支撑规模化生产的投入回报，这也是大型电池厂对机器人等新兴领域持观望态度的原因。”刘微说。

电动船舶：标准化滞后于产业化

相较于产业初期的机器人和低空飞行器领域，动力电池在船舶领域的应用已经进入实质性加速期。

中国船舶（600150.SH）集团综合技术经济研究院副总工程师王晶介绍称，中国造船业三大指标已连续16年位居全球之首，在主流18种船型中，有16种的订单量位居全球第一。

尤其是在绿色动力船舶领域，中国新接订单占全球市场份额已连续三年超过50%。截至2026年，国内已投运的纯电动力运输船达620艘，同比增长42%，而仅过去一年新增的订单就超过450艘。电动船舶电池用量从2020年的0.2GWh猛增至2025年的3.6GWh，年复合增长率高达125%。

王晶判断，电池动力技术已成为当前船舶产业发展最快的技术方向之一，特别是在内河航运、港口作业、短途渡轮等固定航线和短航程场景中，电池动力凭借航行阶段零排放、零噪音、零振动的特性，已成为经济性和可操作性较优的减排路径。

然而，行业高速增长之下，由于船舶运行环境长期处于高温高盐雾状态，对电池包、连接器、电路板的防腐涂层和密封设计提出了更高要求。船舶在海上运行时横摆纵摇角度可达30度左右，电池组模块需要专门考虑机械加固和防位移设计。船舶的逃生机会比陆地低得多，因此对电池热失控防护措施的要求更为严格。

此外，船舶的正常运行周期平均为20到30年，比汽车长得多，这意味着电池系统需要多次更换，全链条的可追溯管理是个不小的挑战。

在标准化方面，王晶指出，当前行业存在明显的滞后。虽然国际海事组织已启动电动船立法进程，全球主流船级社也在制定电池系统安全、动力系统可靠性、性能稳定性三大指标的规范，但各国电动船舶的准入条件、检查尺度、岸端接口、运维要求仍存在较大差异，形成了事实上的贸易和技术壁垒。

中国正通过建立涵盖电池系统设备、岸基支持、运营管理等标准体系来应对这一问题。随着技术成熟，电动船舶的应用场景将从内河、近海的中短途航线向中长途跨越，从传统的客运领域向货运领域拓展，但要实现跨越，还需要解决电池能量密度、自重的制约，降低船用电池的环境适应性成本。

王晶表示，船舶电气化和智能化正在深度耦合，未来标准体系将立足“船—岸—云”全链路，统筹安全、互联互通和数据治理，从而支撑电动船舶向全国规模化普及，最终实现船的标准化、设备通用化、检验一致化和运营互通化。

除了天空、海洋及人类身边，袁文静从现实角度出发，认为重载工程机械和重卡赛道将是动力电池未来爆发点，理由是这一领域对电池空间和安全的要求不及低空和机器人苛刻，可以直接复用现有车用动力电池体系，且港口、矿山等场景便于完善补能设施，商业化落地条件较好。