众所周知,移动机器人是一种自主执行工作的机器装置,能够协助人们完成搬运、装配、上下料等不同任务。近年来,随着人口红利不断衰减,人力成本持续上升,移动机器人市场迎来高速增长,热度飞速攀升。据相关数据显示,2019年全球移动机器人市场规模已经来到50亿元,增长超过40%;2020年,其延续了上年超高增长,市场规模已接近70亿元。
除了市场蓝海不断释放之外,移动机器人应用也在不断拓展和深化。在物流方面,眼下移动机器人便已然成为仓储标配。在电商崛起、消费转移带动快递业务急剧增长的情况下,移动机器人逐渐取代传统人力应用于仓库拣选件、择件、分件和配送件等环节之中,成为企业攻克分拣问题,降低仓储物流成本,推动物流提效增速发展的重要利器。
而在服务领域,泊车机器人和医疗AGV的落地,也是加速释放了移动机器人的应用价值。泊车机器人能够像仓储机器人搬运货物一样,轻松迅捷准确的将汽车搬运到停车位之中;医疗AGV则能代替医务人员,进行快速、安全、低成本的医用物料搬运。它们一个解决了停车位缺口突出的问题,另一个解决了医疗用工压力大的问题,受到人们高度青睐。
一直以来,提高能量密度与保障安全性是动力电池技术发展的核心所在。然而对于车用动力电池主流产品的液态锂离子电池而言,高能量密度和高安全性,就像是鱼与熊掌,想要二者兼得,几乎不可能。
经过近十年的快速发展,液态锂离子电池虽在不断提升能量密度,但是也面临着不少安全风险。在日前召开的2021中国国际锂电产业大会上,北京卫蓝新能源科技有限公司副总经理李永伟就提到,从电池热失控的过程中来看,SEI的分解、电极正极与负极的相互作用,都是导致热失控关键的因素,想要改善这一局面就需要导入固态电解质。
宁德万和投资集团投资部总监喻军也曾指出,锂离子电池做不到本质安全,其电解液用得越多就越危险,“一个18650型号的锂电池,其爆炸威力相当于一颗小型手榴弹,只是有钢壳约束着。”
除了安全性,液态锂离子电池的能量密度也存在天花板。按照我国《节能与新能源汽车技术路线图》提出的目标,到2020年纯电动汽车动力电池的能量密度目标为300Wh/kg,2025年目标为400Wh/kg,2030年目标为500Wh/kg。然而,受制于现有体系架构和关键材料影响,锂离子电池能量密度普遍在240-260Wh/Kg之间,要突破300Wh/kg难度较大。
因此,在提高能量密度与保障安全性这一核心诉求下,固态电池的出现则冲破了二者兼得的限制。据相关分析师表示:“与目前主流的三元锂离子电池相比,固态电池可以提升电动汽车的安全性,同时更高的能量密度能够使电动汽车拥有更长的续航里程,并且能够有效缩短电动汽车的充电时间。”
从电池结构本身来讲,使用固体电解质的固态电池具有不可燃、不腐蚀、不挥发、不漏液等优势,可较大确保电池的安全性。其次,用金属锂做负极的固态电池可匹配高电压正极材料,进一步提升能量密度。另外,固态电池的封装相对简单,能省掉电池包外壳、冷却等系统,同时可实现电池柔性化、异形化,根据不同应用场景设计不同形状,灵活性更强。此外,循环寿命长、工作温度范围宽、电化学窗口宽、回收方便等也是固态电池所具备的特性。
李永伟表示,基于固态电池有可能开发出本质安全的固态电池体系,同时结合电池技术的集成,进一步提高动力电池、储能电池的应用场景。不过,他也指出,固态电池在发展过程中还面临着很多的问题需要解决,如固态电解质的离子电导率较低、固固接触界面的阻抗上升等。
考虑到固态电池大规模量产面临的诸多现实困难,以及新能源汽车对高安全、高能量密度动力电池的迫切需求,作为折中方案,行业将固液混合电池作为固态电池发展的过渡方案。有分析指出,在全固态锂电池技术尚未获得突破的情况下,混合固液电池有望兼容液态锂电池大部分材料、设备和工艺,综合平衡安全性、能量密度、功率密度、循环寿命、高低温性等性能,可先实现商业化,逐步替代液态锂电池。
除此以外,移动机器人在工业制造领域的应用更是如鱼得水。传统制造业车间中,物料和产品搬运以人工为主的方式,效率低、交互差、安全性缺乏短板愈发凸显,移动机器人通过换人,不仅有效破除了上述问题,同时帮助企业在短期内快速回本,长期内实现盈利,将发展引入到更成熟的阶段,成为工业自动化发展的重要一环。
不过,对于当前移动机器人的发展来说,也有不得不提的一些问题。其中成本问题最是不容忽视。作为移动机器人的核心技术,导航定位一直是业界探索的焦点,目前主流的有视觉导航、轨道导航、激光导航等选择。三种选择中,激光导航无疑是未来趋势,但激光导航却存在技术和成本上的双重难题,这使得移动机器人升级受限。