ヒューマノイドロボット用バッテリー:世界市場 2027-2040年
Batteries for Humanoid Robots: Global Market 2027-2040
バッテリーの駆動時間は、ヒューマノイドロボットの普及範囲や普及速度を制限する主な要因の一つとなっている。現在、ほとんどのヒューマノイドロボットは1回の充電でわずか2~4時間しか稼働しないが、... もっと見る
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サマリー

バッテリーの駆動時間は、ヒューマノイドロボットの普及範囲や普及速度を制限する主な要因の一つとなっている。現在、ほとんどのヒューマノイドロボットは1回の充電でわずか2~4時間しか稼働しないが、産業用や商業用の導入先が求める8~12時間の稼働時間には及ばない。そのため、ヒューマノイドロボットの導入において、アクチュエータやセンサー、AIではなく、バッテリーこそが制約要因となっている。
本レポートでは、ヒューマノイドロボット向けのバッテリースタック全体について検証する。具体的には、ヒューマノイドロボットの電力需要や、バッテリーが占める部品原価の割合(業界目標としてロボット価格の約10%)、 バッテリーの要件と設計上の制約、高ニッケルリチウムイオンから半固体・全固体、さらにはリチウム硫黄やナトリウムイオンに至るまでのセル化学系、セル形式、パックの統合、BMS、熱管理と安全性、そして急速充電とバッテリー交換のどちらを選択すべきかについて検討している。 本レポートは、ヒューマノイドがEVに先駆けて、全固体電池の最初の商用市場になると論じている。
本レポートでは、アジア、北米、欧州にわたるサプライチェーンと競争環境を分析し、産業・物流から医療、家庭、危険環境に至るまでのエンドユース用途を網羅するとともに、用途別、化学組成別、セル形式別、地域別の2027年~2040年までの需要(GWh)および価値(百万米ドル)の予測を、用途、化学組成、セル形式、地域別に提示するとともに、規制、規格、SWOT分析、2040年までの見通しも掲載しています。本レポートでは82社の企業プロファイルを紹介しています。
レポートの内容は以下の通りです:
- 2026年~2040年のヒューマノイドロボット市場の概況:出荷台数および導入台数、セクター別の普及率、地域別市場(中国、米国、韓国、日本、欧州)、政府政策および産業戦略。
- ヒューマノイドのコスト構造およびBOMに占めるバッテリーの割合(約10%という目標や、20,000米ドル未満のヒューマノイド実現条件を含む);サブシステムおよび活動ごとの電力需要(10kWh以上のユースケースを含む)。
- バッテリーの要件と設計上の制約:質量エネルギー密度および体積エネルギー密度(目標値>1,000 Wh/L)、出力密度、サイクル寿命および暦寿命、人間との密接な相互作用における安全性、および8時間連続稼働に向けたギャップ分析。
- 電池化学系およびセル技術:リチウムイオン正極および負極、半固体/準固体、全固体(硫化物、酸化物、高分子、ハロゲン化物)、リチウム金属/負極なし、リチウム硫黄、 ナトリウムイオン、さらに金属空気電池、構造型電池、スーパーキャパシタ、燃料電池。
- ヒューマノイド向け全固体電池プログラム(XPENG、GAC GoMate、EngineAI、Farasis、CALB、Joyson?Enpower、EVE Energy、Samsung SDI)および2027年~2040年の化学組成採用ロードマップ。
- セル形式、パックアーキテクチャ、電圧プラットフォーム、バッテリー管理システム、熱管理および安全性、ならびに事例研究(図03、テスラ「オプティマス」、ボストン・ダイナミクス「アトラス」、UBTECH「ウォーカーS2」)。
- 充電対バッテリースワップ:急速充電(5C~7C)、ドッキングおよび自律充電、スワップステーションとフリートエネルギー管理、経済性と総所有コスト(TCO)、ワイヤレス給電およびエネルギーハーベスティング。
- サプライチェーンと競争環境:ヒューマノイド用バッテリーのバリューチェーン、サプライヤーとOEMの関係、地域別分析、サプライヤーの階層、ヒューマノイドメーカーとしての自動車OEM、および2024~2026年の投資・提携・M&A。
- 産業製造、物流、商業・サービス、医療・介護、家庭、研究・教育、および危険物・防衛分野にわたる最終用途。
- 2027年~2040年の世界市場予測:用途、化学組成、セル形式、地域別の需要(GWh)および市場規模(百万米ドル)、シナリオ分析および感度分析を含む。
- 規制、規格、課題および見通し:安全認証、中国の全固体電池の定義(GB/T 43568-2026)、EUバッテリー規制、サプライチェーンリスク、SWOT分析、および2040年までの見通し。
- 82社の企業概要、付録(分類、調査方法、セグメンテーション、用語集)および参考文献。
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目次 1 概要
1.1 本レポートの範囲と主要な定義
1.2 ヒューマノイドの導入において、なぜバッテリーが制約要因となるのか
1.3 2026年のヒューマノイド市場:過熱した期待と導入の現実
1.4 ヒューマノイドとEVのバッテリー要件の比較
1.5 2027~2040年の電池化学組成ロードマップ
1.6 全固体電池:ヒューマノイドが全固体電池の最初の商用市場となる理由
1.7 市場の現実検証:2026年の約0.1 GWhというプレミアムなニッチ市場
1.8 充電対バッテリー交換:バッテリー需要への影響
1.9 競合環境
1.10 2027-2040年の世界のヒューマノイド用バッテリー需要(GWh)
1.11 2027-2040年の世界のヒューマノイド用バッテリー市場規模(百万米ドル)
1.12 第三者機関による予測の比較
1.13 市場の推進要因と制約要因
1.14 戦略的提言
2 ヒューマノイドロボット市場の背景と電力需要
2.1 2026年の業界概要
2.1.1 実証実験からパイロット導入へ
2.1.2 産業用ロボットの現状:工場に500万台のロボット
2.1.3 2025年のヒューマノイド販売台数:産業用および業務用で約7,000台
2.1.4 2026年の出荷台数
2.1.5 2025年~2026年のロボット用バッテリー需要
2.1.6 資本市場
2.1.7 専用物理AI対ヒューマノイド:価値が創出される領域
2.2 2027年~2040年のヒューマノイド出荷台数および導入台数の見通し
2.2.1 セクター別普及率
2.3 地域別市場
2.3.1 中国
2.3.2 米国
2.3.3 韓国
2.3.4 日本
2.3.5 欧州
2.3.6 その他の地域
2.4 政府の政策と産業戦略
2.5 ヒューマノイドのコスト構造とBOMに占めるバッテリーの割合
2.5.1 ヒューマノイドのBOM内訳
2.5.2 ロボット価格に占めるバッテリーコストの割合と業界目標の約10%
2.5.3 20,000米ドル未満のヒューマノイド実現条件とバッテリーコストへの影響
2.6 ヒューマノイドロボットの電力需要
2.6.1 バッテリーが供給する電力
2.6.2 サブシステムおよび動作ごとの消費電力
2.6.3 人間の消費カロリーを基準とした比較と輸送コスト
2.6.4 10kWh以上のユースケースを含む、代表的なアプリケーションのエネルギー需要
2.6.5 AI演算:エネルギー予算に占める割合の増加
3 バッテリーの要件と設計上の制約
3.1 他の移動プラットフォームとの要件比較
3.2 エネルギー密度:質量比および体積比
3.2.1 胴体の体積と質量の制限:胸部に収まるバッテリーパック
3.2.2 体積比エネルギー密度対質量比エネルギー密度:EVよりもWh/Lが重要となる理由
3.2.3 重量のパラドックス:バッテリー質量の増加がアクチュエータへの負荷を高める
3.2.4 目標:フルシフト稼働に向けた1,000 Wh/L超のセル
3.3 動的動作における出力密度とピーク放電
3.4 複数シフト稼働下におけるサイクル寿命と暦寿命
3.4.1 ヒューマノイドロボットのサイクル特性
3.5 人間との密接な相互作用における安全性
3.5.1 熱暴走、釘の貫通、および火災封じ込め
3.5.2 二足歩行に伴う転倒、衝撃、振動、および衝撃
3.6 動作温度範囲
3.7 急速充電能力
3.8 重量配分、重心、およびバランス
3.9 ヒューマノイド用バッテリーの現状
3.9.1 市販ヒューマノイドの仕様
3.9.2 二足歩行型(通常<1 kWh)と車輪型(>1.5 kWh)のヒューマノイドの比較
3.9.3 2025年~2040年のロボット1台あたりの平均容量
3.10 ギャップ分析:8時間稼働への道
3.10.1 現在の稼働時間:過渡期のバッテリーパックで約2時間
3.10.2 2028年頃に達成が見込まれる「8時間シフト」のしきい値
3.11 バッテリーパックを軸としたロボット設計:バッテリー主導のロボットアーキテクチャ
3.12 バッテリーに関する主要な課題
4 バッテリーの化学系とセル技術
4.1 選定基準と概要
4.2 リチウムイオン電池
4.2.1 正極材:NMC、NCA、LFP、LMFP、LCO、LMO
4.2.2 高ニッケルNMC(NMC622、NMC811、NMC9.5.5):現在の主流
4.2.3 LFP:耐久性が低く、音声対話型ロボットにおけるコスト面での優位性
4.2.4 負極:グラファイト、シリコン・カーボン、シリコン主体のもの
4.2.5 アクチュエータのピーク負荷向け高出力セル
4.2.6 リチウムポリマーパック
4.3 半固体および準固体電池
4.3.1 技術と商業化の状況
4.3.2 ヒューマノイドへの導入事例
4.4 全固体電池
4.4.1 硫化物、酸化物、高分子、ハロゲン化物電解質
4.4.2 電極技術:高ニッケル正極、シリコン、リチウム金属、負極レス
4.4.3 ヒューマノイドがEVより先に全固体電池を商用化する理由:<2 kWhのロボット用パック対60~100 kWhのEV用パック
4.4.4 プレミアム価格を受け入れる顧客としてのロボット:エネルギー密度、ピーク出力、安全性
4.4.5 ヒューマノイド向け全固体電池プログラム
4.4.5.1 XPENG IRON(第2世代)
4.4.5.2 GAC GoMate(第3世代)
4.4.5.3 EngineAI(Zhongqing)T800
4.4.5.4 Farasis(Funeng Technology)
4.4.5.5 CALB
4.4.5.6 Joyson-Enpowerによる具現化AIバッテリー合弁事業
4.4.5.7 EVE Energy 龍泉第2工場
4.4.6 コスト:現在の400~600米ドル/kWh対LFPおよびNCMパック
4.4.7 サムスンSDIの二本立て戦略:大衆向けロボット向け円筒形電池、高級ヒューマノイド向け全固体電池
4.4.7.1 物理AI向けパウチ型全固体電池 vs. EV向け角形電池
4.4.7.2 S-Lineパイロットプロジェクト:硫化物電解質、負極レス設計、顧客評価
4.4.8 主要全固体電池メーカーの量産計画
4.4.9 収束していない開発経路:酸化物、硫化物、ポリマーを並行して追求する化学的アプローチ
4.4.10 自動車OEM各社の全固体電池開発スケジュールとヒューマノイドへの波及効果
4.4.11 自動車用全固体電池プログラムにおけるフィールドデータ生成源としてのロボット
4.5 リチウム金属電池および負極レス電池
4.6 リチウム硫黄電池
4.6.1 利点と課題
4.6.2 ヒューマノイドへの応用
4.7 ナトリウムイオン電池:低コストの家庭用ロボットおよびドッキングステーション
4.8 長期的かつ補完的な技術
4.8.1 金属空気電池(Li-air、Zn-air)
4.8.2 四肢および腱向けの構造型電池(EFSB)
4.8.3 ピーク電力用スーパーキャパシタおよびハイブリッド蓄電
4.8.4 長時間稼働ロボット向け燃料電池
4.9 化学技術導入ロードマップ 2027-2040
5 セル形状、パック統合、BMS、熱管理および安全性
5.1 セル形状
5.1.1 円筒形:18650、21700、46シリーズ
5.1.2 パウチ型:サムスンSDIによるロボット向けパウチ型への移行
5.1.3 プリズム型
5.1.4 構造用および特注形状のセル
5.2 セル数とパックのサイズ
5.2.1 21700ベースのパック推定
5.2.2 4680ベースのパック推定
5.2.3 搭載容量と実容量:主要モデルの適合性評価
5.3 パックのアーキテクチャ
5.3.1 集中型トランクパック
5.3.2 分散型および埋め込み型パック
5.3.3 交換可能なカートリッジ:シングルおよびデュアル
5.3.4 構造的統合:バッテリー筐体としてのトランク
5.3.5 モデルごとのパックカスタマイズとプラットフォームの標準化
5.4 電圧プラットフォームと電力分配
5.5 バッテリー管理システム
5.5.1 動的負荷下におけるSoC/SoH推定
5.5.2 AI駆動型BMSと予測エネルギー管理
5.5.3 機能安全とロボットコントローラの統合
5.6 熱管理
5.6.1 空冷、ヒートパイプ、液冷
5.6.2 バッテリーとAI演算部の共有冷却
5.6.3 事例研究
5.6.4 図03 バッテリー設計
5.6.5 テスラ「オプティマス」:パック、セル、および特許 PCT/US2023/033983
5.6.6 ボストン・ダイナミクス「アトラス」のバッテリー戦略
5.6.7 UBTECH Walker S2のデュアルバッテリーシステム
5.6.8 多脚ロボット向け高出力パック(Molicel P45B 16S3P)
5.7 コネクタ、ハーネス、保護回路
6 充電、バッテリー交換、およびエネルギー管理
6.1 限られた稼働時間:急速充電か、バッテリー交換か?
6.2 急速充電(5C~7C)と劣化のトレードオフ
6.3 ドッキングおよび自律充電
6.4 バッテリー交換
6.4.1 手動によるホットスワップ
6.4.2 自律的なセルフスワップ
6.4.3 デュアルバッテリアーキテクチャ
6.4.4 スワップステーションとフリートのエネルギー管理
6.4.5 交換可能パックの標準化
6.5 バッテリー交換の経済性
6.5.1 ロボット1台あたりの追加パック数と総バッテリー需要への影響
6.6 用途別充電モデル
6.7 ワイヤレス電力伝送
6.8 エネルギーハーベスティングおよび回生システム
7 サプライチェーンと競争環境
7.1 ヒューマノイド用バッテリーのバリューチェーン
7.2 現在の市場規模:戦略的意義はあるが、まだ実質的な規模には至っていない
7.2.1 ロボット用バッテリーの出荷量とリチウムイオン電池総出荷量の比較(2024年:5.2 GWh、<0.4%)
7.2.2 2026年の人型ロボット用バッテリー需要(約0.1 GWh)対ギガファクトリー規模
7.2.3 バッテリーベンダーの主張対ロボットOEMの優先事項
7.3 サプライヤーとOEMの関係
7.4 地域別分析
7.4.1 中国:規模、先駆的な全固体電池プログラム、および完全な国内サプライチェーン
7.4.2 韓国:EVからロボットへの転換
7.4.3 日本:パナソニック、TDK、村田製作所、マクセル
7.4.4 台湾、米国、欧州
7.5 サプライヤーの階層
7.6 ヒューマノイドメーカーおよびバッテリーインテグレーターとしての自動車OEM
7.6.1 XPENGの広州ヒューマノイド生産拠点
7.6.2 GAC GoMateによる小ロット生産
7.7 材料サプライヤー
7.8 ロボット用バッテリーパック専門インテグレーター
7.9 2024~2026年の投資、提携、合弁事業、M&A
7.10 バッテリー製造におけるヒューマノイド:CATL、BMW、および逆の関係性
8 最終用途
8.1 産業製造
8.1.1 自動車およびバッテリー工場
8.1.2 エレクトロニクスおよび一般製造業
8.2 物流および倉庫業
8.3 商業およびサービス業
8.3.1 小売およびホスピタリティ
8.3.2 医療および高齢者介護(KAPEXによる病院への導入)
8.4 家庭・民生用
8.5 研究、教育、AIトレーニング用データ収集
8.6 危険環境、防衛、屋外
8.7 用途別バッテリー要件の比較
9 2027-2040年の世界市場予測
9.1 予測の概要
9.2 シナリオと仮定
9.3 バッテリー需要(GWh)
9.3.1 用途別
9.3.2 技術別産業用需要
9.3.3 バッテリー交換を含む産業用需要
9.3.4 技術別商業・家庭用需要
9.3.5 化学組成別
9.3.6 ヒューマノイド向け全固体電池の需要
9.3.7 ニッケル含有量別のリチウムイオンNMC電池
9.3.8 セル形状別
9.3.9 地域別
9.4 市場規模(百万米ドル)
9.4.1 平均販売価格
9.4.2 用途別
9.4.3 化学組成別
9.4.4 用途別固体電池
9.4.5 地域別
9.4.6 市場規模の内訳:セル、パック、BMS、熱管理システム
9.5 シナリオ分析
9.6 感度分析
10 規制、規格、課題および見通し
10.1 安全規格および認証
10.2 規格のギャップ:ロボット用バッテリーのデューティサイクルや性能試験の欠如
10.3 中国の全固体電池の定義:GB/T 43568-2026 および IEC への提案
10.4 EU バッテリー規制:取り外し可能性、バッテリーパスポート、リサイクル
10.5 輸送、使用済み処理、セカンドライフ
10.6 サプライチェーンのリスク:重要鉱物、輸出規制、関税
10.7 技術的課題
10.8 市場的課題:不明確な製品と市場の適合性、急速に変化するロボットアーキテクチャ、サプライヤーによる誇大宣伝
10.8.1 バッテリーの認定サイクルよりも速いペースで進化するロボット本体の設計
10.8.2 プラットフォーム間のバッテリーパックの標準化の欠如
10.8.3 まだ収束していない全固体電池の化学的アプローチ
10.9 SWOT分析
10.10 2040年までの見通し
11 企業プロファイル
(82社の企業プロファイル)
12 付録
12.1 本レポートの範囲と目的
12.2 定義と用語
12.3 ヒューマノイドロボットの分類
12.3.1 二足歩行型、車輪型、およびハイブリッド型ヒューマノイド
12.3.2 自律レベル:レベル3からレベル4への移行
12.4 調査方法論
12.4.1 一次調査および二次調査
12.4.2 予測モデル
12.4.3 シナリオ:ベース、保守的、加速的
12.5 市場セグメンテーション
12.6 用語集
12.7 略語一覧
13 参考文献
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図表リスト
LIST OF TABLES
Key humanoid market indicators 2025-2026
Humanoid vs. EV battery requirements compared
Solid-state battery commercialization targets of leading cell makers for robotics
Global humanoid battery demand by application 2027-2040 (GWh)
Global humanoid battery market value by chemistry 2027-2040 (US$ million)
Humanoid robot and humanoid battery forecasts compared by source
Market drivers and restraints for humanoid robot batteries
Global industrial robot operational stock and annual installations by region (latest available)
Humanoid robot shipments and installed base estimates 2024-2026 by source
Global humanoid robot shipments by application 2027-2040 (thousand units)
Global humanoid robot installed base by application 2027-2040 (thousand units, year end)
Humanoid penetration rate by sector, 2030, 2035 and 2040
Humanoid robot shipments by region 2027-2040 (thousand units)
Government programmes relevant to humanoid batteries
Battery cost share of robot price by chemistry at US$5,000, US$20,000 and US$50,000 price points (2 kWh pack, 2027 pack prices)
Power consumption by subsystem and activity (full-size bipedal humanoid, typical ranges)
Estimated energy demand per shift for example humanoid applications
Battery requirements: humanoid vs. EV, eVTOL/drone, AMR, quadruped and power tool
Peak and continuous discharge requirements by activity
Battery specifications of leading humanoid robots (manufacturer data; n/d = not disclosed)
Average battery capacity per humanoid robot by application 2025-2040 (kWh)
Gap analysis: installed vs. required energy for 2, 4, 8 and 12 hour operation
Battery challenges for humanoid robots and mitigation strategies
Rechargeable battery technologies compared for humanoids
NCM vs. LFP: effect of chemistry switch on humanoid robot price (2 kWh pack, 2026 cell prices)
Lithium-ion anode materials compared
Semi-solid-state cells offered for robots: specifications by supplier
Solid electrolyte families compared
Solid-state cost premium per unit: humanoid robot vs. electric vehicle
Humanoid solid-state battery programmes: claimed specifications, runtime and timing
Solid-state vs. LFP and NCM pack cost 2026-2040 (US$/kWh, humanoid packs)
Solid-state mass production timelines
Chemistry share of humanoid battery demand, 2027, 2030, 2035 and 2040
Cell format comparison for humanoid robots
Cell format share of humanoid battery demand 2027-2040
Estimated cell count and pack volume for 2.0, 3.0 and 5.0 kWh packs by cell format (14S, ~52 V nominal)
Pack architecture comparison: energy, serviceability, safety, cost
Pack voltage and configuration by humanoid model
Thermal management approaches by humanoid class (reported examples where disclosed)
Fast-charge capability by chemistry and impact on cycle life
Battery swapping implementations by humanoid model
Total cost of ownership per robot: fast charging vs. swapping
Swap-pack multiplier by application 2027-2040 (packs in service per robot)
Recommended charging and swapping model by application
Publicly disclosed battery supply relationships with humanoid OEMs
Humanoid battery suppliers by region and technology focus
Tiered supplier landscape
Automaker humanoid programmes and battery sourcing
Cathode, solid electrolyte and anode suppliers targeting humanoid batteries
Key investments and partnerships in humanoid batteries 2024-2026
Industrial humanoid deployments and battery configurations
Battery requirement profile by application
Published humanoid battery and robot forecasts compared
Global humanoid battery demand by application 2027-2040 (GWh)
Industrial humanoid battery demand by technology 2027-2040 (GWh)
Industrial humanoid battery demand including swap packs 2027-2040 (GWh)
Commercial and domestic humanoid battery demand by technology 2027-2040 (GWh)
Global humanoid battery demand by chemistry 2027-2040 (GWh)
Humanoid solid-state battery demand: semi-solid vs. all-solid-state 2027-2040 (GWh)
Lithium-ion NMC demand by nickel content 2027-2040 (GWh)
Humanoid battery demand by cell format 2027-2040 (GWh)
Humanoid battery demand by region 2027-2040 (GWh)
Cell and pack ASP by chemistry 2027-2040 (US$/kWh, cell / pack)
Humanoid battery market value by application 2027-2040 (US$ million)
Humanoid battery market value by chemistry 2027-2040 (US$ million)
Solid-state humanoid battery market value by application 2027-2040 (US$ million)
Humanoid battery market value by region 2027-2040 (US$ million)
Humanoid battery system value split 2027-2040 (US$ million)
Base, conservative and accelerated scenarios: demand and value, 2030, 2035, 2040
Sensitivity of 2040 demand to runtime targets, US$/kWh and swap adoption
Standards relevant to humanoid robot batteries
Barriers to scale for humanoid batteries
SWOT analysis: humanoid robot battery market
Battery metrics and terminology used in this report
Humanoid morphology and its implications for battery capacity, placement and runtime
Key forecast assumptions 2027-2040 (base case)
LIST OF FIGURES
Humanoid battery chemistry roadmap 2027-2040
Humanoid battery demand 2025-2026 vs. output of a single 30 GWh gigafactory line
Humanoid battery supplier map by region and technology tier
Global humanoid battery demand by application 2027-2040 (GWh)
Global humanoid installed base by application 2027-2040
Power flow diagram for a humanoid robot
Runtime vs. battery mass trade-off for a bipedal humanoid
Typical humanoid duty cycle and state-of-charge profile over a shift
Battery capacity vs. operating time for commercial humanoids
Robot weight vs. battery capacity
Battery capacity vs. degrees of freedom
Average battery capacity per humanoid robot 2025-2040 (kWh)
Humanoid runtime roadmap 2024-2032: transitional Li-ion to semi-solid and all-solid-state packs
Chemistry suitability for humanoid robots (radar chart)
XPENG IRON
GAC GoMate
EngineAI's T800 humanoid
Farasis Energy all-solid-state pouch cells
CALB solid-state cell
Solid-state battery cost-down trajectory 2026-2040
Solid-state commercialization timeline for robotics, 2026-2032
Technology readiness and adoption timeline by chemistry
Battery pack placement options in a humanoid body
Figure 03 battery pack architecture (schematic)
Conventional charging vs. battery swapping: robot availability over 24 hours
Value chain: materials to cells to packs/BMS to robot OEMs to fleet operators
Regional share of humanoid battery cell supply, 2026 vs. 2035
Application vs. battery attribute heat map
Global humanoid battery demand by application 2027-2040 (GWh)
Chemistry mix of humanoid battery demand 2027-2040 (%)
Humanoid solid-state battery demand 2027-2040 (GWh)
Humanoid battery demand by region 2027-2040 (GWh)
Humanoid battery market value by chemistry 2027-2040 (US$ million)
Scenario range for humanoid battery demand 2027-2040 (GWh)
Humanoid battery forecast model structure
Segmentation framework: application, chemistry, cell format, pack architecture, charging model, region
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Summary

Battery runtime has become one of the main limits on how far and how fast humanoid robots can scale. Most humanoids today run just two to four hours per charge, against the eight-to-twelve-hour shifts their industrial and commercial deployers need—making the battery the binding constraint on humanoid deployment rather than actuators, sensors or AI.
This report examines the full battery stack for humanoid robots: the power demands of a humanoid and the share of the bill of materials the battery represents (an industry target of roughly 10% of robot price), battery requirements and design constraints, cell chemistries from high-nickel lithium-ion through semi-solid and all-solid-state to lithium-sulfur and sodium-ion, cell formats, pack integration, BMS, thermal management and safety, and the choice between fast charging and battery swapping. It argues humanoids will be solid-state's first commercial market, ahead of EVs.
It maps the supply chain and competitive landscape across Asia, North America and Europe, covers end-use applications from industrial and logistics to healthcare, household and hazardous settings, and provides demand (GWh) and value (US$ million) forecasts for 2027–2040 by application, chemistry, cell format and region, alongside regulation, standards, a SWOT analysis and an outlook to 2040. The report profiles 82 companies.
Report contents include:
- Humanoid robot market context 2026–2040: shipments and installed base, penetration by sector, regional markets (China, US, South Korea, Japan, Europe), government policy and industrial strategy.
- Humanoid cost structure and the battery share of BOM, including the ~10% target and conditions for a sub-US$20,000 humanoid; power demand by subsystem and activity, with 10+ kWh use cases.
- Battery requirements and design constraints: gravimetric and volumetric energy density (target >1,000 Wh/L), power density, cycle and calendar life, safety for close human interaction, and the gap analysis to 8-hour operation.
- Battery chemistries and cell technologies: lithium-ion cathodes and anodes, semi-solid/quasi-solid-state, all-solid-state (sulfide, oxide, polymer, halide), lithium-metal/anode-free, lithium-sulfur, sodium-ion, plus metal-air, structural batteries, supercapacitors and fuel cells.
- Humanoid solid-state programmes (XPENG, GAC GoMate, EngineAI, Farasis, CALB, Joyson–Enpower, EVE Energy, Samsung SDI) and a chemistry adoption roadmap 2027–2040.
- Cell formats, pack architectures, voltage platforms, battery management systems, thermal management and safety, with case studies (Figure 03, Tesla Optimus, Boston Dynamics Atlas, UBTECH Walker S2).
- Charging vs. battery swapping: fast charging (5C–7C), docking and autonomous charging, swap stations and fleet energy management, economics and total cost of ownership, wireless power and energy harvesting.
- Supply chain and competitive landscape: the humanoid battery value chain, supplier–OEM relationships, regional analysis, supplier tiers, automotive OEMs as humanoid makers, and investments/partnerships/M&A 2024–2026.
- End-use applications across industrial manufacturing, logistics, commercial and service, healthcare/eldercare, household, research/education and hazardous/defence settings.
- Global market forecasts 2027–2040: demand (GWh) and value (US$ million) by application, chemistry, cell format and region, with scenario and sensitivity analysis.
- Regulation, standards, challenges and outlook: safety certification, China's solid-state definitions (GB/T 43568-2026), the EU Battery Regulation, supply-chain risks, SWOT analysis and outlook to 2040.
- 82 company profiles, appendices (classification, methodology, segmentation, glossary) and references.
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Table of Contents
1 EXECUTIVE SUMMARY
1.1 Report scope and key definitions
1.2 Why the battery is the binding constraint on humanoid deployment
1.3 The humanoid market in 2026: hype vs. deployment reality
1.4 Humanoid vs. EV battery requirements
1.5 Battery chemistry roadmap 2027-2040
1.6 Solid-state batteries: why humanoids are solid-state's first commercial market
1.7 Market reality check: a premium niche of ~0.1 GWh in 2026
1.8 Charging vs. battery swapping: implications for battery demand
1.9 Competitive landscape
1.10 Global humanoid battery demand 2027-2040 (GWh)
1.11 Global humanoid battery market value 2027-2040 (US$ million)
1.12 Comparison of third-party forecasts
1.13 Market drivers and restraints
1.14 Strategic recommendations
2 HUMANOID ROBOT MARKET CONTEXT AND POWER DEMAND
2.1 Industry overview 2026
2.1.1 From demonstration to pilot deployment
2.1.2 The industrial robot baseline: five million robots in factories
2.1.3 Humanoid sales 2025: ~7,000 units for industrial and professional use
2.1.4 2026 shipments
2.1.5 Robot battery demand 2025-2026
2.1.6 Capital markets
2.1.7 Specialised physical AI vs. humanoids: where value is captured
2.2 Humanoid shipment and installed base outlook 2027-2040
2.2.1 Penetration by sector
2.3 Regional markets
2.3.1 China
2.3.2 United States
2.3.3 South Korea
2.3.4 Japan
2.3.5 Europe
2.3.6 Rest of World
2.4 Government policy and industrial strategy
2.5 Humanoid cost structure and the battery share of BOM
2.5.1 Humanoid BOM breakdown
2.5.2 Battery cost share of robot price and the ~10% industry target
2.5.3 Conditions for a sub-US$20,000 humanoid and implications for battery cost
2.6 Power demand of a humanoid robot
2.6.1 What the battery powers
2.6.2 Power consumption by subsystem and activity
2.6.3 Human caloric benchmark and cost of transport
2.6.4 Energy demand of example applications, including 10+ kWh use cases
2.6.5 AI compute: a growing share of the energy budget
3 BATTERY REQUIREMENTS AND DESIGN CONSTRAINTS
3.1 Requirements compared with other mobile platforms
3.2 Energy density: gravimetric and volumetric
3.2.1 Torso volume and mass limits: packs confined to the chest compartment
3.2.2 Volumetric vs. gravimetric energy density: why Wh/L matters more than in EVs
3.2.3 The weight paradox: extra battery mass raises actuator load
3.2.4 Target: >1,000 Wh/L cells for full-shift operation
3.3 Power density and peak discharge for dynamic motion
3.4 Cycle life and calendar life under multi-shift duty
3.4.1 Cycling profile of humanoid robots
3.5 Safety for close human interaction
3.5.1 Thermal runaway, nail penetration and fire containment
3.5.2 Fall, impact, vibration and shock from bipedal locomotion
3.6 Operating temperature range
3.7 Fast-charge capability
3.8 Weight distribution, centre of mass and balance
3.9 Current state of humanoid batteries
3.9.1 Specifications of commercial humanoids
3.9.2 Bipedal (<1 kWh typical) vs. wheeled (>1.5 kWh) humanoids
3.9.3 Average capacity per robot 2025-2040
3.10 Gap analysis: the road to 8-hour operation
3.10.1 Runtime today: ~2 hours for transitional packs
3.10.2 The 8-hour shift threshold, expected around 2028
3.11 Designing the robot around the pack: battery-led robot architecture
3.12 Key battery challenges
4 BATTERY CHEMISTRIES AND CELL TECHNOLOGIES
4.1 Selection criteria and overview
4.2 Lithium-ion batteries
4.2.1 Cathodes: NMC, NCA, LFP, LMFP, LCO, LMO
4.2.2 High-nickel NMC (NMC622, NMC811, NMC9.5.5): the current incumbent
4.2.3 LFP: cost advantage in lower-endurance and voice-interaction robots
4.2.4 Anodes: graphite, silicon-carbon and silicon-dominant
4.2.5 High-rate power cells for actuator peak loads
4.2.6 Lithium-polymer packs
4.3 Semi-solid and quasi-solid-state batteries
4.3.1 Technology and commercial status
4.3.2 Humanoid deployments
4.4 All-solid-state batteries
4.4.1 Sulfide, oxide, polymer and halide electrolytes
4.4.2 Electrode technologies: high-nickel cathodes, silicon, lithium metal, anode-free
4.4.3 Why humanoids commercialize solid-state before EVs: <2 kWh robot packs vs. 60-100 kWh EV packs
4.4.4 Robots as the premium-tolerant customer: energy density, peak power and safety
4.4.5 Humanoid solid-state programmes
4.4.5.1 XPENG IRON (2nd generation)
4.4.5.2 GAC GoMate (3rd generation)
4.4.5.3 EngineAI (Zhongqing) T800
4.4.5.4 Farasis (Funeng Technology)
4.4.5.5 CALB
4.4.5.6 Joyson-Enpower embodied-AI battery joint venture
4.4.5.7 EVE Energy Longquan No. 2
4.4.6 Cost: US$400-600/kWh today vs. LFP and NCM packs
4.4.7 Samsung SDI's two-track strategy: cylindrical for mass-market robots, all-solid-state for premium humanoids
4.4.7.1 Pouch all-solid-state for physical AI vs. prismatic for EVs
4.4.7.2 S-Line pilot: sulfide electrolyte, anode-free design, customer evaluation
4.4.8 Mass production plans of key solid-state players
4.4.9 Unconverged routes: oxide, sulfide and polymer as parallel chemistry bets
4.4.10 Automotive OEM solid-state timelines and spill-over to humanoids
4.4.11 Robots as the field-data generator for automotive solid-state programmes
4.5 Lithium-metal and anode-free batteries
4.6 Lithium-sulfur batteries
4.6.1 Advantages and challenges
4.6.2 Humanoid applications
4.7 Sodium-ion batteries: low-cost household robots and docking stations
4.8 Long-term and complementary technologies
4.8.1 Metal-air (Li-air, Zn-air)
4.8.2 Structural batteries (EFSB) for limbs and tendons
4.8.3 Supercapacitors and hybrid storage for peak power
4.8.4 Fuel cells for long-endurance robots
4.9 Chemistry adoption roadmap 2027-2040
5 CELL FORMATS, PACK INTEGRATION, BMS, THERMAL MANAGEMENT AND SAFETY
5.1 Cell formats
5.1.1 Cylindrical: 18650, 21700, 46-series
5.1.2 Pouch: Samsung SDI's shift to pouch format for robots
5.1.3 Prismatic
5.1.4 Structural and custom-shaped cells
5.2 Cell count and pack sizing
5.2.1 21700-based pack estimation
5.2.2 4680-based pack estimation
5.2.3 Installed vs. actual capacity: fit assessment for major models
5.3 Pack architectures
5.3.1 Centralised torso pack
5.3.2 Distributed and embedded packs
5.3.3 Swappable cartridges: single and dual
5.3.4 Structural integration: torso as battery enclosure
5.3.5 Per-model pack customisation vs. platform standardisation
5.4 Voltage platforms and power distribution
5.5 Battery management systems
5.5.1 SoC/SoH estimation under dynamic loads
5.5.2 AI-driven BMS and predictive energy management
5.5.3 Functional safety and robot-controller integration
5.6 Thermal management
5.6.1 Air, heat-pipe and liquid cooling
5.6.2 Shared cooling of battery and AI compute
5.6.3 Case studies
5.6.4 Figure 03 battery design
5.6.5 Tesla Optimus: pack, cells and patent PCT/US2023/033983
5.6.6 Boston Dynamics Atlas battery strategy
5.6.7 UBTECH Walker S2 dual-battery system
5.6.8 High-power pack for multi-legged robots (Molicel P45B 16S3P)
5.7 Connectors, harnesses and protection circuits
6 CHARGING, BATTERY SWAPPING AND ENERGY MANAGEMENT
6.1 Limited endurance: fast charging or swapping?
6.2 Fast charging (5C-7C) and degradation trade-offs
6.3 Docking and autonomous charging
6.4 Battery swapping
6.4.1 Manual hot swapping
6.4.2 Autonomous self-swapping
6.4.3 Dual-battery architectures
6.4.4 Swap stations and fleet energy management
6.4.5 Standardisation of swappable packs
6.5 Economics of battery swapping
6.5.1 Additional packs per robot and effect on total battery demand
6.6 Charging model by application
6.7 Wireless power transfer
6.8 Energy harvesting and regenerative systems
7 SUPPLY CHAIN AND COMPETITIVE LANDSCAPE
7.1 Humanoid battery value chain
7.2 Market scale today: strategic, not yet material
7.2.1 Robot battery shipments vs. total Li-ion (5.2 GWh in 2024, <0.4%)
7.2.2 Humanoid battery demand of ~0.1 GWh in 2026 vs. gigafactory scale
7.2.3 Battery vendors' narratives vs. robot OEM priorities
7.3 Supplier-OEM relationships
7.4 Regional analysis
7.4.1 China: scale, first-mover solid-state programmes and a full domestic supply chain
7.4.2 South Korea: EV-to-robot pivot
7.4.3 Japan: Panasonic, TDK, Murata, Maxell
7.4.4 Taiwan, US and Europe
7.5 Supplier tiers
7.6 Automotive OEMs as humanoid makers and battery integrators
7.6.1 XPENG Guangzhou humanoid production base
7.6.2 GAC GoMate small-batch production
7.7 Materials suppliers
7.8 Specialist robotics pack integrators
7.9 Investments, partnerships, joint ventures and M&A 2024-2026
7.10 Humanoids in battery manufacturing: CATL, BMW and the reverse relationship
8 END-USE APPLICATIONS
8.1 Industrial manufacturing
8.1.1 Automotive and battery plants
8.1.2 Electronics and general manufacturing
8.2 Logistics and warehousing
8.3 Commercial and service
8.3.1 Retail and hospitality
8.3.2 Healthcare and eldercare (KAPEX hospital deployment)
8.4 Household and domestic
8.5 Research, education and AI training-data collection
8.6 Hazardous environments, defence and outdoor
8.7 Battery requirements compared across applications
9 GLOBAL MARKET FORECASTS 2027-2040
9.1 Forecast summary
9.2 Scenarios and assumptions
9.3 Battery demand (GWh)
9.3.1 By application
9.3.2 Industrial demand by technology
9.3.3 Industrial demand including battery swapping
9.3.4 Commercial and domestic demand by technology
9.3.5 By chemistry
9.3.6 Solid-state battery demand from humanoids
9.3.7 Lithium-ion NMC by nickel content
9.3.8 By cell format
9.3.9 By region
9.4 Market value (US$ million)
9.4.1 Average selling prices
9.4.2 By application
9.4.3 By chemistry
9.4.4 Solid-state batteries by application
9.4.5 By region
9.4.6 Value split: cells, packs, BMS and thermal systems
9.5 Scenario analysis
9.6 Sensitivity analysis
10 REGULATION, STANDARDS, CHALLENGES AND OUTLOOK
10.1 Safety standards and certification
10.2 Standards gap: no robot battery duty-cycle or performance test
10.3 China's solid-state definitions: GB/T 43568-2026 and the IEC submission
10.4 EU Battery Regulation: removability, battery passport and recycling
10.5 Transport, end-of-life and second life
10.6 Supply chain risks: critical minerals, export controls and tariffs
10.7 Technical challenges
10.8 Market challenges: undefined product-market fit, fast-changing robot architectures, supplier hype
10.8.1 Robot body designs iterating faster than battery qualification cycles
10.8.2 Lack of pack standardisation across platforms
10.8.3 Solid-state chemistry routes yet to converge
10.9 SWOT analysis
10.10 Outlook to 2040
11 COMPANY PROFILES
(82 company profiles)
12 APPENDICES
12.1 Report scope and objectives
12.2 Definitions and terminology
12.3 Humanoid robot classification
12.3.1 Bipedal, wheeled and hybrid humanoids
12.3.2 Autonomy levels: transition from Level 3 to Level 4
12.4 Research methodology
12.4.1 Primary and secondary research
12.4.2 Forecast model
12.4.3 Scenarios: base, conservative and accelerated
12.5 Market segmentation
12.6 Glossary of terms
12.7 List of abbreviations
13 REFERENCES
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List of Tables/Graphs
LIST OF TABLES
Key humanoid market indicators 2025-2026
Humanoid vs. EV battery requirements compared
Solid-state battery commercialization targets of leading cell makers for robotics
Global humanoid battery demand by application 2027-2040 (GWh)
Global humanoid battery market value by chemistry 2027-2040 (US$ million)
Humanoid robot and humanoid battery forecasts compared by source
Market drivers and restraints for humanoid robot batteries
Global industrial robot operational stock and annual installations by region (latest available)
Humanoid robot shipments and installed base estimates 2024-2026 by source
Global humanoid robot shipments by application 2027-2040 (thousand units)
Global humanoid robot installed base by application 2027-2040 (thousand units, year end)
Humanoid penetration rate by sector, 2030, 2035 and 2040
Humanoid robot shipments by region 2027-2040 (thousand units)
Government programmes relevant to humanoid batteries
Battery cost share of robot price by chemistry at US$5,000, US$20,000 and US$50,000 price points (2 kWh pack, 2027 pack prices)
Power consumption by subsystem and activity (full-size bipedal humanoid, typical ranges)
Estimated energy demand per shift for example humanoid applications
Battery requirements: humanoid vs. EV, eVTOL/drone, AMR, quadruped and power tool
Peak and continuous discharge requirements by activity
Battery specifications of leading humanoid robots (manufacturer data; n/d = not disclosed)
Average battery capacity per humanoid robot by application 2025-2040 (kWh)
Gap analysis: installed vs. required energy for 2, 4, 8 and 12 hour operation
Battery challenges for humanoid robots and mitigation strategies
Rechargeable battery technologies compared for humanoids
NCM vs. LFP: effect of chemistry switch on humanoid robot price (2 kWh pack, 2026 cell prices)
Lithium-ion anode materials compared
Semi-solid-state cells offered for robots: specifications by supplier
Solid electrolyte families compared
Solid-state cost premium per unit: humanoid robot vs. electric vehicle
Humanoid solid-state battery programmes: claimed specifications, runtime and timing
Solid-state vs. LFP and NCM pack cost 2026-2040 (US$/kWh, humanoid packs)
Solid-state mass production timelines
Chemistry share of humanoid battery demand, 2027, 2030, 2035 and 2040
Cell format comparison for humanoid robots
Cell format share of humanoid battery demand 2027-2040
Estimated cell count and pack volume for 2.0, 3.0 and 5.0 kWh packs by cell format (14S, ~52 V nominal)
Pack architecture comparison: energy, serviceability, safety, cost
Pack voltage and configuration by humanoid model
Thermal management approaches by humanoid class (reported examples where disclosed)
Fast-charge capability by chemistry and impact on cycle life
Battery swapping implementations by humanoid model
Total cost of ownership per robot: fast charging vs. swapping
Swap-pack multiplier by application 2027-2040 (packs in service per robot)
Recommended charging and swapping model by application
Publicly disclosed battery supply relationships with humanoid OEMs
Humanoid battery suppliers by region and technology focus
Tiered supplier landscape
Automaker humanoid programmes and battery sourcing
Cathode, solid electrolyte and anode suppliers targeting humanoid batteries
Key investments and partnerships in humanoid batteries 2024-2026
Industrial humanoid deployments and battery configurations
Battery requirement profile by application
Published humanoid battery and robot forecasts compared
Global humanoid battery demand by application 2027-2040 (GWh)
Industrial humanoid battery demand by technology 2027-2040 (GWh)
Industrial humanoid battery demand including swap packs 2027-2040 (GWh)
Commercial and domestic humanoid battery demand by technology 2027-2040 (GWh)
Global humanoid battery demand by chemistry 2027-2040 (GWh)
Humanoid solid-state battery demand: semi-solid vs. all-solid-state 2027-2040 (GWh)
Lithium-ion NMC demand by nickel content 2027-2040 (GWh)
Humanoid battery demand by cell format 2027-2040 (GWh)
Humanoid battery demand by region 2027-2040 (GWh)
Cell and pack ASP by chemistry 2027-2040 (US$/kWh, cell / pack)
Humanoid battery market value by application 2027-2040 (US$ million)
Humanoid battery market value by chemistry 2027-2040 (US$ million)
Solid-state humanoid battery market value by application 2027-2040 (US$ million)
Humanoid battery market value by region 2027-2040 (US$ million)
Humanoid battery system value split 2027-2040 (US$ million)
Base, conservative and accelerated scenarios: demand and value, 2030, 2035, 2040
Sensitivity of 2040 demand to runtime targets, US$/kWh and swap adoption
Standards relevant to humanoid robot batteries
Barriers to scale for humanoid batteries
SWOT analysis: humanoid robot battery market
Battery metrics and terminology used in this report
Humanoid morphology and its implications for battery capacity, placement and runtime
Key forecast assumptions 2027-2040 (base case)
LIST OF FIGURES
Humanoid battery chemistry roadmap 2027-2040
Humanoid battery demand 2025-2026 vs. output of a single 30 GWh gigafactory line
Humanoid battery supplier map by region and technology tier
Global humanoid battery demand by application 2027-2040 (GWh)
Global humanoid installed base by application 2027-2040
Power flow diagram for a humanoid robot
Runtime vs. battery mass trade-off for a bipedal humanoid
Typical humanoid duty cycle and state-of-charge profile over a shift
Battery capacity vs. operating time for commercial humanoids
Robot weight vs. battery capacity
Battery capacity vs. degrees of freedom
Average battery capacity per humanoid robot 2025-2040 (kWh)
Humanoid runtime roadmap 2024-2032: transitional Li-ion to semi-solid and all-solid-state packs
Chemistry suitability for humanoid robots (radar chart)
XPENG IRON
GAC GoMate
EngineAI's T800 humanoid
Farasis Energy all-solid-state pouch cells
CALB solid-state cell
Solid-state battery cost-down trajectory 2026-2040
Solid-state commercialization timeline for robotics, 2026-2032
Technology readiness and adoption timeline by chemistry
Battery pack placement options in a humanoid body
Figure 03 battery pack architecture (schematic)
Conventional charging vs. battery swapping: robot availability over 24 hours
Value chain: materials to cells to packs/BMS to robot OEMs to fleet operators
Regional share of humanoid battery cell supply, 2026 vs. 2035
Application vs. battery attribute heat map
Global humanoid battery demand by application 2027-2040 (GWh)
Chemistry mix of humanoid battery demand 2027-2040 (%)
Humanoid solid-state battery demand 2027-2040 (GWh)
Humanoid battery demand by region 2027-2040 (GWh)
Humanoid battery market value by chemistry 2027-2040 (US$ million)
Scenario range for humanoid battery demand 2027-2040 (GWh)
Humanoid battery forecast model structure
Segmentation framework: application, chemistry, cell format, pack architecture, charging model, region
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よくあるご質問
Future Markets, inc.社はどのような調査会社ですか?
Future Markets, inc.は先端技術に焦点をあてたスウェーデンの調査会社です。
2009年設立のFMi社は先端素材、バイオ由来の素材、ナノマテリアルの市場をトラッキングし、企業や学... もっと見る
調査レポートの納品までの日数はどの程度ですか?
在庫のあるものは速納となりますが、平均的には 3-4日と見て下さい。
但し、一部の調査レポートでは、発注を受けた段階で内容更新をして納品をする場合もあります。
発注をする前のお問合せをお願いします。
注文の手続きはどのようになっていますか?
1)お客様からの御問い合わせをいただきます。
2)見積書やサンプルの提示をいたします。
3)お客様指定、もしくは弊社の発注書をメール添付にて発送してください。
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