下世代可攜式電源市場發展關鍵要因探討

2009.05.19 by
數位時代
下世代可攜式電源市場發展關鍵要因探討
一、前言未來將走向一個無所不在的無線世界(Ubiquitious Wireless World),包含電腦、消費性以及工商業、醫療等市場...

一、前言

未來將走向一個無所不在的無線世界(Ubiquitious Wireless World),包含電腦、消費性以及工商業、醫療等市場領域終端應用的電子產品,將擺脫電源線的桎梏邁向「真正的」無線化,並且產品設計逐漸趨向「輕、薄、短、小」及多功能整合。在這樣的趨勢下,即使是目前已商業化且較為先進的電池種類,如鎳氫電池和鋰離子電池,也將難以滿足可攜式裝置電力維持能力,未來消費者將更加重視電池在能量密度、續航力、充電效能與方便性及壽命等方面的表現。然而電池數十年來技術進步的腳程,卻遠不及硬體裝置規格與功能進展,因此可預見,技術進步相對緩慢的傳統電池,在可攜式電源市場的地位將受到嚴格的挑戰。

為了豐富化可攜式裝置之電源供應來源,研究單位及相關廠商致力於研發更輕薄、高容量、充電便捷、且能同時兼顧安全與環保的電源技術(圖一)。然而,由於可攜式產品種類繁多,每種電源技術亦有自己獨特的優點與缺點,因此沒有一種電源技術可適用於所有可攜式裝置,必須就電源在能量密度、充放電性能、成本及安全性等方面的表現作取捨,找到其適合的應用。表一針對各種可攜式電源,及其應用市場進行整理,由表中可得知未來傳統電池和其他電源技術將可能並存於市場,而要如何加速各電源技術市場推展腳步,必須找出影響各可攜式電源技術市場發展之關鍵要因。

![](http://www.itis.org.tw/ViewHTML/img/1_394735627.GIF)### 圖一 各種可攜式電源技術
### 表一 可攜式電能應用市場及市場需求 ![](http://www.itis.org.tw/ViewHTML/img/2_394735627.GIF)

二、可攜式電源市場發展關鍵要因探討

可攜式電源市場發展關鍵要因,可由可攜式電源發展之「市場驅動力」、「抑制各可攜式電源成長之因素」、推動可攜式電源發展之「互補性技術」及「法規」等四個面向來探討。

(一) 市場驅動力

全球化、可攜式電子裝置微型及複雜化,以及環保意識抬頭,皆為可攜式電源市場發展的驅動因子。全球化使人力突破國界藩籬,逐工作而居的工作型態,使得人們對於可攜式資通訊及消費性電子產品需求增加,對可攜式電源需求也隨之提高。而商業、娛樂、軍事及醫療等應用之可攜式電子裝置,逐漸趨向微型及複雜化,使得受限於物理限制,體積縮小有限的傳統鎳氫或鋰離子電池,將無法滿足可攜式電子裝置更輕更薄之需求。另外,環保意識抬頭,則是為一次電池以外的可攜式電源帶來發展機會,舉例來說,二次電池相較於一次電池,具有可回充再重複利用的優點較符合環保要求,因此近年來成長相當快速,逐漸取代一次電池的市場地位;而更為環保的燃料電池,更被視為未來可能取代鋰電池的潛力產品。

(二) 抑制市場成長因素

抑制各可攜式電源市場發展的影響因子,可由可攜式電源在性能、產品可靠度及成本等方面的表現,是否能契合市場需求來觀察。傳統電池如鎳鎘、鎳氫電池受限於性能成長逐漸不符合市場需求,以及環保意識高漲等因素,逐漸失去其在可攜式電子裝置之領導地位。鋰離子電池近年來受惠於手機、NB產業蓬勃發展,成為市場需求規模最大、成長性最高的主流電池,然而卻屢傳電池危安事件,因此加緊安全材料之開發與應用,成為鋰電池廠商最重視的研發方向;而高分子鋰電池使用高分子電解質,取代鋰離子電池所使用之液態電解質,相較於鋰離子電池具有更好的安全性,不過價格偏高是目前廠商必須積極跨越的門檻。

在新興的可攜式電源技術方面如燃料電池,目前所面臨的最大困境在於產品的信賴度與成本,無法符合市場需求與現有電池技術相互競爭,因此必須找到各自所屬的利基產品,以其為載具作為技術發展平台,並發揮規模經濟的效果取得生產成本上的優勢,未來才有機會有大量商品化的產品普及於市場上。

(三) 互補性技術的開發

影響可攜式電源技術性能表現最主要的關鍵,在於正負極與電解質材料的開發以及製程上的改進。正負極與電解質材料或製程上出現重大突破,是可攜式電源快速商品化的重要關鍵。例如高分子電解質在鋰電池上的應用,取代原來電池中電解質與隔離層的功能,減少電池漏液及內部短路等問題,大為提高新型鋰電池的安全性;直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell;DMFC)採用高分子電解質作為質子交換膜,顯著改善放電穩定度,使得DMFC被應用於可攜式電子裝置的機會大為增加;而導電性高分子電極材料的應用,則使得鋰電池在能量密度及充電速度上的表現大為提升。在製程方面,奈米技術與微型製造技術的導入,是輔助可攜電源在不影響,甚至是可提升可攜式電源性能表現的前提下,邁向微小化的重要關鍵。

(四) 法規與政府支持

安全法規的限制將成為新式可攜式電源商品化能否成功的潛在風險。鋰離子電池和微型燃料電池都受到航運法規規範,目前已准許旅客攜帶鋰電池,或含有鋰電池的可攜式電子產品上客機;國際民間航空組織(ICAO)與國際民間航空運送協會(IATA),於 2007年亦宣告,符合IEC-62282-6-1品安規之可攜式燃料電池產品均可攜帶至民航飛機上,此將有助於提升燃料電池導入可攜式電子產品的機會。另外,可攜式電源於醫療方面的應用也將面臨嚴格法規限制,例如射頻供電系統(RF powering systems)於醫療的應用,可靠性和安全性即為消費者和政府單位所最關注的,因此廠商在進行開發時,必須特別重視產品在可靠性及安全性方面的表現,且可能必須面臨一段為期很長的認證期。

政府在可攜式電源技術發展初期將扮演重要的角色,由於經濟成本為大部分廠商在開發新興技術時的主要考量因素,然而電源產業必須耗費龐大研發經費、資源、取得的研發材料成本亦所費不貲且研發時程長,若能透過政府的支持減低資金壓力,將有助於可攜式電源技術的發展。

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