「得固態電池者得天下」! 豐田、鴻海拚研發,揭電動車未來10年最重點戰場
「得固態電池者得天下」! 豐田、鴻海拚研發,揭電動車未來10年最重點戰場

回顧2020全年,特斯拉(Tesla)交付市場近50萬輛電動車。日前,執行長馬斯克(Elon Musk)在語音社群平台Clubhouse上談到,特斯拉目標是2030年以前,將年生產量提升至2,000萬輛電動車,然而前方最大的障礙,就是電池技術。

說白了就是電池太貴了。 鴻海產品長蕭才祐分析,以電動車的建造成本來看,電池就占了30~35%,其次是驅動系統20~25%,也就是說超過三分之一的成本來自動力電池,這也致使電動車價格居高不下。

除了電池成本占比偏高之外,鴻華先進副總經理陳正夫補充,電動車有一半重量來自電池,造成車身比燃油車還重,「電池重量如果減少一半,車子續航力可以增加25%。」

可以說,電池技術將是未來10年,所有業者較勁的重點戰場。截至目前,全球電動車電池技術,主要由幾間大廠商掌握。

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電動車之所以昂貴,是因為超過三分之一的成本來自電池,若能壓低製造成本並提升效能,將是車廠決勝關鍵。
圖/ 奧迪

10年前看準市場需求,寧德時代穩坐電池之王

根據市場分析公司SNE Research的數據,2020年電動車電池市占率前三大,依序是中國電池製造商寧德時代(CATL),市占達24%;南韓LG能源方案(LG Energy Solution)和日本Panasonic(松下)分別為23.5%和18.5%。這3家業者也都是電動車龍頭特斯拉的電池供應商。

從2017年起,寧德時代連續3年拿下全球電動車電池供應量第一,客戶幾乎涵蓋全球各大車廠:豐田(Toyota)、本田(Honda)、BMW、現代(Hyundai)、戴姆勒(Daimler)等。

寧德創辦人曾毓群,先前是新能源科技(ATL;主要生產手機電池)共同創辦人,在2011年看準電動車產業的趨勢後,回到家鄉福建寧德,成立寧德時代。曾毓群預言,2030年前電動車將比油車便宜,汽車更將在2040年實現全面電動化。

寧德時代之所以穩坐市占第一,要從電池原料路線之爭說起。鋰電池可以分為「鎳鈷錳(NCM)」、「鎳鈷鋁(NCA)」,以及「磷酸鋰鐵(LFP)」兩派組合,不過前兩者的缺點是碰撞後容易起火爆炸。寧德時代主力生產磷酸鋰鐵組合的電池,優點是價格便宜、安全性高,因此獲得特斯拉等車廠大量採用,寧德時代才得以稱王。

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圖/ 奧迪

延伸閱讀:特斯拉打下中國市場的幕後功臣,寧德時代怎麼十年內坐上世界第一電池供應商?

Model 3變便宜的幕後推手

研究機構Bernstein Research指出,中國製Model 3使用更輕巧、便宜的磷酸鐵鋰電池,使得每輛車的製造成本下降約600~1,200美元。

不過在特斯拉全車系中,主要電池供應商是Panasonic。自從2008年收購三洋電機,取得手機鋰電池、太陽能電池的關鍵技術後,Panasonic躍升為全球電池技術領頭羊。

在車用電池的核心產品上,Panasonic採用的是鎳鈷鋁系統。這項技術在平板電腦、智慧型手機等3C產品上很常見,應用於電動車上卻難度倍增,因為鎳鈷鋁鋰電池的能量密度是主流車用電池「磷酸鐵鋰電池」的好幾倍,需要很高的合成技術才能量產。

在2020年「電池日」(Battery Day)上,特斯拉公布新款「Tabless 4680電池」,也是跟Panasonic合作生產。Tabless 4680採螺旋式包裝,在相同的電池容量下,空間可擴大30%,讓電池能量密度提升5倍、續航力增加16%、製造成本降低76%,可望使得特斯拉「每千瓦/時」(kWh)價格減半,進而帶動售價接近一般燃油車。

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Tabless 4680採螺旋式包裝,在相同的電池容量下,空間可擴大30%,讓電池能量密度提升5倍、續航力增加16%、製造成本降低76%。
圖/ Tabless

未來電池:不用鈷、固態取代液態

要降低電動車的成本,並提高續航力與效能,電池的技術必須有所突破。

原料,是第一個需要突破的關鍵。 目前主流的鎳鈷鎂、鎳鈷鋁、鎳鈷錳等鋰電池組成形式,皆有「鈷(cobalt)」這項關鍵原料,可說是「現代石油」。由於鈷具有穩定物質、增加能量密度的特性,能確保電池壽命及充電速度,因此短期內電池產業都無法棄鈷而不用。

然而,長期來看,科技界希望能做出不使用鈷的電池。首先,鈷屬於稀有金屬,價格比鎳高出1倍以上,成為電池價格降不下來的主要障礙。其次,開採鈷的過程中會造成嚴重污染,甚至牽扯到剝削非洲童工的問題。

在2021年消費電子展(CES)上,Panasonic(松下)已表示將投入開發不使用鈷的電池;IBM Research電池實驗室也致力研發不需要金屬原料的電池技術,只要5分鐘就能充飽80%電力,並將與戴姆勒投入實際測試;通用汽車(GM)也宣布,其新電池將減少70%的鈷用量。

延伸閱讀:市值狠甩全球車企! 突破電池、自駕技術的特斯拉,能靠訂閱制再創高峰嗎?

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鈷屬於稀有金屬,價格比鎳高出1倍以上,且開採的過程中會造成嚴重污染,甚至牽扯到剝削非洲童工的問題。
圖/ shutterstock

安全性與效能,則是第二大關鍵。 電動車常見的乾電池或鋰電池,都是「液態電池」,要放入膠狀電解質,才能發揮電池性能。

液態電池的缺點是溫度過高或過低,都容易影響電池效能;即使使用快充,最快也要20~30分鐘才能充飽電,續航力多落在300~400公里;此外,液態電解液有外漏的危險,容易引發意外。

為此,科學家提出「固態電池」的構想,將電解液移除,改以全固態方式堆疊,不會因隔離層破損就導致正負極接觸短路爆炸,能量密度也提高,在負25℃~60℃的溫度範圍都能正常運作。

目前燃油車加滿油,續航力約為500公里,為解決里程焦慮,蔚來汽車喊出要研發採用固態電池、續航力達1,000公里的電動車,電池技術若能突破,將成為電動車普及一大推力。

目前之所以市面上還看不到固態電池,主要是有許多技術問題待突破,像是固態電解質導電度不如液態電解質等,除了技術不成熟外,製造成本仍高,不利於大規模製造普及。不過研究機構彭博能源財經(BloombergNEF)預估,固態電池若能大規模的生產,成本將只有鋰電池的40%,有機會成為電動車電池的主流。

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圖/ 數位時代

鴻海喊話:2024推商業化固態電池

向來以油電混合車技術稱霸的豐田汽車,已宣布投入固態電池研發,宣稱配有固態電池的電動車,續航里程超過500公里,使用快充最快10分鐘就能充飽電。日本專家預測,配有全新固態電池的次世代豐田Prius車款,最快可能在2022年上市。

近來積極進攻電動車市場的鴻海,也在2020年10月16日首度舉辦的「鴻海科技日」中宣布,將投入固態電池技術以及「電池快充與低溫優化」、「低鼓脹軟包技術」、「高能量密度電池」、「無貴金屬全新製程」等技術研發,目標在將電池重量減半、體積減少為六分之一,電池循環壽命提高10%以上。鴻海產品長蕭才祐透露,預計在2024年,鴻海就會推出首款商業化的固態電池。

同樣致力研發固態電池的新創QuantumScape,也受到不少關注,已經從比爾蓋茲、福斯汽車(Volkswagen)等投資者手中獲得超過5億美元融資。其中福斯汽車是最大金主,從2012年合作迄今,挹注至少3億美元。

2020年12月,QuantumScape透過線上活動披露一款全新電池,可在15分鐘充飽80%電力,讓電動車續航力提升90%,同時降低製造成本,預計在2025年推出配有這款電池的電動車。不過,QuantumScape目前仍未向外界展示過實際產品。

 一旦克服電池技術的障礙,相信離電動車普及的那天,也就不遠了。

責任編輯:郭昱彣、張庭銉

關鍵字: #電動車
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提供在地服務、鏈結全球網絡!KPMG台灣創新科技大賽,助新創躍登國際舞台!
提供在地服務、鏈結全球網絡!KPMG台灣創新科技大賽,助新創躍登國際舞台!

從2021年至今,每年11月在葡萄牙里斯本舉辦的Web Summit大會期間,都會有一場扣人心弦的「KPMG Global Tech Innovator」(以下稱KPMG GTI)全球總決賽。包括KPMG台灣、瑞典、巴西等各個國家的會員所,會在國內先經過激烈競選、推派出一組代表隊後,接著再由KPMG全額贊助,前往里斯本,一同展開一場新創間的「國際擂台賽」,「這是目前全球規模最大的新創賽事。」KPMG安侯建業創新與新創服務團隊主持會計師黃海寧強調。

KPMG GTI 規模最大新創賽事、創業風向球

她進一步解釋,由KPMG Global Private Enterprise創新創業服務網絡平台舉辦的KPMG GTI,一方面是為了提供各國新創產業在地服務,同時也是透過KPMG的國際網絡,為新創鏈結全世界。

如今,隨著賽事即將邁入第四屆,KPMG GTI幾乎已成為全球新創的風向球,每年進入決賽的隊伍,都是站在趨勢上創業。例如2021年有17個國家的KPMG會員與會,裡頭的主題包括AI和機器學習、金融科技與金融服務應用、零售和電商等,而台灣選出的代表隊,是投入AI、致力找出數據價值的InfuseAI;2022年增加至22個國家與會員所參賽,隨著ESG浪潮興起,在前三名中,包括能源跟潔淨科技、電商與零售的應用和健康科技等主題,台灣則由開發次世代眼動追蹤模組的見臻科技入選;2023年再度擴增至23個國家、隊伍與會,永續、AI和機器學習、金融科技一樣是熱門議題,黃海寧觀察,歐洲與中東國家的隊伍對「永續」議題著力甚深,尤其聚焦在像氫能等新潔淨能源解決方案的提供與應用,而耕耘永續、減碳的台灣代表活優科技,同樣不落人後,專注在植物肉油脂的研發。

特別的是,在KPMG GTI全球總決賽中,所有參賽隊伍需要在一周前抵達里斯本,準備事前採訪、與創業導師的三次一對一對談。所有採訪、短片錄製都採最高規格,由知名科技節目《Beyond Innovation》的主播兼製作人 Michael Bancroft進行訪談,Michael Bancroft也會在決賽的pitch時刻,擔任主持。來自全球知名創投機構、加速器和科技巨擘的評審,則會在團隊結束三分鐘的簡報後,針對選題、商業模式、短中長期發展規劃等環節,提出簡潔但直指核心的問題,「這是一場體現『創業無國界』精神的賽事,尤其團隊都是以『革命性的高科技』為題,不只要解決台灣一小撮人的問題,而是整個地球的問題,每一個建議都會非常受用。」黃海寧說。

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圖/ KPMG

賽事結束後,由於KPMG擁有完整的創新創業服務網絡平台和資料庫,所有參賽隊伍的資料,都會被收錄到KPMG的平台和資料庫中,方便全球投資人尋找標的,等於團隊不需要到不同國家、台灣駐各國的辦事處一一叩門,「只要透過KPMG的平台,直接在全球23個國家,都能找到對的資源。因為每個國家背後,就是一個KPMG的新創服務團隊在支援他們。」

從第一屆至第三屆,台灣的新創代表在KPMG GTI全球決賽中都收穫滿滿。那麼,究竟要如何才能脫穎而出,成為「KPMG GTI台灣創新科技大賽」的冠軍,代表台灣出賽?

選拔台灣代表 著重前瞻性、創業的人文素養

黃海寧解釋,賽事鎖定創立2至5年的早期科技新創,團隊首先必須經過書面初審,接著在決選的pitch中,展現自己的主題、技術、產品與商業模式,最終由9位評審團共同做出決定,「我們挑選代表隊的考量點,並非是已經募到很多資金、開始有許多訂單、高營收的閃亮明星。評審反而更希望看到具前瞻性、充滿信心的團隊。」

由於評審團中,KPMG僅占2個名額,另外7位是創投、加速器的代表,因此也能推薦各自輔導的團隊前來參賽,目的是期望藉由多元的評審團組成,擴大參賽團隊範圍,找出遍布台灣的優秀隊伍。

即便新創最終沒有成為代表台灣出征的團隊,但只要是進入前10名的隊伍,評審團便會設計各式各樣的課程、資源,協助新創在未來一年中快速成長。近來,黃海寧就觀察到,許多在0到1階段團隊的主要投資人,其實是台灣的中小企業主,但由於投資人和團隊間缺乏理解、互信,對新創的未來走向、產品發展等問題的看法可能天差地遠,導致新創無法挺過死亡幽谷,最終不幸夭折。因此,包括信任關係、基礎會計財報知識、法律知識、股權結構等,都是KPMG會提供新創團隊的重要課程內容。

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圖/ KPMG

另外,過去KPMG的媒合區域較著重在北區,且多為幾間固定的大企業;今年,KPMG預計增加中小企業與新創間的媒合,會再將媒合範圍擴大至南部,建立與億載會、磐石會等團體的合作關係。

目前,第四屆的KPMG GTI台灣創新科技大賽已經開跑,對於有心參與KPMG GTI競賽、成為台灣代表隊的新創,黃海寧透露,她經常在國外的創業團隊身上,看到對技術和產品的自信、對夢想的擘畫、對技術的擁抱,以及愛護地球的態度。她建議團隊參賽前,可以向不同面向的專家虛心求教,讓專家將技術、產品、商業模式協助修整到對的樣態,再端上舞台,「產品、技術固然重要,但建立與利害關係人的互信、培養『創業的人文素養』,也會是新創能否走得長久的關鍵。」

第四屆的KPMG GTI台灣創新科技大賽,瞭解更多:
https://kpmg.com/tw/en/home/insights/2024/03/global-tech-innovator.html

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