「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。

表065
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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迎戰大缺工時代!德國凱馳在台首推「智慧自主洗地機器人」,開啟商用清潔革命
迎戰大缺工時代!德國凱馳在台首推「智慧自主洗地機器人」,開啟商用清潔革命

在少子化與高齡化的雙重夾擊下,台灣勞力結構正面臨前所未有的嚴峻挑戰,預估從2020至2030年間,15至64歲的勞動人口將減少約10.3%。「缺工」不再是短期波動,而是長期影響各行各業的結構性危機,尤以高度依賴人力的清潔產業為甚。

然而在後疫情時代,社會對場域的衛生標準只增不減,加上大型商場、交通樞紐、物流中心與高科技廠房的建設面積每年持續擴增,清潔人員招募困難且年齡漸趨中高齡,有限人力難以扛起龐大的日常清潔工作。

面對亟待填補的市場空缺,全球清潔設備領導品牌德國凱馳,憑藉深厚的專業底蘊與嚴謹的研發標準,首次在台推出「KIRA BR 50智慧自主洗地機器人」,為台灣大型商用場域提供劃時代的智慧清潔解方。

凱馳總經理李恒毅觀察,少子化與高齡化衝擊清潔產業,透過更省時省力的「人機協作」模式,可大幅減輕第一線清潔人員負擔。
凱馳總經理李恒毅觀察,少子化與高齡化衝擊清潔產業,透過更省時省力的「人機協作」模式,可大幅減輕第一線清潔人員負擔。
圖/ 數位時代

凱馳總經理李恒毅強調,「KIRA BR 50並非要取代清潔人員,而是建立更省時省力的『人機協作』模式。」在傳統模式下,清潔人員必須拖著重達數十公斤的水桶與設備,在大面積區域來回奔波,耗時費力。有了KIRA BR 50後,機器人能精準且獨立承接大面積地板的頻繁清掃與洗刷,讓清潔人員將珍貴時間與專注力轉移至桌面、扶手及高接觸頻率的精細區域清潔,大幅減輕第一線負擔。

集結百年洗地技術與智慧科技,四大特點樹立清潔標竿

事實上,市場不乏新創科技公司推出清潔機器人,但凱馳業務總監李敍均指出,大多新創公司擅長科技部分,但對於「如何把地洗乾淨」的清潔本質缺乏經驗。德國凱馳成立近百年來,早已是這方面的專家,歷經總部反覆打磨,KIRA BR 50結合凱馳的專業工藝與前沿科技,以四大特點樹立智慧清潔標竿。

凱馳業務總監李敍均指出,「KIRA BR 50智慧自主洗地機器人」經過德國總部嚴格打磨才正式問世,展現德國工藝的嚴謹與專業。
凱馳業務總監李敍均指出,「KIRA BR 50智慧自主洗地機器人」經過德國總部嚴格打磨才正式問世,展現德國工藝的嚴謹與專業。
圖/ 數位時代

首先是「高效清潔」,相較一般清潔機器人使用盤刷,容易讓污垢在地面旋轉滯留,KIRA BR 50採用獨家滾刷技術,一次完成預掃、收集垃圾、洗地與擦乾,搭配側刷貼近牆角,完成零死角邊緣清潔。每分鐘超過1300轉的高轉速刷頭,加上業界最高刷壓,大幅提升清潔效果,最高每小時可自主清潔高達2365平方公尺,相當於5.6座籃球場,一小時即可完成約兩次台北車站大廳的清潔作業,非常適合面積廣大的車站、機場、物流中心等大型場域使用。

第二是「極致安全」,隨著智慧設備進入高科技產業與政府機關等敏感場域,企業對設備安全與隱私防護的要求也日益提高,KIRA BR 50配備「3D點陣式影像偵測技術」,當機器人在環境感知與避障時僅呈現去識別化的點陣雲,不記錄或上傳實體影像,從源頭杜絕案場影像與隱私資訊被記錄或外洩的疑慮。此外資料傳輸裝置均支援AES-256位元高規格加密,並通過IEC與Syss等多項國際認證的自主導航、電氣安全與防駭客入侵設計,領先競品,建立清潔機器人極致安全的新標準。

第三是「解放人力」,大面積且重複的洗地工作交給機器人後,第一線員工便能投入更多需要專業服務的細緻清潔工作;同時搭配四合一自動工作基站,能自動高速充電、補充清水、排放汙水、清洗水箱,讓清潔人員更加省事。

第四是「友善操作」,考量許多清潔人員為中高齡族群,機身特別以簡單顏色和圖形化介面標示清潔人員可獨立操作的簡易按鈕,直覺易懂。針對開放式大面積,僅需人工操作一次,機器人便可在短時間內自主完成地圖掃描與路徑規劃,並具備智慧記憶功能,能自動回補因臨時障礙物而漏洗的區域,無須專業工程師提前設定地圖與電子圍籬,大幅降低使用門檻。

第一線清潔龍頭實測驗證,人機協作打造清潔新紀元

這套智慧清潔方案在正式推向市場前,也已在台灣機場等第一線大型場域實地驗證,與凱馳合作長達10多年的台灣清潔產業龍頭——信實集團,正是這場科技變革的最佳見證者。

信實集團副總經理趙雪吟相當期待未來在大型公共場域中引進KIRA BR 50,藉此提升清潔效率。
信實集團副總經理趙雪吟相當期待未來在大型公共場域中引進KIRA BR 50,藉此提升清潔效率。
圖/ 數位時代

信實集團承攬機場、車站等眾多大型公共標案,對設備品質與安全極為挑剔,信實集團副總經理趙雪吟坦言,「服務業缺工已經是全面性挑戰,第一線清潔產業長期面臨人力招募困境,引進自動化設備是不可逆趨勢。」

早在一、兩年前他親赴德國凱馳,看到KIRA BR 50後,便非常期待正式在台上市的一天。此次信實率先參與驗證,對KIRA BR 50展現出的穩定度與清潔效率印象深刻,不僅能高效自主洗地,完成後還會返回工作站維護充電,讓有限人力集中於精細工作上。

「KIRA BR 50智慧自主洗地機器人」具備四大特點,以高效清潔與極致安全協助企業穩定清潔量能。
「KIRA BR 50智慧自主洗地機器人」具備四大特點,以高效清潔與極致安全協助企業穩定清潔量能。
圖/ 數位時代

趙雪吟也特別強調,公家機關與大型企業標案對設備的製造品質、電氣安全與資安防護有嚴格標準,凱馳耗費數年進行嚴謹測試與多項國際認證,正是信實能放心將機器人引入重要案場的關鍵,期望未來導入至更多大型公共場域。

隨著KIRA BR 50正式登台,凱馳不僅為缺工時代提供最佳解方,也展現作為全球清潔設備領導品牌的前瞻視野,敏銳洞察清潔產業缺工、高齡化的必然趨勢,從第一線人員與企業實際需求出發,提前佈局研發對應智慧產品。未來凱馳將持續以領航者之姿,引進多元的專業清潔機型,讓「人機協作」不再只是前瞻概念,而是兼顧品質、安全與人本價值的最佳幫手,全力助攻台灣清潔產業邁向更高效、智慧、也更有溫度的全新紀元。

在2026台北國際自動化工業大展中,凱馳也將「KIRA BR 50智慧自主洗地機器人」帶到現場,展示人機協作的智慧清潔模式。
在2026台北國際自動化工業大展中,凱馳也將「KIRA BR 50智慧自主洗地機器人」帶到現場,展示人機協作的智慧清潔模式。
圖/ 數位時代
關鍵字: #機器人

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