因應淨零減碳趨勢，各國政府紛紛制定禁售燃油車政策，搭配電動車購車補助、充電樁基礎建設等行政措施，全力推動電動車發展。而高速成長的儲能與電動車市場，帶動了電池技術發展。
根據研究機構TrendForce預估，2023年全球儲能需求為111 GWh，2030年將達1160 GWh，CAGR為36％，此市場的主流仍為鋰電池，市佔率超過90%。電動車市場的需求則更為強勁，EV-Volumes統計，2022年全球銷量為1050萬輛，年成長55%，預估2023年將達1430萬輛，與2022年相較成長36%。目前電動車市場以中國、美國、歐洲為主，中國仍是目前規模最大者，歐洲正迎頭趕上，尤其是北歐更是成長速度最快的市場。
就產業歷程來看，電動車仍處於發展初期，無論是電力系統、車身結構…等各方面技術都正全力提升中，而電池則是目前被高度重視的技術之一，因為電動車重視的效能、安全性兩大重點，和電池芯材質、電池模組設計都息息相關。
目前全球的電池芯以鋰離子為主，但已有台灣新創公司開始聚焦在「高鎳三元」與「鈦酸鋰」這兩種技術難度更高的材質，藉此提升競爭門檻，這兩款電芯，由於在安全性、功率密度、體積、充放電次數…等面向，都遠勝目前常用的鋰電池，因此深受市場矚目。
兩大電池新技術，什麼是「高鎳三元」和「鈦酸鋰」？
高鎳三元：能量密度高、續航力更強
高鎳三元電池是近年日、韓兩國的重點研發項目，電動車大廠特斯拉也大舉投入。高鎳三元電池中的「三元」意指鎳、鈷、錳 (鋁)三種元素，在過去的三元電池種，這三種元素的比例是1:1:1，後來調整為6:2:2，現在的研發方向則為8:1:1，三種不同比例元素所製成的新世代電芯材料，其能量密度從最初100Wh/kg提升到現在的300Wh/kg，逐漸逼近此材料的極限。
由於材料克容量的提升，帶動了能量密度的成長，以乘用型電動車為例，高鎳三元電池100kW可行駛500公里的續航力，是其他電池難以企及的效率，再搭配冷卻技術、SiC寬能隙半導體元件的支援，還可因高壓降低電流，減少電池發熱，從而延長使用壽命，觀察市場應用，高鎳三元電池將以電動二輪、四輪載具與無人機為主。
鈦酸鋰：不易短路、安全性更高
除了高鎳三元外，另一項安全與穩定性也極高的技術是鈦酸鋰電池芯。過去市場常見的磷酸鋰鐵、鋰鐵錳…等電池，不時出現燃燒、爆炸等狀況，原因在於這類電池的負極材料都採用石墨，由於石墨為「層狀結構」，當電池在快速充放電時出現鋰離子沉積，鋰離子會因碰撞後產生短路。
相較之下，鈦酸鋰的負極材料屬於「格狀結構」，充放電時每一鋰離子都會進入格中，不會彼此碰撞，因此安全性極高。格斯科技在產品驗證過程中，曾嘗試以外物大力破壞，電池仍能穩定完成放電，其安全性可見一斑。
由於鈦酸鋰電池的安全性高，但能量密度仍有成長空間，因此目前多用於行駛里程可規範的電動載具，如電動巴士、無人搬運車等，此外自動調頻儲能系統也適用。
台廠競爭機會：高階材料、軟包架構堆疊產品、差異化服務
研發高鎳三元、鈦酸鋰等新世代材質電池芯的同時，台灣的新創公司在電池架構與製造服務希望打造出與傳統作法不同的方式，透過對於材料的知識與製作工藝的研發，提煉出創新產品以及可以符合客製化需求的服務，量身打造最適化電池產品。
透過應用場域需求回推，計算、設計出合適的電池架構。以電動車為例，團隊人員會先了解動力系統中的馬達輸出數值，計算所需的電壓與電力容量，再透過不同操作電壓的電池芯串併，組裝成最佳化電池模組。
此外在產品架構方面，以「堆疊式製程」做出的軟包電池為主。早期的主流電池製程為「捲繞式」，再置入圓柱或方形硬殼中。但捲繞式架構的缺點有二，一是內阻往往高達15mΩ從而產生高熱，二是外部硬殼容易蓄壓，當熱膨脹到一定程度時就會出現爆炸。
而「堆疊式」的軟包電池內阻僅有0.5～0.7mΩ，更低的電阻帶來更低的熱量，同時軟包的外部材質可在熱膨脹時洩壓，降低電池爆炸機率，此外在能量密度、電池重量等方面，軟包電池的表現也都更為優異。這也是近期純電動車廠商逐漸轉向採用此類產品的主因。
以行動向國際說明，台廠在國際能源市場具備最佳實力
台廠目前在高鎳三元與鈦酸鋰電池兩大產品上已有了重大突破，像是鈦酸鋰電池芯的高安全性通過第三方專業認證，寬溫設計可讓電池芯在 -40⁰C至75⁰C的氣候下穩定運作。使用壽命方面，已有公司的鈦酸鋰電池即便經過8,000次循環充放電仍有91%容量，此外鈦酸鋰電池芯充放電的溫升更小，確保電池安全。在軟包電池芯製造層面，單邊單出極耳設計，可有效分散熱源、減少電池劣化，加大加厚極耳設計適用於大電流充放，極耳耐腐蝕塗層專利則可提高安全性。
已經有不少廠商投入儲能市場之中，在電池芯的部分，台灣透過深厚技術能量與產品品質，吸引了全球廠商目光。目前除了日本、東歐客戶外，也與美國、印度、英國等企業簽屬合作意向書，共同開發產品，同時更評估海外設廠的可能性。以2015年成立的新創格斯科技為例，旗下產品包括軟包電池芯、電池模組開發製造、儲能系統開發與組裝應用，2021年在桃園中壢打造的台灣首座GW電池超級工廠已於今年4月落成，預計2023年第3季投產，2024年第2季產能也已經達到1GWh以上。
放眼未來，台灣應將持續探索新世代電池的各種可能性，並在產官學研的共同合作下，探索與深化台灣電池領域的技術能量，爭取全球訂單，共同向世界證明台灣在能源市場中的關鍵地位。
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責任編輯：蘇祐萱
