「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。

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。來源：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。

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。

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％。來源：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。

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。

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。

來源：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。

本文獲《數位時代》授權刊登，原文：「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