朝「三高」目標邁進　電動車電池發展催油門

根據工研院產經中心(IEK)車輛研究部報告顯示，全球電動乘用車銷售量穩定成長，混合動力車(HEV)為銷售主力，電池只做為輔助啟動與再生煞車動能，因此容量較低，而且目前主要使用鎳氫電池，2017年對鎳氫電池與鋰電池的需求分別為70%與30%。相較之下，純電動車(BEV)與插電式混合動力車(PHEV)在2017年占電動乘用車銷售總量的21.2%與11.3%，兩者則皆使用鋰電池。 

圖1 工研院產經中心材料與化工研究組資深研究員呂學隆表示，中國大陸已為電動車關鍵市場，其政策與技術發展值得關注。

從台灣市場角度出發，台灣廠商大多以鋰電池作為開發總體的重點，其在開發過程中，勢必會鎖定不同種類的應用市場，而以目前電池產業來看，電動車的產量與需求十分驚人，主要投入的國家以中國大陸馬首是瞻，其電動車市場變化、政策與研究上的作法，也成為台灣廠商不得不因應的策略方針。 

工研院產經中心材料與化工研究組資深研究員呂學隆(圖1)談到，不管電池商思考的面向如何，中國大陸市場變化及對材料技術的控制，已是台灣廠商難以忽略的一環。舉例來說，根據中國汽車工業協會數據資料顯示，2017年中國電動車銷售量達77.7萬輛，年成長率高達53.3%。而中國電池銷售總體數量，根據不同車型直接計算下，出貨數量大約為40GWh，此數據資料足以突顯出中國大陸在電動車市場占有舉足輕重的角色。 

能量密度/續航里程/成本電動車性能指標三管齊下 

電動車相關應用對於鋰電池電芯與模組皆有相對應的性能指標，能量密度的提升是電池一直以來的訴求，而以車廠的角度出發，未來則是希望可以進一步提升續航里程。舉例來說，歐美車廠直接設定續航里程，例如福斯汽車(Volkswagen)希望能夠在2018年滿足約400公里的續航里程，而體積容量密度約650Wh/L。 

圖2 工研院產經中心材料與化工研究組研究員林幸慧談到，近年來正極材料出貨穩定成長，目前出貨則以鎳鈷錳酸鋰為主。

工研院產經中心材料與化工研究組研究員林幸慧(圖2)指出，為了滿足未來電芯性能的目標，電芯與模組廠商須持續努力開發的性能包含體積能量密度、重量能量密度、充電電流、成本與低溫性能。此外，在安全性能上的要求，由目前零失事率來看，只要維持相同品質即可；但在安全行駛距離要求上，仍有進一步需改善空間，以日系廠商來看，未來的目標是超過600公里行駛距離。 

整體而言，一顆電池在不換材料的情況下，一年提升3~5%能量密度已經是最大極限的效能提升，若廠商期能在五年內，有50~60%大幅度提升，則須直接更換高能量密度材料，才能予以實現。也基於此，正極材料目前以高能量密度的鎳鈷錳酸鋰(NCM)為主，未來則逐步使用高鎳化、高鋰化等高克電容量材料；負極材料則是導入矽負極材料，提高克電容量。 

呂學隆指出，除了在技術上強化電動車電池的能量密度要求之外，價格訴求同樣也會是電動車產業發展的主力關鍵。從2010年至2016年間，由於電池需求量提升與電池廠生產規模增加所產生的規模經濟，電池價格正快速下降，促使國際車廠追求能在2020年時，電芯(Cell)單價為100美元/kWh，而電池組(Pack)價格達120美元/kWh。 

國際政局不穩　 三元材料價格拉警報  

呂學隆分析，電池廠商為了讓電池性價比提升，每單位價格成本降低勢在必行，但若進一步拆解電池相關電子材料元件清單(BOM)成本時，可看出過去2~3年間電池材料成本，有一定程度漲價狀況。2018年第一季，剛果民主共和國政治狀況開始有一些不穩定的局勢，進而影響到一些國際「鈷」的礦業集團，彼此之間期能透過經濟力量影響政治，從而維持剛果民主共和國及非洲採礦的穩定獲利。 

上述描述的情形正陸續在非洲發生，呂學隆認為，鈷的價格波動差異將不會體現在供需關係，而是政治力量的影響，而電池材料的價格波動將會是2018年三元材料業者最主要課題。察覺到電池材料價格將對電池製造產生的影響，Volkswagen在2017年曾針對電池的重要關鍵原料，包含像鋰和鈷等原料，尋求國際相關供應鏈廠商簽署2017~2025年的長期供貨合約，但受限於原料價格持續在每年、每季皆都有不同的上漲幅度，簽署長期供貨合約的訂單難以實現。 

不過，呂學隆談到，現階段車廠會不會在未來性價比取得妥協或平衡，從而消除掉對於未來電池價格要求曲線有待觀察，因為看起來中國大陸似乎有廠商可以滿足長期供貨的條件。以中國大陸來看，除了滿足性能指標和開發做法之外，已直接將能量密度與電池成本列入電動車產業發展戰略，從而讓能量密度要求與補貼金額產生連動，故電池廠商在做市場區隔相關同時，只要中國大陸補貼力量存在的一天，能量密度要求將同時共存。 

三大優勢獻計　 21700電池吸睛也吸金  

21700圓柱型電池兼具效能提升、結合矽負極與安全性能提升等三大優勢，為電池產業帶來新氣象，尤其特斯拉(Tesla)於2017年宣布與松下(Panasonic)合作生產21700電池，並於特斯拉汽車Model 3上全面導入，更為21700電池發展樹立新里程碑。 

除了看到21700電池在電動車發展的新契機之外，對於電動腳踏車(E-Bike)與電動機車廠商來說，21700電池預期是這些廠商下一步布局的規畫藍圖。呂學隆表示，現階段廠商熟悉使用的18650電池正陸續轉換到21700電池，其主要原因在於21700電池相較於18650電池，可以在維持相同效能的同時，具有降低電池模組30~40%的體積與重量的設計優勢，當然其中也涉及到不同模組商設計的Know How。換言之，假使E-Bike或電動機車廠商對體積與功耗有一定程度的要求，同時又要提升能量密度、整體電容量與續航力，21700電池的導入將有助其提升競爭力。 

不過雖然21700電池看起來較具優勢，以現階段而言，可提供21700電芯的廠商屈指可數，大多掌握在日、韓等國家手中，供貨來源較為短缺。故呂學隆建議，台灣廠商可從兩方面著手，首先是持續深耕18650電池技術，進一步提升產品的性價比；其次，21700電芯主要由日、韓廠商供貨，若在未來難以拿到貨源的情況下，可思考使用中國21700電芯作為第二進貨來源，從而享受新一代21700電池組合，進而減輕重量、體積或提升電池模組效能。上述問題將是台灣廠商未來1~2年技術提升的重要課題。 

雖然18650電池為動力電池應用的主流技術，但看好21700電池未來的發展潛力，目前已有多家電動車輛相關的製造商，正陸續詢問電池廠商本身在21700電池的跟進狀況，而這些廠商是否採用21700電池作為下一代技術？呂學隆認為，這部分可保持審慎樂觀的態度。 

整體而言，台灣國內電動機車在政府補助政策支持下持續成長，五年內內銷以10萬輛為單一車廠推動上限，外銷部分則以光陽、中華和Gogoro為主，其商機與關稅、零組件成本息息相關。 

以現階段國內電動機車業者的電池規格，在模組設計與製作上，僅兩間車廠採用相同的電池模組，多數車廠的電池模組設計以10~15Ah為主流；電芯方面的規格，可看到鋰三元為車廠在電動機車上的共識，多數車廠在電芯選用上以價格為優先考量，並且更朝向圓柱型電池發展前進，同時多數車廠採用國產電芯車款，目前已無車廠採用大陸電芯。 

需求聲浪一波波　 電池潛藏供過於求危機  

看好電動車市場成長趨勢，驅動動力電池大廠大舉投入擴產計畫以滿足未來潛在需求，尤其是中國大陸電池生產業者更是野心勃勃。工研院IEK表示，2018年具備中國大陸新能源汽車用動力電池生產資質廠商產能加總已超過100GWh/年，潛藏未來出現嚴重的結構性供過於求隱憂。 

呂學隆分析，動力電池可能影響到材料供應狀況，現階段動力電池需求各方看好，因此投入比例也非常高，不過在電池芯主要廠商的產能加總與整體未來時間點需求數量來說，其實是有一點供過於求的情形。 

呂學隆進一步表示，若要解決動力電池供過於求的問題，不外乎全球電動車能夠有更高需求規模提升，才足以克服供過於求的情形。以目前狀況而言，領導廠商因技術領先而可存活並擴大經營，二線廠商則是存有彼此間激烈競爭與面臨退出市場等問題。 

整體而言，在看好動力電池未來的發展潛力、卯足全力投入開發與資金的同時，也須仔細評估整體產業現階段的供需情形，並找出新的潛力市場，以避免陷於惡鬥之中。事實上，動力電池的應用領域，無論是小型的E-Bike、電動機車，或者大型電動車、電動巴士，甚至於中國大陸現在已經開始出現十萬輛以上物流專用車應用領域，這些都是未來需求可期的狀況；除了這些應用領域之外，像是儲冷市場、不斷電系統的備援系統(BBU)等領域，現階段皆有其成長空間，此皆為未來電池相關供應商可著墨的新興應用領域。