行動裝置、電動車及儲能設備 驅動電池產業發展引擎
- DIGITIMES企劃
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隨著新能源、物聯網(IoT)、綠能交通領域的演進，從行動裝置、機動設備乃至交通工具，對電池元件能量密度、電池續航力及管理技術的優化需求一再提升。觀察目前全球科技產業發展趨勢，電池新應用多圍繞在IoT/Beacon可攜式、移動式消費性穿戴裝置產品、電動汽機車及新能源材料等領域。在新能源、綠能節碳成主流的時代，電池技術及安全的進化與勁化，將成為競爭市場勝出的重要關鍵。
綜觀電池領域，2016火熱的議題不外乎圍繞在南韓科技大廠手機自燃事件。儘管業者針對起火事件報告尚未正式出爐，但業界推測手機起火原因不只是單純電池問題，除了過度擴充電池容量之外，也可能是電芯隔離膜設計不良、軟體缺陷等因素交互作用導致意外頻傳。
綜觀目前全球電池的使用情況，鋰電池佔比最高，2015年全球鋰電池產業出貨量達82GWh，3C電池應用56%；動力電池應用44%。根據調研機構TrendForce旗下綠能事業處EnergyTrend 2016資料顯示，目前全球鋰電池產能前五大企業分別是依序為ATL(20%)、索尼(18%)、三星SDI(11%)、Lishan(11%)、樂金化學(10%)。
隨著智慧型手機對電池輕薄、能量密度提升、長時間使用等需求，目前手機鋰電池能量密度普遍達到680Wh/kg。其中鋰電池種類中的高分子電池更是異軍突起，2011年全球智慧型手機採用高分子電池佔比僅約35%，到了2016年已成長到70%。
從20年前傳統手機、筆電問世，再到現今智慧型手機、穿戴裝置及各式聯網科技產品，每一項皆離不開鋰電池的使用。台灣要搶攻未來這一波物聯網商機，除了半導體產業，另一個核心關鍵勢必要掌握鋰電池技術，作為基礎產業發展動力。例如工研院研發的防爆高安全性鋰電池材料「STOBA」，利用奈米塗料包覆電池的技術，技術方案移轉給喬信電子後，日前已成功開發組裝成電池模組，並在2016年順勢打入夏普機器人鋰電池供應鏈，即是台灣產研合作的代表案例。
鋰電池的運用除了在行動裝置、消費性電子商品外，在電動車領域的電池儲電技術優化，更是帶動全球電動車銷售數字再創新高。先前OECD及國際能源總署(IEA)發布的「國際電動汽車展望2016」報告，2015年全球電動汽車銷售數達55萬輛(純電動車32.8萬輛、插電式混合電動車22.2萬輛)，相較2014年(32.4萬輛)成長70%。其中特斯拉(Tesla)Model S 2015年售出51,390台，成為年度電動車銷量冠軍，特斯拉在電動車電池生產的投資更是動作頻頻。
2017年初Tesla與Panasonic合作的車用電池工廠Gigafactory歷經3年建設，終於正式啟用。Gigafactory目標2018年產能達全球鋰電池總產能的50%約35GWh，初期主要生產家用鋰電池儲能系統Powerwall 2、企業用Powerpack 2，2017年第2季後開始量產Model 3電池。Gigafactory的運作期望電池取得成本再降低30%，促使電動車價格親民化更有利市場普及。
除了Tesla的布局，日本、南韓也非常積極投入電動車電池技術研發。南韓樂金化學(LG Chem)自2015年打入特斯拉電池供應鏈，2016年更對外宣稱2020年電動車電池營收目標63億美元，挑戰全球電動車電池市場龍頭寶座。
至於三星SDI (Samsung SDI) 則在今年初公開「高能量密度電池芯」產品，該款電池芯可讓電動車行駛距離達600公里，支援急速充電技術，僅需充電20分鐘確保相當於行駛500公里距離的80%電力。
日本企業方面也不遑多讓，Panasonic計畫在2022年於歐洲興建車用鋰電池新工廠，預估投資額達數百億日圓與韓廠對抗。日立製作所則推出新一代電池材料方案，正極表面包覆氧化物、負極則在電解液添加氟系添加物。這個方案讓電容提升兩倍(約320Wh/kg)，且改良後的鋰電池反覆充放電100次，仍可維持90%以上電容量，預期續航力達400公里。
全球綠色能源市場調查企業Navigant Research預測，全球車用鋰離子電池市場規模，2013年為32億美元，到了2023年將成長到241億美元。視角拉回到台灣電池產業現況，根據台灣電持協會統計，目前台灣電池產業多達85多家業者，產業鏈從上游正負極材料、電解液、隔離膜等；中游電池芯及電池模組；下游廠商則多生產電源系統、儲能系統？充電站、驗證工具等皆有代表性廠家。
至於如何搭上未來電動車市場熱潮衍生的鋰離子電池商機，則是台灣電池業者關注焦點。2014年台灣鋰電池產值達新台幣1,115億元，目前以3C電池及輕型電動車輛電池芯模組為主，不過隨電動車及儲能系統的需求增加，未來動力電池模組需產量將大幅成長，也將帶動電池芯產值從2014年的新台幣35億元，成長至2020年的新台幣100億元。
除了消費性電子產品及電動車，鋰電池在再生能源的儲能系統應用需求，呈現穩定成長走勢，鋰離子電池目前仍是主流技術，液流電池及鈉硫電池處於示範階段。2010年美國ARRA投入3億美元於儲能示範計畫，日本、德國近幾年則積極採用政策扶持儲能設備進入市場。2020年全球定置型儲能系統產值，將達350億美元，HIS Market則預估2025年全球電池儲能裝置，鋰電池所佔比將超過80%。
至於台灣方面，政府預計2025年邁向非核家園，綠能發電比例提升至20%，同時碳排放能回到2000年的數值，因此在綠能科技產業的推動上必須急起直追。目前全球儲能系統主要是鋰電池、鈉硫電池為主，電池在儲能系統中扮演多項角色，包含作為負載平準、降低尖峰供電成本、有效備載容量及電力品質、多種額定功率大小設定以因應不同時間、規模、負載轉移等存放功能。
鋰電池作為各國再生能源等應用儲能技術之一，歐美中等國目前採取示範運行、試點計畫，而像日本、德國更有家用型？中小企業應用的儲能系統，開始在市場提供相關解決方案。台灣在2015年備用容量率約10.4%，雖有新建發電容量(GW)卻趕不上機組推修容量(10GW)及產業用電成長。因此在電池儲能內需市場方面，台灣業者寄望儲能市場的崛起，可望突破台灣電池產業無內需市場支撐的困境。
為了回應產業需求及提供產業政策方向，台灣電池協會(TBA)於2016提出具體白皮書報告，鎖定四大訴求：1. 建立內需市場實績，擴大產業出海口；2. 提升動力電池驗證標準及促進電動載具車電分離營運；3. 持續投入前瞻技術研發；4. 儲能系統之示範運行。電池協會搭橋產官積極整合打造電池產業國家隊，推動電池上中下游資源聯手策略，並建立兩岸電池標準，為台灣電池產業尋找內外市場新契機。
