1 分鐘了解固態電池的現況與未來發展

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1-分鐘了解固態電池的現況與未來發展-1

 

固態電池是什麼?

現行的主流鋰電池,不管是磷酸鐵鋰(LFP)電池還是三元鋰(NMA/NCM)電池,甚至 LGES 最新推出的四元鋰(NCMA)電池,除了電池陽極採用金屬材料,也採用液態電解質做為鋰離子流動媒介。因此在遭受撞擊或擠壓後,可能會有隔離膜破裂或液態電解質外漏造成正負極短路、過熱導致失火的安全問題。

為了打造更安全的鋰電池,從 1950 年代就已經專家開始研發固態電池,希望改用固態電解質取代液態電解質,可避免電解質液體外漏時造成的短路問題,同時也努力尋找非金屬材料製作電池陽極,希望打造充電速度更快、能量密度更高、重量更輕與安全性更好的電池。

 

目前世界上主要研發固態電池技術的公司有四家 :

 

QuantumScape

位於美國矽谷的新創公司 QuantumScape ,號稱自家的固態電池充滿電僅需 15 分鐘,能量密度將近傳統鋰電池的 2 倍,甚至搭載上車行駛 24 萬英里後還能保有 90% 的電池健康度。預計 2024 年開始商轉並將搭載於福斯集團 2025 年之後開賣的車款上。

 

Solid Power

美國新創公司 Solid Power 總部位於科羅拉多州,除了採用固態電解質之外,也將鋰離子改以 22 層薄層塗覆在電池陽極上的方式製造固態電池,去年已試產 20 Ah 的多層固態電池給 Ford 與 BMW 集團並通過初步驗證,接下來將在 2022 年提供 100 Ah 的電池進行進一步測試,並預計搭載於 BMW 在 2025 年之後開賣的車款上。

 

Samsung SDI

韓國 Samsung SDI 首席研究員之前表示正在研發的固態電池是號稱「提升電動車里程的革命性基礎」,擁有充一次電可行駛 800 公里,生命週期超過 1000 次的性能。作為對照參考,目前的三元鋰電池生命週期 500 ~ 1000 次,磷酸鐵鋰的 1500 ~ 3000 次。不過固態電池的能量密度較高,且衰退幅度較小,為其優勢所在。Samsung SID 預計 2030 年開始量產,並計畫搭載於現代集團 2027 年開始生產的電動車車款上進行銷售。

 

Toyota

做為最早推出油電混合車款的豐田汽車 Toyota,早在 2017 年就開始研發固態電池,並於概念車款 Lexus LF-30上搭載過固態電池,如今手上已擁有上千件的相關專利,數量為世界第一。今年稍早 Toyota 宣稱自家的固態電池只需充電 10 分鐘就可以提供 500 公里續航里程,預計今年會開始試產搭載固態電池的車輛進行測試,力拼在 2025 年前正式商轉。

 

雖然固態電池具備高安全性、高能量密度以及短時間充滿電的優點,不過最大的問題還是在於製造成本遠高於鋰電池,因此很難大規模量產並實際應用。不過隨著越來越多的資金投入相關研究領域,電動車消費市場也越來越大,目前電池與儲能相關的專利數量年年大幅增長,可合理推測進入商轉的時間點會越來越早。

 

 

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