開發更安全的鋰電池 加速電動車普及

2017/01/19 - 魏淑芳

在三星Samsung的Note7電池連番發生爆炸事件後，手機的電池安全性一時成為當紅議題，事實上，另一個領域更是絕對容不下電池有一絲一毫的安全疑慮，那就是電動車應用。隨著全球主要國家大力推動電動車，以電動車取代燃油車已是確定的方向，而影響此目標實現速度的關鍵因素之一，就是高能量及高安全性動力鋰電池的開發和量產進度。

工研院材化所陳金銘博士表示，「不同於一般3C產品的短生命週期，汽車的產品週期拉長許多，用於電動車的動力鋰電池需至少保障10年的安全期限。」基本上，動力鋰電池技術的研發方向相當明確，包括保障安全性、提高電池能量及縮短充電時間。

STOBA Inside  安全電池的保證

工研院的STOBA技術就是著眼高安全性及高能量密度，而在與日本亞太三井合作推廣後，STOBA已成為保障高能量密度動力電池安全性的關鍵技術，甚至還擁有鋰電池防爆「金鐘罩」之稱。將STOBA材料導入鋰電池系統中，可提供多重保護機制，除能有效抑制電池熱爆走反應外，對輕微的微短路所引發的自放電現象也可有效感善，並能大幅降低電池材料的放熱量，STOBA也已通過穿刺實驗Nail Test。

中華汽車的電動機車已率先採用由有量公司生產的10Ah STOBA軟包電池，用於中華EM100電動機車，電池組出貨數量已超過1萬套；能元科技開發的電動機車用STOBA 3Ah電池芯也已提供Gogoro驗證。

陳金銘表示，「台灣的電動機車產業發展良好，無論在技術或標準制定方面都堪稱成果豐碩，而機車與汽車的電池關聯性高，若能在電動機車電池方面建立銷售實績及經營規模，或能藉此打入保守的全球汽車零組件供應鏈。」除了電動機車外，STOBA電池亦廣泛應用於其他需要高安全性、高能量密度的電池應用，例如喬信集團所生產的STOBA Inside鋰電池組，已獲夏普保全機器人採用。工研院現正積極與業界合作，要讓STOBA-inside成為安全電池的保證。

鈦酸鋰負極材料  實現快速充電

針對電池的快速充電改善，工研院透過負極材料與電池技術的開發，已能實現動力電池快速充電，陳金銘說明指出，「我們已成功開發以鈦酸鋰做為鋰電池負極材料，讓電動自行車僅需5分鐘左右就能充飽電。」鈦酸鋰負極並能提高鋰電池的循環壽命和高低溫性能，其充放電次數可達萬次，適用於電動自行車、微混油電車、快充電動巴士汽車及汽車怠速起停等。

據悉，歐盟環保法規已規定未來燃油汽車需搭載起停怠速啟停系統(Idle Stop & Start System；ISS)功能。搭載起停系統的車輛，發動機可在短暫停止期間，例如等待紅綠燈時關閉，如此能降低燃料消耗及二氧化碳排放量，而當車輛處於靜止狀態時，車內所需的電力改由蓄電池供應。

下世代固態電池  安全性更高

為求進一步提高電池安全性，工研院目前也已投入開發下世代固態電池。固態電池使用無機固態電解質，因此不會產生燃燒現象，且不需採用昂貴的隔離膜，電池能量密度更是目前鋰電池的3倍，整體來說在安全性、成本及能量密度方面皆頗具優勢，且搭配固態電解質材料的固態電池較傳統液態鋰電池的形狀更具可塑性。

一般預估在2020年至2025年間，固態鋰電池在電子產品、穿戴式裝置與電動車輛電池領域將取得主導性地位。工研院的研發投入可確保台灣在未來的電池產業中佔有一席之地。


圖說：工研院材化所陳金銘博士。