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安全優先的新能源時代 昇陽電池磷酸鋰鐵技術迎來市場新局

台灣電池協會理事長、昇陽電池董事長楊敏聰。DIGITIMES

「把最基本的東西都做對,路就會愈走愈寬」,自2004年開始就專注於磷酸鋰鐵電池技術研發、生產電芯和電池模組的台灣電池協會理事長、昇陽電池董事長楊敏聰,對磷酸鋰鐵電池的未來抱持樂觀看法,因應再生能源與智慧電網衍生而出的儲能市場需求,再加上Tesla等電動車大廠也開始採用磷酸鋰鐵動力電池模組,都讓楊敏聰對未來事業發展愈來愈有信心。

「之所以會選擇磷酸鋰鐵技術作為研發主軸,主要就是看重磷酸鋰鐵電池在使用上的安全性、以及價格成本的考量。」楊敏聰指出,目前國際電動車大廠使用鋰電池的選擇,雖多以「鎳鈷錳酸鋰」三元正極材料鋰電池技術為主,取其能量密度高、單位電能比大的特性,以滿足電動車對動力輸出、續航力、充電速度快等電池特性的需求。

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Mitsuoka與Yuasa M&A合作開發的電動三輪物流車採磷酸鋰鐵電池,是昇陽重要客戶之一。毛履兆

但在上述優點之外,三元鋰電池也同時存在著高溫結構不穩定,高溫情況下安全性差、pH值過高易使單體脹氣而引發危險等關乎安全的問題。再加上三元材料屬於稀有礦物,在市場大量需求下,價格不斷攀高,動力電池成本增加,也墊高了高電動車的成本和售價。

楊敏聰表示,安全性和成本,就是磷酸鋰鐵電池得以逆襲三元鋰電池、裝車量得以不斷攀高的主要原因。全球電動車龍頭Tesla也開始在低價車種配置磷酸鋰鐵電池,正可代表磷酸鋰鐵電池在技術不斷的提升下,已經獲得大幅度的改善,獲得更多車廠的認同。

充電應該像加油一樣方便 同步推動智慧電網建置

楊敏聰表示,電動車發展初期,在電動車充電基礎設施不足的情況下,只能設法增加電動車的續航力,降低車主的里程焦慮;而增加續航力的方法,就是採用具有能量密度優勢的電池電芯技術,並儘可能塞入更多電池以增加續電量。

這些做法雖能解決續航力問題,也會帶來了明顯的缺點。首先就是因為車身變重,每度電能行駛的距離因為車重增加而減少;再來,高能量密度的三元鋰電池價格高、也需要較高的安全設計,種種因素造成電動車價格居高不下,間接形成電動車普及化的高門檻。

如何加速電動車的普及化?楊敏聰認為,除了電動車本身的產品特色賣點之外,對消費者來說,更重要的是加速完善電動車的交通基礎建設,儘快建置大量的電動車充電站,最好能夠如隨處可見的加油站一樣,建立綿密的充電站點,以解決電動車充電不易的問題。

那麼,對於發展電動車產業生態,未來重點應該放在追求更高續航力?還是廣設充電站呢?楊敏聰認為,廣設充電站的優點,不只能夠滿足提供電動車充電之用,更符合政府推動能源轉型、大量開發再生綠能的產業政策目標。

因為再生能源必須配合大量的儲能系統,才能將來自太陽能或風力所產生的電力儲存起來,再透過智慧電網的智慧調度,才能達成最佳化的再生能源運用。而電動車充電站所需配置的儲能系統,正可扮演最佳的再生能源儲能系統。

一旦電動車充電站大量普及,再加上電動車電池充電效率改善,那麼電動車是否還需要持續追求大電池、高電量的超高續航力?或許電動車開發趨勢可望迎來全新的改變。

從新能源產業整體角度規劃,廣設儲能基礎設施,並將電動車充電站設備和儲能系統整合為一,配合綠能節能軟體規劃,就能形成智慧電網的架構,達成能源最佳化調度的目的,減緩供電尖峰對電網的衝擊,同時還能優化電動車充電服務。充電站若能再結合太陽能發電系統,三者結合更能形成再生能源的最佳應用,同時再降低充電站的營運成本。

此外,若從電動車使用者的角度來看,只要充電站夠多,在沒有里程焦慮的情況下,車廠就可以採用更安全的動力電池系統,開發低電量、輕量化的新款電動車,降低整車成本,達成加速汰換燃油車、實現低碳社會的目標。

儲能技術自主 能源政策才不會被人掐住脖子

在電池大廠主攻三元電池技術開發的情況下,昇陽電池仍舊堅持研發安全性系數較高的磷酸鋰鐵電池技術。除了能源安全的考量之外,更重要的是,磷酸鋰鐵電池系統不論從電池電芯技術到原材料的取得,台灣可以有更高的自主能力,不用擔心能源產業的發展會受制於國外。

楊敏聰強調,磷酸鋰鐵電池具有安全性高、高溫下穩定性佳、循環壽命長、放電功率大、轉換效率佳、符合環保需求等特性。而台灣磷酸鋰鐵電池技術的發展,不論是在材料、電芯、BMS、模組、系統等領域,也擁有完整的自主技術;在動力電池或是儲能系統、儲能櫃的產品開發上,也都具備成熟的產業生態。

為建立台灣儲能技術的自主能力,昇陽及業界夥伴正積極協助國家推動儲能標準、安全規範與補助辦法。放眼未來,台灣磷酸鋰鐵電池產業將大有可為。

多元化電池應用打底 昇陽放眼未來電動車與儲能應用市場

昇陽電池研發團隊專注於提升電池性能及安全性,客戶遍及日本、美國、歐洲及亞洲地區。目前開發的產品應用市場,涵蓋不斷電(UPS)電力、車用動力、以及儲能系統等領域。

在改善磷酸鋰鐵電池的能量密度上,昇陽透過最佳化材料配方、並提升40138電池空間利用率,在材料成本上降低了10%以上的成本,同時將重量能量密度提升至150Wh/kg,整體容量提升至18Ah。

基於簡化裝配、降低生產成本、以及提升產品品質穩定性的考量下,昇陽電池自主開發全自動大型磷酸鋰鐵電池芯生產線。在新產品的設計上,開發出更強韌安全的結構,並運用自動化設備進行生產,縮短生產工時,降低生產成本。

在產品開發部分,昇陽以圓筒型鋰電池芯設計為基礎,同步發展大法拉超電容及鋰電容產品,提供工業設備使用。此磷酸鋰鐵電池/超電容/鋰電容三產品共用生產線的製造程序,為業界首創,極具成本效益。

台灣2021年夏季期間,已歷經一波缺電限電危機,而中國幾個重要的產業區域,政府更已多次無預警執行限電、斷電措施,打壞工廠生產線運作排程,造成產業界一片譁然。

楊敏聰建議,政府在推動綠能建設的過程中,一定要儘快建置智慧電網、儲能系統、電池回收等配套體系,否則,今天中國限電造成的不便,就可能是明天台灣社會的生活和產業寫照。

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