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《2023車用電池最新趨勢分析》鋰電池和固態電池如何區分?誰才是王道?
BMW
來源: BMW
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日常生活中,許多我們會隨身攜帶的物品,其實都有「鋰電池」的存在,像是行動電話、藍牙耳機、行動電源,或是筆記型電腦、平板電腦等;就以人手一支的行動電話來說,手機用久了,「電池健康度」就會隨著時間慢慢衰退,導致待機時間變短、電掉速度變快、把電充到 100% 所花的時間變得更長等,而為了想克服「鋰電池」天生的缺點,於是乎就有「固態電池」的出現。

鋰電池和固態電池如何區分

鋰電池(Li-ion Battery),是由正極、負極、隔離膜、電解液組成,其中電解液(液體或凝膠)是讓電流可以在電池內部以離子的形式傳導(充電和放電)。

固態電池(Solid-State Battery),顧名思義其所有的材料都以固態形式存在,尤其是鋰電池中的電解液與隔離膜等結構,被固態電解質取而代之。

來源/車輛研究中心
 

鋰電池的優缺點:

(1)優點

  1. 其製程之工業化、自動化程度較高,若能降低電池生產成本,反映在電動車的售價上,將有助於增加電動車的普及率。
  2. 電極與電解液界面接觸較好、導電率較高。

(2)缺點

  1. 電解液會有漏液問題和含有易燃有機溶液等安全上的問題。
  2. 電解液在高溫時會熱失控,在低溫容易凝結,降低續航力,所以鋰電池需要配合安裝抗溫度升高、防撞擊以及防穿刺等安全裝置結構。
  3. 在充放電過程中容易沉積鋰離子,最終電極表面會因為沉積不均勻形成樹枝狀鋰晶枝,電池的容量、性能與壽命都會因此下降。
動力電池,已經成爲了汽車產品,乃至整個汽車產業競爭力的關鍵。 來源/網路
 

固態電池的優缺點:

(1)優點

  1. 固態電解質具有不可燃、無腐蝕、不揮發、不存在漏液問題等特性,使安全成為固態電池的重要優勢。
  2. 其密度和結構可以讓更多帶電離子聚集在一端,可以增加單位面積的能量密度,傳導更大的電流與提升電池容量。
  3. 固態電池沒有爆炸或火災的風險,因此不需要有安全結構裝置,從而節省更多空間,對於電動車來說,可以減少電池模組整體的體積重量,讓電動車上的電池配置設計更加靈活。

(2)缺點

  1. 固態電池就當今技術上來說,製造成本高、製程良率低。
  2. 相較於電解液,固態電解質的電極與電解質之間的介質阻抗過高(導電離子不易移動),影響整體電池的效能。
  3. 電極在充放電時膨脹和收縮,恐與固態電解質的界面分離,結構因此受到破壞,性能隨之下降。
固態電池優缺點 來源/網路
 

固態電池的市場趨勢

A.根據日產汽車 NISSAN 的一份最新報告,公司計劃在 2025 年以前建立一個生產固態電池的工廠,到 2026 年完成最初的應用工程,然後在 2028 年完成車輛應用。簡言之,Nissan 最快將於 2028 年就會生產出帶有固態電池的電動車。

來源/NISSAN
 

NISSAN 對於固態電池的願景是「希望將製造成本(與鋰電池相比)降低 50%,將能量密度提高一倍,並提供三倍的充電速度。」但光是解決固態電池的成本和壽命問題,就不是件簡單的事。 {{promo_picture}}

B.日本豐田汽車 TOYOTA 和松下 Panasonic 合作開發固態電池,該電池計畫於 2025 年用於混合動力車上。

C.一家名為 Solid Power 的初創公司,於 2022 年開始為福特汽車 Ford 和 BMW  生產固態電池,目前僅在測試階段。

來源/BMW
 

當然,還有無數家廠商現在都注意到固態電池,像是福斯汽車、賓士汽車、韓國三星等都已開始進入研發階段。以 BMW 為例,它大舉押注在固態電池的好處顯而易見,拿 BMW i7 這種大型旗艦豪華轎車為例,使用固態電池後續航力可以輕鬆上看 1000 公里以上,功率是目前鋰電池電動車的 1.5 倍甚至 2 倍。

 固態電池概念車 來源/BMW
 

BMW 正在為 Solid Power 的固態電池安裝一條原型生產線,希望能於 2025 年推出首輛固態電池的純電動原型車,就「理想性」來說,希望藉著固態電池,使電動車更便宜、更輕。根據 Solid Power 的最新研究數據,技術成熟後的固態電池,將比目前的鋰電池便宜 15% 至 35%,壽命上更可以讓電動車行駛長達近 60 萬公里,簡直就是電動車的葵花寶典!

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