燃油車時代的終結者會是固態電池嗎?

電池包是電動車成本最高的零組件,也是電動車能否承接油車車主駕車需求的關鍵技術點。近年來電池技術發展面向五花八門,但絕大部分皆出自於鋰離子電池的基礎。固態電池算是從中發展出的革命性變革技術,且也已有衍生出各種型式(聚合物、氧化物、硫化物),足見其隱藏著誘人之龐大商機,驅使著全球各方研發人員無不絞盡腦汁推出能量密度更高的解決方案。無論其未來如何發展,消費者必將在鋰離子電池車款或固態電池車款中選到適合自己身處電動車時代中的車子。

我們都知道,從燃油車轉換到電動車的痛點,主要是哩程焦慮、充電便利性、以及車價過高等等問題。從3年前開始Tesla拉升產能,繼而中國市場電動車需求爆發,BYD竄起成一方之霸,以至於全球各主要汽車市場開始積極佈建充電設施,以及近月來的電動車降價大戰,在在顯示出電動車浪潮已一陣陣襲捲而來,幾乎沒有一個主要汽車市場能置身事外;此其時充電便利性與車價的障礙已開始慢慢降低,看來剩下的主要問題就是哩程焦慮了。話說鋰離子電池是目前全球電動車發展主流,無論是NCMLFP、或其他衍生型式,皆不脫鋰離子電池的基本設計架構;但眾所公認的,下一步就是固態電池要接手,並將電動車的整體性能與安全性持續推向高峰。現今無論是中、美、日、韓等電池廠商,以至於全球大車廠的自行研發計劃,皆已將固態電池當成未來電動車時代的決勝關鍵點。不過,要將固態電池技術商業化落地並能將成本降至合理水位,放眼其研發進程,恐至少要再等67年以上。

     姑且不論其商業化落地時間尚遠,固態電池縱有高能量密度、高安全性等技術優勢,但其相較於傳統鋰離子電池更為緩慢的充放電速度(主因固態電解質與正負極端的接觸面積不若液態電解質使然),將是影響其日後普及化的技術障礙。正因如此,於是乎 “半固態電池” ( 一小部份是液態電解質)的技術走向在23年前誕生了。半固態相較於全固態的優勢如下

  • 製造技術與生產設備投資與現今的鋰離子電池相近,投資費用相對低得多。
  • 商業化落地時間至少提前3年。
  • 充放電速度緩慢的問題得以消減。

    當然,半固態電池的能量密度會不如全固態電池,但比起現今傳統的鋰離子電池仍高得多,所以跟燃油車的續航力經驗相比也已相去不遠了。至於全固態的研發,在我看來就好比L4 / L5的全自動駕駛技術一般地挑戰重重,研發投資金額鉅大再加上時程過長,將會錯過20262028年左右的電動車市場成長高峰期,因此從商業角度來看將極為不利。由此可預見,全球電池研發的方向將會平分成兩股勢力齊頭並進,並在2025年展開商業化之前的技術進程驗證對決,在那個時候我們才會知道鋰離子電池的 “接班人” 究竟會是誰。