固態電池
提升能量密度 工研院推出新款鋰金屬固態電池
協助布局儲能電池關鍵材料與技術,工研院材化所推出新款高能量鋰金屬固態電池(Li Metal Solid State Batteries)。相較於傳統鋰電池(140Wh/Kg~180Wh/Kg),此高能量鋰金屬固態電池能量密度高出了一倍(大於350Wh/Kg)。同時具備了高續航力跟安全係數,可增加產品單次使用時間。
此項技術初期應用在3C產品(手機、平板、筆記型電腦等)、穿戴式裝置(手表、眼鏡等)上,與傳統鋰電池相比,使用時間可提高一倍,未來還可裝載於電動車、電動機車或電動巴士上,使其續航里程增加一倍。現在此電池已成功與德國材料廠商、國內電芯業者簽屬合作計畫研發,協助加速布局下世代儲能電池的關鍵材料與技術。
電動車要量產化仍面臨許多挑戰,工研院研究主任方家振表示,目前國際車廠如豐田(Toyata),大概把電動車的量產化時程預定在2025~2030年。從電池的角度來說,一個3C產品或穿戴裝置可能只會用一個電池,但比方說ㄧ台特斯拉(Tesla)可能就需要6000顆。加上電池管理的複雜程度,或是整體成本的規模計算都相對龐雜,所以現在這顆電池要應用在汽車載具的話,仍有其困難。由於電池在穿戴裝置所占的成本很低,但ㄧ台電動車的電池可能占總成本的六成以上,若電池成本高居不下,將是電動車商用一大挑戰
此款高能量鋰金屬固態電池使用高傳導無機固態電解質材料技術,其材料表面改質技術可以改善高電壓結構穩定性,有機/無機連接技術能優化異質介面相容性,進而提升電池離子導電度並降低正極板阻抗。另外搭配超薄鋰金屬負極,使重量能量密度可高達300Wh/Kg。
固態電池導入電動車再等5年 模組化儀器為量測對策
車輛電動化已成必然趨勢,為求更高續航力與行車安全,固態電池的研發已成大勢。然而,在固態電池大舉導入之前,其電池在短時間內依然是主流。在此階段,模組化量測儀器將能符合現階段相關製造廠商之需求。
國家儀器(NI)技術行銷經理吳維翰指出,自電動車發展初期至今,皆是以使用鋰電池為主;儘管鋰電池技術成熟並具備足夠蓄電量,然而由於其內含電解液的材料特性,當遇到車禍時,電解液燃燒將會釋放大量有毒物質,因此有非常高的安全風險。
有鑑於此,固態電池由於其體積小、較安全、充電量大的特性,可能成為未來趨勢。預計在未來3~5年將會出現顯著的進展。儘管目前固態電池的製程還未穩定,尚未進入量產階段,固態電池檢測規範亦尚未落地。
吳維翰指出,鋰電池的價格將隨著採用率提高而逐漸下降,到了2025年時,鋰電池的價格預計將達到2010年價格的十分之一。因此,在固態電池成熟並量產之後,成本也將逐漸降低,進而帶動在電動車領域的滲透率。
然而,在固態電池電池正式量產之前,相關供應商依然必須滿足目前的鋰電池量測要求,然而面對3~5年後即將面臨的固態電池大趨勢,也必須要開始布局。吳維翰認為,電池的測試項目不外乎結構相關測試(高溫、低溫、震動等測試項目)與電氣相關測試(高速充放電等測試項目),因此,在此新技術研發階段,便相當適合導入模組化量測儀器。模組化儀器之優點在於能靈活應變不斷變動的測是規範,並能依照不同國家的法規要求調整。