2022年7月,艺人林志颖驾驶白色特斯拉在桃园发生自撞车祸,底盘电池被桥墩刮过,车身瞬间燃起熊熊大火,怵目惊心。
2022年前三季,全球已经累积销售超过700万台电动车,但电池碰撞容易起火的安全疑虑,却始终挥之不去。包含通用汽车、BMW、比亚迪与现代等大型车厂,近年都曾召回旗下电池异常的车型。
长久以来的安全问题,就在2021年底,特斯拉宣布入门车款将改用磷酸铁锂电池之后,出现转机。磷酸铁锂电池的能量密度不如目前主流的三元锂电池,续航力较弱,但是安全性更高,加上不需用到钴、镍等贵金属,成本低了3成。
有了特斯拉当领头羊,福特和宾士也跟进,未来将发表采用磷酸铁锂电池的车型。根据集邦科技统计,目前磷酸铁锂电池全球装机量占比约3成,预估在2024年将成长到6成,取代三元锂电池成为主流。
百家争鸣新战场:固态电池
在磷酸铁锂电池之后,下一个接棒的可能是固态电池。
工研院产科国际所经理吕学隆解释,固态电池就是将液态电解液,更换成固态电解质,能耐高温且不易燃。当电池安全性提升后,正负两极更可以换成高能量密度的材料,大幅拉高电池效能。
目前锂离子电池的能量密度极限是每公斤300瓦时,而固态电池可以达到每公斤500瓦时,被视为是解决续航力问题的关键技术。「全球主要车厂电池发展技术规划,都把固态电池视为终极目标,」吕学隆说。
其中丰田是低调王者。在东京奥运展示了使用固态电池的LQ概念车,作为圣火传递与马拉松项目的前导车辆。《日经新闻》与调研机构合作调查,发现丰田手中握有1300项固态电池专利,居全球企业之冠,数量是第二名松下的2倍之多。
不只电池厂和车厂,吕学隆更估计,目前全球投入固态电池研究的新创就超过30家。最受瞩目的两家都有大企业支持,比尔盖兹与福斯投资的QuantumScape,以氧化物作为固态电解质的材料;而Solid Power背后有福特和BMW金援,以硫化物作为材料切入。
而台湾,辉能获得戴姆勒集团投资,并与越南电动车厂VinFast合作研发 ;鸿海董事长刘扬伟也在高雄电芯研发暨试量产中心的动土典礼宣示,将在2024年试产固态电池。(延伸阅读:逃亡、暴动后,鸿海巨型工厂还管用?电动车全球布局的新秘密武器)
在电动车成本中,电池系统占比最高,因此各家大厂都积极发展电池技术。图为鸿海在科技日展出的无负极固态电池。(王建栋摄)
只是固态电池商业化还有段距离,吕学隆指出,锂离子在固态介质中传导性差,会影响充放电效率,技术上仍待突破。因此各大厂量产的时程表,普遍落在2027年后。
充电站产值将超越个人电脑
不只电池技术进步,充电站的普及也让电动车产业发展加速。
研调机构Precedence Research预估,2022年全球电动车充电站市场产值约465亿美元,接下来每年平均以31.5%的幅度成长,2030年达到4173亿美元(约13兆台币),将超越全球个人电脑市场的规模。
惊人的爆炸性成长,来自公部门的大力投资。像是美国拜登政府2022年宣布「国家电动车基础设施(NEVI)公式计划」,将在全国主要公路上每80公里设置一座充电站;欧盟也提出在跨欧洲运输网路,每60公里就要有一座充电站,其他如中国、英国、日韩也在推动相关目标,可说全球都为了电动车时代的来临迈开脚步。
台湾也紧跟这波设桩大潮,交通部规划2025年全国将有6500座充电桩,比目前的2100座增加2倍,未来我们会在商场、百货和国道服务区看见愈来愈多充电桩竖立在停车格旁。
充电桩不只是为车辆提供能源补给,大至国家级的电网规划,小到每个人的生活习惯,势必都会受到牵动。发展可连网、能即时调控的智慧充电桩,就成了必然趋势。
「现在台湾家内充电桩可能不到5成可连网,但以后智慧充电会变标准配备,」工研院产科国际所研究经理黄雅琪断言。
她解释,智慧充电桩能远端开关充电,车主可以藉此避开用电尖峰时段,省下大笔电费;甚至,能控制充电速度和功率,像是充到一定电量就放缓充电速度,避免社区电力系统超载。
ABB台湾电气事业部业务副理许雅妤则指出,公用充电桩的付款机制也要用到连网功能,甚至已有充电站营运业者利用可连网的家用充电桩,发展出「共享桩」的新商业模式,让私人充电桩成为公用充电网路的一环。
价值上千亿美元的充电桩市场正在快速成长,发展大功率、智慧连网产品将是业者竞争的关键。(黄明堂摄)
续航更强的快充竞赛持续中
对充电桩业者来说,要挑战价值13兆的庞大市场,成功关键则在於谁能从「功率」拉力赛中胜出。
为了迎接未来电池更大、续航更强的电动车,来自瑞典的ABB、澳洲Tritium、韩国Signet和Chaevi等业者,也都推出了350千瓦充电桩,台达电更已发表与通用汽车等业者共同研发的新一代400千瓦产品。
「2年前,飞宏就有亚洲第一支360千瓦充电桩,我们正在研发480千瓦,未来充电3、5分钟就能跑600公里是有可能的,」飞宏子公司驰诺瓦董事长林飞宏在法说会上乐观预测。