車輛中心 產業發展處 張凱喬

固態電池成電動車未來新星
因各國政府致力推動無碳運輸環境，造成電動車銷量水漲船高，也帶動各大電池廠加碼投入，但目前電動車所搭載的鋰電池仍有重量體積、成本及安全性的改良空間。因此，業界正積極推動固態電池研發，盼藉由固態電池為電動車科技帶來技術革新，提升消費者購車意願，本文將介紹電動車固態電池的發展動態。

固態電池具高能量密度與高安全性優勢
傳統鋰電池主要由正極、負極、隔離膜、電解液及結構殼體等部分組成，其中電解液使得電流可以在電池內部以離子形式傳導。而固態電池（又稱全固態電池）指的是所有材料都以固態形式存在，運用固態電解質來取代液態電解質與隔離膜等結構，其密度和結構可以讓更多帶電離子聚集在一端，傳導更大的電流與提升電池容量，使能量密度能提升到400Wh/kg以上 ，較目前鋰電池普遍能量密度（100-200Wh/kg）高出許多。傳統鋰電池與固態電池示意圖如下。

圖. 傳統鋰電池與固態電池結構圖
資料來源: 車輛中心整理

此外，由於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。同時，固態電池不像傳統鋰電池中的液態電解質中含有易燃的有機溶液，常需要安裝抗溫升、防撞擊及防穿刺的安全裝置結構，這也使固態電池能以本身的安全性優勢，藉由簡化結構來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。

然而，固態電池目前仍遭遇一些技術上的難題，例如固態電解質製程良率過低，使電極與電解質之間的介質阻抗過高，影響整體電池的效能，但許多廠商已投入大量資源研發，相信這些難題將於未來得到解決方案。

各大廠商積極投入固態電池研發
日本Toyota：2017年10月，Toyota執行副總裁Didier Leroy於東京車展上表示Toyota正在研發固態電池，將使Toyota的電動車大幅提高行駛里程。另外，路透社報導指出，Toyota最快將於2022年前推出採用全固態電池的電動車，雖然未獲得Toyota證實，但也顯示出Toyota對固態電池研發的重視。

美國Fisker：2017年11月，Fisker公司為固態電池申請專利，這款電池使用了創新材料和製程，其專利3D立體電極，能量密度可達鋰電池的2.5倍，每次充飽電便能行駛超過500英里的距離，Fisker公司也聲稱2023年就可供應電動車使用。

法國Bolloré：Bolloré公司的研發進度較為領先，目前已生產出固態金屬鋰聚合物電池（LMP），並投入旗下2,900輛電動汽車「Bluecar」採用30kwh固態電池，進行實路測試。

德國Bosch：2015年收購美國電池公司Seeo，目標研發固態電池科技，並與日本GS YUASA（湯淺）電池公司、三菱重工共同投資工廠，主攻固態陽極鋰離子電池。預計2020年前能使鋰電池能量密度提升兩倍，預計2022年開始量產。

除上述公司之外，國際電池大廠包含寧德時代、CATL、Sakti3、Solid Power及Samsung等，也都有釋出固態電池研發相關規劃。

Bloomberg看好新世代電池材料革新
根據Bloomberg最新研調資料，電動車動力電池受益於電池廠商擴大產能、投入新世代電池技術研發，使成本能在2022年前降到$200/kWh（2015年約為$350/kWh），2030年時降至$120/kWh。電池技術提升與成本降低有助排除電動車普及障礙，提升消費者接受度、加速電動車市場發展。