一九九七年Toyota Prius第一代車款在技術上不夠成熟,甚高的油電系統故障率帶來極低的消費者接受度,如今同樣搭配鎳氫電池的第三代Prius自六月開賣以來,日本愛知縣的豐田工廠要求員工假日需上班增產,因為一個多月十八萬輛的訂單,供不應求,訂購者要等半年才能取車。

鋰電池成電動車主流

HEV是目前市場上電動車的主流,也是已經達到量化的產品,主要原因在於HEV使用的鎳氫電池技術由鎳鎘延伸,在手機發展初期曾是二次電池主流,發展夠久,技術純熟。然而,鎳氫電池仍存在著重量過重、記憶效應以及使用壽命過低(一般HEV三年需更換電池組)等問題,Prius雖然熱銷,卻不見豐田大規模投資生產鎳氫充電電池的工廠,因為Prius已經把焦點從鎳氫轉進鋰電池。剛拿到美國政府補助的通用汽車,也預計在二○一○年量產搭配鋰電池的雪佛蘭Volt。PHEV時代很快就會來臨。

PHEV運作原理與複合電動車相同,採用電力驅動,並輔以傳統的汽油或柴油引擎。當電池電壓下降時,行車電腦就會啟動傳統引擎繼續行駛。電池電力的回充方式,除了以引擎進行充電之外,也可以家用的外接電源充電。PHEV的訴求是要靠電池可以行駛更遠的距離,以節省更多燃油,並降低更多的溫室氣體排放,因此所配備的電池容量更大,鋰離子電池因體積小、重量輕、能量密度高,最能符合需求。

不論短時間HEV將和PHEV並存,或是BEV概念逐步成形,最終都是要求鋰電池走向超高能量密度,達到最佳續航里程效能。

鋰電池依照正極材料的不同,目前以鋰鈷、鋰錳以及磷酸鋰鐵最具代表性,以汽車要用的大功率電池來看,鋰錳電池電容量低,高溫循環壽命差,最不適合;鋰鈷電池因為要提高單位電池電容量所以犧牲安全係數,但汽車用鋰電池裡面能量高,一旦燃燒或爆炸,非常危險。

 目前正極材料都是以氧化合物進行,氧在釋放後因電能產生的高溫容易助燃,造成電池內部有機物燃燒,磷酸鋰鐵中因為磷酸根較安定不易有此問題,因此安全性比鋰鈷高很多。一部電動車電池成本占比大約五成,產量大的鐵元素比鈷便宜許多,壽命(Cycle life)也比鈷好,容易成為大功率電池主流。

上中游廠商受惠最早

不論是在3C產品或是其他應用,台灣過去在二次電池產業發展進程一向落後給日韓廠商,然而由於加拿大國家公共事業魁北克水力公司(Hydro-Quebec,H-Q)獨攬磷酸鋰鐵材料結構專利,並獨厚旗下材料廠Phostech,導致全球各大電池廠只能按兵不動,仍未見大量生產,也給了台灣廠商與國際並肩同行的機會。

從最上游,也可能是先受惠的正極材料來看,即將登錄興櫃的尚志精密化學是台灣最早投入研發的公司,其新開發的溶液法製程,可先將原料與酸液進行氧化反應成溶液狀製造出較細顆粒,使摻雜離子易均勻分布,提高放電性能,尚化經電池廠商測試克電容量的效能,優於Phostech。

宏創辦人施振榮旗下「智融創投」投資的宏瀨科技,本為太陽能、面板的檢測儀器和設備廠,去年EPS逾五元。去年受工研院委託代工,進行實驗室磷酸鋰鐵正極材料試產,產出的奈米級磷酸鋰鐵正極材料也達高性能水準,因此在去年底完成專利技術轉移,今年將先完成一條月產能二○噸產線,在產能規劃中比較落後。

台塑生醫持有一○.一九%股份的長園科技動作最積極,透過旗下台塑長園科技(長園科技持股四九%,台塑生醫持有五一%)量產鋰鐵電池正極材料,明年底月產能將從今年底的一二○噸擴充至四○○噸,成為全球第一,公司還計畫與中強電子合資成立鋰鐵電池芯廠,逐步做到產業鏈整合。

若提到電池芯,台灣唯一擁有Phostech授權的必翔在電動車領域著墨已久,年初也宣布接到法國Micro Car廠訂單,只是必翔目前月產能僅一○○萬顆,授權商Phostech粉末產能與性能都有待加強,必翔要朝更大功率電池發展,恐得加把勁。

磷酸鋰鐵電池商機驚人

BMW Mini E(BEV)的電池芯供應商能元科技,技術已經達到國際級的水準,目前在工具機、車市的鋰電池芯市占率已達全球第二。大股東除了台泥集團,聯電日前亦參與私募認股,持股近二%。能元二廠完工後,每月產能將由二五○萬噸拉升至一○○○萬噸。儘管因專利問題,能元目前以鋰錳、鋰鈷電池芯為主,但以其技術優勢要切入磷酸鋰鐵電池芯製造,不成問題,除BMW外,能元產品也通過福特認證,有與國際車廠合作生產經驗背書,公司未來發展欲小不易。

儘管專利問題還沒解決,營收數字也沒上來,但這些中、上游廠商已經把產能擴好,主要就是因為電動車的預期成長實在驚人。

去年全球HEV銷售量約五○.二萬輛,占全球汽車總銷售的○.八%,其中以美國及日本為主要市場。市調機構Frost & Sullivan估計,至二○一五年EV與PHEV類型之電動車需求約有一二○萬輛,若再加上HEV車型,Global Information保守估算,銷售量將可能達到四○○萬輛,年複合成長率將提升至二六%,占全球汽車市場四%。

若以一輛PHEV至少需搭配二千顆電池芯,耗費二噸的磷酸鋰鐵粉,那麼只要搭配磷酸鋰鐵電池的PHEV,明年有去年HEV出貨量的一○%,即五萬輛PHEV,將耗掉十萬噸磷酸鋰鐵粉,一億顆電池芯,這還不包含取代傳統鉛酸電池在UPS等其他方面的應用,相對於廠商現在這麼小的產能數字,一旦商機成真,爆發力會大得嚇人。

從內燃機世代轉為電動機,智慧型車電系統的產生,以及十年內五○%以上的電動車市占率、高達一兆美元的產業鏈產值,儘管只是起步,電動車的夢做得很大很長,台灣廠商的機會也不會小。

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