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能量密度/續航里程/成本 電動車性能指標三管齊下

文‧盧佳柔 發布日期:2018/04/20 關鍵字:電池IEKVolkswagen

因應節能減碳的訴求,各國政府正積極展開電動車的一系列政策推動與補助計畫,刺激電動車產業更上層樓,同時也帶動電池技術的發展。其中,電池技術的性能指標正朝著高能量密度、高性價比與高續航力的目標邁進。

電動車相關應用對於鋰電池電芯與模組皆有相對應的性能指標,能量密度的提升是電池一直以來的訴求,而以車廠的角度出發,未來則是希望可以進一步提升續航里程。舉例來說,歐美車廠直接設定續航里程,例如福斯汽車(Volkswagen)希望能夠在2018年滿足約400公里的續航里程,而體積容量密度約650Wh/L。

工研院產經中心材料與化工研究組研究員林幸慧指出,為了滿足未來電芯性能的目標,電芯與模組廠商須持續努力開發的性能包含體積能量密度、重量能量密度、充電電流、成本與低溫性能。此外,在安全性能上的要求,由目前零失事率來看,只要維持相同品質即可;但在安全行駛距離要求上,仍有進一步需改善空間,以日系廠商來看,未來的目標是超過600公里行駛距離。

整體而言,一顆電池在不換材料的情況下,一年提升3~5%能量密度已經是最大極限的效能提升,若廠商期能在五年內,有50~60%大幅度提升,則須直接更換高能量密度材料,才能予以實現。也基於此,正極材料目前以高能量密度的鎳鈷錳酸鋰(NCM)為主,未來則逐步使用高鎳化、高鋰化等高克電容量材料;負極材料則是導入矽負極材料,提高克電容量。

工研院產經中心材料與化工研究組資深研究員呂學隆指出,除了在技術上強化電動車電池的能量密度要求之外,價格訴求同樣也會是電動車產業發展的主力關鍵。從2010年至2016年間,由於電池需求量提升與電池廠生產規模增加所產生的規模經濟,電池價格正快速下降,促使國際車廠追求能在2020年時,電芯(Cell)單價為100美元/kWh,而電池組(Pack)價格達120美元/kWh。

以中國大陸來看,除了滿足性能指標和開發做法之外,已直接將能量密度與電池成本列入電動車產業發展戰略,從而讓能量密度要求與補貼金額產生連動,故電池廠商在做市場區隔相關同時,只要中國大陸補貼力量存在的一天,能量密度要求將同時共存。

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