固態電池是電動車襲捲車市的催化劑嗎?

在鋰離子電池大戰方興未艾的當下,在前方固態電池的戰場早已然風雲密佈,各家車廠紛紛卡位結盟,深怕贏了鋰離子電池這一場卻輸了下一場。但很顯然地,固態電池可量產化的時刻尚有數年之遙,而成本要壓到有足夠競爭力則可能甚至要到2030年左右;以這個時程表來看,2025年會是固態電池量產並壓迫鋰離子電池降價的時候,也就是電動車降價衝擊燃油車銷售的關鍵轉折點。這個 “催化劑” 的效力,將會一路延燒到2030年後,一直到電動車主宰全球車市為止。

在過去這2年多以來電動車浪潮開始席捲全球車市時,電池技術成果又豈僅是群雄併起百花齊放可以形容,此刻我們有必要再來全面審視這個在3年前還佔電動車40%成本的關鍵零件如何突破技術與成本瓶頸,進而帶動整體車市進入電動車時代

鋰離子電池是目前市場應用的主流,其中又概分為三元鋰與磷酸鐵鋰兩種;前者成本高、能量密度高、但穩定度較差,而後者的特點正好相反,且使用壽命較長。這兩種是以正極材料來做區分的,也是決定電池效能最重要的一部份。由於各有關鍵痛點,工程師無不絞盡腦汁衍生出多種進階強化版本;另一方面,負極材料的改善、電池模組或電池包在與車輛底盤的設計簡化整合,也都是電池研發工作之所以龐雜且耗資甚鉅的原因。

即使如此,鋰離子電池的效能終究有其先天的極限;而已研發多年但技術與成本都尚未達可量產階段的固態電池SSB,其設計理論的能量密度較前者可達突破性的2倍以上且穩定度安全性皆高。自2012年起先由Toyota領先導入汽車新能源的實驗研究,至今仍是擁有最多固態電池相關技術專利的公司,只可惜未能持續投注足夠的資源來確保其領先差距。

接下來2017年是固態電池的聚焦起始點,傳統車廠諸如BMWHondaHyundaiNissan等等皆紛紛投入研發行列,但真正的引爆點是2018年開始,SSB新創公司紛紛崛起或大額募資完成

- Quantum Scape:雖早在2010年即成立,但真正有明確擴展計劃要從2018VW的注資算起;隨後VW再度多次注資,加上比爾蓋茲個人也注資,這家公司的市值不斷飆高,但其最大的挑戰是何時會量產

- Solid Power:同樣早在2011年即已成立,但直到2018年,HyundaiSamsung的注資才開始推動研發進度;隨後又靠著BMWFord的注資,可說是擁有多家大車廠的背書

- Solid Energy Systems SES:這家甫於去年成立的公司,HyundaiGM即不約而同注資,GM甚至將與SES合建電池工廠,計劃於2025年起量產供貨

- Factorial Energy:在去年,這家公司前後分別獲得Hyundai 、賓士、與Stellantis 集團的注資,成為最多品牌支持的固態電池公司;同時又邀請賓士前CEO Dieter Zetsche、與FordCEO Mark Fields等大咖任職顧問,目標直指2026年量產

- 清陶能源:這家中國公司在2020年由上汽、北汽、廣汽等集團注資,算是中國目前固態電池技術力的領跑者

除了以上這些世界知名的SSB公司以外,在台灣也有鴻海與電池公司輝能在全力研發固態電池,而輝能甚至已獲一汽與蔚來的青睞,可望未來量產供貨。除此之外,世界諸多大學紛紛投入固態電池研發資源,寄望能一舉突破技術障礙,其中哈佛大學在去年5月宣佈已研發出可充放電1萬次的固態電池,這意味著電池壽命已完全不輸傳統燃油車的引擎