電動車電池是關鍵日韓中技術暫時領先

　　電動車的熱潮方興未艾，而且看來一點都沒有因為底特律車展的結束而有所冷卻！其中電動車上所用的充電電池又是電動車發展的技術關鍵。為此，日本一些汽車商紛紛與傳統的電池技術強勢廠商或合作或參股，例如豐田(TOYOTA)與老搭檔松下，日產與NEC等進行戰略合作開發車用充電電池或稱二次電池。那么，在世界(Mondi)各大汽車廠商都把發展電動車作為公司未來(Futura)發展戰略的當前，全球車用電池技術的格局又是如何呢？它將怎樣影響到全球汽車產業未來(Futura)的版圖變遷？其中我們最為關心的比亞迪鐵電池技術又處于一個怎樣的位置呢？讓我們一起看看資深電動汽車產業分析師HUNTET HSU的精到深入的分析和介紹。

　　電子化乃汽車潮流 電動車前景廣闊

　　美國通用集團在2008年藉百年廠慶的時刻，正式推出量產版本的雪佛蘭(Chevrolet)Volt以開啟全新的電動車紀元。隨著消費者的環保意識日益加深，同屬通用集團旗下的德國品牌歐寶(OPEL)也宣布在2009年日內瓦車展上，推出名為“Ampera”的全新電動車款。采用五門四座設定的Ampera，事實上與雪佛蘭(Chevrolet)Volt有相當的相似程度：除了狹長后掠的頭燈線條雷同外，Ampera采用了窄幅的水箱護罩，同時頭燈下緣也加入類似同廠Flextreme概念車的進氣柵設計，呈現動感前衛的設計風格。動力方面，Ampera搭載通用集團的Voltec動力系統，車主可藉由230V交流電源進行充電，在鋰電池模組滿電的情況下，Ampera可提供60公里的續航距離；而欲駕駛更遠的路途，Ampera所搭載的小型內燃機引擎，也能持續產生電力，以提供更長途的續航能力。

　　身為資本市場(Rialto)上最早一批關注電動汽車產業的研究人員之一，我已利用上次的機會對電動車的技術瓶頸做了初步的剖析。這次我將介紹電動車的關鍵核心零組件：車用充電（二次）電池！由于車用電子應用的高速(High Speed)發展，汽車已不再是傳統機械制品，而是集所有智慧型現代科技于一身，融合光電、半導體、電子、通信等技術的整合式平臺。2004年每輛新車在電子產品的支出為1518美元，更有人預估隨著機電整合技術的不斷進步，電子產品的成本未來(Futura)有望達到車輛成本的40％。

　　由于車用電子應用的高速(High Speed)發展，汽車已不再是傳統機械制品，而是集所有智慧型現代科技于一身，融合光電、半導體、電子、通信等技術的整合式平臺

　　對應車輛高度電子化的趨勢，汽車產業推動42V 或42V/14V 電力系統的力度也逐漸加快。汽車電子系統對電力的需求從現在到2030 年將保持每年5~8%的速度(Tempo)增長，在過渡階段42V/14V 電力系統有望成為新世代車輛電力系統標準。目前國外高級轎車電子產品需要的線束超過2000條、各種控制器件的連接點超過4000 個、線束總長度超過4000 米、重量大于40 公斤。未來(Futura)改用42V電力系統之后，現有主流導線截面積由0.5~1.5mm降低為0.35mm。提高車內電壓所帶來的好處表現在：（1）相同功率下，導線流過的電流要小，降低每歐姆導線的損耗，油耗可因此降低10~20%；(2)導線節省出來的空間可以添加新的電子系統功能；（3）采用鋁線代替銅線，尺寸得以更加縮小；（4）符合混合動力車輛發展的需要。隨著車輛進入42V電力系統時代，對電能儲存媒介/電池的需求也將進一步提升。

　　電動車技術誰主沉浮 日韓中暫時領跑世界(Mondi)

　　2006年全球電池市場(Rialto)（未含低階鋅錳干電池）為540億美元，未來(Futura)4年將以每年6.9％的復合成長率穩定增加。電池的使用范圍已由過去的手電筒、收音機、汽車和摩托車的啟動電源發展到現在的40-50種用途，可說是人類社會必不可少的電能來源。車用電池的需求占電池市場(Rialto)總需求的三分之一以上（34.2％，如圖一所示），年成長幅度更將由目前的2.1％（2007年）上升至9.2％（2010年）。被視為混合動力車輛關鍵零組件的次世代鋰離子電池（成長81％）及超級電容（成長120％）有望在未來(Futura)5年實現高速(High Speed)成長。

　　自從1800年Alessandro Volta發明世界(Mondi)上第一個電池，1859年Gaston Plante 發明可充電的鉛酸電池后，工程師就沒有停止過尋找更好儲能方式的努力。化學電池依據電池可充電與否的特性，又分為“一次電池”與“二次電池”兩大類。一次電池包括市面上常見的堿性電池、水銀電池，以及錳干電池、氧化銀電池、鋰電池與空氣電池等，二次電池則為目前可攜式電子產品的應用大宗，包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池與鋰離子電池、鋰高分子電池及超級電容等。1990年鋰離子電池問世、并于1991年完成商用化，采用凝膠聚合物電解質為隔膜和電解質聚合物的鋰離子電池則于1995年推出并于1999年商用化。不過鋰離子電池的封裝始終存有安全性顧慮。

　　被視為混合動力車輛關鍵零組件的次世代鋰離子電池（成長81％）及超級電容（成長120％）有望在未來(Futura)5年實現高速(High Speed)成長

　　要探討車用電池未來(Futura)趨勢，可從兩方向出發：擁有充電與放電功能的二次電池與提供動力的電化學電池，前者過去的主流為鉛酸電池，但由于混合動力車型對二次電池的性能要求大幅提高。Ni-MH（鎳氫電池）由于較優秀的性價比與安全性（相對于鋰離子電池）而且具有能量密度高、功率密度高、可快速充放電、回圈壽命長以及無記憶效應、無污染、可免維護、使用完全等特點，被稱為“綠色電池”。Ni-MH電池的能量密度是鎳鎘電池的1.5～2倍，充放電時無記憶效應、低溫特性好、綜合性能優于鎳鎘電池，又無鎳鎘電池的廢電池處理問題。目前市面上多數混合動力車型皆選擇鎳氫電池作為儲存回收能量的媒介。未來(Futura)倘若鋰電池成本及安全性能符合車用要求，逐漸取代鎳氫電池的趨勢幾可確定。

　　許多行業內人士迫不及待希望能夠拆解BYD F3DM進行研究

　　目前全球鋰離子/鋰高分子電池市場(Rialto)的廠商主要集中在亞洲地區，日、韓、中國大陸與中國臺灣地區廠商分食市場(Rialto)大餅，其中掌握技術優勢的日本廠商占據80-90%的市場(Rialto)份額，霸主地位屹立不搖。日本廠商發展鋰離子/鋰高分子的歷史最悠久、技術與品質的穩定性在業界均處于領先地位，技術復制自日本的韓國廠商則因為背后有三星、LG等大廠支持，亦有不錯的成績。鋰離子電池內部主要由正極、負極、電解質及隔膜組成，因正、負極及電解質材料不同而冠以不同名稱。目前市場(Rialto)上的鋰離子電池正極材料主要是氧化鈷鋰（LiCoO2），另外還有少數采用氧化錳鋰(LiMn2O4)及氧化鎳鋰(LiNiO2)作正極材料的鋰離子電池，這兩種都已在手持式電子產品中相當普及。

　　截至目前為止，鐵鋰電池仍未能大規模商用化

　　鋰離子電池正極材料的價格與原料金屬的價格行情一致，其中以鈷（Co）最為稀缺，鎳（Ni）、錳（Mn）較為便宜，但其價格也大幅制約電動車降低成本以達到普及化的可能性。目前最被看好的則是以磷酸鐵鋰（LiFePO4）材料作電池正極的鋰離子電池，原因在于鐵砂的價格大大低于其他稀有金屬。磷酸鐵鋰電池壽命是普通鋰電池的4-5倍，還有高于鋰電池8-10倍的高放電功率(可瞬間產生大電流)，加上同樣能量密度下的整體重量較鋰電池減少30-50%等特性，讓它被視為最合適需要大扭力的電動車輛所使用的二次電池技術。據傳這也是世界(Mondi)股神沃倫·巴菲特（Warren Buffett）看上比亞迪車廠并入股的重要原因，不過關于比亞迪技術團隊所擁有的“鐵電池”技術內容，目前仍在產業界及投資圈內引起巨大的爭議，其謎底恐怕要等到F3DM正式量產面向消費者時才能略知一二，日后我也會將這背后錯綜復雜的專利糾紛專門撰文說明。

　　鐵鋰電池背后有著背后錯綜復雜的專利糾紛

　　難道除了鋰離子電池，就沒有其他電池技術能夠滿足電動車市場(Rialto)的需求？這個問題的答案也是否定的，包括本田車廠傾注大量研發資源的燃料電池領域，以及寶馬(BMW)車廠曾試驗過的“超級電容”技術都是可行方案，后者更與FIA 正在F1賽道內大力推動的動能回收系統(Kinetic Energy Recovery Systems，簡稱KERS)息息相關。