创新能源材料 引领电动车电池应用

工研院材化所副组长陈金铭。

由于锂电池具有高能量密度、高安全性、高功率充放电、长循环寿命等特性，预估2020年全球锂电池市场达144GWh。尤其动力锂电池的应用，将高度使用在电动车(50GWh)与电动巴士(17GWh)。

台湾目前锂电池产业现况，整体锂电池产值超过1,235亿台币，主要以3C及轻型电动车辆电池模块为主达1,100亿、电池芯约50亿，锂电池材料约85亿(包括正极？负极？电解液？铜箔等)，其中锂电池材料年均成长率11%。因应电动车与储能系统需求，可预期未来锂电池材料需求将大幅成长，进而带动台湾锂电池产业的发展。

目前台湾有哪些新能源材料开始导入到电动车电池？工研院材化所副组长陈金铭指出，从动力电池应用端来看，电池的关键要求在高能量及高安全。工研院所研发的STOBA材料，导入锂电池系统具多重安全保护机制，抑制电池内部短路所引发的热爆走反应。STOBA材料已专利授权台湾亚太三井制造生产，而高安全STOBA电池应用技术也技术授权台湾有量、能元、精极与动能等多家锂电池厂。

另一高能量车用锂电池：材化所开发的矽碳负极材料，电容量是传统石墨负极材料的两倍，目前此技术已移转给宏濑科技。正在开发第二代的矽碳负极材料，除了高容量外更具有长寿命。

由于纯电动车不像油电混合车还有汽油引擎的动力提供，因此在纯电动车的电力续航力上，更需电池高能量密度，来延长系统能量行驶距离。目前国际上矽负极材料已应用在Panasonic高能量电池及Tesla Model S与2017年要销售的 Model 3电动车，使用矽碳材料的电池能量密度提高20？25%，不仅电池价格降低、行驶距离也增加。

至于电动巴士的应用，工研院研发出磷酸锂铁锰正极材料(高电压动力锂电池)、钛酸锂负极材料(快速充电电动巴士电池)。而磷酸锂铁正极材料的下一代更优化技术则是磷酸锂铁锰材料，电压提高0.6V，能量增加 15%以上，目前此技术已移转给宏濑科技。

为符合欧盟新型汽车需具有ISS怠速启停功能(idle stop start)与目前正全力发展的48V微混电动车所需的快速充电锂电池，工研院也研发出搭配钛酸锂负极材料的快速充电锂电池与材料技术。

工研院的快速充电钛酸锂负极材料的技术突破点，主是利用金属掺杂改变材料Band Gap结构增加导电性，并采用纳米结晶及孔隙来缩短锂离子扩散距离。钛酸锂快充电池具有5分钟快速充饱的功能，且钛酸锂电池具有高安全与超长循环寿命1万次充放电(达20年)特性，也适合搭配再生能源的储能系统应用，目前此材料技术已移转给台湾中油。