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电池也有创新空间? 合谷新能源抛弃成本思维、拥抱效能

过去长时间以来,碍于产品为中心的制造思维,电池组通常受限于产品空间、最小化需求,多仅针对既定产品打造既定规格,被视为3C类产品的零组件之一,因而时常为符合空间、尺寸等而牺牲电池功能性。然而,这种以载具为中心的电池设计原则,将于接下来的电动车、新能源时代彻底翻转。

根据国际能源署数据统计,直至2030年,全球共计将有1.45亿辆电动车挂牌上路,这将远比2020年的1,000万辆成长将近14倍之多,而电动车的普及及演进,也加速了电池及能源需求的转型,根据Adamas Intelligence数据显示,2021上半年,全球所有新售乘用车总电池容量部署量为108 GWh,相比2020年上半年的全球部署量高出157%,由此可见,电池容量持续在短时间内有大量的进展,以降低车主的里程焦虑。

累计至2021年初,车用电池制造商由6间亚洲企业独占鳌头,分别是比亚迪、宁德时代(CATL)、乐金能源解决方案(LG Energy Solution)、Panasonic、三星SDI及SK Innovation,共占全球乘用电动车电池供应量的87%。


图片:合谷新能源创始团队成员。合谷新能源提供

未来车电池三重点:安全、一致性、水平垂直整合

在上述6间电池厂如此强势席卷电动车能源系统的同时,台厂在未来电动车、新能源方面的电池优势在哪里?

合谷新能源(AGE)共同创始人暨市场策划经理万启后指出,电池由「无保固」晋升「可保固」是3C用电池转作电动车电池的一大里程碑,过去电池属消耗品,电容量下降即可汰旧换新,然而未来电动车电池除了成本高之外,亦攸关其动力系统的稳定度、行车安全性,因此如何透过电池管理系统(BMS)来追踪电池效能,便成显学。

万启后表示,在电动车动力系统「三电」之中,台湾于前两者皆备领先者地位及优势,唯独电池,台厂除了于上游正负极材料、电解液具有一席之地之外,在没有原物料的前提下,难以与大国竞争。万启后认为,即便台湾在材料这块较为辛苦,未来仍可以零件设计、电池及及电源管理切入市场。

在产业发展初期,电池成本的困境必然存在,然而电动车一旦稳定往下一个阶段迈进,动力系统的整合就会变得愈加重要,届时便可跳脱原物料成本竞争,开启所谓「效能战」,台湾电池产业的重要性方可提升。而台厂若想于「效能战」抢得先机,产业势必也得抛弃cost-down制造代工思维。万启后提到,未来电动车电池发展将会有三大重点:首先为安全,其次为一致性,其三为平行及垂直的系统整合。

其中,安全性无庸置疑,而平行及垂直系统整合则重在多颗电池之间的通讯交流,另外所谓「一致性」,即是设法使加装于电动车、新能源设备的电池状况统一,可平均散热。万启后指出,电池在高热环境中容易死亡,如目前日、韩电池若长期于50度以上高温中使用,便容易加速老化,在这样的情况下,电池系统的散热机制,以及如何控制多枚电池芯的使用维持频率统一,则是BMS相当重要的课题。

万启后提到,当电池成为通货,人们不再将「一颗电池」作为零件交易,而是根据电池里头存有多少电能来进行订价,能源便可以量化方式销售,而良好的BMS则成其重要配套措施,告知受电者及购电者该电池还存有多少%的电容量,这也是合谷新能源所展望的未来商机。

电池二次利用市场尚未兴起 合谷先切储能应用

万启后指出,汽车市场一旦进入电的时代,电池极有可能像汽油一般成为通货产品,当电能运用开始具备标准规范,电池便不再只是单纯的硬件,它更像是电能的载具,不可能用完即丢,二次利用的市场才有可能开始蓬勃。过去10年,Gogoro Network已印证摩托车换电站跨载具、跨品牌共享的可能性,未来汽车、新能源载具、储能系统的电池是否也能走向「共享」及「二次利用」模式,亦将指日可待。

根据预估,直至2030年,全球将会有超过1,200万吨锂电池退役,这些电池包含大量锂、镍、钴等原料,若无适当处理,则对环境将会造成极大负担。为此,2020年底,欧盟全面修改电池法规,宣布锂电池回收率目标达70%,而钴、铜、铅和镍回收率要达95%,同时规范2030年后新电池终须包含最低回收含量,以确保旧电池回收率。

万启后表示,当未来电池回收率及再利用率增加后,BMS的优势便更容易显现。以合谷新能源的产品为例,透过BMS通讯模块及其演算法,可实时追踪单颗电池实时用电状况、剩余电容量等,在完整掌握电池信息的情况下,可依据使用状况,增加该电池的再利用率,如从耗电量较高、使用频次最大的载瓦斯摩托车退役之电池,后续可供普通轻型摩托车使用,第三次转移可作为智能灯杆备援电池系统,最终回归储能市场,以此便可把电能的蓝图串接起来。

合谷新能源切入储能市场的目的在于将电池生态系串接起来,以达到真正循环经济的目的。合谷新能源提供

看准分散式储能商机 进军美国市场

为抓准时机抢进二次利用及循环电能市场,合谷新能源目前布局三条产品线,以建立自己的电池生态系统,分别为储能系统、通讯电池组、摩托车电池组。

之所以开始切入储能市场,主要原因在于电池若要在二次运用市场顺利介接,则须将所有的使用足迹串接起来,也就是该颗电池如何在不同电容量的情况下符合二轮电动车用电、智能城市灯杆用电、储能用电的需求?

万启后回应,目前绝大部分的电池制造者及使用者不会考虑二次使用效益,一般得等到快要坏掉时才开始思考,后续转移需付出的成本、回收再利用是否有足够利润也是二次市场发展的阻碍。合谷新能源切入储能市场的目的,在于打造电池生态系,以达到真正循环经济的目的。目前,合谷新能源的分散式储能系统已导入英济公司位于美国、南亚、墨西哥、国内大陆及台湾厂房,同时,亦透过英济于海外的资源,成功链结海外订单,包括美国房地产公司、英济在地客户等。

其中,美国房地产的需求多以既有设备外加装储能系统为主,属后装市场居多,万启后表示,这也是合谷新能源能与其他储能大厂竞争的差异化优势之一,台湾多数储能业者皆以聚焦大型集中式储能案场为主,针对缺地的中小型厂房、大楼、社区的后装需求,则不一定能提供高弹性、高定制的服务。

此外,在通讯电池组的部分,万启后提到,2020~2021年美国市场因贸易战因素,多半避开国内制产品,因此当地厂商欲找具备品质与相对价格优势的厂商,台湾企业则有相对优势,因此在通讯电池组的部分,合谷新能源亦与英济合作,后者提供机构、模具设计及产能,前者则专注电池通讯强项,以ODM的方式进军美国市场。

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