講師：風陽能源股份 有限公司 林文彬執行長 電話：0960-285383 0985-298390 綠能產業電動車簡介 暨鋰鐵電池應用 講師：風陽能源股份 有限公司 林文彬執行長 電話：0960-285383 0985-298390

姓名 職務 學經歷 林文彬 董事執行長 學歷：高雄醫學院畢 經歷：高雄醫學院專任教師 寶山生技業務協理 神農氏生技業務協理 全安泰資產管理業務副總 現任：瑞能科技公司董事 正友公關公司董事 風陽能源公司執行長 高雄市生命關懷協會理事長 專利：汽機車啟動電池 道路風力發電裝置 移動型腳踏發電裝置

一、新世代電池－磷酸鋰鐵電池 近期電池因具有節能題材，持續受到市場矚目；而全球暖化嚴重，使得環保意識抬頭，配合油價高漲，世界各國政府及企業紛紛尋找新的替代能源（太陽能電池、氫燃料電池）或提高二次電池的轉換效率（以鋰離子電池取代鉛酸、鎳氫電池）以達到減少石化燃料的使用，降低二氧化碳的排放，減緩全球暖化的速度。 新世代電池－磷酸鋰鐵電池為藉由提高二次電池的轉換效率來達到節能的目的。 長期而言，二次電池已開始發生結構性轉變，鋰離子電池將逐漸取代鉛酸、鎳氫電池；鋰電池中又以安全性最佳、具有大電流、循環壽命長的磷酸鋰鐵電池最具發展潛力。

電池簡介 ： 發電電池(cell)-太陽能電池，燃料電池 藉由使用新的替代性能源發電減少石化燃料的使用來達到節能的目的（圖1）。 蓄電電池(battery)- 鎳氫電池、鉛酸電池、鋰離子電池 如一次電池、二次電池，可以透過轉換效率的提高，達到節能的效用

蓄電電池可以分為兩種 分別是一次電池及二次電池 一次電池的簡介 一次電池顧名思義為僅能使用一次的電池。也就是無法透過充電的方式再補充已轉化掉的化學能。一般市面上常見的乾電池（碳鋅電池）、鹼性電池（鹼錳電池）以及水銀電池（汞電池），皆屬此類（圖2）。

二次電池的介紹 二次電池因為可充電重複使用，較一次電池更具環保概念，使用已逐漸普及。 全球二次電池市場 2005 年市場規模達到 412 億美元，預估 2007 年可成長至466 億美元，2011年更可成長至577億美元，2005~2010年的複合成長率(CAGR)達7%。

二次電池的特性 二次電池依應用面所需的功率大小可區分為高功率的大型電池和低功率的小型電池部份， 高功率的大型電池主要是汽機車及工業設 備的蓄電系統、電動手工具機及其他車用市場，目前電池主流為鉛酸及鎳氫電池； 低功率的小型電池主要為可攜式的消費性電子產品，主流為鋰鈷電池。

表一、各類二次電池產品特性比較 11

二次電池未來將以鋰離子電池為發展主軸 市面上常見的二次電池有鉛酸電池、鎳鎘及鎳氫電池、鋰離子電池， 目前鉛酸電池主要應用在汽機車及工業設備的蓄電系統。 鎳鎘、鎳氫電池主要應用在電動手工具機及油電混合車。 鋰離子電池主要應用在可攜式的消費性電子產品。 因為鉛及鎘對環境及人體均有害，使得鉛酸電池及鎳鎘電池逐漸被鎳氫電池所取代，而鎳氫電池因為轉換效率及具有記憶效應的問題，也逐漸被鋰離子電池所取代。長期來說，二次電池未來將以鋰離子電池為發展主軸（圖 4）。

圖4、二次電池發展趨勢

鋰離子電池依正極材料可區分成 鋰鈷電池 鋰鈷氧化物為目前最成熟的材料，但電容量很高，發展已到極限，因此需要添加混合型鎳鈷氧化物或鎳鈷錳三元系氧化物來增加電容量。但此類材料由於在充放電過程中，金屬元素的氧化數隨著鋰的崁入與遷出正極材料會變化，若鋰的過多遷出(過充電)時，若金屬元素的氧化數無法隨之應變將會引起材料結構改變。溫和的結構改變產生電池壽命衰退，劇烈的改變則是發生氧氣的釋放。

鋰錳電池 尖晶石鋰錳氧化物由於錳的氧化數變化性較多，因此在穩定氧原子的能力較好，因此鋰錳氧化物的安全性相對鋰鈷氧化物要改善許多，但鋰錳氧化物有錳離子溶出造成高溫使用與儲存時電池性能有衰退的問題。 磷酸鋰鐵電池 磷酸鋰鐵氧化物為橄欖石結構，鋰離子在材料結構內的移動為一維空間的移動,雖然為一維空間的移動，但鋰離子的擴散係數與鋰鈷氧化物差不多。 磷酸鋰鐵電池不含鈷等貴重元素，原料價格低且相對穩定。同時磷、鋰、鐵存在於地球的資源含量豐富，不會有供料問題，高放電功率、可快速充電且循環壽命長，是目前產業界認為符合環保、安全和高性能要求的鋰離子電池。

二次電池能量密度與體積

磷酸鋰鐵電池五大優勢 循環壽命長：循環壽命高達2,000次以上，為鉛酸的 5倍、鎳氫的4倍以上。 放電功率大：放電功率分別為鉛酸的6.6倍、鎳氫2.5倍。 極度適用於需要高功率的大型動力電池，特別 是車用電池部份。 充電時間短：充電時間不到 1 小時，僅需鉛酸電池的1/5、 鎳氫的1/2。 轉換效率佳：轉換效率達95%，優於鉛酸的60 %、鎳氫的 70%。 輕 薄 短小：重量僅為鉛酸的1/3。 環保親和力：符合歐盟RoHS 規範認證, 無鉛等重金屬成(CE/2007/63085)

鋰鐵電池循環壽命試驗

磷酸鋰鐵電池目前無法普及的原因 磷酸鋰鐵電池短期尚無法應用於可攜式消費性電子產品 產品售價較高 專利的問題

目前磷酸鋰鐵電池正極材料粉體配方的專利主要掌握在Phostech及A123兩大陣營中，其中Phostech背後代表的是磷酸鋰鐵粉體的發明人Goodenough博士及德州大學，宣稱擁有專利權，控告A123 及其他廠商（圖6），由於雙方纏訟已久，使得其他欲跨入此領域的廠商紛紛採取觀望態度，造成磷酸鋰鐵電池推廣不易。 瑞能

磷酸鋰鐵電池的市場主要在 高功率運用如電動車、油電混成車、插電式油電混成車、汽車啟動電池及電動工具。 輕型電動車運用如電動機車、電動腳踏車、電動代步車、電動高爾夫車等。 與再生能源的發電系統並聯如與太陽能電池系統、風力發電系統及燃料電池系統並聯 作為儲能系統。

鋰鐵電池的運用市場 ├輕型電動車┤ ├再生能源系統 之儲能電池┤ ├電動車┤ ├高功率應用┤ 電動機車 電動自行車 電動搬運車 電動輪椅 /代步車 電動堆高機 電動高爾夫球車 ├再生能源系統 之儲能電池┤ Solar power Wind power Fuel Cell ├電動車┤ HEV 油電混成車 PHEV插電油電 混成車 BEV電池電動車 ├高功率應用┤ 電動工具 啟動電池 22

臺灣機車產量持續衰退

啟動電池節能10~30% Li-Fe Battery Pb-acid Battery 24

再生能源系統之儲能電池可用層面 再生能源系統之儲能電池發展優勢： 世界發展潮流 地球氣後變遷天災不斷 小型太陽能發電/太陽能路燈 風力發電 燃料電池 再生能源系統之儲能電池發展優勢： 世界發展潮流 地球氣後變遷天災不斷 太陽能發電機 25

住宅能源管理系統（HEMS） ＊分擔蓋電廠的壓力,同時也減少輸送電路的能量損失,對以火力發電 為主的台灣可有效較低二氧化碳排放 。 未 ＊來朝社區分散式發電發展。 ＊分擔蓋電廠的壓力,同時也減少輸送電路的能量損失,對以火力發電 為主的台灣可有效較低二氧化碳排放 。 ＊未來電動車普及化,世人擔心充電電網的問題亦可透過此分散式系 統來解決,即便台灣的公共充電站亦可採取類似的概念。 ＊未來鋰電池的儲能電池商機將是無限。 目前HEMS的追加儲存電力的蓄電功能為特點。可將廉價的夜間電力和家用太陽能發電裝置白天所剩餘之電力儲存在鋰離子充電電池(5kwh)等儲能電池中，可提供白天電力不足時使用。 如果有50萬戶家庭裝置,帶來的鋰電池商機將近2.5Gwh。 26

電動車車用電池 電動車 鋰鐵電池 BEV 電池電動車 HEV 油電混合車 PHEV插電式油電混合車 27

電動車市場 富士經濟預測，2009年混合動力車的全球市場規模將比上年增長38.2％，達到68萬4000輛。 預計2015年混合動力車的全球市場規模將擴大至240萬輛，2020年將擴大至375萬輛 。 未來的電動車市場需求，將由2007年的48.8萬台，成長至2014年的169萬台，年複合成長率約為19.5%。 關鍵零組件的汽車電池之產值部分，將由2007年的7億美元，成長至2014年的23億美元，年複合成長率約為18.4% 。 28

現階段以HEV 及鎳氫電池為主 29

國內鋰鐵電池相關廠商佈局狀況 材料製備 電池蕊製作 電池系統 電解液 隔離模 正極材料 負極材料 塗佈 捲繞 材切 封裝 電池蕊 電源管理 材料製備 電池蕊製作 電池系統 電解液 隔離模 正極材料 負極材料 塗佈 捲繞 材切 封裝 電池蕊 電源管理 組裝 上游生產廠商 正極材料:台塑長園 立凱、尚志 負極材料:中碳 隔離模:高銀 電解液:南亞科技 中游製造廠商 能元、必翔 有量、昇陽 動能、瑞能 金山 下游組裝廠商 能元、必翔 達振、瑞能 銓陽、新普 資料來源: 拓墣產業研究所 整理:鄭國強

二、國內鋰鐵電池廠商佈局概況 上游廠商－ 正極材料：長園科技、立凱電能 尚志精密化學、宏瀨科技 負極材料：中碳、永裕 銅 箔：金居 銅 箔：金居 電池罐體：宏全

電池蕊廠商（中游） 瑞能科技：正極材料使用加拿大Phostech 動力產品有40138（12Ah） 能量產品有40138（14Ah） 昇陽國際：正極材料使用長園科技， 產品有40138（10Ah） 必翔電能：正極材料使用加拿大Phostech， 產品有18650（1.1Ah）

結論 高功率的磷酸鋰鐵電池：未來將取代鉛酸、鎳鎘、鎳氫等低功率電池，將廣泛的應用在 EV、E-Scooter、HEV、Ebike、電動手工具．．．等需要高功率動力電池及儲能電池等產品，未來商機極為龐大。 而目前因為專利問題，國際廠商均尚未積極介入磷酸鋰鐵電池市場，若台灣廠商能藉此機會與大廠合作，順利解決專利問題，率先取得發展契機，未來發展將具戰略性優勢，因此相關廠商值得長線留意。