台湾锂电池产业发展分析-

1、国内锂电池产业发展分析前言由于电子、信息及通讯等3C产品均朝向无线化、可携带化方向发展,对于产品的各项高性能组件也往轻、薄、短、小的目标迈进,因此对于体积小、重量轻、能量密度高的二次电池需求相当迫切。小型二次电池包括镍镉电池、镍氢电池及二次锂电池。由于防止镉污染的环保诉求下,镍镉电池慢慢被取代已成趋势。镍氢电池虽无环保问题,但是能量密度低,高温特性差及少许记忆效应等缺点,在3C产品应用上,已逐渐被锂离子电池所取代。二次锂电池具有工作电压高(3.7 V olt、能量密度大(175 Wh/Kg、重量轻、寿命长及环保性佳等优点,目前已大量应用于可携式电子产品上;包括笔记型计算机、个人数字助理(PDA

2、、行动电话、摄录像机、数字相机、迷你光驱、掌上型终端机及游戏机等等应用,如图1;未来更可作为电动工具、电动自行车、电动机车及电动车之动力来源。未来结合计算机、PDA、行动电话等功能的行动信息与通讯终端产品除了强调产品的无线化、可携带化外,更进一步朝多功能化的方向发展。因此作为行动电话或可携式信息家电(Mobile IA产品电源供应的二次锂电池的需求更为迫切。本篇报告主要针对国内锂电池产业特性、外围产业、市场需求及产业现况发展作探讨。1.产业特性电池产业特性主要包括(1产业技术创新较缓慢(2产品生命周期长(3需多项关键技术整合与生产技术经验累积(4外围产业依赖度高。镍镉电池已被使用18年以上,但

3、产品功能尚不足,技术仍有改进空间。近几年来商业化且大量使用的小型二次电池系统,种类大概只有镍镉、镍氢及二次锂电池。因此整个电池产业的进展稍嫌缓慢。电池产业需要多项技术整合,包括化学技术,生产技术、电子技术、材料开发技术等。不仅在理论上需要不断开发且在生产上亦需要长时间的技术经验。不同种类的电池,其技术经验不同。电池是一种储能组件,必须特别注意产品的安全性。镍镉电池在1984年被导入市场,由于价格便宜、安全性佳、快速充放电力强,被广泛使用于市场。但镉污染严重、又有记忆效应,已慢慢被其它电池取代。镍氢电池在1991年导入市场,由于较镍镉电池之电容量高、记忆效应小、不会产生环境污染,且工作电压与镍镉

4、电池相同,已经大量取代镍镉电池市场。然而镍氢电池的工作电压、能量密度、高温特性及些许记忆效应等性能,远比二次锂电池还差,使得1992年才导入市场的锂离子电池,目前已大量取代镍氢电池在笔记型计算机、行动电话、PDA、摄录像机、数字相机、迷你光驱及蓝牙耳机等可携式电子产品的市场,成为未来小型二次电池的主流,表1.为小型二次电池特性比较。2.全世界市场状况根据日本IIT总合研究所2003年调查报告预估,全世界小型二次电池的市场需求量,在2003年时达32.97亿颗,其中二次锂电池的需求量达12.53亿颗(38%,镍氢电池占的需求量达6.58亿颗(20%,镍镉电池的需求量达13.86亿颗(42%。从1

5、998年至2003年,镍镉电池需求量的年平均成长率为-0.4%,镍氢电池需求量的年平均成长率为-3%,而二次锂电池需求量的年平均成长率仍高达63%以上。目前已商品化的二次锂电池,包括圆筒型锂锂离子电池(Cylindrical LIB、方型锂离子电池(Prismatic LIB、锂高分子电池(Lithium Polymer Battery三类。其中方型锂离子电池在2003年的需求量达8.39亿颗,占整体二次锂电池需求量(12.53亿颗的67%;圆筒型锂锂离子电池需求量达3.13亿颗,约占整体二次锂电池25%;锂高分子电池需求量达1.01亿颗,约占整体二次锂电池8%,如图2所示。同样地,全世界小型

6、二次电池的市场需求值,在2003年时将达6143亿日圆,其中二次锂电池占70%(需求值达4284亿日圆,镍氢电池占10%(需求值达640亿日圆,镍镉电池占20%(需求值达1219亿日圆,从1998年至2003年,二次锂电池产值的年平均成长率仍高达11%以上,如图3所示,综观以上,可看出二次锂电池产业的重要性,且未来需求及发展前景仍然是相当看好的。3.国内上游外围产业二次锂电池攸关电子产业发展甚巨,已被政府列入六十四项关键零组件之一。目前已商品化的二次锂电池,包括圆筒型锂锂离子电池(Cylindrical LIB、方型锂离子电池(Prismatic LIB、锂高分子电池(Lithium Poly

7、mer Battery三类。锂离子电池的结构图,如图4所示,所需要的材料与零组件包括正极、负极、基材、隔离膜、电解液(盐类及有机溶剂、导电剂、黏结剂及零组件等,如表2。国内3C产品产业蓬勃发展,不但笔记型计算机生产量居世界之冠,在行动电话、PDA及数字相机等可携式电子产品上,均居世界重要生产国之地位。国内笔记型计算机大厂,包括宏碁、广达、华硕、仁宝、大众、英业达、华宇及伦飞等公司,目前所使用的锂电池90%以上均为国外进口,锂电池产业相对于下游终端产品产业之成熟度来说,尚属萌芽期。台湾目前有多家业者投入二次锂电池的生产,未来台湾业者是否能够与国际电池大厂一较高下,上游关键材料、零组件及设备的建立

8、是不可缺少。目前台湾已有不少业者投入相关领域发展,在设备商方面,友煜投入在分条机及卷绕机的研发,亚泰金属投入二次锂电池之涂怖机开发,固纬电子则进行电池充放机与活化设备之生产。在电池材料方面,中钢碳素投入负极材料生产,其材料系统属于球状石墨化碳粉;台湾康普化学、锂科、长园投入LiCoO2正极材料的生产,而铁研科技则投入LiNiCoO2正极材料的生产;高银化学则进行镍氢电池隔离膜的量产及进行锂电池隔离膜的研究开发。台塑企业则跨入锂电池电解液与盐类的生产。在电池零组件方面,包括宏全金属目前进行圆型钢罐与端盖组件的生产,而宏全金属及和勤也投入锂电池方型铝罐与端盖组件的开发,冲压精密则投入电池端盖组件的

9、开发。金车铜箔则量产锂电池电解铜箔基材。浩聚则生产钮扣型电池零组件;衍春则提供锂电池绝缘垫片,表3为国内锂电池上游产业现况。锂电池生产设备昂贵,对电池厂的营运设备摊提,造成显著的负担;同样地,昂贵的锂电池关键材料及零组件,直接显影电池制造成本,降低国内锂电池业者的获利空间。因此唯有在国内建构完整的锂电池上游产业(材料、设备、零组件,才能与日本锂电池业者互相抗衡。台湾目前电池材料、零组件及设备商之规模较小,不过要台湾电池产业能够真正具有竞争力,培养这些厂商是必要的。目前工研院材料所藉由技术移转、合作开发等方法来协助国内电池上游关键产业的建立。一般而言,电池厂对于材料、设备及零组件的要求不外三点:

10、 性能、价格及品管。性能方面当然要求安全及充放电功能达到一定水平,而品管则是要求产品质量及供货能力。从一九九二年SONY开发出来的第一颗锂电池至今已有十二年,电池的能量也已大幅提升,然而目前娌电池厂碰到的关键问题,就是电池能量与密度已经到了一个瓶颈,需要新的材料的导入,若导入奈米技术将有机会使传统锂电池,提升到高能量锂电池(电池能量密度提升50%以上的目标。目前工研院材料所利用奈米技术,已经开发出高容量&高安全性之奈米锂电池电极材料,并且应用于高容量奈米锂电池上。并将此奈米锂电池电极材料技术移转国内电池材料商,包括高容量&高安全性之锂镍钴正极材料(铁研科技公司与高容量复合石墨负

11、极材料(中钢碳素公司。将可促进锂电池材料的国产化,并将协助国内锂电池业者掌握关键材料及强化国内锂电池产业的整体竞争力。4.国内市场需求锂电池主要应用于笔记型计算机、行动电话、PDA、摄录像机、携带式光盘等电子产品上,其中以笔记型计算机25%,行动电话58%为最大应用产品。随着多媒体计算机及CPU高阶化需求及笔记型计算机轻、薄要求下,锂电池是最佳的电源供应来源。台湾笔记型计算机在全世界占有率已超过60%,成长率约为35%-40%左右。在2003年时,笔记型计算机的生产量为2425万台,一般一台笔记型计算机须使用1.2套锂电池组,每套NB/PC 锂电池组约7.8个锂电池,2003年时NB/PC使用

12、锂电池的比例将达99%。材料所预估在2003年,应用在NB/PC的锂电池需求量达2.3亿颗,需求值达216亿台币以上。在2004年时,预估笔记型计算机对于锂电池的年需求量为3亿颗,需求值达267亿元。图4为国内笔记型计算机之锂电池需求值。锂电池具有重量轻、厚度薄的优势,特别适合在无线通讯产品上,包括行动电话、PHS (Personal Headphone System和PDA (Person Digital Assistance等产品上,目前国内在通讯应用方面,主要是以行动电话为主。由于1997年国内行动通讯服务开放民营化,民营行动电话业者藉由通路多样化、价格促销及新兴业务等手法积极吸引用户,

13、目前台湾每人之行动电话持有率超过壹支,达世界第一。未来行动电话往轻、薄的方向发展,每一支行动电话的平均电池组数目约为1.45个锂电池组。材料所预估在2003年时行动电话对于锂电池的年需求量为7110万颗,需求值达77.5亿元。在2004年时,预估行动电话对于锂电池的年需求量将高达1亿150万颗,需求值达103.5亿元。图5为国内行动电话之锂电池需求值。国内除了笔记型计算机、行动电话外,在数字相机、迷你光驱及蓝牙耳机上的产量也日渐增加,对于锂电池的需求量也很大,因此国内3C 产品对锂电池的需求值高达300亿台币以上。5.锂电池产业现况由于二次锂电池是3C产品朝向无线化、可携带化发展的关键性零组件

14、,因此从1998年开始,台湾本土厂商开始竞相投入二次锂电池产业,目前国内约有十家二次锂电池业者,包括能元科技、太电电能、兴能高科技、金山、南亚、台湾超能源、动能科技、量威、有量及精极公司。其中太电电能、台湾超能源、动能科技为工研院材料所之技术移转厂家。太电电能其初期资本额为15亿,股东包括太平洋电线电缆、长荣重工、大陆工程及伦飞集团等,主要生产圆筒型锂电池与方型锂电池,年产量达2000万颗。兴能高科技是由中纺和统一集团等股东所投资,其初期资本额为15亿,兴能高科技除了自Bellcore引进PVDF系统的高分子锂电池技术外,也开发完成方型锂电池技术,年产量为方型锂电池500万颗(小量生产线,高分

15、子锂电池之年产量为1000万颗。能元科技是由和信集团投资,初期投资额预估20.1亿,已在南科成立第一期厂房,主要生产方型锂电池,年产量达1000万颗,以应用在笔记型计算机上。能元科技为了获得美国信息市场的庞杂商机,并且在最短时间内获得技术、人才与量产经验等层面的支持,向NEC购买位于加拿大的Moli Energy电池厂, Moli厂现有月产能为180万颗圆型锂电池,年出货量约1000万颗,其中80%产品销往台湾,20%则销往日本。动能科技是电池产业的后进,成立至今仅两年多,目前资本额为八亿多,员工78人,以制造锂高分子电池为主,技术移转自工研院及国立清华大学,实验室已经过UL认可,可提供客户作

16、各种安全测试。目前已发展出来的产品供手机或PDA用的,已达六个机型,另有四个较小的机型供蓝芽耳机用,未来已订目标将逐年提升能量密度,且已订好手机、NB及blue tooth各项产品的目标。目前的月产能为五十万颗,明年初月产能增加到一百万颗,明年再做到两百万颗,台湾超能源拥有五大核心技术,包括:化学系统开发、铝薄包高分子电池、方型锂电池、大型锂电池及具有高分子电池的开发技术,应用产品从很小的手机电池到电动车辆用之大型锂电池,目前各类型电池的月产能为LSB(大型锂电池:八万颗、LPB(高分子锂电池:三十万颗、LIB(方型锂电池:三百五十万颗,未来随着大陆厂扩充产能,明年第一季可将LSB提升到九万颗

17、、LIB提升到五百万颗。技术方面,台湾超能源与美国UBI合作,并与日本MCC合作与日本ENAX合作,另外大型锂电池则与工研院合作。目前二次锂电池产业在政府奖励投资和相关有利资源协助下,国内锂电池产业相较于日本及韩国锂电池厂之巨大产量规模与完整的电池外围产业环境;国内锂电池产业除了需考虑产能、价格、质量是否具竞争性外,更应针对未来产品与技术开发作提早布局,表4为国内锂电池厂商现况。国内电池组装业者投入情形就显得积极多了。当前国内电池组装业者的数目约在30家以上,在Note Book PC领域的电池组装业者包括:德臻、新普、异象、所罗门等;在行动电话领域的电池组装业者包括: 统振、博达、天宇、优力、普励、正崴、信邦、衡懋等组装业者。6.结论二次锂电池具有高性能电源的功能已成为无线通讯及可携式电子产品竞争之关键要素之一。有鉴于我国渐成为全世界信息、通讯及计算机的主要生产国,目前锂电池供应,主要仍掌握在日本手中,而韩国与大陆则分别来分食市场。国内每年300亿以上的需求值是一个很大的市场。配合国内笔记型计算机、行动电话及数字相机等产业的高度成长,将促使国内3C产品产业迈向全方位发展的新纪元。未来工研院材料