新能源汽车电池篇未来前景看好的全球电池产业

1、新能源汽车电池篇未来前景看好的全球电池产业电池产业的历史： 电池的发明应当追溯到意大利医生Galuarni在1780年发现“动物电”或“生物电”开始，然后意大利物理学家伏打基于动物电之发现，在1799年发明了伏打电池，成为人类史上最早的电池。接下来在1859年铝蓄电池的发明之后，电池产业便开启了一系列的创新与技术演进，包括干电池、碱性电池与镍氢电池等。在1980年代，英国（不是美国大学吗？）Goodenough教授首次发表的锂钴电极材料论文，之后Sony正式在1990年推出锂离子二次电池，并且逐渐发展成为市场主流产品。目前锂离子电池市场最新的发展是大容量、大功率的磷酸铁锂电池，从原本只有几家厂

2、商投入，至今日本大厂Sony也在2009年8月宣布开始生产磷酸铁锂电池，电池产业迈向新的纪元。 近年来，由于石油危机与全球暖化的议题甚嚣麈上，世界各国便着手进行其它创能技术的研发，其中包括太阳能与生质燃料的研发，期盼透过大自然与生物体所赋予的能量中，进而转换成为日常生活中所需的电力来源。电池 ：电池技术与产品发展过程伏打电池铅蓄电池锰锌干电池碱性电池镍镉/镍氢电池锂离子电池太阳能、燃料生物电池目前小型电池主要生产国为日本与韩国，生产的主力厂商为sanyo、Electric、Samsung SDI、Sony、与LG chemical。中国市场的兴起，带动了中国BYD的电池产能与市占率不断提升，2

3、009年将有机会进一步与LG靠拢。2008年由于松下与LG电池厂火灾，加上低价笔记型电脑（netbook）异军突起，导致笔记型电脑使用的锂电池短时间内供不应求。同时，为追求长效使用，笔记型电脑厂商也趁势推出6-cell电池模组，更刺激了电池的整体需求量。日本向来以3C与家电产品独霸全球，为因应产品自身的需求，多数日本集团很早即投入电池的研发与生产以满足自身或日本国内内需使用，因此，现今可携式的消费性电子装置所使用的电池，也是呈现日本厂商独大的局面。根据集邦预估，日本电池占全球整体市占率在2008年仍超过5成，惟韩国Samsung SDI与LG chemical正持续扩产以期增加市场占有率，并进

4、一步威胁长久以来Sanyo与sony在该领域霸主的地位。在大电池方面，油电混合电动车被视为下一代新运输工具来降低全球碳排放量，为延缓全球气候暖化现象来贡献一份心力。诉求节能环保的丰田第三代Prius在上市后，再度造成抢购热潮，上市第一个月就在日本卖出两万多辆，一举拿下全日本最畅销的汽车，其中Priussuo1搭载的电池是由Panasonic EV Energy所提供的镍氢电池。在锂电技术方面，由于锂钴电池具有安全性的问题，目前较为热门的新正极材料为磷酸铁锂。由于磷酸铁锂电池具有放电功率大、循环寿命长、充电时间短与较佳转换效率等优点，已成为下一代热门的锂电池代表技术。磷酸铁锂正极材料分子间具有较

5、强共价键，结构稳定，电池过充时不会有爆裂的情形产生，因此被视为下一代使用于环保车的储能设备。预计2009年全球电池市场规模包括铅酸、镍氢与锂电池三种主要电池产品将可以达到436亿美元，其中铅酸电池占整体比重高达七成，其次为锂电池的比例是20%，预计在油电混合车、电动车题材持续发烧之下，锂电池的需求将逐年成长，取代传统的铅酸与镍氢电池。电池的种类 ：依照电力形成的方式不同，电池可以分为化学电池、物理电池、生物电池机 化学电池：在电化学的领域上，化学电池也称为电化学电池。化学电池是指通过氧化还原反应，将正极、负极活性物质的化学能转换成为电能的一种装置。而以可否重复使用来区分，又可分为只能使用一次就

6、不能再利用的一次电池，与可进行重复充放电的二次电池。Ø 一次电池包括日常生活中常见小电量电池如水银电池、干电池（碳锌电池）、碱性电池（碱锰电池）等，由于单次使用的特性，对环境的伤害较大。Ø 常见的小型二次电池包括手动工具使用的镍氢电池，3C产品搭载的锂电池。而大型的二次电池则包括汽机车的铅酸电池、油电混合车所使用的镍氢电池以及电动车的动力来源锂电池等。Ø 燃料电池 通过添加燃料，电池将持续电力以提供予装置所使用。依目前燃料电池发展现状来看，气体（氢氧燃料）、液体（甲醇）与固体（锌）都是燃料电池维持电力的添加物燃料。 物理电池： 物理电池包括：太阳能电池、热起电力电

7、池与原子力电池。物理电池是利用光与热等物理能量转换成电力。生物电池： 利用生物本身所具有的电能转换为可用之电。例如利用微生物中的糖分与触媒（特定酵素）反应后产生氢气再与空气中的氧气结合来进行发电。氢气乃是再生电的重要来源，若能有效寻找出产生氢的酵素群，便能成功地发展处有效的生质能源。电池的种类一览电池种类化学电池一次电池干电池、碱性电池、空气电池、水银电池二次电池铅酸电池、碱性二次电池、有机电解液二次电池 、 聚合物电池燃料电池碱性燃料电池（AFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、 磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固态氧化物燃料电池（SOFC）物理电池太阳能电池、

8、热起电力电池、原子力电池生物电池酵素生物电池、微生物电池 现今主流二次电池种类为铅酸电池，镍氢电池与锂离子电池。铅酸电池为目前大众最常用的电池，由于安全性高，加上价格便宜，大部分都应用在汽车与机车上。镍氢电池拥有较高体积与重量能量密度，循环寿命长，因此过去大量被利用在消费性电子产品与电动工具上，惟镍氢电池在高温时特性不佳，加上自放电率高，因此消费性电子产品的电池也都转往锂电池市场。锂电池综合上述优点，目前除了在消费电子产品被大量利用外，强调环保与节能的运输工具也将是锂电池业者所瞄准的处女地。 图表： 二次电池产品特性比较材料体积能量密度Wh/L重量能量密度Wh/L循环寿命自行放电保存月数电压充

9、电时间（小时）记忆效应环保产品安全性优点缺点主要应用正极负极电解液铅酸电池Lead Acid铅二氧化铅硫酸100404503028无否佳结构简单技术成熟成本低重、体积大铅污染汽车大型工具机镍氢电池（NiMH）氢氧化镍储氢合金水、电解质氢氧化钾（PotassiumHydroxide）3008080081.24有是佳充电快、安全、高温特性不佳、记忆效应高、自放电率高消费性电子产品、电动工具机锂离子电池磷酸铁锂碳材料LiPF6、LiCIO4250135>2000453.2<2无是优寿命长、充电快体积能量稍差油电车电动车电动工具机锂钴4501351000453.7524无是可体积、重量密度

10、高寿命长成本高、电解质有毒PC、消费性电子产品、电动工具机铅酸电池在2009年仍占有二次电池市场超过7成的市占率，铅酸电池所具有的安全性、低成本等优点，短时间内难以完全被其他技术电池产品所取代。铅酸电池厂商近年来饱受原材料价格波动所苦，导致获利波动幅度加大。从2006年末开始，铅金属现货价格一飞冲天。由于铅原料价格占铅酸电池成本六成之多，铅价格上涨，直接压缩了厂商的获利，预计全球铅酸电池规模将从2009年的313亿美元，逐年小幅成长到2013年的332亿美元，但是市占率将从2009年的71.8%逐年下降到2013年的60.5%。 镍氢电池最初在便携式电子产品中所使用，近年来由于锂电池的崛起，镍

11、氢电池仅能在少数消费性电子产品或电动工具机的应用中出现。然而，镍氢电池的优点也早已吸引了电动车产业的目光。工信部公布的【新能源汽车生产企业及产品准入管理规划】中，将应用镍氢电池的油电混合车归为成熟商品。加上日本丰田（Toyota）目前推出第三代油电混合车Prius造成抢购热潮来看，镍氢电池确实在未来能够在环保车上占有一席之地。 锂电池早已吃下大部分消费性电子产品的市场，在往电池大型化，大电流放电的市场上，现今市场上主流的锂钴电池由于存在安全性之考虑，电池厂商把技术纷纷投向磷酸铁锂电池上。磷酸铁锂正极材料的专利由美国德州大学教授Goodenough申请获许，并将专利授权于Phostech进行磷酸

12、铁锂粉末的生产制作，由于磷酸铁锂正极材料分子间具有强共价键的特性，较之锂钴材料比较安全，特别在过度充电情况下，不会释放出氧气，造成电池爆炸的发生。另外，磷酸铁锂的优点还包括循环寿命长（高达2000次以上），放电功率大，转换效率佳，体积小等。磷酸铁锂若是能在专利授权上松绑，相信很快能成为市场主流技术。电池成分磷酸铁锂电池C-LiFePO4锂锰电池LiMn2O4锂钴镍电池Li（NiCo）O2锂钴电池LiC0O2安全性及环保要求安全性最佳，符合环保要求有可能发生爆炸或起火稳定性极差，必须谨慎处理，可能发生爆炸或起火稳定性极差，必须谨慎处理，可能发生爆炸或起火循环次数最佳不能接受尚可接受尚可接受循环寿

13、命可达5,000次以上，是目前最佳电池循环寿命约100800次（依不同放电倍率而改变） 循环寿命约300500次，不适合大倍率放电循环寿命约300500次，不适合大倍率放电能量密度可接受可接受佳佳长期使用成本最经济可接受高高温度耐受性极佳（-45 70）高于50则迅速衰退，不适合高温放电高于55或低于-20则迅速衰退高于55或低于-20则衰退全球车用电池厂商创立形态成立形态出资业者电池厂商投资股东国别成立时间集团多角化与垂直整合集团运营多角化或因集团内需而做垂直整合Sanyo Electric Co.，Ltd日本ToshibaCouporation日本LG Chem Ltd.韩国BYD Com

14、pany中国1995供应链合组新电池公司电池厂商结合汽车大厂Automotive Energy Supply CorporationNissan，NECTokin，NEC日本2007Blue EnergyCo.，LtdGS YuasaHonda日本2009Lithium Energy JapanGS YuasaMistubishiCorp，MistubishiMotor日本2007Panasonic EVEnergy Co.，LtdPanasonicToyota日本2007电池厂商结合汽车零部件业者JohnsonControls-SaftJohnson Controls,Saft美国2006S

15、B LiMotiveCo.，LtdSamsung SDI Bosch韩国2008同业合组新公司出资股东各自代表不同应用之技术提供者，加速新公司产量时程Hitachi Vehicle Energy LtdHitachi,Shin-Kobe Electric, Hitachi Maxell日本2004除了合组新的电池公司来提供内部使用外，电池厂商也势必在扩充产能前先确立合作的车厂，以确保产能去化无忧，同时车厂也希望电池厂商持续在电池能效上创新，协助车厂在推动环保车时具有多重保证，有关电池厂商与合作车厂间的关系，参考下表：国别电池厂商车厂 日本Automotive Energy Supply Corp.(AESC) NissanBlue Energy HondaHitachi Vehicle Energy Ltd.Misubishi Fuso,Isuzu,GMLithium Energy JapanMisubishi MotorPanasonic EV Energy Co.,LtdToyotaSanyo