雖然許多國家的政府已積極推動電動車的發展很多年,但電動車目前仍是叫好不叫座。對消費者而言,在現階段無論是在速度、續航力或是市場價格,電動車都比不上一般柴油汽車。為什麼電動車的價格會居高不下,最主要的原因應該是電池成本未能有效降低。市場分析報導指出,鋰電池占電動車成本近一半,一台電動車使用的鋰電池約為一台筆電的450倍。因此,為了讓電動車的價格更為親民,如何有效降低成本應是電池廠商的一個研發重點;此外,續航力提升及回充速度加快等項目也不容忽視。 |
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美國總統歐巴馬於今年3月7日宣佈政府預計投資50億美元,花費10年的時間來打造美國的電動車產業,其中有一點很重要,值得注意的是,其中有24億美元會投資在電池產業及相關的研發計畫,即占政府投資計畫的一半金額。其實道理很簡單,因為電動車的成本結構中,電池就占了一半,因此電池的研發基金占整體研發金額的一半是相當合理的。
台灣電池協會執行秘書暨工研院產經中心分析師呂學隆的報告指出,電動車對鋰電池來說有很龐大的市場吸引力。市場統計到2014年為止,美、歐、日車廠已量產或即將量產的HEV / EV 電動車款共有150款,其中HEV混合動力占4 8%, PHE V 插電混合動力占1 7%, BE純電動車占3 5%。如果以電池分類的話,則使用鎳氫電池的車輛占39款,其餘全為鋰電池,即有111款為採用鋰電池的車款。在本期另一篇文章「電動車市場規模在2020年將逾500萬輛、市場規模可望達1兆5千億美金」中提到依據JD Power之分析數據,全球電動車市場規模在2020年將逾500萬輛,如以2011年時Nissan Leaf之美國終端市場價換算,市場規模可望超過1兆5千億美金;因電池約占了電動車成本的一半,故鋰電池應用在電動車之市場規模於2020年時也可望達約8千億美金。
針對電動車與鋰電池成本結構的分析,呂學隆指出,如果以3.7V、2A/7.4Wh的18650鋰電池芯單體為單位的話,則1具行動電話約使用4Wh,即0.6 個18650電池。筆記型電腦需要約6個18650鋰電池;而混合動力車HEV裝備1 KWh
鋰電池組時,需要使用117個18650電池、純電動車EV如果以Nissan Leaf為例,在配備備24 KWh 鋰電池組,約需要2,702個18650電池芯,故其鋰電池使用量為筆電的450倍。
由於鋰電池價格居高不下,也使得電動車市場價格相對偏高。呂學隆進一步分析了整部電動車的成本結構,各零組件所占的成本比重分別為:電池模組佔41.7%、電池控制模組8.3%,就這兩項加起來,單鋰電池成本就占了一半。其他如電控模組占16.7%、馬達16.7%、其餘部分約佔16.7%。由於鋰電池占電動車成本比例實在太高,因此如果製造商希望能壓低電動車售價,那鋰電池一定是需要被率先檢討以及著手縮減的關鍵項目。
電池製造商認為鋰電池與電動車有一個黃金交差點,就是當電動車市場規模達到40萬輛之後,鋰電池的成本下降空間會遠大於鎳氫電池,而到時候鋰電池即會成為電動車能源的主流。因預估2020年EV電池的市場將超過8千億美金,而全球EV數量亦將成長到500萬輛 以上,到時候EV鋰電池芯有「供不應求」的風險,此外動車專用鋰電池芯也有大型化的趨勢。目前全球 約有50多家主要廠商投入EV的生產及研發,預料在未來5年內,18650規格的鋰電芯仍將會是EV最佳選擇。
就電動車鋰電池的研究方向而言,安全性、續航力、電池壽命、價格及快速充電應為5大需兼顧的方向。除了價格要親民外,理想的電動車是高安全性、長續航力、及快速回充;所以現在目前來說,沒有一種電芯的材料可以滿足汽車製造商的全部性能需求。
廠商可以發展新材料來滿足不同性能需要,另外,也可以利用油電混合車來提高功率密度。除了新材料之外,還要可以用新的製造技術來足成本需求。EV電池等於電芯加上組裝,當電芯有大型化趨勢時,可以在電芯或模組的整合設計上動腦筋,提高組裝效率。整體而言電動車的趨勢是要產業上下游整合,向上整合就是將材料產業納入電動車產業中,向下整合就是與系統廠商整合,開發車用電池管理系統,發展電池模組的製造能力。
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