全固態電池等次世代電池全球市場動向

 

刊登日期:2020/3/2
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范淑櫻編譯
 
在2000~2016年間,全固態鋰離子電池(LiB)的專利申請累積件數以日本佈局最為積極,佔整體約5成比例,但著眼於全球電池的市場大餅,各國紛紛投入新世代的鋰電池技術開發,例如美國能源部(DOE)車輛技術局(VTO)管轄之下的車載用電池技術開發計畫中,就有多個全固態LiB的研究開發項目;而能源先端研究計畫局(ARPA-E)也已在2016年展開以全固態LiB為對象的研發計畫「IONICS」。此外,韓國能源技術評估企劃院(KETEP)在2012年策定的「電動車用能源儲藏系統技術藍圖」中,也將全固態LiB列為核心技術,由政府提供經費預算,結合大學、研究機構推動相關研究開發。中國則是在第13次5年計畫(2016~2020)「國家重點研究開發計畫」的規畫綱要中,將全固態LiB列為國家重點扶植的產業領域。
 
為推動全固態LiB的早期實用化,日本已開始推動第2期「先進、革新蓄電池材料評估技術開發」,並列出至2022年度為止的最終目標。
1. 針對第1世代全固態LiB標準電池樣式(Model)所使用的材料評估技術,將因應產業界在開發新材料的進展予以調整,除了性能、耐久性、安全性、可靠性之外,量產適合性的評估技術也將是有效評估的方法之一。
2. 除了開發適用於次世代全固態LiB之電解質-電極活物質之間的界面形成技術之外,並將對複合電極的混和比例、電極構造予以最佳化。
3. 規劃適用於次世代全固態LiB之外裝構造及電池積層構造的模型(Concept)。
4. 針對次世代全固態LiB使用的新材料,將利用小型標準電池,開發包括對性能、耐久性、安全性、可靠性等的評估技術。
5. 設計、製作出次世代全固態LiB標準電池的產製設備,並就其製程進行檢證,以確保其性能無差異性,並可達到穩定生產。
6. 策畫符合國標規格、基準之全固態LiB的試驗評估法草案。
7. 依據全固態LiB的耐久性試驗數據,以及劣化機制解析、劣化現象解明的結果,規劃出全固態LiB劣化、不穩定化的要因分析圖;並開發在短期間內可預測長期耐久性之劣化加速試驗法。
8. 規劃全固態LiB及搭載全固態LiB之EV、PHEV相關之國際標準化戰略/方針。
 
圖一、車載用蓄電池技術動向預測
圖一、車載用蓄電池技術動向預測
 
此外,第2期「先進、革新蓄電池材料評估技術開發」中也列出車載用蓄電池技術動向預測(圖一),以及適用於全固態LiB之EV、PHEV與電池組的實用化目標舉例(表一)。
 
表一、適用全固態LiB之EV、PHEV與電池組的實用化目標樣式舉例
表一、適用全固態LiB之EV、PHEV與電池組的實用化目標樣式舉例
 
2035年次世代電池全球市場可望達2.7兆日圓規模
另一方面,日本市調機構–富士經濟(Fuji Keizai)針對次世代電池–全固態鋰離子電池(LiB)、革新型蓄電池(Post-LiB),以及次世代電極材料、應用製品的市場等進行了分析、調查,預估全固態LiB的全球市場到了2035年,將可望比2018年成長1,115.5倍,擴增至2兆6,772億日圓;革新型蓄電池則是成長至268億日圓規模(表二)。
 
2018年全固態LiB的全球市場規模為24億日圓,現階段僅有高分子系全固態電池進入量產階段,在海外業者主導之下,應用於---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔

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