World Smart Energy Week 2014東京現場直擊系列報導三

 

刊登日期:2014/3/3
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孫文檠、呂學隆、黃裕豪、曾寶貞寄自東京

Battery Japan 2014研討會精摘
由Reed公司主辦的World Smart Energy 2014除了可在展場看到豐富的展品外,由專家群規劃設計的研討會也是展會成功吸引人潮的重點。今年在二次電池研討會場即有多場精彩的演講值得一提。

三井化學的野木榮幸針對鋰離子電解液的開發,說明該公司在電解液方面的發展方向。野木榮幸表示,正極與負極材料添加VC有助於改善電池特性。電動車用鋰電池隨著負極材料的不同,電解液之配方組合與添加劑種類也不同。因此,電解液的設計需因不同的負極材料而異。常見的負極材料有Flake Graphite、Spherical Graphite、MFC、MCMB、Carbon-coating Spherical Graphite 及Hard Carbon等。三井化學針對Si負極材料使用的電解液分別以無添加、添加VC及添加三井化學自行研發的添加劑進行測試,結果發現,第一次及第200次充放電之三者電性相近,但第400次充放電特性,則以三井化學自行研發的添加劑優於VC,更優於無添加。  


圖一、三井化學針對Si負極材料使用的電解液以無添加、添加VC、添加三井化學自行研發的添加劑進行測試之結果

ULVAC公司半導體電子技術研究所 鄒 弘綱所長主講鋰薄膜二次電池的技術開發動向與開發最前線。演講中指出,由於次世代社會發展趨勢朝向“Smart”,舉凡建築、交通運輸、醫療及健康管理、社區環境、農業發展、大資料庫數據處理等,都需要相關電子元件及系統支援,因而鋰薄膜二次電池需具備高功率、高可信賴性及長循環壽命等特性。鋰薄膜二次電池的結構層主要藉由功能性氧化物作為離子傳導。循環壽命測試經1000次之電容量可維持率約95%。


圖二、鋰薄膜二次電池結構


圖三、循環壽命測試

NAVIGANT研究機構資深研究分析師Dehamna針對二次電池及電動車市場中長期的發展提出觀察。全球二次電池市場應用包含電動車、儲電系統、消費電子產品等,以2013年到2015年電池價格($/kWh)的變動來看,相較於2013年,正極材料LFP之價格預估至2015年將下降約20%;LiMn2O4下降約25%;LiCoO2價格維持平穩。2014年到2020年電動車銷售量將逐年穩定增加;電池價格($/kWh)則有快速下降的趨勢。由2013年電動車電池廠商主流態勢評估,電動車電池的銷售以LG Chem、JCI及AESC居主導地位;Panasonic、Samsung SDI、Hitachi、Toshiba、SK Continental E-motion為競爭者;GS YUASA、BYD、A123為挑戰者。


圖四、2013-2015年電池價格的趨勢預估


圖五、2014到2020年電動車銷售量與電池售價走勢預估


圖六、2013年電動車電池廠商主流態勢評估

ZEON公司能源材料事業推進部脇坂康尋部長說明藉由黏著劑的選用可提升鋰電池功能性。與黏著劑相關的主要製程有混漿(分散特性)、塗佈(控制流變特性)、乾燥(極板活物的平穩性)、碾壓及分條(極板緻密性)。脇坂表示,活性物質在具有功能性的黏著劑中,粉體能均勻的分散,且極板經乾燥後材料的緻密性相對也高,碾壓時以最少厚度變化可達到適當極板密度要求。


圖七、LFP使用不同黏著劑,壓延前後極板密度變化

在45℃及60℃的環境下進行循環壽命測試,觀察結果發現,溫度越高越能展現功能性的黏著劑效益。


圖八、不同溫度循環壽命測試

Asahi KASEI E-Materials Co.的Sako說明鋰電池隔離膜的發展趨勢。隔離膜製程分乾式與濕式兩種,Asahi KASEI E-Materials主要以濕式為主。隔離膜產品分三類:單層、多層及具塗覆層(Coated layer)。單層隔離膜訴求為厚度薄、高強度、高熱阻隔、耐穿透及耐衝擊等特性。雙層隔離膜訴求為低的停止作動溫度、高熱阻隔性、高強度與滲透性。具塗覆層的隔離膜又分有機材料與無機材料塗覆層,兩者都強調高絕緣性、低的停止作動溫度與高熱阻隔性。


圖九、鋰電池隔離膜發展趨勢

電池應用趨勢多元化,各家業者顯神通
通常看展的目的,除了觀察產業技術最新變化之外,也觀察有無創新應用產品,以及歸納未來的應用大趨勢。由展會看各家廠商推出的電池創新產品,可成為觀察2014年電池應用市場的風向球。

以小型電子產品應用來說,最熱門的討論焦點當然非穿戴式裝置莫屬,今年的會場上有日本廠商Seiko Instrument Inc.(SII)展出智慧手表相關控制技術,搭配目前正於西班牙舉行之MWC,各電子品牌大廠都推出穿戴式裝置產品的趨勢觀察,此種針對小型應用的鋰高分子電池,有望引起一段時間的發展風潮,甚至有機會刺激固態電解質等技術的發展。


圖十、SII展出智慧手表相關電池控制技術

在其他小型裝置應用上,正好是本次展會台灣廠商展出與吸引國際討論的焦點。原瑞科技基於其薄型鋰高分子技術,展出各種造型之行動電源設計,也是會場上唯一展出電池內建於平板電腦保護背殼的廠商;喬信電子的行動電源採極薄簡約設計,也在會場上成為台灣專館的人潮聚集地。

在動力電池與電動二輪車部分,展會上有多家廠商展出相關產品,且應用技術涵蓋鋰電池、超級電容器、燃料電池等,韓國廠商NEXCON、多家中國大陸廠商也展出電動自行車用鋰電池模組,以較鉛酸電池更輕巧的設計吸引國際觀展人潮。


圖十一、韓商NEXCON展出之各種電動二輪車用模組產品

台灣針對電動二輪車相關應用展出部分,除了第一天報導中提到之工研院開發之重型機車持續吸引詢問與國際報導外,有量科技展出電動二輪車相關技術,設計上因貼近東南亞地區一般機車外型與各項功能,加上簡約的電池構造設計,也吸引諸多國際客戶詢問。

日本是全球家用儲能產品最先發展的區域市場,自2011年後逐漸導入家用儲能概念,並與智慧電網、再生能源等結合,作為能源管理技術之用,因此在Battery Japan展會中出現多家廠商展出各項儲能裝置應用的狀況已經延續多年,並擴大到其他如PV Japan、智慧電網與Eco House等展場。

長久以來儲能產品具有價格差距大、產品需十年以上保證使用的特性,加上價格差距極大之原因其實是來自於不同功能的延伸應用能力,如單純只能作為家用電力價格平準功能的儲能產品,價格就會比能夠結合不同再生能源的產品低。另外,為吸引顧客採用,也必須訂出一定時間的維修更換保固服務,如Nichicon於會場上展出之儲能產品,即標榜可安裝於室內,並且提供15年的免費維修保固,為目前業界針對儲能產品提供保固服務最長者。其他廠商如DENSO、BYD、Hitachi、NEC等均展出其鋰電池用儲能產品。


圖十二、Nichicon展出之儲能產品

台灣廠商在儲能領域也有深入耕耘,如能元科技首次於會場展出搭配軍用設備儲能裝置,標榜能夠同時結合再生能源與緊急供電功能,已經在2013年取得外國公共用途訂單。台灣昇陽國際展出40138圓筒型電池,電容量達18Ah,為全球同類型產品中最高者,另外,也展出該公司與日本客戶合作設計之儲能裝置系統。蘭陽能源則展出多種規格不同的磷酸鋰鐵電池,據云該產品已獲中華電信試用於基地台,前途相當看好。

在其他特殊用途方面,有多家日本重電廠展出工業用電池技術,如古河電池之日本電聯車用儲能系統、川崎重工之堆高機、叉車用改裝鋰電池系統等,其中令人印象深刻的是古河電池同時展出的衛星用鋰電池,搭配本週日本自行成功發射氣象衛星的新聞風潮,吸引諸多技術開發者關注。


圖十三、古河電池展出之人造衛星用方型電池

本次展會上的一大特色,即是各家業者推出之創新應用、設計的產品特多,且都能夠緊扣市場與電池技術特性的特點發展,因此也可以期待2014年在電池市場上將出現眾多嶄新設計的應用,如行動電源、內建電池保護殼、電動二輪車與儲能產品等。當然在構思創意與設計終端應用新品時,也必須要顧及電池產業本有的技術影響力特性,有創意的產品固然能吸引目光,但若相關應用的電池技術等不堪使用,造成後續的損壞與形象傷害問題,也是對廠商影響十分巨大的因素。包括台灣在內的電池產業廠商,也應該要兼顧技術品質能力與創新設計兩大方向同時努力,才能在供過於求、競爭激烈的二次電池市場上取得差異化優勢。

PV-EXPO 2014展場焦點
美國Sunpower公司今年展出轉換效率20.1%之PV模組,相較於其他業者,發電量提高了7~9%,另外,該模組每年的劣化率為0.25%,亦優於其他廠商。Sunpower公司今年在電池方面,除了展示過去發表的習知技術背接觸式結構、N型矽晶片外,本次還展出背面銅電極技術,具有更高的強度、耐久性以及柔軟度。


圖十四、Sunpower公司發表之E20/327高效能模組


圖十五、Sunpower公司發表之背面銅電極製程技術

中國的常州天合公司本次展示多樣產品,尤以智能模組最受矚目。智能模組是常州天合與Tigo Energy共同合作開發,主要是解決串接模組中,有局部模組因天候照光減弱而減低發電量,或是局部模組損壞產生整體發電量減弱的問題。透過智能模組,可從終端系統截斷低發電量之模組,以防影響其他高發電量之工作效能。相較於其他業者,以相同瓦數模組,進行相同環境測試,具有較高輸出瓦數的優勢。


圖十六、常州天合公司發表智能模組

常州天合另一受矚目之產品為輕量化模組,該公司將傳統背板材料及鋁框改為雙面玻璃封裝,其優勢為除了輕量化外,雙面玻璃封裝之模組在長期運作下,可改善背板材料以及鋁框老化問題,因此其保證模組壽命將提升至30年。


圖十七、常州天合發表之輕量型模組

大阪大學產業科學研究所小林實驗室本次也展示多項產品,大多是以化學法處理矽晶片表面問題。展出技術包含化學轉寫法在矽晶片表面製作光學漸變式奈米結晶型矽薄膜,可大幅提升太陽電池光捕抓效果;硝酸氧化法在矽晶片表面以硝酸氧化方式製作1.2~1.4nm之氧化矽薄膜,可大幅降低矽晶片表面缺陷密度,達到極優異之表面鈍化效果。半導體表面雜質清洗法是利用該研究室所開發的半導體表面清洗液應用在矽晶片表面,可大幅降低表面金屬殘留,提升矽晶太陽電池的開路電壓。


圖十八、小林實驗室以溼式製程製作出高效率太陽電池

德國Schmid公司本次在技術研討會以及展覽皆有發表高效率矽晶太陽電池製程技術,除了發表過去開發的APCVD製作的Al2O3鈍化層外,還另外針對正面銀電極做了特殊設計,可達成多項功效,包含超低AG損耗、降低遮蔽現象而提升短路電流、降低模組發電量損耗、相較一般網印模組總發電量提升4.5Wp(60 cells)及降低正銀含量至45-50mg等。


圖十九、德國設備大廠Schmid公司本次發表之輕量型模組

JA Solar在研討會發表利用Seed-assisted技術成長類單晶,可減少多晶晶界區域的面積,並大幅降低矽材的金屬雜質及缺陷密度,目前製作成PERC結構太陽電池,平均轉換效率超過19%。另外,在展場中發表平均效率20.3%之單晶矽PERL結構的太陽電池及模組,並且預計從2014年六月開始生產出貨。


圖廿、Schmid公司發表高效率太陽電池模組

台灣廠商身影遍及展會各角落
除了在PV、二次電池展區的廠商外,國內馬達大廠東元電機看好日本將在2015年強制實施效率更佳之IE3馬達的良機,在董事長劉兆凱親自領軍下,也首度在WIND EXPO 2014會場設攤參展,希望以該公司成熟的技術與具競爭力的價格開拓日本市場。劉兆凱在接受本刊訪問時特別強調,東元電機對於「節能」、「減排」的重視,該公司多年深耕的高效率馬達可以為全球綠能環保做出更大貢獻。


圖廿一、東元電機劉兆凱董事長計畫以IE3馬達搶佔日本市場

另外,在ECO House & ECO Building Expo展區,國內有兩家公司:奇菱科技與云長科技在各色綠能產品環伺中,展出獨家開發成果。奇菱科技此次推出可改變入射光源角度的導光玻璃,該款玻璃可將光源均勻引入室內,延長光線照入長度,讓室內更明亮,具節能效果。若能與省能建材搭配組合,將成為ECO House的重要元素。云長科技則展出應用電磁感應原理讓螢光燈發亮的無電極燈,據云省能效率極高。由於該產品無電極,因此不易損壞,使用壽命長。電磁波屏蔽(EMI)已通過多項認證,品質遠優於中國製產品。極適合在廠辦等大型空間使用。

展會效益獲肯定 九月大阪再見
為期三天的World Smart Energy Week 2014已於2月28日下午五點圓滿閉幕。當現場響起送客音樂時,魚貫步出會場的黑壓壓人潮幾乎塞滿了通往電車站的馬路。參展除了展示公司產品,吸引新的潛在客戶外,利用此平台縮短與原有客戶端的距離也是其重要功能之一。誠如昇陽國際半導體楊敏聰董事長說的,參展能把平日靠e-mail、電話連繫的客戶請到現場來,藉由面對面溝通,更易建立友好關係,他對於此回的參展效益表示極為滿意。

今年,主辦單位邀請了數十位台、韓、歐美等海外媒體到場參觀採訪,透過記者的角度深入報導展會的各項重點。在國際聯合記者會上,多家媒體反應如此豐富的展會只有三天的時間實在不夠,甚至有人建議應延長至一週。由此亦可見此展會內容之豐富,讓各家記者們疲於奔命之餘卻仍感時間不足。

Reed公司展會事務局長田中岳志表示,一年比一年盛大的能源展已讓Big Sight現有空間不敷使用,今年粗估將有8萬業內人士出席此場盛會。由專家群精心規劃的311場技術研討會也吸引了來自全球的1萬多人參與。


圖廿一、Reed Exhibitions公司展會事務局田中岳志局長(右)與海外部大道雪部長(左)歡迎大家九月再到大阪看展

由於能源話題夯,Reed公司已從去年起,在大阪增開一場,今年的World Smart Energy  Japan OSAKA將在9月3~5日在大阪INTEX開展,從現場預約牆上貼滿預約紅單可預期,那又將是一場熱鬧的盛會。屆時歡迎大家一起到大阪參展、看展、覓商機。


圖廿二、滿牆預約紅單,明年能源展精彩可期

材料世界網編輯群一連三天在日本所進行的現場報導將到此先暫告一段落。更多與展會相關的技術走向探討與產品趨勢分析,將在四月號的工業材料雜誌與後續的材料世界網中為大家做更詳盡的介紹,敬請期待。

以上是材料世界網/工業材料雜誌編輯群:孫文檠、呂學隆、黃裕豪、曾寶貞來自東京World Smart Energy Week 2014現場的 Live 報導。

★特別報導系列(三)檔案請見網頁下方,歡迎免費下載。
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