車用蓄電池技術發展規劃

 

刊登日期:2016/3/14
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李守仁/ 健行科技大學;白立文/ 工研院材化所

由於地球暖化日益嚴重,加上開發中國家的經濟成長引發了資源的激烈競爭,整體國際社會嶄露了朝向永續低碳社會與綠色經濟發展的契機。欲建構低碳社會,有鑑於 社會整體的技術體系屬於能源高度依存技術,需轉換為低碳技術。除了供應端的低碳化技術外,需求端亦需導入低碳能源使用技術以及能源需求減量技術。為了減少 以二氧化碳為首的溫室氣體排放,日本由長期能源供需著手,推動節能,導入再生能源。運輸佔日本能源消耗量的 23%,其中 80% 為汽車,因此汽車遂成為日本 低碳技術的核心,油電混合車(HEV)、插入式油電混合車(PHEV)以及電動車(EV)相繼浮現。利用再生能源充電,提高電力效率外,車用蓄電池的技術 是此低碳車普及擴大的關鍵。

2014 年全球汽車銷售量約 8千萬輛,市場規模約為200兆日幣,在開發中國家人口增加與經濟發展的連動下, 預計在2025年全球汽車銷售量將突破1億輛,市場規模達到 250兆日幣。在 1990年全球的二氧化碳排放量約 210 億噸,2010 年大幅增加為305億 噸,其中 15%來自汽車。汽車大量普及的同時要兼顧二氧化碳減排,是全球要共同面對的問題。以汽車每單位行駛距離的二氧化碳排放量為準,歐盟訂定 2021 年較 2013年減排 75% 的目標,美國則是訂定 2025 年較 2012年減排 50% 的目標。因應各國減排規範,技術創新對汽車產業有很大的影響。

就能源面來看,減少汽車的燃油消耗量是最重要的挑戰。2030年全球的能源需求將為 2013 年的 1.3倍,當開發中國家興起後,能源取得的競爭、區域紛爭、經濟情勢變化等,將導致能源價格容易大幅變動的狀況。一直以來燃油車與原油市場息息相關,電動車則是汽車與原油脫勾的契機。根據國際能源總署(International Energy Agency;IEA)的預估,2025 年時  HEV、PHEV將佔汽車量的 28%,EV 約 4%;2035 年時 HEV、PHEV 約為 52%,EV 為 11%(圖一)。日本為了維持、強化其汽車產業的競爭 力,將「全球下世代汽車市場的先驅」訂為國家戰略,同時訂定 2030年 EV 與 PHEV 佔比 30% 的目標(表一),展現了強烈的企圖心。
 

圖一、全球車輛種類銷售數量預測

表一、2020年〜2030年車輛種類普及目標(日本目標)

其他各國的EV、PHEV普及政策與目標如下述:
德國:National Electromobility Development Plan (2009年)-2020年100萬輛、2030年500萬輛
英國:Carbon Plan (2011年)-2020年170萬輛
法國:Plan national pour le développement des véhicules électriques et hybrids rechargeables (2009年)- 2020年200萬輛、2025年450萬輛

為了達成上述目標,還需進一步提升 EV、PHEV 的性能。為確保消費者的方便性與二氧化碳的減排效果,除了增長汽車充電一次的行走距離外,電池的使用壽命也需延長至與燃油車壽命相當的10〜15年,佔車輛成本五成以上的蓄電池,更是降低成本的要件(表二) ----以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

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