呂學隆、林幸慧、孫文檠、曾寶貞 寄自東京
次世代能源相關的全球最大規模能源展---Smart Energy Week 2018今天(2/28)在東京Big Sight國際展覽會場隆重登場。這場由日本最大專業商展集團Reed Exhibitions Co., Ltd.精心擘劃的能源盛會,吸引了來自全球33國的1,580家廠商參展。三天展會期間預計將有7萬名業內人士蒞臨參觀,而其中有8,000名為海外人士。
大展開幕剪綵邀請到包含多國大使在內的55位產官學代表共襄盛舉。Reed集團社長,也是日本展覽協會理事長石積忠夫先生在開幕剪綵時表示,Smart Energy Week從第一屆的氫/燃料電池展開始,迄今已歷14年。多年來,承蒙各界的熱烈參與和支持,今天的Smart Energy Week已是世界知名的大展。展示內容除了氫/燃料電池之外,更擴及至太陽電池、二次電池、風力發電、生質發電、火力發電及Smart Grid等,從材料到組件、系統、應用各層面。八大展會同台競秀,為能源業界帶來2018開春最熱門話題(圖1~3)。
圖一、Smart Energy Week 2018開幕剪綵現場
圖二、Reed集團石積忠夫社長致詞歡迎大家參與2018 Smart Energy Week大展
圖三、Smart Energy Week 2018排隊報到入場的現場實況
Battery Japan 300家廠商參展 上中下游全產業鏈齊聚
Battery Japan作為全球年初的重要產業活動,歷年來除規模、參觀人數逐年成長外,也成為產業中各主要發展國家的重要活動。過往固定有台灣、中國大陸、韓國與德國設立聯合展場,也分別呈現不同的國家產業發展特色。德國展館多數以電池生產設備、自動化技術業者為主,反映德國在機械產業、自動化製造技術上的國際領先實力。目前國際上主要的動力電池模組組裝產線,所使用的自動化機械手臂等,來自於德國設備廠商的供應比例合計超過五成以上。韓國展館則有部分電池材料廠商、零部件、設備業者共同整合於國家展區中;中國大陸廠商在本次參與的廠商家數與上下游涵蓋範圍可說十分廣泛,舉凡電池原料,如鋰化合物等、生產用材料,如NMP、乃至於各項電池材料、電池芯生產、電池模組與零組件均有中國大陸業者展出。另外,也出現多家中國大陸電池生產與測試相關設備業者注意到國際市場的推展重要性,而在本年度首次參展,並分散於不同展場分區當中;台灣展館則同樣在整合的單一展館區域當中,呈現台灣廠商涵蓋產業上中下游的業者布局,整個台灣展館的展出規模與整合一致性的展區搭配,也吸引諸多觀展人潮與交流互動(圖四)。
國內電池業界在台灣電池協會(TBA)號召下,今年度參展廠商整體而言可說涵蓋產業上中下游層面;電池材料業者有友達精材/達興材料以及識驊科技參展;電池芯生產製造業者則有母公司昇陽國際半導體甫通過台灣地區上市申請之昇陽電池,以及晚近與東南亞等地市場積極合作的有量科技參與;在電池模組與組裝業務方面,包括菲凡能源科技、美律實業、維洋科技、佐茂電子等廠商;下游應用或系統整合業務等則有矽谷能源、其他則有以電池生產用相關設備作為主要業務的承德科技,以及新興開展商品化的工研院鋁電池相關產品 。
圖四、Battery Japan展區台灣館
昇陽電池攜手客戶 現場展示多項合作展品
國內磷酸鋰鐵專業大廠昇陽電池公司布局日本儲能應用多年,是日本電池展的常客,但今年卻同時也可說是新秀。因為母公司昇陽國際半導體有鑒於電池應用市場的快速發展,而於去(2017)年將電池事業獨立出來,成立了昇陽電池股份有限公司,並於今(2018)年初完成第一次增資,日後將全力加速電池事業的投資布局。公司經營階層非常關心昇陽電池公司的首次參展。電池事業處獨立之後,除了原有已經建立良好穩固合作關係的日本客戶之外,三天參展期間預約商談新產品開發應用的客戶都已排滿檔。該公司業務部謝志中經理表示,昇陽電池透過參展,讓客戶到現場看展兼洽談新計畫,從現場川流不息的訪客也見證Battery Japan洽商平台的另一功能。
今年昇陽展示也首次以日本客戶所開發的應用產品為主,展出了家用儲能設備、LED緊急照明等產品。家用儲能系統為12.6kWh模組化架構,具備不斷電系統(UPS)功能,備受災難意識強烈的日本客戶欣賞。同樣的,與日本大商社合作展示的LED緊急照明在現場也有極高詢問度。此外,經過客戶長達近兩年的測試驗證,昇陽公司在動力型應用方面已經於日前取得日本手提式熔焊機的電池組訂單。該產品日前於千葉縣幕張國際展覽館所舉辦的電動工具展中首次亮相,受到同業以及買家高度的關注。
圖五、昇陽與日本商社Yuasa M&B合作展示之停電緊急照明LED。搭載磷酸鋰鐵電池、70W的高亮度LED裝置,停電時可提供5小時的照明,同時具備電池電壓、電池殘量及可使用殘存時間顯示等功能
圖六、昇陽打入日本市場的家用儲能系統,為12.6kWh模組化架構,具備不斷電系統(UPS)功能
此外,友達精材/達興材料近年來聚焦於電池材料科技中的矽負極技術投入,並在多年研發與爭取業界合作下,逐步擴展矽負極之相關產品組合,與其因應需求而搭配的如黏結劑等材料體系,本次於會場上展出包括Si-C、ACC Flake Silicon以及搭配使用的新一代電池負極黏結劑技術;識驊科技以正極奈米碳管的導電劑為主要展品外,也增加了該公司在產業相關之碳系熱管理材料、搭配該公司技術之石墨系負極材料,以及下游主要合作廠商的新一代儲能用系統,與鴻海集團強調產業鏈上下游投入整體搭配經營的策略也若合符節。有量科技則主要呈現該公司於儲能系統(整合該公司電池組與PCS)之產品,模組化之儲能櫃規格除以其大容量軟包裝鋰電池的技術為基礎,有1.5/2.4/3.2KWh等不同電容量規格設計外,也首次展出該公司進一步並聯至Rack等級之機櫃,以及中大型儲能系統規模之產品。
長利科技展出其緊急備援電池、啟動電池等解決方案;電池模組與電池管理系統設計的業者則有天宇工業展出應用於行動電源、電動自行車之設計;維洋科技分享與展出有關於12V~48V等不同模組設計的相關產品;菲凡能源科技在電動園藝工具、高爾夫球車、車輛緊急啟動電源、醫療電子等廣泛與終端客戶合作開發;美律實業同樣以行動電源、中小型儲能應用作為交流會當中的重點聚焦應用市場,其他台灣廠商當中也有承德科技以檢測設備等角度切入吸引國際業界關注。
Battery Japan為電池產業界重要的年度盛事,展會內容除展覽現場外,亦設計多場技術研討會。今年的研討會主題涵蓋鋰電池材料技術發展趨勢、全固態電池研發現況、電動車或儲能系統的安全測試與標準等,廠商目前除了要提升產品的電化學性能,如何藉由測試或通過國際認證,滿足客戶對安全性的要求也至關重要。今年的展場有將近300家國際廠商參展,涵蓋電池產業鏈上游的電池材料與其製造設備、中游電池製造廠商與設備商,以及下游應用的全產業鏈,正因如此,大展吸引許多業內人士參觀。
鋰離子電池主要的應用市場為電動乘用車,近年來國際車廠致力於提高能量密度,進而延長行駛距離,再加上中國大陸不斷地提高電動乘用車的補貼門檻,因此鋰離子電池持續朝向提升能量密度之趨勢發展。電池材料廠商實現此目標的方法包含擴大電壓操作範圍與提高克電容量,此趨勢也反應在本次的展會內容上。例如,多家材料廠商提供高克電容量之矽負極材料,包含深圳斯諾、福建翔豐華新能源材料、IMERYS Graphite & Carbon與友達晶材等。IMERYS Graphite & Carbon因為在2017年收購Nippon Power Graphite,從而得到負極材料表面處理的相關技術,因此今年特別展出利用化學氣相沉積法包覆碳與矽奈米管於石墨外圍的產品,其中矽奈米管包覆石墨具有提高材料克電容量與降低不可逆容量損失等優點 (圖七) 。
圖七、IMERYS Graphite & Carbon展出矽奈米管包覆石墨之產品介紹
至於隔離膜部分,參與本次展會的國際廠商包含佛山盈博萊與江西先材奈米纖維等。佛山盈博萊今年除了展出常規、高倍率常規、高倍率陶瓷與四層複合隔離膜外,也特別強調由三層PP組成的多層複合隔離膜與水性PVDF隔離膜(圖八)。多層複合隔離膜目前最薄之厚度已達14μm;至於水性PVDF隔離膜,PVDF除了能改善隔離膜的潤濕性,又可與電池中的電解質形成較穩定的凝膠態導電聚合物,進而提高電池的循環壽命。
圖八、佛山盈博萊產出的多層複合隔離膜
電解液作為鋰離子電池中離子傳輸的載體,不僅影響電化學性能,更攸關電池安全性,而其主要由溶劑、鋰鹽與添加劑組成。森田化學今年主要展出六氟磷酸鋰等鋰鹽,與較常用作添加劑之LiBF4、LiTFSI;至於添加劑則有石家莊聖泰化工展出,今年主要展出可適用高電壓的添加劑,包含 1,4-二氰基-2-丁烯(DCB)與癸二腈(DDN) (圖九) 。
圖九、石家莊聖泰化工展出的電解液添加劑
製作鋰電池之極片時需加入一定比例的導電添加劑,可增加活性物質之間與集電體的導電性,進而提高電池的充放電性能,而導電添加劑又可分為導電碳黑、導電石墨、石墨烯等。今年參展的廠商包含CABOT、識驊科技、IMERYS Graphite & Carbon與深圳市奈米港等,其中CABOT聚焦於碳黑產品,標榜搭配於正極材料時,可提高電池的容量與循環壽命等性能 (圖十) 。
圖十、CABOT產出適用於正極材料的導電添加劑
為了提高能量密度,使用含矽負極材料已成為趨勢,但卻需克服矽負極材料在充放電過程中劇烈的體積變化,可藉由負極黏結劑幫助極片在充放電過程中維持結構,因此黏結劑為攸關極板品質之電池材料,而今年參展的廠商包含台灣達興材料、Zeon與Ashland Japan等。達興材料藉由提供與矽、銅形成更強鍵結的黏結劑,以利於提升抗膨能力與提高對銅箔的附著力;至於Zeon,今年除了展出負極黏結劑,也特別強調隔離膜塗層用的漿料,使用該公司的漿料可改善捲曲現象 (圖十一) 。
圖十一、Zeon今年展出的隔離膜漿料
PV EXPO 全球大廠匯聚 分三區展技術、秀產品
今年的國際太陽電池展(PV EXPO 2018)吸引許多國際大廠參展,其中又以PV產量及市場皆居全球第一的中國參展家數最多,參展廠商包含天合光能、保利協鑫、尚德、隆基及晶科等一線大廠。其餘國際大廠則包含日本夏普、美國Sunpower、荷蘭DSM和韓國韓華Q cells等。
2018太陽電池展將攤位劃分成PV Manufacturing Technology, Material & Component Zone、Solar Cell/Module Zone及BIPV Zone等三大區塊,各業者競相展示該公司之特色展品。在PV Manufacturing Technology, Material & Component Zone中,主要以電池專用導電膠、模組封裝/背板材料及系統安裝支架為主。美商杜邦公司發表最新一代的正面銀導電漿料-Solamet PV21以及N型太陽電池專用銀膠。Solamet PV21可將太陽能電池效率提升達0.1%以上,結合優異的無網結印刷性能,實現更好的高寬比的細線印刷能力,並可印出更細緻的柵極(finger)。展場也同步展示杜邦Solamet PV21A導電漿料應用在台灣元晶太陽能(TSEC)V系列高效能PERC結構太陽能模組驗證,已將電池轉換效率提升到21.75%以上,60片單晶矽電池模組的輸出功率可達315瓦。20.3%的多晶60片模組發電量為300W。
杜邦另一項新產品為「透明」 Tedlar PVF背板材料,取代雙玻結構電池的背面玻璃材料,1mm的Tedlar PVF背板材料可見光穿透率超過90%,具有輕量化、抗黃變及耐水氣的功能,在美國已通過超過20年的戶外可靠性測試 (圖十二) 。
圖十二、杜邦展示以PP材料製成的纖維織布,可作為防草抑制布,應用於PV模組安裝地面上
日本Toyal 東洋鋁業公司發表最新雙面PERC結構電池TB-08系列及PERC結構電池TLCO-08系列鋁膠,兩系列材料都可無鉛,並通過3,000小時的溼熱及30N的拉力測試,更達成業界唯一燒結不會產生空孔的結構,使得轉換效率可提升0.1%,目前產品市占率都名列前茅。另外,Toyal也推出超輕量Hane Module,主要是將模組鋁框厚度減少至1/3,重量減少1/2 (圖十三) 。
圖十三、Toyal 展示輕量單晶PERC模組
美國3M公司透過經銷商發表模組封裝膠膜,主要是透明/白色的EVA及透明/白色的POE膠膜。中國杭州福斯特公司除了也推出EVA封裝膠膜外,同時也推出F-coating/PET/PVDF 及PVDF/PET/PVDF堆疊型背板材料,兩項材料皆通過UL1703 難燃等級1及1,500Volt的高電壓測試。
在封裝玻璃方面,中國Almaden公司推出業界最薄的1.6mm陶瓷鍍膜黑框ARC玻璃,除了具輕量化、高強度外,與電池結合還兼具模組美觀。封裝成模組可承受最大荷重8,100Pa,60片單晶電池模組達到310W (圖十四) 。
圖十四、Almaden公司推出1.6mm陶瓷鍍膜黑框ARC玻璃
在玻璃塗料方面,荷蘭DSM公司今年展出玻璃抗汙(Anti-Soiling Coating)、抗反射(Anti-Reflection Coating)及模組背板三款材料。其中,抗汙材料同時具有抗污及抗反射功能,年平均發電量高出無鍍抗汙膜結構1.1%;而封閉式空孔結構設計的抗反射材料,單面平均透光度可超過3%,具備戶外耐久性更為持久及優異的清潔能力。模組背板材料具有1,500Volt的高電壓絕緣、高水阻等特性,提升的發電量可換算成降低30%的碳足跡 (圖十五) 。
圖十五、DSM發表ASC及ARC材料長期室外測試增益數據
今年中國有多家業者同步展出系統鋁合金及碳鋼支架。中日合資的BSLPV公司表示,碳鋼成分為碳/鐵,表層會鍍一層鋅避免氧化,強度強、重量重,適用於農業大棚及電站,主要市場為中國。而鋁合金質量輕,外觀美觀,雖價格較昂貴,但深受日本喜愛。JC world公司則展出鋁合金支架及圍欄,並且提出地面傾斜的PV施工方案 (圖十六) 。
圖十六、JC world 提出地面傾斜的PV施工方案
基調演講 揭櫫日本省能與再生能源策略
由於地球暖化、邁向脫碳社會呼聲日高,巴黎協定也提出減碳目標,全球各國正加速再生能源的普及化。今年的Smart Energy Week在專題演講和研討會安排上一如往年,切中趨勢脈動、時勢議題,除了安排有200餘場產學專家主講的技術研討會之外,由業界領袖、官方代表主講的基調演講、特別講座也都場場精彩。展會第一天,日本經產省資源能源廳高科淳部長即針對日本的省能、再生能源政策做了專題演講 (圖十七) 。
高科部長針對省能政策提出今後將活用跨企業間的合作與新技術的開發應用達到更省能化。並將擴大再生能源的導入,2030年將以Energy Mix為目標,再生能源比率期能由2016年的15%提高至2030年的24%。做法上需朝最大導入量努力,但亦須兼顧國民負擔,不能因再生能源的導入,而讓人民付出太高的能源成本。在買收政策FIT方面,預算將由2016年的2.3兆提高到2030年的4.0兆日圓。在發電成本的降低方面,將強化再生能源的成本競爭力。
在氫能社會的實現方面,去年12月日本已策定氫能基本戰略,目標在實現與石油、LNG相當的成本。降低氫能成本的三個條件為:在供應面要有便宜的料源,並建構國際供應鏈;在應用面則需大量利用,加速普及FCV、FC Bus、加氫站等的普及,並讓氫能發電付諸商業化。(神戶的世界首座氫能發電廠以2030年商用化為目標)。
圖十七、基調演講現場 可容納千人的國際會議廳座無虛席
以上是材料世界網/工業材料雜誌呂學隆、林幸慧、孫文檠、曾寶貞來自東京Smart Energy Week 2018展會現場的Live 報導,更多展會相關內容敬請持續鎖定系列報導二。
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