劉達人 / 工研院材化所
一、前言
全世界最大的國際二次電池展(16th Int’l Rechargeable Battery Expo, Battery Japan)於2024年2月28日至3月1日共3天，在日本東京的國際展示場(Big sight)舉行，會場分為廠商攤位展示與技術研討會二個部分，展場的廠商包含有來自與鋰電池二次電池元件、材料、裝置、電池的研發和製造相關業者。參展的攤位共有超過1,600家國際廠商與將近7萬名人員參與此次盛會；同時也舉辦了相關的鋰電池技術發展趨勢研討會。
同時段的國際展示場也舉行了日本國際智慧能源周(Smart Energy Week)的展覽，內含8個世界級的能源展和技術專區，是日本乃至整個亞洲地區規模最大、專業性最強，影響力最大的國際性可再生能源行業展覽會。每年展會匯聚能源行業最新技術和服務，吸引眾多來自全球的業者，展示範圍涵蓋：氫能燃料電池、太陽光電元件/系統、蓄電池、智慧電網、風能、生質能、火力發電、能源管理/自家消費等相關行業技術及產品。
二、研討會重點內容
1. 固態電池發展趨勢
傳統鋰離子電池無法滿足許多汽車、消費性電子產品和固定儲存應用的需求。 許多人認為，固態鋰金屬電池獨特的電池設計將有助於彌合這一差距，特別是在電動車方面，因為與傳統鋰電池相比，該技術旨在實現更長的續航里程、更快的充電速度和更高的安全性。QuantumScape的Aram Yang博士介紹固態鋰金屬技術的最新發展與性能，並回顧從研發到商業產品過渡的一些挑戰。
寧德時代則說明開發超快速充電電池技術歷程與產品。為了克服電動車的里程焦慮與充電等待時間，開發了一系列的高能量電池與快充技術。NP1.0電池為安全性開發設計；NP2.0則克服於低溫環境下仍保持可持續放電特性；CTP3.0技術也稱麒麟電池，具有較高的體積利用率V.E. 72%且行程可超過1,000 km，為液冷降溫設計；神型電池具有石墨快離子技術和超薄SEI膜技術，達到10分鐘充電完成，且行程 400 km的快充目標，同時於-10℃環境下30分鐘之內可以達到80%SOC。而其他相關的超電子網正極技術、超高導電解液配方、高孔隙率隔離膜等技術也同時開發中。
2. 下世代電池技術發展現況與趨勢
電池對於2050年實現碳中和至關重要。本次講座由日本產經省官員Hideto Mayanagi介紹日本電池產業戰略的基本理念和方向，在電池技術創新和市場拓展、各國大膽推動對電池的吸引投資和監管的背景下，日本電池產業戰略的基本理念和方向。
McKinsey公司Masaru Tsuchiya分析預計未來十年全球對鋰離子電池的需求將激增。由於政府補貼逐步取消和經濟成長放緩，講者討論McKindey對電池領導者 2024 年優先事項的看法。並將相關所需解決的問題展開……
三、展場新技術情報
展場主要可以分為：材料元件區、研發相關區、設計與製造區、下世代電池區，以下以此四種分類整理各廠商展出其產品趨勢與特色說明。
1. 材料元件
帝國イオン株式會社展出輕量且高強度的箔材，其結構為三明治，以6 μm的高分子材料PET 膜取代中間層厚度與強度，且接著性良好，如此大幅降低箔材厚度(僅剩0.3~0.5 μm)與重量(僅為1/2)，可再提升電池重量能量密度。圖一為其結構與開發時程，預計2030年目標達到4 μm的複合銅箔與8 μm的複合銅箔量產。圖二則是現場樣品展出4 μm的複合銅箔。
圖一、帝國イオン株式會社開發之輕量高強度箔材
洪田工業展出如圖三可連續生產之不同厚度的極薄型銅箔材料，作為負極的集流體基材，包括8 μm、6 μm與4.5 μm。此產品為電解銅箔製程製作並且已開始送樣給各戶測試…….
Niterra開發的固態電解質材料(LLZO)製作為片狀膜材如圖五，可塗佈在PET膜材上然後取下，單獨夾在正負極間做為電解質層與隔離層，或者直接塗佈在隔離膜上。圖六為 Niterra開發的固態電解質複合膜的規格與介紹。
圖五、Niterra開發的固態電解質材料製作為片狀膜材
韓國鋰電池負極材料廠商NEO Battery Material開發具有表面包覆的SiOx材料，可提升充放電性能及循環性能。此材料除具有高能量密度外，也具有穩定的結構，因此會較多晶、矽碳材料的鋰電池有較長的循環壽命。Neo開發的材料如圖七，展出可克服體積膨脹(200%以上)問題的矽負極活物材料，以一部合成方法在…..
圖七、NEO開發克服體積膨脹問題的負極材料
2. 研發相關
SHIROKI展出的隔熱塗料可塗佈於鐵皮屋的屋頂，如圖十。實際測試可將溫度自43℃降至31℃。此材料可達到室內節能，節省冷氣的目標。
Ansys軟體廠商進行各項電極製程模擬分析，相關的題目如：狹縫式模具塗佈模擬分析、鋰電池製程模擬分析、電極於烘箱內乾燥製程參數設計最適化等，如圖十一至圖十三所示 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。