「10分鐘內」超急速充電技術進展有成，全固態電池最受青睞：材料世界網

范淑櫻編譯

在10分鐘內可達到電量狀態(SOC)80%的電動車(EV)電池開發(4C~6C)與實用化方面，目前業界先行者多數為中國製造商。然而，包括日本在內，全球蓄電池製造商亦積極採取行動迎頭趕上，例如3~5分鐘充滿電的蓄電池將可望在2~3年內陸續登場。

超急速充電的王道—全固態電池

由於本質上適合超急速充電，全固態電池被視為是最有可能挽回劣勢的發展目標，甚至有部分研究人員認為超急速充電的高度適合性為全固態電池的最大特徵。實際上，實現10C以上的充放電率(C-rate)已指日可待。具體而言，開發實例包括了豐田汽車、日產汽車及韓國三星集團(圖一)。這3家企業長期投入全固態電池研究，相較於中國企業在此方面略勝一籌。目前預期2027~2028年間達到實用化的充電時間，豐田約10分鐘(4C以上)，日產約5分鐘(10C以下)，三星則約為9分鐘(5C以下)。

圖一、豐田、日產、Samsung SDI之電動車用全固態電池概要

雖然距離實用化時期尚需數年，日產已於2024年內開始少量生產，且三星集團也在2023年底開始少量生產並向汽車業者提供樣品，亦即車載用大容量全固態電池的實用化之路日漸明確。此外，相對於既有電池技術或2~3年後的技術，豐田發表了一項全固態電池定位藍圖(表一)。依藍圖所示，對於豐田而言，全固態電池的價值在於其超快的充電性能。

充電損失極小

投入於比特幣等加密貨幣挖礦(Mining)相關半導體開發的新創公司TRIPLE-1也積極發展可超急速充電之全固態電池事業，並於2024年夏天發表了一款能以19C的高C-rate充電、容量50 Ah的試作電池(圖三)，充放電循環壽命長達4,811回。不過，這款50 Ah製品為C-rate優先版本，推估其重量能量密度較低，約104.5 Wh/kg。另有設定搭載於電動車的能量密度優先版本則為286 Wh/kg(表二)。

C-rate優先版的預期用途為定置用蓄電池，尤其是在促進電網電力之瞬時輸出波動的平準化用途。此應用中重要的不僅是高C-rate，充放電循環期間的低能量損失亦同樣重要。既有許多LiB的損耗達10~15%，但TRIPLE-1的全固態電池可達19C但損耗極低，僅2.9%。

「全玻璃電池」登場

日本其他可超急速充電的全固態電池尚有日本電氣硝子開發的全固態鈉離子電池(NIB)，已於2024年2月開始商樣出貨。正極、固體電解質、負極採用氧化物類材料，均由結晶化玻璃所組成，且電池封裝也使用了玻璃，堪稱「全玻璃電池」(圖四)。