2014年電動車產量遽增67% 動力鋰電池需求將引領市場十年

   Release date: 2014-09-04     Source: 北美智權報    Author: 吳碧娥╱北美智權報編輯部    Hits: 582    
Note: 全球電動車龍頭特斯拉(Tesla)第二代車款Model S在2013年賣得嚇嚇叫,光是歐美地區就賣出2.5 萬輛,比預期還高出兩成。Tesla也預估今年銷售量將會持續成至3.5萬輛。
全球電動車龍頭特斯拉(Tesla)第二代車款Model S在2013年賣得嚇嚇叫,光是歐美地區就賣出2.5 萬輛,比預期還高出兩成。Tesla也預估今年銷售量將會持續成至3.5萬輛。比起一般電動車不到200公里的續航力,Model S高達426公里的續航力是最大賣點,Tesla擁有的鋰電池充電技術正是致勝關鍵!鋰電池原本多運用在3C產品,但未來十年,動力鋰電池的年平均成長率是3C鋰電池的20倍!

電動車銷量從去年就開始高速成長,美國商業資訊分析機構IHS Automotive預測,2014年純電動汽車和插電式混合動力汽車量預計將增至逾40.3萬輛,遠高於2013年的24.2萬輛,飆升高達67%。

根據日本資訊技術綜合研究所(Institute of Information Technology,簡稱 IIT)在2010年第4季的調查報告指出,全球電動車的銷售量在2020 年將大幅成長至857 萬輛,其中高達90%為鋰電池電動車(共771萬輛),全世界電動車動力鋰電池的市場需求(電池電容量)將高達72,895 MWh,市場產值高達新台幣1.1 兆元以上。未來10 年,動力鋰電池的年平均成長率是3C鋰電池年平均成長率的20倍!

各國政府為了節能減碳、降低環境污染、帶動綠能產業發展等目標,積極推動電動機車與智慧電動車,而動力鋰電池是主要的關鍵零組件。動力鋰電池除了可提供智慧電動車需求、加速綠能產業發展,也可應用於再生能源儲電系統。

鋰離子電池躍升電動車電池主流

目前市面上的電動車所採用電池分為「鎳氫電池」(Ni-MH battery)和「鋰離子電池」(Li-ion battery)兩種,由於鋰離子電池的重量較輕,充放電效率也比鎳氫電池好上許多,鋰離子電池是目前電動車電池的主流。

在電動車採用的鋰電池中,又分為小型圓柱形電池和大型方形電池。一般汽車產業使用大型方形電池組,像是雪佛蘭伏特(Chevrolet Volt)使用大型電池包,裡面包含288枚電池:但Tesla卻採用的是小型圓柱形電池包,以電池容量85kWh的Tesla MODEL S為例,一共運用了8,142個18650鋰電池。Tesla所採用的小型圓柱形電池,原來是應用在筆電上,雖然成本較低,但需要更先進的組裝和散熱技術才能運用在電動車上,因此Tesla的電池組技術,已將電動車的能源技術帶向全新領域。

Tesla選擇松下(Panasonic)提供的專用18650動力電池,成分是三元系的鎳鈷鋁,容量為3100毫安培(mAh)。2011年時松下與Tesla達成協議,將由松下負責特斯拉今後五年全部車輛的電池供應。

圖一、Tesla MODEL S車款採用Panasonic製造的18650電池,容量為3100mAh。

 

 

圖片來源:http://big5.china.com

TESLA專利 掌握電池組充電關鍵技術

從Tesla USPTO專利證號US 8286743 B2可知,Model S的電池組位於車輛的底盤,與輪距同寬,長度略短於軸距。電池組的實際物理尺寸為長2.7米、寬1.5米、厚度為10~18釐米,其中較厚的18釐米部分,是由於2個電池模組疊裝而成的。

圖二、TESLA電動車採用的電池佈局圖示

 

 

資料來源:USPTO,專利證號:US 8286743 B2

截至2014年8月,Tesla共有190件專利獲得USPTO認證,另有236件專利已經送件申請並公開。而Tesla 所申請或獲證的專利中,以「電池組之充電供電」和「電池溫度調節與電池維護」的相關技術為主。(註1)

Tesla 必須克服組裝上千顆小電池的困難,還要確保電池使用上的安全性,關鍵就在於如何排列這數千顆電池。雖然Tesla表示要公開專利,但是從專利只能瞭解 Tesla 電池組的大部份構造,卻無法探知電池組內部電池的排列方法,這部分被Tesla 以「營業秘密」的方式保護。

即使目前電動車鋰離子電池技術發展上,仍有安全性、儲電量、成本等諸多課題待克服,但鋰離子電池的發展前景仍十分看好,美國運輸產業研調機構Navigant Research預測,全球車用鋰離子電池市場,將從2013年的32億美元,成長至2023年的241億美元。

現今電動車用電池主要生產基地集中在亞太地區,又以日本、南韓廠商為首,日廠包括Panasonic、NEC、Toshiba和Hitachi,韓廠有樂金化學、三星SDI,而中國大陸電動車市場崛起快速,陸廠實力也不容忽視,根據中國汽車工業協會統計,中國大陸自產新能源車的排名依序為奇瑞汽車、比亞迪、江淮汽車與東風汽車,而這些車廠的電池供應商為萬向集團、比亞迪和國軒高科。

表一、各廠牌電動車使用電池的情況

車型

TESLA
MODEL S 85KWh

豐田 
Toyota Prius

雪佛蘭伏特 
Chevrolet Volt

比亞迪 
e6

日產聆風 
LEAF

正極材料

鈷酸鋰
18650電池

錳酸鋰

三元

磷酸鐵鋰

錳酸鋰

電池供應商

松下

松下

LG化學

比亞迪

AESC

電池總容量

85kWh

44kWh

16kWh

60kWh

24kWh

續航里程

426km

20km

62km

300km

160km

電池保固期

8年不限里程

整車保3年 
10萬公里

8年
約16萬公里

5年
10萬公里

8年
約16萬公里

資料來源:汽車之家                                                   註:續航里程為純電動行駛里程,數據來自官方

Tesla打造全球最大的鋰電池廠 2017年電動車邁向新紀元

隨著鋰電池技術突破和價格不斷下降,2014年將會有重大發展,也就是鋰電池價格將會更接近每千瓦小時成本小於250美元的水準。2017年可謂電動車的新紀元,Tesla為壓低電池成本,已與日本Panasonic合資建立一座全球最大的鋰電池廠,第三代電動車Model 3能連續行駛200英哩,將於2017年上路,售價從3.5萬美元起跳。LG化學公司美國研究部門正開發的電池組,目標是生產出可以跑200英哩的車款,售價在3萬至4萬美元之間,同樣預計在2017年開賣。

根據市場推測,Tesla Model S 的電池組成本約42,500至55,250美元不等,Tesla超級電池工廠GigaFactory將於2017年啟動產能,預計電池價格可以降到每千瓦小時(kWh)150美元,比現在價格低四分之一左右,但即便如此,電池價格仍舊非常昂貴。

動力鋰電池成本高,是電動車銷售無法進入普及的重要原因,因此各鋰電池廠商無不極力發展低成本電池,預期電動車電池需低於整車成本的四分之一,市場才能得以順利發展。

根據Tesla規劃的藍圖,2020年旗下車輛的年產能提升至近50萬台,今年的電動車產能將達到35,000台。電動車市場廣大,台灣廠商當然不會缺席。Model S原本就有約12%的零組件來自台灣,且大多都是關鍵技術,包括動力系統、精密機械與智慧車電,如下圖三所示。

圖三、TESLA Model S台灣零件供應鏈

 

 

圖片來源:財團法人車輛研究測試中心

鴻海跨足電動車領域 與Tesla 攜手合作

鴻海集團在去年打入Tesla供應鏈,成為Tesla汽車面板、機構件、連接器等共硬商,鴻海正積極爭取整機組裝,正式跨入電動車的整機組裝生產。

4G和電動車是鴻海目前最重視的兩塊發展重心,為了進軍電動車領域,鴻海除了轉投資原瑞科技電池,取得正極材料鋰聚合物關鍵材料和散熱關鍵技術;今年更一步赴大陸投資主攻汽車模具設計、開發及製造的重慶元創汽車整線集成公司,也是著眼於強化車用相關布局。

早在多年前,鴻海就透過群創供應車用面板給Tesla,今年6月Tesla CEO馬斯克(Elon Musk)在股東大會上表示,將與鴻海集團擴大雙方的合作關係,鴻海可能先在大陸協助特斯拉進行組裝,解決Tesla產能無法中國市場需求的窘境,未來也可能在台灣擴大合作,鴻海預計在台中興建一個代工基地,讓特斯拉電動車生產能夠速度加快。因鴻海具有供應鏈完整、組裝成本低廉等優勢,一旦鴻海與Tesla達成組裝合作協議,將是鴻海集團跨足電動車產業的重要里程碑。

備註
1.資料來源:http://yowureport.com/?p=12581
 
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