日本電動車落後，卻試圖掌握固態電池主導權！研發10年仍未商業化，這種電池多難製造？

不能忽略固態電池的發展

雖然鋰離子電池現在是電動車的主流，但是等到固態電池（solid-state battery）研發完成後，當今的鋰離子電池生態系統將有可能變成無用之物。所以說，推估固態電池什麼時候可能商業化，是一件極為重要的事。

電動車上一般搭載的電池都是鋰離子電池，如果想要發電的話，鋰離子就必須在正極與負極之間游移，鋰離子移動的通道由液體電解質所組成，正極與負極之間則是由隔膜做為分隔。

固態電池指稱使用固體電解質取代液體電解質的電池。由於液體電解質容易著火，當溫度上升或火花飛濺時，存在爆炸的風險，但是固體電解質是相對穩定的物質，優點在於爆炸或起火的可能性非常之低。除此之外，固態電池不需要只用隔膜與負極材料，體積可以更薄，又可以在短時間內充電，電池容量也可以擴增，優點非常之多。然而這些目前都只是理論，還沒有達到可以商業化的階段。

2020 年 3 月三星電子綜合技術院表示，他們開發出了一款可以提升負極穩定性的技術，又朝固態電池商業化邁進了一步。如果這項技術得以實現，電動車只需要充電一次，就可以行駛 800 公里，是現有電動車的兩倍，而且還可以充、放電一千次以上。但如果想要穩定使用該技術，就必須要進一步開發與完善其他幾種複合技術。也就是說，為了解決一個問題，必須同時解決新出現的其他二到三種問題，在這個過程中，最後會導致生產成本增加，理論上可行的性能會逐漸衰弱，可能導致離商業化的可能性愈來愈遠。

1980 年代固態電池的概念首度被提出時，也有很多對商業化的否定意見。因為固態電池跟現有的鋰電池不同，使用固態電解時的話會使離子的傳導度大幅下降。但是日本豐田汽車在 2010 年使用硫化物（sulfides）做為固態電池的電解物質，大幅提升了離子的傳導度。爾後，固態電池研發又再次活躍了起來，大部分的後續技術開發都基於硫化物電解質之上。但是到目前為止，硫化物還是有傳導度低於液體電解質，容易受潮，製造過程繁瑣等缺點，而且硫化物必須在濕度維持在 0.1％ 以下的除濕工廠進行生產，這會大幅提升工廠維護的費用。想要改變材料所產生的費用更高，所以就算轉型為固態電池，是否能降低生產費用也還是個問號。這也是為什麼固態電池「還離你我很遙遠」。 （相關報導： 電動車大打成本戰　特斯拉擴大採用磷酸鋰鐵電池 ｜ 更多文章 ）

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2020 年12 月《日本經濟新聞》頭版上出現了一篇報導，題目為〈日本固態電池實用化正在加速進行中〉，從這篇報導上我們可以感受到日本想要透過固態電池，在輸給韓國與中國的車用電池產業上，重新找回市場主導權。日本成功率領全球實現車用電池的商業化，但是在這個電動車市場門戶大開的時代，日本的存在感卻已蕩然無存。由於日本沒能在電池型態轉型做出應對，也沒能進行赤字產業的先行投資，因為這種封閉式的事業戰略，使得日本在車用電池市場上，除了供應傳統圓柱形電池的 Panasonic 以外，沒有其他公司得以嶄露頭角。日本在鋰離子電池產業上已經沒有勝算，只能夠暫時旁觀。但是在新技術上，日本抱持著一定要掌握主導權的信念，大學、企業、研究所正在卯足全力研究固態電池。豐田汽車正在進行一項計畫，目標是在 2030 年把固態電池的生產費用與充電時間，降到比目前的鋰離子電池的三分之一以下。綜合日本與韓國固態電池專家的意見，固態電池想要商業化並且使用在電動車上，至少必須等到 2030 年。

固態電池估計會先在小型、行動通訊設備上率先商業化，後續才會在電動車上商業化。小型的固態電池，電流量不需要太高，製造相對簡單，也可以使用穩定的氧化物做為電解質。氧化物電解質電流量不高，因此難以做為大量電池所使用，但是因為穩定性高，所以可以輕鬆用於移動裝置或穿戴裝置上。電動車需要使用可以經過大量電流的硫化物電解質，但需求量的電流移動量仍高於目前的水平，唯有技術比現在更先進，提高量產性，並且降低製作成本，才有可能取代現在的鋰離子電池。我們的周遭就連據說很簡單的小型固態電池都還找不到，難度更高的電動車用固態電池什麼時候可以商業化還是一個未知數。

QuantumScape（美國）

QuantumScape 是一家開發電動車用鋰離子固態電池的美國企業。2010 年由傑迪普．辛格（Jagdeep Singh）與史丹佛大學的弗里德里希．普林茨（Frits Prinz）教授所創辦，並從 2012 年開始與福斯合作。福斯先後投資兩次 3 億美元，成為了 QuantumScape 的最大股東。2020 年 11 月透過 Kensington Capital Acquisition 與特殊目的收購公司在紐約股市上市，上市後股價飆漲，創下總市值 483 億美元的紀錄，甚至些微超過美國福特汽車的總市值，也超過了全球最大汽車零件公司德國馬牌（Continental）的 246 億美元的總市值。

QuantumScape 在 2020 年 12 月表示，自家公司的固態電池已經達到 15 分鐘可以充電 80％ 的水準，並且在充電 800 次後仍然可以維持 80％ 以上的電池容量。福斯汽車表示，計畫在 2025 年推出搭載 QuantumScape 固態電池的電動車。另一方面，不同於剛上市的期待感，隨著愈來愈多人開始懷疑 QuantumScape 的成長可能性， 股價又大幅下跌。

QuantumScape 到目前為止還沒有銷售額，預計最快要到 2025 年才會有銷售額產生；而固態電池技術還停留在實驗室開發階段，要花多少時間才能夠商業化、能否技術性解決穩定性問題、需要額外追加多少開發費用等，外界正在提出各種疑問。但是以 2021 年 3 月為基準，QuantumScape 的總市值仍然維持在 218 萬美元，做為開發新世代電池的新創企業，市場對於 QuantumScape 抱持高度期待。

Solid Power（美國）

Solid Power 是 2014 年在美國科羅拉多州成立的固態電池研發公司。Solid Power 架設了試產線，嘗試生產 20 安培時（Ah，ampere-hour）用的固態電池，正在與 BMW、福特、現代汽車、三星電子等全球八家公司合力開發固態電池。2018 年三星電子與現代汽車總共在 Solid Power 投資 2,000 萬美元，正在加快固態電池合作開發的進程。

作者介紹

黃裕植：

韓國NH農協銀行投資證券環境化學分析師。在韓國浦項工科大學及研究所攻讀化學工學，並在延世大學修完了MBA課程。曾擔任過SK證券、MERITZ綜合金融證券研究中心的分析師，目前在韓國NH農協銀行投資證券研究中心擔任環境化學分析師。2020年首度被業界指定為環境分析師。《朝鮮日報》FnGuide化學部門分析師第一名、湯森路透化學部門分析師亞洲地區第一名等，被多個媒體票選為化學、煉油部門最佳分析師。

劉權逸：

韓國IBK銀行資產營運基金經理、調查組組長。畢業于首爾大學化學工程系。曾在SK證券擔任化學、煉油分析師，也曾在新韓銀行BNP Paribas資產營運(包括合併的SH資產營運)中，首次經營過SRI基金。有了KTB投資集團的資產營運經歷，與人共同創立了投顧公司Winvest。目前兼任IBK銀行資產營運基金經理和調查組長。

金成友：

VERY WORDS公司的老闆。在韓國弘益大學攻讀化學工程學士學位，並在浦項工科大學攻讀化學工程碩士學位。從2002年開始他以韓國國內企業及政府機關為對象，為其進行環境經營、能源效率事業、應對氣候變化、排放權交易制等諮詢。曾擔任過ecosian公司的專任理事。從2017年至今， 在執行RE100諮詢、國內外碳中和相關戰略制定、事業開發等的VERY WORDS諮詢公司擔任老闆。

本文經授權轉載自感電出版《ESG新價值投資：掌握全球金流趨勢，從能源、電池到電動車，散戶穩健獲利的投資機會》 （相關報導： 電動車大打成本戰　特斯拉擴大採用磷酸鋰鐵電池 ｜ 更多文章 ）

責任編輯／郭家宏