• 電池龍捲風暴, 電動車革命 少了它就不行!
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作者:馮欣仁     文章出處:先探雜誌   2007期      出刊區間:2018/10/05~2018/10/11

一場寧靜革命即將開始!未來兩年之內全球電動車銷量可望突破500萬輛,帶動電池及相關零組件需求暴增;因應傳統車廠加入電動車戰局,全球五大車用鋰電池廠商,無不卯足全力鞏固鋰、鈷、鎳等金屬料源,同時大舉擴充產能。此外,廠商也開始朝高鎳三元電池與固態電池發展,未來誰能夠領先群雄,誰就是電池產業的新贏家。
為了不讓美國電動車大廠特斯拉專美於前,德國二大豪華車廠賓士、Audi均不約而同地在九月份推出自家首款電動車,其中,賓士所推出名為EQC的電動休旅車(SUV),售價約四.九萬美元,相當接近特斯拉的入門車款Model 3,據了解,目前已經累積超過二千張訂單,預計二○一九年就能交車。此外,超跑保時捷也計畫在二○二二年前,投資六○億歐元開發電動車技術。

除豪華品牌外,平價品牌對於電動車未來的發展也加緊腳步,福斯汽車集團日前發表了嶄新MEB模組化電動車底盤平台,並會在二○一九年推出首款新車福斯ID。尤其,這具MEB模組化底盤平台將會廣泛應用在集團旗下各品牌,預計二○二二年底就能累積二七輛不同品牌與形式的電動車款。

根據國際能源署的全球電動車展望,一七年全球電動和插電式混合動力汽車數量超過三○○萬輛,比一六年增加五四%,預計到二○三○年電動車的數量將達到一.二五億輛。隨著越來越多傳統車廠跨入電動車領域,將促使鋰電池與相關材料如(正負極材料、隔離膜與電解液)需求只增不減。



歐洲車廠積極跨足EV



日本調查機構矢野經濟研究所調查報告指出,因德國自二○三○年起、英國和法國自二○四○年起將禁售內燃式引擎(internal combustion engine)車,讓各家車廠將加快腳步推出電動車等環保車新車款、有望提振車用鋰電池市場持續呈現增長,預估二○二○年車用鋰電池市場規模將擴大至一一九.七GWh、將較一六年成長一.五七倍,到二○二五年有望進一步擴大至二五四.九GWh。

面對電動車等終端需求逐步成長,促使電池相關業者無不加緊腳步擴產。全球最大車用鋰電池廠寧德時代(300750.HK)自從今年六月十一日掛牌以來,股價一度飆漲至最高九五.○八港元,雖然受到美中貿易戰影響,近期股價回落至七三港元附近,短線跌幅約二三%,較中國車用零組件股或是汽車股來得輕微,顯示出市場對於電動車的前景依然抱有期待。

隨著不斷提升電動車產能,德國汽車廠商對亞洲供應商的依賴程度也越來越多,特別是電池供應商。因此,日前BMW也找上寧德時代合作,雙方簽署十一.六億美元合約。LG化學也斥資十六.三億美元在波蘭建造歐洲最大的電動車電池工廠,無非是看中福斯、雙B等車廠未來搶進電動車這塊大餅。

當前電動車普及率無法有效加速,最大關鍵仍在於電池成本居高不下,鋰電池當中所涵蓋的鈷、鋰、鎳等金屬原料,往往易受到國際局勢或人為炒作而出現波動。日前日本電池大廠Panasonic已宣布計畫在二∼三年內量產鈷用量減至現行一半的圓筒型鋰電池,可望大幅降低電池成本,進而使得電動車的車價不再是高不可攀。



高鎳三元電池將蔚為主流



為了解決成本上漲的問題,同時往高能量密度(大於二○○Wh/kg) 產品推進,電池芯廠積極導入鎳錳鈷(NMC)與鎳鈷鋁(NCA)等正極材料,增加鎳金屬的使用量,相對的鈷金屬的比重也會逐漸降低。若按照鎳錳鈷的比例,三元電池又可以分為111、523、622、811等型號。由於鎳主要作用為提升能量密度,目前在高鎳三元動力電池領域,Panansonic幾乎是獨霸。Panasonic應用在特斯拉Model 3上的圓柱型電池,透過改良高鎳正極材料和矽碳負極材料的應用,使電池能量密度實現了二○%的提升。

根據中國工信部發布的《促進汽車動力電池產業發展行動方案》,到二○二○年,電池能量密度達到三○○Wh/kg,系統比能量達到二六○Wh/kg。以現有的技術條件,磷酸鐵鋰和622以下的正極材料是很難達到上述要求。如果要達到三○○Wh/kg以上的能量密度,811三元電池幾乎就是唯一的選擇。因此,未來因應中國更為嚴苛的電池標準,電池相關廠商勢必要朝高鎳三元電池發展;對於國內生產硫酸鎳的康普(4739)可望受惠。

然而,高鎳三元電池也對電解液帶來了巨大的挑戰。高鎳三元正極的吸水性強、穩定性低,在高溫條件下鎳元素的催化作用會加速電解液的分解,使電解液氧化,而產生裂縫並且溶出的錳、鈷等過渡金屬離子還會破壞負極上的SEI膜,致使在高溫環境下電池的容量、迴圈和安全性都受到嚴重影響。



電解液商機不容小覷



電解液主要由溶劑、六氟磷酸鋰與添加劑三部分所組成,雖然電解液占鋰電池成本約一成左右,但卻是不可或缺的關鍵材料,其主要作為帶動鋰離子流動的載體,對電池的容量、工作溫度範圍、循環效率和安全性能等相當重要。目前中國廠商為全球電解液主要供應商,產量市占率高達六成,其中,以新宙邦(300037.SZ)居領導地位。日前新宙邦更斥資一二○萬美元收購巴斯夫(BASF)在歐美地區的電解液業務,預計十二月完成交割。過去以來,新宙邦自主研發添加劑,目前自製鋰電池電解液添加劑種類超一○○種,如今已是LG化學與三星SDI主要供應商。

國內特用化學廠聚和(6509)長期以來耕耘電池電解液添加劑,主要客戶為天賜材料、珠海賽緯、杉杉股份及天津金牛等中國廠商。受惠中國新能源車市場快速成長,以及切入國內鋰電池電解液供應鏈,聚和前八月營收達二二.六九億元,年成長十.九%,上半年稅後純益七五二八萬元,不但較去年同期大幅成長,更一舉超越去年全年獲利,EPS○.四三元。第三季業績維持高檔,單季營收上看八.七億元,法人預估今年EPS挑戰一元,改寫歷史新高。



固態電池可望為明日之星



當前鋰電池最大問題還是在於安全性,因為鋰電池裡頭要有讓鋰離子能夠於其中游走導電的液態電解液,電極浸於其中,並用隔離膜隔開,這種構造的問題在於,不斷充放電循環之後,電解液體與固體的交界會發生結晶,導致電池效能下降,甚至可能因結晶刺破隔離膜,造成電池內部短路起火。對此,近來不少廠商開始著手發展固態電池。

由於全固態電池的正極、負極、電解質全為固態,因此不用擔心液體外漏、安全性很高,且僅需數分鐘時間就可充好電、遠優於現行鋰離子電池的數十分鐘,加上具備大容量化特性,因此充飽一次電可行駛的距離有望提升。尤其,能量密度可以高達三五○∼五○○Wh kg,比起三元電池是二倍的躍升。

目前包括豐田、福斯、通用等車廠,以及歐洲四家電池公司Saft Batteries、Siemens、Solvay和Manz AG已於今年二月組成聯盟,聯手開發高密度液態電解質鋰離子電池以及固態電池。此外,日本三菱瓦斯化學(4182.JP)計畫在二○二○年前研發全固態電池關鍵材料固態電解質。不過,固態電池目前仍遭遇一些技術上的難題,例如固態電解質製程良率過低,使電極與電解質之間的介質阻抗過高,影響整體電池的效能,成為當前相關廠商必須克服的難題之一。

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