鋰電池基礎問答

最近電池產業的新聞可以說相當地熱鬧, 除了傳統 portable devices 的應用量逐年提昇之外, 還有一個電動車的需求話題也很熱. 而常聽到的名詞包含燃料電池, 鋰電池, 磷酸鋰鐵電池...等. 沒對這些名詞有基本的了解的話, 看起產業分析報告來也是似懂非懂. 所以整理了一般人對這些名詞的常見問題, 當成對電池產業基本的認識. 這篇先由一般人容易搞混的鋰電池家族開始, 有機會再來談談燃料電池的部分
1. 鋰鐵電池與常聽到的鋰電池有何不同?

泛稱的鋰電池, 包含了鋰鈷, 鋰錳, 及磷酸鋰鐵電池 (僅列出較常見的幾項). NB 及行動裝置常用到的是鋰鈷電池較多, 鋰鈷電池的能量密度較高, 但是高溫特性及安全性較差. 磷酸鋰鐵的安全性則較佳, 而且其橄欖石的結構強, 多次充放電後仍能維持其結構, 所以循環壽命也較長. 而所謂的鋰鈷, 鋰錳及磷酸鋰鐵電池, 差別在於其正極材料, 下表列出了幾個不同正極材料的鋰電池特性

2. 常見的18650, 26650等號碼是什麼意思?

鋰電池的外觀以圓柱型及長方型居多, 圓型的型號中前兩位是表示直徑, 後兩位或三位元表示高度. (單位為mm). 如18650直徑為18, 高度為65. 長方形的型號如103450R、183665R等. 其前兩位是電池的厚度, 中間兩位是電池的寬度, 後兩位是電池的長度 (單位為mm).

3. 與傳統的鉛酸電池比較, 鋰電池有什麼優點?

傳統的鉛酸電池雖然能量密度低, 效率差, 使用壽命不長, 但價格低, 無記憶性, 高溫特性佳則為其優點, 尤其價格低 ( USD$150/kWh, 鎳氫約 USD$500/kWh, 鋰電池約 USD$1300-1500/kWh)的優勢使其長期在電池市場占有一定的份額.

而鋰電池則相對於鉛酸電池, 具有能量密度高, 壽命長等優點. 下表為摘自台灣工業銀行2008/9, "固定式鉛酸電池之產業概況" 的比較表

4. 電動車使用的電池以何居多呢?

下兩張表是ARTC整理的2008-2010年全球各廠商電動車發表的計劃, 可以看得出來使用的電池有從鎳氫電池逐漸轉向鋰電池的趨勢.

下表則是由集邦科技所整理出未來幾年內電動車使用的電池種類預估情形, 可以看出還是使用鋰電為多. (EV 指的是electric vehicle, 即電動車; HEV 指的是 hybrid electric vehicle, 即油電混合車; PHEV指的是plug-in hybrid electric vehicle, 可插電油電混合車, 也就是可以使用市電充電的電動車)

5. 鋰鐵電池的專利主要掌握廠商是誰?

鋰鐵電池正極材料的專利最早是由德州大學擁有 (1997年), 之後售與加拿大Hydro-Quebec, Hydro-Quebec之後則與德國磷肥大廠SUD-Chemie成立Phostech, 專門從事磷酸鋰鐵粉末生產. 不過包含台日等磷酸鋰鐵粉末的生產廠商, 也都號稱擁有自己的專利, 包含美國的A123及Valence, 日本的NTT Docomo, 台灣的長園科技及立凱電能等.

6. 台灣廠商佈局的情形為何?
下表引用工業銀行2008/11 "磷酸鋰鐵電池之產業概況" 報告, 看出目前台灣廠商在鋰鐵電池上中下游的參與情形