漫談電動汽車電池的發展方向

月前曾經花了不少篇幅介紹當今電動汽車的技術與發展，大家都知道電動汽車的推廣困境離不開電池容量，影響著汽車續航性。由於充電基建的建設趕不上電動車的普及，在充電桩使用率接近飽和的時候，很難再快速普及。至於電動車上的鋰電池，在容量方面已發展至接近100kWh (俗稱100度電池容量)，這在50萬元以上的較高級電動車款中已可見到，而且以三元鋰電池為主；至於50萬元以下的經濟級別車款，由於成本的考慮，一般都是容量較低的磷酸鐵鋰電池，容量方面大約都在450 – 550kWh左右。

現時鋰電池發展和應用方面，有很多需要妥協的地方，容量愈大的電池，成本愈高，所佔用的空間更多、重量愈大。要知車輛的重量直接影響到耗能，這讓電動車在設計時，需要取得很好的平衡。再其次是高性能的三元鋰電池，成本更高，但性能較不穩定，車廠在電池保護、電池控制及管理系統上需要更多的考慮。除了電池容量影響到續航力之外，車內各部件的耗電率、以及車輛本身的風阻也是重要的影響因素。根據研究所得，風阻對於電動車續航力的影響高達40%左右，所以若看到某款車型外觀流線型不夠，那幾可知道續航力不會高得去哪裡。

既然鋰電池有這樣多需要解決的問題，那未來何去何從呢？現時的答案是固態電池。所謂固態電池，就是指電池內的電解液，少於5%處於液態，這不單令到重量大幅減低，也因不用承載那麼多液體，電池的體積也能得以大量縮小，而且因為甚少電解液，同時減低受衝擊下的可燃性、爆炸性，提高安全系數。由於安全系數提高了，在車體設計時不用再需要太多高強保護，也對汽車的減重有正面作用。多方面影響之下，電動車的續航力就可大幅提高。但現時固態電池技術還在發展當中，業界估計要2030年左右才能有機會看到全固態電池。過渡期間，半固態電池是現時鋰電池的替代方案。所謂半固態電池，即是只有5% – 10%液態，使用半固態電池的車款已少量出現，但因技術尚未成熟，所以量產也要等到2025年左右，才能在市面上看到使用半固態電池電動車較大量出現。相比鋰電池，在能量密度方面，現時普遍的磷酸鐵鋰電池將在150 – 200Wh/kg，一般的三元鋰電池在200 – 260Wh/kg左右。而現時技術尚未成熟的第一代半固態電池，已超過300Wh/kg。能量密度在400Wh/kg的三元半固態電池已在實驗室完成原型樣品。可見半固態電池的技術優勢已不在現時鋰電池的同一層級，亦能窺知未來全固態電池的跨代技術優勢，對電動車普及和發展帶來長期正面影響。