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車用電池暨充電發展趨勢研究

出版單位:資策會MIC

作者:資策會MIC

出版日期:2024/04/03

實體書:11,600元(11,600)


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電動車的市場發展與車用電池技術息息相關。據國際能源署(IEA)統計,2022年全球車用動力電池需求量占比前三名分別為:中國五成、歐洲三成、美國一成;而全球前十大車用動力電池供應商,合計囊括九成以上市場。中國大陸不僅為最大市場,亦是主要生產大國,電池龍頭廠商「寧德時代」的全球市占率逼近40%。本書匯集車用電池的重要發展趨勢,詳細剖析中國寧德時代的發展沿革、營收表現、供應鏈布局,以及產品與銷售布局。美國方面,最值得關注的是2022年提出的《降低通貨膨脹法案》(IRA),透過補貼與稅收優惠吸引歐洲、韓國等電池廠陸續在美擴廠,預料未來數年美國電動車市場將處於高成長狀態,催生車用電池市場需求。臺灣因缺乏整車廠帶動車用電池產業鏈發展,建議憑藉資通訊、功率技術優勢,從發展三電整合平台切入,藉此帶領車用電池廠商進入市場。



未來電池技術方面,本書主要觀測氫能與氟離子電池。氫能主要觀測日本、韓國、歐洲,以及中國大陸。中國大陸從2009年開始將發展氫能源列為重點任務,將氫燃料電池車(FCEV)列為重點領域,又以重型卡車、堆高機為兩項重點車型。韓國則因政府明確訂定發展政策、民間企業積極響應,自2020年後FCEV生態系蓬勃發展。氟離子電池則屬於新興固態電池技術,以日本的發展領先全球,故本書針對日本專利進行分析,提供相關洞見。此外,電動車電池起火事件時有所聞,如何推出更安全的電池、保護電池模組免於損傷、設計延遲電池明火燃燒、或拉長乘客在大火前能逃脫的時間等設計,料將成為未來產品差異化加值設計之處。



本書第二章綜整快速充電技術的發展趨勢,包含全球與台灣充電樁的規格整理,以及主要廠牌車型的充電效率。針對快充技術發展方向,本書從加大充電樁的功率、改良電動車充電電池材料,以及使用其他電池新技術(如超級電容)等三方向提出觀測重點。本章第二部分則觀察「充電漫遊服務」(eRoaming)之發展,分析「點對點漫遊」與「漫遊中心」兩種商業模式,而國內則有奧迪汽車已推出實際服務,中興電工則是推出平台。在電動車數量大幅增加以及再生能源占比逐漸提高的情境之下,為維護電網運轉的彈性與韌性,智慧充電已成為國際發展電動車時鼓勵的重要配套。本章最後歸納智慧充電之法制議題,借鏡英國、歐盟、美國等法規作為參考。

 

第一章 車用電池發展近況

一、 現代電池發展

二、 未來電池技術



第二章 充電發展趨勢研究

一、 電動車電池快充技術現況與發展方向分析

二、 電動車充電漫遊服務發展分析

三、 電動車智慧充電之法制發展趨勢



附錄

一、 英文名詞縮寫對照表

二、 中英文名詞對照表

三、 註解說明

    美國於2023年3月發布「降低通膨法案」(IRA)施行細則,針對車用電池關鍵礦物比例要求、電池組件產地限制、充電樁補貼條件等關鍵因素提出密切說明;全球主要車廠為因應IRA新政,擬採取「與電池廠合作生產電池、自行生產電池、穩定原料或電池供應來源、與政府簽署電池原物料合作協議」等四個策略方向;全球主要車廠為取得稅務優惠、擴大市占率,紛紛加速布局北美車用電池供應鏈,其採取的因應策略究竟為何?是否會在北美市場形成新的趨勢?臺灣廠商會有什麼樣的機會與風險?


    全球第九大汽車製造業者福特(Ford)於2023年2月宣布,將與中國大陸電動車電池製造商寧德時代,在美國密西根州底特律以全新的合作模式生產車用電池。電動車市場快速成長,而車用電池是電動車的關鍵零組件之一,占電動車整體物料成本的30%至40%,電池製造技術的良莠決定車輛性能表現。中國大陸寧德時代近年來已成為車用電池領導業者,與臺灣業者存在著競合關係,因此,寧德時代的發展歷程及產業上中下游階段的布局策略,是臺灣車用電池領域相關廠商必須深度關注的課題。


    全球零碳排目標驅動汽車產業加入能源轉型行列,目前市場上有「純電動車、插電式混合動力車、氫燃料電池車」等款式的電動車。日本東京奧運會期間使用的氫燃料電池車,相較於其他的電動車款,具備遠續航距離、快速充填氫燃料的優勢,但由於部份零組件、製氫成本及循環衰減性能差,是目前待解決的問題,因此發展氫燃料電池車的生態系,仍然是各國際大廠的長遠追求目標。


    由於氫燃料可促進產業去碳化,全球標竿車廠都將氫能源,視為未來能源戰略的重點發展方向,日本TOYOTA、HONDA、韓國HYUNDAI、德國BMW、法國RENAULT等汽車大廠,皆加速部署未來可能的商業化落地應用。韓國2020年氫燃料電池車的銷售數量世界第一,超越中國大陸、美國及日本等國家;中國大陸是全球最大的製氫國家,而商用車型與氫能源完美結合的誘因,以及符合節能減碳需求的優勢條件,遂使中國大陸官方很早就重視氫能源、電池與汽車的發展。近期更發布多項國家級與地方級政策,未來在發展氫能社會的長程願景下,中國大陸將如何完善產業鏈,發展商用氫能源汽車產銷的遠大目標?而韓國政府與產業,會如何發展氫燃料電池車與未來布局?絕對值得您關注探究。

     

    電動車逐步取代燃油車的交通政策,是各國紛紛推動各項減碳措施的重要施政方向,目前推動電動車普及的最大障礙,仍然是「如何滿足電池充電的需求」,而公共充電站的數量與充電效率,就成為當前備受關注的議題。由於各類居家環境的限制及長途旅行的需求,公共充電站基礎設施的普及,是推廣電動車的關鍵因素之一,而提升充電效率就能提升充電樁的使用周轉率,同時也能降低電動車駕駛的「里程焦慮」感,使消費者更有意願使用電動車。理想的充電效率應該與燃油車的加滿油箱時間相近,必須在3-5分鐘之內充電完成,目前的充電效率距此標準仍有明顯差距。因此電動車的電池快速充電技術,將是電動車製造業者、充電樁設備業者及電池生產業者,未來要積極投入研發標的方向。展望近期發展,日本TOYOTA積極研發的固態氟離子電池,很可能成為顛覆主流鋰電池的明日之星,而「充電漫遊服務」的跨業整合充電服務,也可能是電動車現階段的友善替代充電方案,甚至可能發展出更多元化的商業模式。


    英國於2020年11月發布「綠色工業革命10點計畫」(The Ten Point Plan for a Green Industrial Revolution),宣示2030年禁售汽油及柴油轎車與貨車,並於2035年起,所有新售車輛全面零排放;美國亦積極針對運輸轉型提出2030年50%新售車輛為電動車、2035年所有政府機關公務車輛汰換為電動車、2050年運輸業淨零排放之目標。歐盟議會(European Parliament)於2021年7月提出Regulation (EU) 2019/631修正案,將2030年乘用車及輕型商用車減排目標,分別提升至55%與50%,更規定至2035年必須達到100%的零排放。


    我國2022年3月公布「臺灣2050淨零排放政策路徑藍圖」,其中「運具電動化及無碳化關鍵戰略行動計畫」由交通部主政,並由經濟部、內政部、行政院主計總處等跨部會協辦,對於智慧充電環境的布建亦有相當作為。觀測國際電動車智慧充電法制發展,並與臺灣相關制度政策交互盤點與比較,從充電基礎設施布建、充電設備安全管理及充電設備智慧通訊規範等面向,分析國際與國內制度現況,提供電動車相關業者有關智慧充電法制發展之參考。