第二章 文獻探討
第五節 電池產業特性分析
第五節 電池產業特性分析
一、 電池產業特性分析
電池是一種高度自動化生產的產品，需具備大量資金。屬於技術密 集、勞力密集、資金密集的產業，不但如此，還需要經過長時間的追蹤才 能驗證電池的穩定性。以下是電池產業的一些主要特色。
（一）資本密集度高
電池產業屬於資本密集產業，電池製造過程相當複雜而且有時間性 的限制。電池之製程十分繁複與冗長，有許多工站需「靜置」數小時，
甚至某些工站「靜置」時間需達 2~3 週，使得設備投資、材料堆積與 庫存壓力相對增多。另外，需要的機器設備相當貴重，設備種類也相當 多，廠房需求空間極大，再加上化工原料價格昂貴…等，都需要龐大的 資金。以 BAK 比克電池有限公司為例：資本額 Registered Capital: US$
82,600,000、員工人數 6000 人，土地面積 ( 260,000 m2 )、建築物面積 (230,000 m2 ) 、目前電池產能 25-26 million cells/month。由於電池產業 本身技術層次高，投入資金多，生產規模大，無形中限制了廠商數量，
因此產業呈現集中的現象。
（二）技術密集度高與專利限制度高
電池製做與設計過程幾乎都是各家電池製造廠的不傳秘方，許多技 術大多來自於資深有經驗的專家手上，因此，技術的取得性相當困難。
還有，專利也是一個發展的絆腳石，許多專利仍然掌握在日本及美國手 裡，3C 產品的鋰離子電池幾乎都是日本的天下，如：Sanyo 、Sony 、 Panasonic 、Maxell 等大廠。另外，磷酸鋰鐵的專利配方幾乎全在 A123 身上，涉及主要電池電極材料方面的專利主要是 Texas 大學和 Phostech 公司所擁有。這些專利擁有者每每以控告的方式威嚇其他同業，阻礙他 廠發展相關技術，或者高價販售權利金給同行，造成電池發展限制，這 樣一來，將迫使電池製造廠，相對提高整個產品的開發成本，並將單價 成本轉推給最終客戶，造成產品售價提升，不利於產品量產與普及化。
（三）產業鏈的依賴姓高
電池產業競爭力取決於上游化學原素材料的取得，如：鋰金屬、鈷 金屬、鎳金屬等及關鍵化學材料之取得。根據一般電池業界估計，電池 成本約有 60~70％的成本來自於原材料，及特殊關鍵化學材料配方。台 灣許多電池業者到目前為止仍然完全依賴日本進口化學材料，因此，整 體成本相對提高。無法與國外電池大廠競爭，所以，必須提高國內上游 材料自製能力的比例，若材料完全依賴進口，成本即缺乏競爭力。
（四）產品安全性需求度極高
為了提升電池本身的容量密度，各家電池廠無不專研於高電位高能 量的化學元素配方，如加入鋰金屬、鈷金屬…等。由於這些化學金屬都 是非常活潑的元素，因此若在製造過程、充電過程或使用過程略有疏忽 時，時常會發生燃燒或爆炸的事件。由於電池意外的事件時有所聞，一 方面造成消費者擔心害怕，另一方面廠商也常常需擔負大量電池回收的 成本，甚至必須支付大筆金額的賠償金，無形中又提高電池廠的成本。
（五）產品品質驗證時間長
電池是一種電化學的技術，會隨著時間及使用次數、使用環境溫度
與車輛負載大小不同的狀況而改變其特性。例如：電池充電放電一次約 需六個小時，每天可作 4 個 CYCLE 。一般的電池認證需完成 400 CYCLE ，所以測試時間就長達 100 天，非常耗費時間。如果電池配方 有任何一項修改，一切就需重頭來過，再來花費 120 天（20 天的製程）
的時間。電池因為這樣的特性，所以電池技術的進步非常緩慢，很難在 短時間內突飛猛進。
二、電池產業概況
(一)全球電池產業的概況
電動車電池產業的發展，是目前全世界積極投入開發的基礎工業。
在未來的十年勢必會有蓬勃的發展，圖 2.6 是工研院 IEK ITIS 在 2009 年所做得資料，其資料指出：全球電動車鋰電池的產值在 2015 年將會 達到產值 2,244 億台幣的金額，在 2020 年更有可能達到產值 4,625 億台 幣的金額。由此可見，電動車的電池產業在節能減碳的環境需求下，勢 必是下一波基礎工業的重點開發項目。
圖:2.6 全球電動車的鋰電池產值 資料來源：工研院（2009）
圖 2.7 是 IIT 在 2009 年所推估的所有鋰電池的市場預估表，包含可 攜帶式的 3C 產品用鋰電池與高功率產品車輛用的鋰電池。其中可攜帶 式產品用的鋰電池在 2018 年需求總功率將到達 47,901 百萬瓦特小時
（Wh），而動力使用的鋰電池總功率需求將達到 35,089 百萬瓦特小時。
從整個需求看來，在 2009 到 2018 的十年之間，可攜帶式產品用的鋰電 池將成長 3 倍，而動力使用的鋰電池將成長 35 倍以上。由此可以明顯 看出，未來的 20 年，動力用的鋰電池絕對是呈現高度成長的發展趨勢。
全球動力鋰電池產出預估
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000
2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
Portable LIB
Automotive LIB
圖:2.7 全球動力鋰電池產出預估。單位:百萬瓦。
資料來源：修改自 IIT（2009）
(二)台灣電池產業的概況
台灣電池產業的發展具有很高的垂直整合特性，分布也相當平均。
圖 2.8 所示，電池的上游產業是正、負極材料粉末，在陰極粉末方面，
目前有台塑長園、立凱及尚志等廠，為主要原化材供應商，這些原化材
目前不但提供台灣電池廠使用之外，更大幅提供化材給許多中國大陸的 電池廠，特別在磷酸鋰鐵的正極粉，佔有相當高的比例，在陽極粉末方 面，目前有中碳及台松提供。雖然台灣製造的正負極粉末比不上日本，
但是由於價格優勢與產品區隔，在中低階的電池芯銷售上，仍然有不錯 的成績。
圖 2.8 台灣鋰電池產業概況 資料來源：陳金銘（2010b）
在電池芯的製造方面更是蓬勃，目前有能源科技、有量科技、動能 科技、威力能源、興能高科技、必翔電能…等電池芯製造廠。其中，有 量科技與必翔電能更是全力發展高功率電池。不過，由於投資電芯廠需 要很大的資金投入，與長時間的研發改良，目前在這個領域，成果還是 與日本、韓國有很大的差距。
在電池成品模組的組裝方面，拜 note-book 的組裝優勢，台灣的電池 組 裝 已 經 到 了 幾 乎 全 球 舉 足 輕 重 的 地 步 ， 目 前 全 世 界 的 前 五 大 note-book 品牌，幾乎電池都是由台灣來組裝。因此，台灣的電池組裝 業已經到了發展相當完整的階段。統合以上敘述，台灣已建立上中下游 之電池產業，台塑、台達、台泥（能元科技）、鴻海、必翔等皆積極投 入電池材料及電池製造產業，惟研發與製造規模仍需強化，因為在電池 產業必須達到「規模經濟」，才能降低原物料採購成本，提生產品競爭 力。
圖 2.9 推動電動機/汽車電池研發聯盟成為全球研發、應用與製造基地 資料來源：陳金銘（2010c）
參考圖 2.9，目前由工研院主導的旗艦計畫-下世代儲電元件與系統開 發，已經有超過 66 家廠商加入聯盟，其中包含車廠、電池模組廠、機
電整合廠、電池廠、電池材料廠、設備廠及檢測單位等。期待結合產、
學、研的力量，以創新差異化平台，希望建造台灣成為世界上的鋰電池 之研發與製造重鎮，除供應國內之電動車外，亦行銷至全世界。
三、電池的種類
目前已經上市量產的電池種類非常眾多，每種電池依照其化學特性與 尺吋，各有不同的應用範圍，以下列出一些常用且已經達到量產規模的電 池芯，依照其化學配方將它分類，並描述其產品特性，作為本研究的基本 變數參考因子。
（一）鉛酸電池：
鉛酸電池是目前汽車主要配備的電池，也是使用最普遍的電池、生 產最為成熟而且已達到大量量產階段。鉛酸電池在 2009 年約佔有二次 電池市場七成的市佔率，明顯可以看出鉛酸電池所具有的安全性，低成 本等優點。幾乎目前所有汽機車、堆高機等機具全部採用鉛酸電池，因 此製造成本及售價相對較低，使用也最為廣泛，預估短時間內難以完全 被其它電池產品所取代。鉛酸電池具有瞬間放電率高、使用溫度範圍廣 的特點。但是，鉛酸電池體積巨大、重量高、能量密度相對較低、是屬 於淺充淺放特性的電池，完全充放電特性不佳，循環壽命表現亦較差，
一般來說，使用壽命小於 300cycles。以目前車用電池來說，平均壽命 小於兩年。鉛酸電池的主要成分為鉛，而且鉛原料佔鉛酸電池成本 6 成之多，同時具有大量的鉛金屬，因為使用壽命短，使用後報廢時會造 成大量鉛金屬廢棄物汙染，造成環保的重大問題。在目前 ROHS 規定，
已列入八大重金屬管制，許多國家都開始禁止進口。
（二）鎳鎘電池：
鎳鎘電池也是歷史悠久，並達到大量量產化的電池，其能量密度 比鉛酸電池高且可達到大電流放電，它容許長時間涓細電流充電，特別 是用於緊急發電系統的備用電源。但是因為鎳鎘電池本身具有記憶效 應，使得電池容量時常瞬間縮減，無法放出原先電池的基本容量，需進 行「活化動作」才能使電池回復原有使用容量。電池壽命短，約只有 300 ~500 次（Cycles）充放電次數。另一方面，鎳鎘電池含有鎘金屬成 分，鎘的毒性非常強，會對環境造成嚴重污染，已被許多國家禁用。
（三）鎳氫電池：
鎳氫電池剛開始普遍應用於可攜式電子產品，但是，因為近年來由 於鋰電池的快速崛起，鎳氫電池在 3C 方面的應用，幾乎已經完全被鋰 電池所取代。目前，大部份運用於電動工具機，及備用電源等產品。鎳 氫電池與鎳鎘電池相近，但是不含對人體有害的重金屬如鉛、鎘等，其 容量密度比鎳鎘電池提高接近 40~50％，在大部分的場合已經取代鎳鎘 電池。電池壽命較長，約可達 500 Cycles 充放電次數，只可惜充電速
鎳氫電池剛開始普遍應用於可攜式電子產品，但是，因為近年來由 於鋰電池的快速崛起，鎳氫電池在 3C 方面的應用，幾乎已經完全被鋰 電池所取代。目前，大部份運用於電動工具機，及備用電源等產品。鎳 氫電池與鎳鎘電池相近，但是不含對人體有害的重金屬如鉛、鎘等，其 容量密度比鎳鎘電池提高接近 40~50％，在大部分的場合已經取代鎳鎘 電池。電池壽命較長，約可達 500 Cycles 充放電次數，只可惜充電速