Page 12 - 縱橫半導體檢測—TOF-SIMS扮演要角
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PULSE
固態電池:電池革命即將到來
作者:Milan Rosina、Shalu Agarwal，Yole Développement
固態電池代替傳統液體電解 質鋰電池
電動車是固態電池發展的關 鍵驅動力
如果一種電池具有較高的安 全性與性能，就可能在市場競爭中 取勝。因此，儘管在技術和供應鏈 方面都面臨挑戰，多家電池和汽車 製造商已經提出了量產的目標開 發藍圖，以確保在固態電池市場 中佔據領先地位。
鋰離子(Li-ion)電池已成為許 多應用的首選。鋰離子電池可用於 手機、筆記型電腦、電動工具、電 動車(EV)、電動卡車和公共汽車， 甚至是電動飛機。傳統的鋰離子 電池由負極、正極、隔離膜和液體 電解質組成。鋰離子電池中的易燃 液體電解質會導致許多安全問題， 如電解質洩漏、起火或爆炸等。固 態電池，顧名思義，可以由固態電 解質取代易燃的液體電解質，從 而提高安全性，並增強電池性能。 開發固態電池是為了打造具有更 高能量密度、快速充電能力、更低 成本和更高安全性的新一代電池。
使用內燃機(ICE)為汽車提供 動力已有100多年的歷史，但內燃 機時代即將結束。電動車將逐步取 代內燃機汽車，並將在幾年之內發 展成為車輛產業的主流。
例 如，豐 田 ( T o y o t a ) 計 畫從2025年開始量產固態電 池。QuantumScape和松下 (Panasonic)也計畫在2025至 2026年量產固態電池，三星SDI (Samsung SDI)則將自2027年開 始量產固態電池。此外，福斯汽車 (Volkswagen)、現代(Hyundai) 和BMW等多家電動車製造商對 固態電池新創企業進行了投資， 並計畫在幾年內推出搭載固態電 池的電動車。例如，Volkswagen 計畫在2025年左右推出固 態電池電動車，並與新創公司 QuantumScape合作。那麼，在 電動車固態電池的競賽中，未來 誰將勝出?
固態電池的潛在應用領域涵 蓋眾多產業，包括汽車、消費電子、 工業、航空航太等。固態電池分為 兩種不同類別:一類是小容量固態 電池，多家供應商已實現商用，主 要應用於消費電子產品;另一類是 大 容 量 (「 塊 狀 」) 固 態 電 池，應 用 於 電動車和混合動力車(EV/HEV)，這 也是固態電池發展的主要推動力。
然而，電動車存在續航里程 短、充電時間長、成本和安全性等 多方面的問題，目前許多汽車用戶 都對這些問題感到擔憂。為了增加 續航里程，一種簡單的方法是增加 電池容量。透過增加每個電池組中 (車輛中的大電池)電芯(基本單元) 的數量來增加電池容量。但是採用 這種方法，電池的價格和重量會增 加，而且電池會佔用車輛較大的空 間。因此，提高電池的能量密度或 許是更為合適的解決方案。固態 電池技術可以提高電池的能量密 度，因而減少了每輛車中所需的電 池數量。這也是眾多電池生產商 和汽車OEM致力於開發固態電池 的原因。圖1顯示了全球各地理區 的主要固態電池廠商。
得益於技術的發展以及供應 鏈合作的不斷壯大，市場研究公司 Yole Développement (Yole)預 計固態電池商業化將在2025年左
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儘管人們聲稱固態電池比起
傳統鋰離子電池具備了更多的優 點，但其發展面臨許多挑戰，如離 子電導率低、固體電解質潤濕性 差、工作溫度高等等。最終選取何 種固體電解質材料以及相關設備 和生產製程仍有等研究。
