產業脈動｜全球主要市場車用下世代動力電池現況與未來發展

前言

為減少空氣污染、達成 2050 淨零排放，許多國家都訂有將公車、小客車等車輛逐步改以非化石能源為動力的政策目標。隨著近年 Tesla、BYD 等車廠崛起，純電車在中、美、歐等全球主要市場占比快速提升，使得電動車鋰離子電池需求由 2022 年的 278 GWh 增至 2030 年的 3,157 GWh [1]，預估成長幅度超過 10 倍。純電車與鋰離子電池的發展前景似乎一片光明，然而 2024 年開始除了受到車輛、電池需求急遽成長導致充電基礎建設跟不上、鋰鈷鎳等重要原料供需不平衡，以及歐美面對中國電動車大舉搶占市場而祭出的關稅、反傾銷稅等因素，加上電動車在各國都發生過多起鋰離子電池火燒事故，消費者對電動車安全性存疑，以致各大市場之電動車成長趨緩。各國學術界以及車輛、電池產業持續投入大量資源研發，期望新世代動力電池能讓未來的電動車更安全、耐用，消除里程焦慮與低溫充放電的限制。

中技社自 2012 年以來持續關注電力、能源與車輛議題，2025 年度與臺灣科技大學、明志科技大學、台灣電池協會、台灣經濟研究院、工研院等單位合作，以「國際電池技術發展現況及我國電池產業發展」為專題，探討全球主流電池及新世代電池技術現況、國際競爭態勢及產業發展策略，並規劃輔以專利視角洞悉臺灣電池產業關鍵零組件優劣勢及市場定位，提出適合我國電池產業發展務實可行作法與具體的方向與策略。

本篇內容摘自中技社近年專題報告中與車用動力電池、新世代電池有關之章節，以固態、鈉離子、鋰硫等各類電池技術為主軸，輔以代表案例，盼能有助讀者初步了解車用下世代動力電池現況與未來發展。

主流鋰離子電池之進階版材料與技術

目前電動車主要使用液態鋰電池，依正極材料區分以磷酸鋰鐵（LFP）、鎳錳鈷（NMC）為主，然而兩者的能量密度發展皆已趨極限，另液態電解質存在較高的熱失控風險，存在安全疑慮。磷酸錳鐵鋰（LMFP）近年來備受矚目；除了承襲磷酸鋰鐵的高安全性與耐久性外，LMFP 因更高的工作電壓（4V，相較於 LFP 的 3.4V）使其電池能量密度較 LFP 高 15 至 20%，並且可與 NMC 複合，進一步提升電池能量密度，成為新一代高性能鋰電池的關鍵材料。這項技術突破不僅增強了電池的續航表現，更有效彌補了 LFP 在能量密度上的不足，使 LMFP 成為下一代電動車與儲能系統的理想選擇。

固態電池具有高功率密度、可快速充電、更高安全性與保存期限長等特性，主要由陶瓷或聚合物製成固態電解質，取代傳統的液體或膠狀電解質，受到電動車應用市場高度關注。

以國際電動車廠技術路線圖觀察，目前均取得 280～300 Wh/kg 能量密度之電池可供電動車組裝量產，如 VW 的技術藍圖上提到現有 811 高鎳正極 20% 矽負極技術，可將電池能量密度達 300 Wh/kg，2030 年進入全固態電池應用。至 2025 年前，歐美電動車廠技術發展上，正極普遍為高鎳 811/955 體系；負極以 8～20% 重量比之矽負極設計，長期發展規劃下，均考量導入固態電池技術，且大多規劃設定為 2025～2030 年間導入。

固態電池：2027–2030 年的搶灘戰

隨著鋰離子電池技術持續向高能量密度與高功率密度演進，其本質上所使用的易燃有機液態電解液已逐漸成為設計上的瓶頸。在傳統鋰離子電池系統中，儘管 NMC 與 LFP 體系的電池重量能量密度分別可達 250～290 Wh/kg 與 150～210 Wh/kg，但因使用液態電解液，在高溫與高壓條件下容易揮發產氣，進而引發熱失控問題，使得高能量與高安全性難以兼顧，已成為產業界在開發設計上的一大難題。

為了解決這項長期存在的設計矛盾，固態電池被視為下一階段的重要解方。透過將液態電解液全面替換為非易燃的固態電解質，除了可以有效提升電池的熱穩定性與整體安全性外，更可以搭配高電壓正極材料以及鋰金屬或矽負極等高能量材料組合，整體能量密度預期可進一步提升至 500 Wh/kg，甚至朝向 800 Wh/kg 邁進，對電動車與儲能市場而言具有關鍵性的升級潛力。

DOI:10.30256/JIM.202604_(517).0005