台灣能源轉型進行式ing..... 【綠能科技聯合研發計畫】再生能源點亮創能、儲能應用大未來(05/18/2021 天下雜誌)
文: 台灣經濟研究院
創能技術開發著重提升綠色能源能量與降低成本
創能領域前瞻綠能技術開發配合發揮臺灣太陽光電與離岸風力等再生能源特色,透過提升電池模組效率趨動太陽光電成本下降,以及利用智慧平台系統助於離岸風場海事工程量測與運維,降低風場運維成本,以提升產業競爭力。
開發高效率、低成本、超輕量之太陽能電池技術
提升太陽能電池效率已刻不容緩,成功大學陳引幹教授團隊運用原子層沉積技術,沉積不同氧化物材料膜層於堆疊型太陽能電池中,以優化各膜層厚度、品質與材料純度等,進一步提升太陽能電池品質。中央大學許晉瑋教授與劉正毓教授團隊以軟性三五族太陽能電池收集室外光源,提供智慧模組(溫度感測器與藍芽)足夠電能回送電子訊號,朝向智慧模組「自我維持」前進。
在降低成本方面,大葉大學黃俊杰教授團隊利用非真空設備取代電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)、用原子層沉積設備(ALD)以及銅漿料取代銀漿料達成低成本射極鈍化及背電極(PERC)太陽能電池開發。成功大學張桂豪副研究員與李文熙教授團隊創新製程置換太陽能鋁電極,以低成本空氣燒結銅電極應用於高效率雙面太陽能電池,將有效降低太陽能電池成本支出,增加產業獲利能力。
隨著太陽光電產能市場逐漸飽和,相關企業轉型尋求高效率與超輕量太陽能模組,以無人機應用為例,臺灣大學藍崇文教授團隊替無人機縫製出可以吸收太陽光轉成電力的衣裝,賦予偵查、通訊等任務。臺灣大學林清富教授團隊開發適合於固定翼無人機之輕量太陽能模組的大面積(30x150 cm2)太陽光模擬器,於宜蘭大學城南校區建置可供太陽能無人機測試起降與飛行場域。
兼具發電及產氫之仿生創能技術
氫能源為一種乾淨、能量密度高、環保零汙染、應用廣泛與取得容易的新能源,仿生電池即是透過模仿植物光合作用,為既能製氫又能發電的多功能太陽能系統。清華大學嚴大任教授團隊開發氫氣光電催化的催化劑由鉑金轉換為更具有普及性且兼具效能的材料,透過電漿子結構來強化二硫化鉬與日光光場交互作用,增加光能轉化為氫能的效率。中央大學王冠文教授團隊則建置高效穩定低成本之雙效產氫產電系統,利用其太陽能轉換再生電力進行光電催化分解水產氫並儲存,達到能源永續發展之概念。
智慧平台系統助於離岸風場海事工程量測與運維
面對臺灣附近海域高溫、高濕、多颱風與地震頻繁的特有地理環境,以及海上嚴苛條件,成功大學林大惠教授團隊開發離岸觀測塔風向定向系統,可降低量測成本、提高觀測準確性與量測效率,有助於離岸風場開發之海事工程量測。臺灣大學蔡進發教授團隊著重開發離岸風場運維大數據智慧平台,提供數據及開發各種量測技術,達到風機早期診治、早期預防功效,以期降低運維成本。
儲能技術開發著重高效能、高安全、具經濟性以支持各種儲能應用
隨著電力系統快速發展,電力儲存設備的布建應隨之增加其靈活度,以確保間歇性再生能源的儲存整合,促進電力供應端和儲存之間高效率的轉換。而儲能領域當中,又以先進二次電池與先進氫能為基礎核心發展項目。
開發高能量與高安全之固態電池技術
為進一步提升儲能電池安全與效率,全固態鋰電池已經成為研發主流。研究方向多針對電池正極、負極、以及電解質創新材料與設計,進一步提升能量密度需求與提高電池系統的總體能量。
正極材料方面,大同大學林正裕教授團隊開發具可量產層狀富鋰錳基正極材料合成技術,同時透過離子摻雜技術穩定其正極材料之晶體結構、改善材料的離子導電度,進而提升其電池穩定性及電容量。
負極材料方面,清華大學杜正恭教授團隊採用太陽能板製成切削的廢料矽,將此進行高值化做成鋰電池的負極材料,並用交聯反應開發矽負極黏結劑,以共沉澱法、自身氧化還原法進行正極材料開發參雜改質,提升鋰離子電池的循環壽命和快速充放電的能力。交通大學陳智教授團隊利用電鍍雙晶銅箔作為矽基負極材料的基板,配合富鎳層狀氧化物正極構成鋰電池,提升鋰電池的整體能量密度,提供各項裝置或載具更好的續航力。
電解質材料方面,明志科技大學楊純誠教授團隊主要開發鋰鑭鋯氧氧化物固態電解質,並將其應用在NCM811陰極材料上,最終組裝成鈕釦型及軟包型電池。成功大學方冠榮教授團隊開發高緻密性鈣鈦礦、橄欖石、石榴子石結構氧化物及硫化物電解質,以及具獨特性金屬、非金屬中介層,有效降低固態電解質/電極介面阻抗。臺灣科技大學王復民教授團隊研發固態電解質具環保水溶性,有低成本與綠色製程之特性,且能有效改善固體接觸的介面問題,可製備成高容量、輕量化與高性能二次電池。臺灣大學鄭如忠教授團隊深入探討高分子固態電解質,藉由合成改質方式可提供具彈性的高分子,進一步利用後調整加入鋰鹽的種類及添加劑,使研發的高分子固態電解質更符合商用規格。
兼具發電及產氫之仿生創能技術
氫能可作為重要儲能技術研發之原因,乃因其最終可實踐潔淨能源,提供眾多行業(如化工、鋼鐵重工及長途運輸等行業)有效脫碳方法,降低碳排放量,改善空氣品質並加強能源安全。且相對其他儲能系統,氫能另一大優勢為其電轉氣儲能系統有儲存量大以及放電時間長的特性。
行政院原子能委員會核能研究所長久以來專注於氫能領域。張鈞量博士團隊開發大氣電漿噴塗製備金屬支撐型固態氧化物燃料電池之可量產技術驗證,可進行大面積(10╳10 cm2)金屬支撐型固態氧化物燃料電池片之生產;余慶聰副研究員團隊利用新型產氫技術結合二氧化碳捕獲技術,使用低成本觸媒生產95%以上的氫氣,省去複雜的純化處理,大幅降低氫氣製造門檻;李瑞益研究員團隊則是著重於開發固態氧化物燃料電池發電系統,可直接將燃料如氫氣、瓦斯或天然氣轉換為電力,並將餘熱回收再利用,具有高能源轉換效率。
燃料電池方面,中央大學李勝偉教授團隊開發中低溫操作的陶瓷電化學儲能電池,所使用的關鍵電解質材料可使操作溫度降到400-700℃區間,且開發關鍵電解質、氫氣電極與空氣電極材料性能與微結構設計,利用靜電紡絲技術製作空氣電極材料奈米纖維,並成功與電解質相互整合,可提升單電池性能14.1%。
儲存氫氣方面,清華大學陳燦耀副教授與曾繁根教授團隊選擇碳材料進行儲氫研究,以零模板水熱碳化法合成出奈米碳球,最後輔以奈米金屬修飾產生之氫溢流效應(Spillover Effect),提升氫氣吸附效能。
製造氫氣方面,臺北科技大學鄭智成教授團隊致力研發低成本、高穩定度、高效率之中溫固態氧化物電解電池電極材料,另外開發新型氨氣裂解觸媒技術,大幅改善現有氨裂解觸媒反應速率過慢之缺點。中興大學楊錫杭教授團隊則開發非貴金屬觸媒應用於水電解觸媒,以降低裝置成本,並且研發陰離子交換膜和膜電極組,使效率能有效提升。臺灣大學謝宗霖教授團隊發展具突破性之太陽能電解水產氫技術,以低成本、易量產、高效率的鈣鈦礦─矽晶疊層太陽能電池進行電解水產氫,並達到具競爭力之太陽能轉氫能效率水準(10-15%)。而臺灣科技大學胡蒨傑教授研發適於氫氣分離的複合薄膜,藉由熱力學與動力學的基礎理論調控薄膜成膜機制,開發高孔隙度且結構穩定的基材膜,結合優異特性的基材膜及選擇層。
綠色能量持續擴散,協助臺灣繼續邁進成為「亞洲綠能發展中心」
科技部「綠能科技聯合研發計畫」藉由學研界前瞻創新研發能量,推動新能源及再生能源之科技創新,進一步擴大產學研界連結之效益,積極延續科研成果落實產業應用,以期為我國綠能產業布建機會,並協助政府達成能源轉型,且透過綠能科技發展躍身國際舞台。
完整內容請見:
https://www.cw.com.tw/article/5114845
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固態電池 缺點 在 股民當家 幸福理財 Facebook 的最佳解答
【新車電大聯盟】
時間:2021/3/28(日)
貼文:NO.1217篇
大家好,我是 LEO
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■電動車起點
2009年聯合國潔淨能源部長會議通過的電動車倡議,目標強化全球對電動車的推動,主要的會員國包括中國、美國、英國、加拿大、日本、法國、德國、荷蘭、挪威、瑞典等10國,由美中擔任共同領導國。
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目前美國、中國及歐盟等三大經濟體電動車市場,已經占據全球 90%以上,產業趨勢越來越明朗,特別是歐盟國家推展的進程正在加速行進,北歐國家挪威、荷蘭從 2025年起開始禁售汽柴油車,2030年起禁止非電動車上路,換句話說路權被剝奪以後,傳統汽柴油車將完全消失,傳統車廠如果不改變,等於退出市場被消滅,距離2025年只剩4年時間。
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世界各國雖然禁售的時間不一樣,趨勢已經展開,2025、2030、2035、2040年只是形式上的時間表,對於汽車產業來說,誰先搶佔發展先機,整合上中下游才能一路笑到最後。
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■產業結構改變
汽車電動化以後,引擎、變速箱、進汽零組件、點火設備、燃燒零組件、排氣零組件、油壓剎車、潤滑零組件、啟動零組件、交流發電機等再也不需要,各種電子零組件、電池模組將佔據整台電動車一半以上的成本,特別是電池,就占三分之一。
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新的零組件包含,馬達、高壓離電池、變流器、車載充電器、冷氣汽動壓縮機、
電動煞車、電動水幫浦、高壓電動車用線組、二次驅動電池……各種車用電子晶片、新的耐高溫高壓材料、甚至輕量化的新車殼、車載軟體系統、自駕輔助系統…..整個汽車產業面臨新的大洗牌。
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■得電池者得天下
2018年全球汽車總銷量為9123萬輛,整個2020年目前全世界最成功的車廠特斯拉才賣出 50萬台電動車,特斯拉提到:如果要將年產能提高到 2000萬輛,電池將是最大的障礙。
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仔細剖析電動車成本結構,電池占30~35%,驅動系統占20~25%,另外電動車有一半的重量來自電池模組,導致車身比燃油車還重,如果電池重量如果減少一半,車子續航力可以增加25%。
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2020年電動車電池市占率前三大,中國寧德時代,市占約24%;南韓LG能源方案,市占約23.5%,日本Panasonic市占約18.5%。它們都是特斯拉的電池供應商。寧德時代主要生產『磷酸鋰鐵』電池,優點是價格便宜、安全性高,使得特斯拉每輛車的製造成本下降約600~1,200美元。
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但是電動車常見的乾電池或鋰電池,都是液態電池,缺點是溫度過高或過低,都會影響電池效能;使用快充也要20到30分鐘才能充飽電,續航力約300到400公里,此外,液態電解液如果外漏,容易引發意外。
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燃油車加滿油,續航力約為500公里,若採用固態電池、續航力甚至有可能達到1,000公里,豐田汽車,已宣布投入固態電池研發,宣稱續航力可超過500公里,使用快充10分鐘就能充飽電。
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鴻海在2020年10月「鴻海科技日」宣布,將投入固態電池技術,目標將電池重量減半、體積減少為六分之一,電池循環壽命提高10%以上,鴻海產品長蕭才祐透露,預計在2024年,鴻海就會推出首款商業化的固態電池。
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■鴻海車電大聯盟
2021年3月25日首次舉辦首次會員大會,MIH大平台超過 1200家會員,預計6月再舉辦聯盟大會,7月聯盟成為獨立運作組織,10月再發布新款 New EVKit,預計2022年計劃推出電動大巴, 2023年發布C級距電動車量產上市等工作時程。
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團隊研判,MIH公版模組化、標準化將大幅降低電動車製造成本,大幅縮短開發時程,把所有的人才都聚集起來,把鴻海家族最強的優勢-大量製造,降低成本發揮到極致,雖然起步較慢但是有機會後發先至,未來5~10年內在全世界佔有舉足輕重的地位。
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相關概念股在這一波的產業浪潮來襲後,有很多股票已經翻倍飆漲,但是我認為只要眼光看得夠遠,有機會翻倍再翻倍,想知道更多產業上的研究與長線趨勢股👇
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固態電池 缺點 在 財經主播/主持人 朱楚文 Facebook 的最佳解答
#採訪筆記 #特斯拉 #馬斯克 #電池 #微軟
【#科技話題:特斯拉股價飆破八百美元!馬斯克成為首富後面對電動車最大挑戰會是?】
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最近科技圈最火熱話題之一絕對是特斯拉。🛰
先不論近期路上看到越來越多特斯拉電動車在路上跑🚙,身邊也開始出現討論社區怎麼裝特斯拉充電裝置的聲音,
這輛迷人的電動車,搭配AI自動駕駛,我自己試乘的感受,確實除了有電動車跑起來像飛一樣的感受,也能夠在行路間自動反應切換車道,真的挺神奇的。😎
而更神奇的是特斯拉的股票,即便獲利還沒明顯非常亮眼,近四季的每股盈餘只有0.75元,但股價卻在今天飆破800美元,創下歷史新天價,
也讓創辦人伊隆‧馬斯克硬生生擠下亞馬遜貝佐斯,成為新一代首富,身價提升到約1885億美元,連馬斯克自己都在推特說:「感覺真奇怪」。😆
這周廣播節目改版「#科技領航家」第一集,就請來電池專家、UL全球研發總監王凱魯博士來聊特斯拉電動車話題,他在錄音間跟我分享,其實電動車比汽車還早出現,只可惜當時的電池不夠好,只能龜速行駛,所以最終沒有竄起。
過了好多年,人類始終沒放棄的夢想,終於在電池突破下成就了。
不過即便目前電池突破,卻也還沒到最佳情況。王博士就舉例,現在如果你買電動車,大概開往台北到高雄距離,就一定要充電(合理啦),不過相較於一般汽車加油可能十分鐘就搞定,電動車充電可能需要一個小時喔!還得考慮充電裝置夠不夠的問題。
「那快充呢?」我在錄音間問王博士,他笑了笑跟我說,現在電池的兩難就是快充雖然可以比較有效率,省時間,但同時會讓電池壽命變短。
除了這些挑戰,對於馬斯克來說,#電池約占一輛電動車四分之一到三分之一的成本,因此如何能確保電池供應,甚至能降低成本,對維持首富地位格外重要(愛開玩笑)。
許多科技巨擘也深知這一點,像是前首富微軟比爾蓋茲已經放馬過來,#投資新創電池公司QuantumScape,押寶鋰固態電池,號稱能在 #15分鐘充飽八成電,#所需時間只有特斯拉的一半,而且充電續航力高達9成。
面對 #比爾蓋茲來勢洶洶,我在錄音間好奇問王博士到底誰會贏?
王博士說,其實比爾蓋茲押寶的固態電池已經發展多年,但一直無法變成主流,主要就是因為雖然能量密度提升,電池的電量更棒,可是缺點是容易短路。
相較而言,特斯拉發展的鋰電池則相對穩定。
看樣子比爾蓋茲要彎道超車還有一段路要走。
不過馬斯克雖然已經讓特斯拉成為全球最值錢的汽車公司,不過「#鎳」金屬卻是他的挑戰,對他來說,鎳是電池中重要組成元素,卻越來越難取得,甚至比黃金鑽石對他而言都更重要。
另外一個重要金屬元素「鈷」同樣非常稀缺,而且非常昂貴。
現在許多電池廠都在研發「#無鈷電池」希望能降低成本,但王博士說,鈷其實確保電池安全性,因此不可少,也是目前電動車電池最大的瓶頸,又要便宜,又要電量夠,卻又不能貴,太難!
不過科技發展就是如此,誰能突破瓶頸就能賺下世代的財富,電池已經成為電動車決勝點,未來不管 #蘋果要做AppleCar,#鴻海要做電動車,都得過這一關,如果想知道這些大廠會不會成功,觀察電池是一個重要的參考指標,提供給大家參考:)
祝福大家周末愉快!
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