「三星手機 Note 7 鋰電池爆炸！全球回收並停止生產」、「特斯拉 Model 3 驚傳起火爆炸！電池究竟出了什麼問題？」鋰電池負面新聞這麼多，難道它真的就像在身邊隨身放個未爆彈嗎？
究竟會造成儲能火災的「五大嫌疑犯」及「頭號要犯」有哪些？
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同時也有2部Youtube影片，追蹤數超過5,870的網紅珊蒂微AI，也在其Youtube影片中提到，🔋我不時會看到「手機電池因使用不當而燃燒或爆炸」這類令人膽戰心驚的新聞 😨😨😨 雖然每則新聞都有其背後原因，但是也不禁讓人思考「該如何讓這些我們每天都會使用到的電池更加安全？」 🔋要探討電池的安全性就要從電池的結構與材料來著眼。如常用於手機、筆電、平板的電池多採用「鋰電池」的安全性關鍵就是中間的「...
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這是一篇蠻持平客觀的分析、說明..... 電動車和你想的不一樣：只是炒作？真的會造成缺電嗎？專家一次說清楚（12/30/2020 風傳媒）
"你應該知道的是：豐田汽車社長痛批，電動車若更加盛行，可能造成日本大缺電，此一說法引發外界熱烈討論。如果電動車滿街跑，到底會不會缺電？電動車只是炒作的話題嗎？作者以專業背景解釋，電動車對解決大城市嚴重空氣污染將有顯著成效，但能源轉型困境並未因此紓緩，能源問題人人有責，不能把責任推給政府。"
作者：曲建仲 / 台大電機博士，知識力專家社群創辦人
近年來空氣污染讓大家忍無可忍，溫室效應造成的氣候暖化日益嚴重，讓世界各國政府推出新的碳排放法規，不約而同喊出 2030或2040 年禁售燃油車的口號，許多車廠被迫積極開發電動車，彷彿電動車能夠解決人類的空氣污染與能源問題，豐田社長怒批世界各國政府力推電動車只是炒作，許多人可能認為那是豐田(Toyota)眼見特斯拉(Tesla)股價節節高昇而吃醋，所以電動車真的是未來環保的新希望嗎？事實恐怕和你想的不一樣？
電池的構造與原理
所有的電池都具有陽極(負極)與陰極(正極)，基本上都是由陽極(Anode)發生的化學反應產生電子(Electron)與陽離子(Ion)，電子流入元件可以推動元件工作，也就是我們所稱的電能，如圖一(a)示；陽離子則經由電解質穿越多孔性的隔離膜到達陰極，如圖一(b)所示；最後陽離子與電子在陰極(Cathode)結合，如圖一(c)所示。
電池的陽極(Anode)：是我們所稱的「負極(Negative electrode)」。電池的陰極(Cathode)：是我們所稱的「正極(Positive electrode)」。
兩者恰好相反，千萬別弄錯了唷！大家可能會好奇，為什麼會恰好相反來造成大家的困擾呢？因為化學家定義放出電子的叫「陽極」；而陽極放出電子，代表陽極必定帶負電(同性相斥、異性相吸)，所以物理學家稱陽極為「負極」。
不同的鋰電池主要是陰極材料不同
不同的鋰電池其實主要是使用的陰極材料(正極材料)不同，目前最常用的陰極材料共有四種：鋰鈷氧化物(LiCoO2)、鋰鎳氧化物(LiNiO2)、鋰錳氧化物(LiMn2O4)、鋰鐵氧化物(LiFePO4)，其中大家常聽到的「三元鋰電池」其實是陰極材料使用鈷鎳錳酸鋰三元化合物的鋰離子電池，其中三元是指包含鈷(Co)、鎳(Ni)、錳(Mn)三種金屬的化合物，而電解質主要是使用六氟磷酸鋰液體，負極材料一般是使用石墨。
固態鋰電池未來發展值得關注
由於現在的鋰電池所使用的電解質是液體，容易發生漏液汙染、易燃爆炸等問題，而固態鋰電池的電解質是固體，不會因為隔離膜破損就導致陰陽極接觸短路爆炸，而且固態鋰電池的密度和結構可以讓更多帶電離子聚集傳導更大的電流提升電池容量，此外固態電解質不可燃、無腐蝕、不揮發、不漏液等特性，不像傳統鋰電池的液態電解質含有易燃有機溶液，需要降溫、防撞擊、防穿刺等安全裝置。
電極材料與液態電解質容易完全接觸，但是和固態電解質接觸不如液體，造成介面阻抗過高，影響整體電池效能，而且固態電解質製程良率低價格高，仍然有許多困難。日本Toyota公司預計2022年推出全固態鋰電池的電動車，美國Fisker公司為固態鋰電池申請專利，能量密度可達傳統鋰電池的2.5倍，法國Bollore公司已經量產固態金屬鋰聚合物電池，德國Bosch公司收購美國Seeo公司研發固態鋰電池技術，QuantumScape公司的鋰固態電池號稱15分鐘可以充飽80%股價大暴漲，由於廠商投入資源研發未來發展可期。
電動車的普及有賴電力基礎建設
電動車要充電，但是如何充電是個大問題，像Gogoro的電動機車一個電池只有9公斤，使用者可以到電池交換站自行更換電池，但是Tesla電動車的電池重達500公斤以上，只能以定點充電的方式進行，即使目前的規格要求在1小時內完成充電，使用者是否能在加電站等1小時卻是個問題。
如果必須把車開回家在停車場充電，最大的問題是目前的電力基礎建設不足，假設大樓停車場有100個停車位，每個都設置插座，當100台電動車同時充電時，大樓的變壓器無法承受如此巨大的電流，因此整個電力基礎建設，包括：變壓器、變電所、高壓電塔都必須重新設計才能達成，聽起來就不是短期內可以做到的事，可能的解決方法是在大樓停車場建置大型儲能電池，當大量電動車充電時可以由大型儲能電池供電，考慮到成本與安全，大型儲能電池使用釩電池或鋁電池是未來可能的發展方向。
電動車不會排放廢氣 更環保而且節省能源？
由於我們的發電廠是以高壓交流電(AC)傳送到使用者家中，再以「電源供應器(PSU：Power Supply Unit)」轉換為直流電(DC)才能對鋰電池進行充電，如果使用的是交流馬達，則鋰電池供電時要再轉換為交流電(AC)給馬達供電，每一次的電源轉換效率大約80%~90%，因此這樣轉來轉去其實浪費許多能源。根據德國慕尼黑經濟研究院(IFO：Institute for Economic Research)發布的一份研究報告，考慮電動車的碳排放量時，如果將鋰電池的生產製造、能量轉換，以及供電過程中發電廠發電所排放的二氧化碳算進去，電動車的二氧化碳排放量會比傳統燃油汽車高。
根據IFO的資料，最環保的能源形式是使用「甲烷」，也就是我們家裡用的天然瓦斯，它與一般的「瓦斯車」類似，差別在目前瓦斯車使用的「液化石油氣」是丙烷和丁烷的混合物。以甲烷為主要動力的內燃機(引擎)可以使汽車減少碳排放量，而且甲烷裡含有的氮化物、硫化物等雜質更低，是汽車製造商可以採用的環保能源，搞了半天最環保的竟然是瓦斯車，看來豐田社長怒批電動車只是炒作算有幾分道理，不過瓦斯車還是會排放二氧化碳，無法解決溫室效應的問題。
電動車只能改善空氣污染 無法解決能源問題
充電站裡的電是那裡來的呢？還是由發電廠來的，說來說去，又回到了最原始的火力、水力、核能發電來提供，核能目前被社會接受的可能性很低，在台灣想蓋水庫都很困難了更別說水力發電廠，因此又回到最原始的火力發電，不論是使用天然氣或煤碳，最後還是免不了要造成空氣污染的，因此有人說電動車只是把城市裡的空氣污染，轉移到郊區發電廠而已。台灣目前全力推動太陽能與風力發電，這是應該做的，只是核能電廠要除役，太陽能與風力發電只怕用來補上這個電力缺口都不夠，沒辦法多出來給電動車使用。
汽柴油車與火力發電廠最大的差別，在於對污染物的控制，汽柴油車滿街跑到處噴廢氣，只能使用觸媒轉化器進行處理，由於價格與體積的限制，無法對廢氣有效回收處理；而發電廠是將廢氣集中處理，可以使用更昂貴體積更大的工業設備對廢氣有效回收處理，污染的確變低，因此使用電動車一定會減少城市的空氣污染，再加上近年來電池從製造方式到回收技術都快速進步，發展電動車仍然是重要的選項之一。
氫能與燃料電池被視為終極環保能源但是困難重重
傳統電池直接使用化學反應產生能量，優點是能量轉換效率很高(80%以上)，但是充電需要比較長的時間；而使用燃料以內燃機(引擎)進行燃燒反應產生能量，優點是可以直接補充燃料，但是使用內燃機的能量轉換效率很低(30%以下)，科學家開始思考，有沒有一種方法同時具有「電池」與「燃料」的優點呢？於是燃料電池從此誕生了。
燃料電池和傳統電池的原理相同，都是將活性物質的化學能轉換成電能，但是傳統電池的電極本身是活性物質，會參與化學反應；而燃料電池的電極本身只是儲存容器而已，並不會參與化學反應(觸媒只用來引發化學反應)，必須將活性物質加入電池內，就好像我們的汽車補充燃料一樣，才能產生化學反應形成電能，是一種要補充燃料的電池，故稱為「燃料電池(Fuel cell)」。
儲氫技術價格偏高目前仍然無法擺脫石油
燃料電池使用氫氣與氧氣反應產生水，反應後排放的氮化物或硫化物極少，幾乎沒有任何污染，因此被視為終極環保的再生能源。但是燃料電池必須使用氫氣做為燃料。高壓儲氫技術如何把又大又重又危險的氫氣鋼瓶放在車上是個大問題；因此有國外公司開發出可以承受700大氣壓的航太複合材料儲氫瓶，可以取代氫氣鋼瓶，Toyota公司更在推出氫燃料電池車款Mirai，創下單次加滿氫氣可以行駛500公里的紀錄，已經是成功的商品了，那麼它的問題到底在那裡呢？
首先車上放了一個壓力這麼大的儲氫瓶是否安全是個問題，氫氣的來源則是更大的問題，大家都知道電解水可以產生氫氣與氧氣，問題是電解水產生氫氣的成本很高，而且這些電還是來自發電廠。為了降低成本，目前工業上主要是將碳氫化合物 (石油)以「 蒸氣重組」（Steam reforming）的方式分解生產氫氣，搞了半天還是要以石油做為原料，看起來人類要擺脫石油還真困難。
為什麼世界各國都訂定2030或2040年禁售汽柴油車？
很有趣的現象，世界各國都訂定2030或2040年全面禁售汽柴油車，為什麼是這個時間呢？主要還是覺得前面介紹的這些問題，包括充電站建置、電力基礎建設、新建大型發電廠，或是太陽能、風力發電等新能源開發，大約需要20年時間，因此選擇了這個時間點，問題是如果時間訂定了，卻沒有看到政府加蓋發電廠，那時間到了要怎麼辦呢？
不過各國政府爭先恐後這樣「宣誓」，還有一門不可言傳的心思，那就是老百姓對空氣污染已經忍無可忍，但是眼見要解決這個問題困難重重，宣誓「2040 年」禁售汽柴油車，等於是給老百姓一個交代，反正2040年是 20 年以後的事了，到時候站在台上的一定不是現在宣誓的這個人，這種只靠嘴巴說說就可以成功的「政績」，何樂而不為呢？
能源問題人人有責 不能把責任推給政府
經過前面的介紹，大家一定發現人類的能源問題沒有這麼簡單，政府該做的不只是靠嘴巴宣誓禁售汽柴油車，而是必須認真開始發展綠色能源。目前最大的問題在於：電價太便宜，造成使用者沒有節約用電的習慣，各種價格較高的「家庭能源管理系統」（HEMS：Home Energy Management System）乏人問津，電價如果真的大漲又會造成物價波動，受限於選舉與政治因素，要讓電價上漲也是困難重重，只能靠我們自己養成時時節約能源的習慣，才是最有效的方法。
責任編輯/周岐原
完整圖文內容請見：
https://www.storm.mg/article/3340151?mode=whole
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特斯拉的秘密(三)
電動馬達和內燃機引擎都是古老的科技，但過去一百多年，人類選擇了內燃機搭配汽油作為主要的陸上運輸模式，一百多年的發展下來，引擎因此成為相當精密的產業，工業成熟度很高，但內燃機現在面臨Clayton Christensen說的「破壞性創新」，將被一個相對比較低等的科技，給徹底的破壞。
破壞性創新的特點是「低一點」的科技，因為生產成本的下降，而得以吃掉比較高科技的產品市場。內燃機加上油箱，就是汽油車的動力系統，而馬達加上電池，則是電動車的動力系統。內燃機引擎因為經過一個世紀以來的開發，已經沒有低成本的生產方式，而油箱基本上不佔任何生產成本，所以也沒有什麼成本下降的空間。但馬達加上電池，卻有很大的空間。馬達也許像引擎一樣古老，但大電量的電池，卻是「新科技」，一個不斷地還在更新進程的新科技。隨著電動車的需求增加，投入電池開發、生產的新創事業，不計其數，因為有利可圖，進而趨動更多人投入開發。
特斯拉的電池很貴，一開始的Roadster，因為技術不成熟，所以有提供客戶換電池的服務，要價一萬二千美金。現在的特斯拉，電池保固八年，所以幾乎都還沒有客人需要換電池。馬斯克說，再過幾年，電池模組大概可以賣5千到7千美金。這才約十年的工夫，價格就砍下這麼多，而且這個比較便宜的電池，壽命還比較長，充電比較快，安全性也比較高，而且容量還更大。而且電池的開發，不純只為電動車。除了電子產品需要鋰電池外，一旦鋰電池成本再降下來，家家戶戶都會裝上一顆大電池，離峰時充電，尖峰時放電，搭配綠色能源生產，電池會徹底改變家戶使用電力的方式。而更成熟的電池科技，又會回頭過來，降低電動車的成本。這個正向回饋的機制，不但內燃機產業沒有，連燃料電池也沒有。有人用的東西，才會有誘因開發更便宜的產品。
這個資本主義的精神，厲害到連天然資源的稀缺，都可以想辦法克服。原先鋰電池的量產，有一個大關卡是稀土金屬「鈷」的使用，電池裡，鈷的價值比鋰還高，但鈷的產量很少。馬斯克在今年有一場重頭秀，叫做「電池日Battery Day」，很多專家都預期，特斯拉將會發佈和中國廠家「寧德時代」的共同研發成果，不用鈷的電池。特斯拉真的達到不用，甚至只是少用，鈷元素，那電池成本的下降速度就更快，會更快拉平和內燃機車的成本差距。
彭博的一個報告估算，現在電動車的製造成本，大約有近四成是在電池身上，五年內，就會降到三成以內，到時電動車和內燃機的成本就會拉平。
而電池以外的差別，還有很多。舉例來說，電池馬達和引擎以外的傳動系統(drivetrain)，原理也不盡相同。據估算，馬達大概只需20個部件，而內燃機要200個。而這十倍的用料差別，影響很多層面，因為差別不只在數目而已。內燃機就是進行不斷爆炸式的燃燒汽油，進油、進氣、點火、爆炸、排氣的循環不斷地進行，過程複雜且傷害零件，所以要潤滑、要過濾氣體，廢氣還要觸媒轉換，每一個零件，都有故障的可能。
2015年有一個調查，全美汽車維修的前十五項熱門，全部是濾網、火星塞、進氣、排氣系統的控制和感應器，只有一項是電動車可能有的，就是油箱蓋/充電插座蓋的替換，便宜地不得了的工序。為什麼特斯拉不用廣設維修點？因為電動車不用換機油、不用換進氣濾網，馬達也幾乎也不會壞。車子系統的基本差別，回頭過來，還會影響銷售方式。豐田需要銷售代理賣車，也需要這些代理維修車輛。而事實上，對很多代理來說，維修才是真正賺錢的部門。但特斯拉的車，很少需要進廠，所以也可以跳過這個中間人，只要開一個直營廠，就可以應付好幾個州的維修需求。
但20個部件和200個部件的差別，還不只於此。豐田的200個部件，也許就代表了200家上游，這200家上游做的生意，都是和內燃機有關的生意，也許有少許部件，是可以用在電動車，但大部份是不行的。也就是說，這200個上游，沒有任何的誘因，幫豐田快速轉進到電動車。豐田越快切換，他們就越早丟了生意。所以九百萬輛的商機，背後就是代表百萬、千萬人的生機，在豐田內外，都充滿了抵制開發電動車的既得利益。如果不是特斯拉的威脅迫在眉睫，這些既得利益，到死都不想開發電動車。
豐田及傳統汽車大廠卡死在內燃機，造成成本居高不下，還有一個設計思維上的巨大不同。
比較高級一點的車，會讓你客製一些配備，比如說比較先進的安全系統，但傳統車廠是你選定了，再加減就不容易，真要加裝，就要進廠大動手腳。但如果你訂特斯拉，有些功能是要加錢，但你日後要加也可以，付錢後就可以啟動。功能一直在那裡，只是特斯拉隱藏起來而已。
這道理在特斯拉和蘋果比較像，和豐田比較不像。特斯拉和蘋果其實都是電腦公司，只是他們生產的電腦，一個當手機用，一個當車子用。如果車子的設計，是繞著電腦轉，所有的功能，都連在這電腦，日後的軟體更新，不用連硬體一起動，就可以技術升級。蘋果手機可以一代又一代的更新作業系統而變得更強大，特斯拉也可以。對特斯拉來說，要多一個功能，就是把硬體連到車子的大腦，就可以由軟體來中央控制。但對繞著引擎運轉的豐田來說，多一個功能，簡單如多一個照相機，那就是要再多一個電腦，多一個介面連結，工程浩大而困難，而這個多出來的電腦晶片，很可能和其它系統，尤其是動力系統，完全沒有關係。
把硬體裝上電腦，要比把軟體裝上硬體困難多了。
日經曾把一台特斯拉拆開給豐田的工程師看。工程師看了，搖搖頭，在科技上，豐田至少落後特斯拉六年。特斯拉的系統，環繞著兩個大電腦晶片組，控制著所有的系統，動力、環境偵測、空調、驅動、娛樂系統等等，通通由這兩個大腦控制。而這兩個大腦，上面只有印著特斯拉的名字，不像豐田，通通是上游供應商的名字。也就是說，特斯拉開發並完全掌握這兩個大腦，從晶片設計到程式編寫，全都是自家搞的。也許晶片是讓台積電做的，但設計是特斯拉內部做的。
以電腦為核心的生產，還有一個內燃機沒有的效果，摩爾定律，即電晶體數目每兩年倍增的了不起矽谷定律。摩爾定律也許沒有之前那麼神了，但晶片越來越強大且便宜的趨勢還是在。特斯拉花最多的錢在電池和電腦上，而這兩個品項，又最受科技發展影響，成本隨年下降。請問豐田要怎麼競爭？
美日德各三大傳統車廠，會被洗牌洗掉一半以上，因為他們都受制於舊的生產方式，都擺脫不了內燃機的過往成功。以前矽谷專家喜歡說，這是一場戰爭，看是特斯拉先學會造車，還是傳統車廠先搞懂電動車。現在這場比賽結果已經出爐，特斯拉取得了勝利。不過我認為傳統車廠裡，還是會有幾家存活，豐田其實是機會最大的大廠之一，寶馬和賓士也許是另外的倖存者，但未來太複雜，沒有人知道。
所以回到股價的問題上。取得生產科技勝利的特斯拉，年銷九百萬輛不會只是夢。但如果年銷可達九百萬輛，可以有現在這個每股一千五百元的價值嗎？距離這個系列文章的開始，才幾天而已，特斯拉股票又漲了一成。這個股票，已經不是九百萬輛與否的問題，而是史上最大的多空交戰。有二百億美金的資金正在放空特斯拉，也同時有多頭推升特斯拉市值超過二千五百億，說實話，沒有人在談基本面了。
我是認為，長期來說，特斯拉成為一兆美金的公司，只是時間早晚，也就是說，一股五千美金，也不是問題。但現在買特斯拉，你能安安穩穩地抱到那一天嗎？你能在股價跌回兩百元一股，也不怕嗎？
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🔋我不時會看到「手機電池因使用不當而燃燒或爆炸」這類令人膽戰心驚的新聞 😨😨😨
雖然每則新聞都有其背後原因，但是也不禁讓人思考「該如何讓這些我們每天都會使用到的電池更加安全？」
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本節目由「巴斯」李柏翰博士與「無敵」蘇萬生博士共同主持
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