在2020年，全球新能源汽車銷售量達到331.1萬輛，同比成長49.8％，2021年的全球銷售量逼近340萬輛。2025年全球新能源汽車的銷量預測將上調到1640萬輛，整體滲透率將超過20％。

其中，歐洲和中國的電動汽車新註冊量合計佔了80％以上。2020年德國註冊了39.5萬輛新電動汽車，法國18.5萬輛，英國17.6萬輛。在挪威，電動汽車的銷售量以達到了75％的新紀錄，比前一年成長約三成。韓國2020年電動汽車的銷量達4.6萬輛，比重增加了33.3％。在現有政策背景下，全球電動汽車數量到2030年預計將達到約1.45億輛。在可持續發展的情況下，這個數字更可能達到更高的2.3億輛。

加速佈局固態電池

新能源汽車的核心零組件包括電機、電控、與電池等三大部分，動力電池是新能源汽車的核心零組件，直接決定整車性能。至於電機和電機控制器，也是新能源汽車的核心元件之一。電池占整車成本高達30～45％左右，電機電控約佔20～25％，整車和其他部分則佔了約20％。

新能源汽車的快速發展，帶動了汽車產業內外對於新能源汽車核心零組件的投資熱潮。許多國家都在政策的大力推動下，對於新能源汽車的產量、銷量及市場需求量都不斷增加，對新能源汽車核心零組件的需求量也都持續上漲。

鋰電池具有能量密度高、使用壽命長的特點，鋰電池目前也正在智慧手機、筆記型電腦、電動工具、電動自行車等中小型電池領域被廣泛應用，已經成為21 世紀能源經濟中一個不可或缺的重要組成元素。然而將鋰電池用在汽車、儲能等大型電池領域的應用上，還存在一些問題急需解決，其中安全問題是最大的關鍵。

圖一 : 液態電池與固態電池比較表。（製表／王岫晨）

目前，全球企業開始加速固態鋰電池方面的研究佈局，包括歐美日的大?、寶馬、豐田等，以及中國的寧德時代、贛鋒鋰業等企業，都正加快佈局的腳步，可望加速固態鋰電池的產業化進展。全球固態鋰電池的需求量在2025年、2030年分別預期將達到44.2GWh、494.9GWh，到了2030年全球固態電池市場的規模將可望達到1500億元以上。

搶佔固態電池先機

由於受到全球加強環保限制的趨勢所影響，純電動汽車的銷售量正加速成長。動力電池是新能源電動汽車的心臟，其性能對於整車將發揮決定性的影響。在當前採用鋰離子電池的動力體系下，依靠高鎳三元正極、矽碳負極和電解液的組合將在3～5年內達到更好的性能（能量密度上限為350Wh/Kg），但仍無法滿足動力鋰電池對於安全性、能量密度與成本的嚴苛要求。

固態電池由於在安全性、可靠性、能量密度、循環壽命等許多層面都擁有非常顯著的性能優勢，因此在近年來受到了學術界與產業界的廣泛關注，也被新能源汽車產業公認為是較為理想的下一代電池技術體系。

目前固態電池市場也已經進入了軍備競賽階段，例如寧德時代、豐田、三星、大眾、本田、戴森、松下、西門子等這些從汽車產業鏈到電子電器產業鏈，甚至許多固態電池的初創企業，都爭先恐後卯足全力，希望能在固態電池領域搶佔先機，贏得未來更大的市場佔有率。

從全球的範圍來觀察，全固態電池預計會在近年開始獲得大量應用。在2030年全球固態電池的出貨量可能會達到276.8Gwh，整體滲透率預計將保持在10％左右。

以研發技術來觀察，日本在固態電池領域目前可以稱得上是第一梯隊，而中國與韓國、美國同處於第二梯隊，而且主要都是以國家等級的研究機構為發展主力。展望未來，固態電池將成為新能車發展藍圖上的必經階段，各國發展固態電池也將遵循階段發展的進度，在技術上步步為營，在應用上循序滲透。

開發固態電池的目標是升級傳統電池系統的性能水準，提高在能源密度、充電速度、重量與容量方面的表現。然而，受限於嚴峻的製造技術挑戰，固態電池至今仍未進入市場。待接下來幾年成本更低、性能更穩定之後，勢必將會大量應用於電動車之上。

圖二 : 固態高效率電源模組

虛擬電池技術助電動車減重

選擇將汽車換成純電動車的消費者，希望能用大型鋰離子電池組為馬達供電。此外，他們也可能會驚奇地發現，仍然需要有常規12V電池在處理許多燃油汽車所需的相同功能。

這個有些出乎意料的發現，可以解釋為汽車製造商正在努力克服一個重大的設計難題：缺乏一個協調的可擴充供電方案，不僅可為馬達，而且能為12V長期以來支援的所有汽車子系統供電。

電源需求急劇增加使這種複雜性加劇。純電動汽車所需的總電源功率比燃油汽車高20倍。20倍的增加意味著電子裝置的相應增加，這會增加成本、重量、尺寸以及設計複雜性。

目前的次優解決方案是為電動汽車配備多達三個獨立電池：一個400V或800V（牽引電池），以及一個由12V和48V次級電池供電的配電系統。

這種設計困境的最佳解決方案，就在於能否讓牽引電池也能與12V電池共用。目前Vicor以固態高效率電源模組轉換器與正弦振幅轉換器結合使用，可提供12V電池的系統需求，實質上就是建立一個虛擬電池。這種替換策略不僅允許工程師複製12V實體電池的基本屬性，還可幫助他們減輕超過25磅的汽車重量，並可節省足夠的空間，相當於一個隨身攜帶的小型手提箱的大小。2022年，預計OEM將採用這種模組化的供電方案，他們希望透過增加行駛里程並提高整體效能來實現其汽車產品系列的電氣化和差異化。

結語

固態鋰離子電池由於具有安全性高、能量密度高等優勢，已經成為未來鋰離子電池發展的重中之重。其中，固態電解質身為固態電池有別於傳統液態電池的關鍵核心元件，已經逐漸受到各國企業與政府重視。目前，鋰電池固態電解質電池展現了更好的性能。學術界及產業界都正在將研究的重心，從固態電解質的開發及性能的提升，轉向全固態電池的結構設計和生產製程的開發，並不斷有電池樣品及試製生產線問世。鋰離子電池使用固態電解質是大勢所趨，固態電解質及全固態鋰離子電池，勢必將成為鋰離子電池技術發展的一個重要方向。