Battery Japan在2011年三月二日隆重登場，涵蓋了鋰電池、燃料電池、智慧建築、智慧電網等相關儲能廠商，招集各路廠商頂尖專家進行研討會發表，近兩千個展覽攤位，首日進場已達萬人的參展規模。台灣電池廠也並未在此次展覽缺席，並且抓住電池即將普及化的2011年，展示出屬於台灣發展十多年的電池產業成果。
此次的台灣廠商展出涵蓋了材料、電池芯以及設備三部分。在材料端包含了鋰電池正極粉體以及保護添加劑。電池材料廠以正極粉體為主，且都是磷酸鋰鐵系列，包含了台塑長園、群順綠能。台塑長園此次發表了30050、3005A以及3005E三種型號材料，其中的3005A可依據不同的漿料濃度需求進行調整，而3005E涵蓋了導電碳添加劑；群順綠能則展出所開發的鋰鐵粉材；聚和國際也展出了負極保護劑、導電漿以及銅箔亮光處理劑。長園科技展出了發展已久的氧化鋰鐵磷正極粉體(Lithium Ferrous Phosphate Oxide; LFPO)以及首度在市場曝光的鋰鐵電池芯。
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磷酸鋰鐵電池撼動全球
當義大利生理學家Galvani在1791年將蛙腿通上電的那一剎那，電池的概念正式產生，到了1800年，伏特利用鋅板和銅板做出第1顆 能提供穩定電流的電池，也開啟人類的電池紀元，往後的200多年，電池業界歷經鉛酸、鎳鎘、鎳氫等電池產業的發展，1990年代以後因高能量密度而特別適 合輕薄短小電子產品的鋰鈷電池問世，才讓全球3C產業的anytime, anywhere願景得以實現。
現在3C產業常提到的鋰電池，其實就是鋰鈷電池，廣義的鋰電池是指鋰離子電池，還包括鋰錳、鋰鎳和磷酸鋰鐵等，這些電池都是以正極材料來定義，不管哪種電池的負極材料都是碳。
鋰電池產業發展20多年來，其實一直集中在3C產業為主，但卻未能應用在市場經濟規模更大的儲能和動力電池(瞬間需要較大電流)等市場，這其中包括純電動車、油電混合車、中大型UPS、太陽能用中、大型儲能電池、電動手工具、電動摩托車、電動自行車、航太設備與飛機用電池等領域。
主要原因之一是過去鋰電池採用的鋰鈷正極材料LiCoO2，即現在最常見的鋰電池)，無法適用在大電流、高電壓、高扭力以及要耐受穿刺、衝撞和高溫、低溫等條件的特殊環境，更因無法滿足人們對安全的絕對要求而飽受詬病。
同時，鋰鈷電池也無法達到快速充電與完全避免2次污染等目的，而且，一定要設計保護電路以防止過充或過放電，否則就會出現如Sony電池爆炸導致全球品牌NB業者投下鉅資回收的情況。
這20年來，全球電化學界早已投入無數的研發人力與資源，不斷尋找能夠取代或解決LiCoO2問題的新材料，因為，據統計，全球動力與儲能電池市場的經濟規模總量每年高達500億美元，遠大於鋰鈷電池每年55~60億美元的胃納量。
這些年來，全球相關業者的主要發展集中在「LiNiO2」(鋰鎳電池)、「LiNi0.8Co0.2O2」(鋰鎳鈷電池)、「LiMn2O4」(鋰錳電池)、「LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2」(鋰鎳鈷錳電池)。
不過，對以中、大容量與中、高功率為主的動力和儲能電池來說，正極材料的成本、放電功率、高溫性能、安全性非常重要，上述材料並非皆能滿足這些要求。
鋰鎳電池的成本較低且電容量較高，不過，製作過程困難且材料性能的一致性和再現性差，最嚴重的是依然有安全性問題。
鋰鎳鈷電池是鋰鎳電池和鋰鈷電池的固溶體(綜合體)，兼具鋰鎳和鋰鈷的優點，一度被產業界認 為是最有可能取代鋰鈷電池的新正極材料，但是，鋰鎳鈷的循環壽命差、安全性還是無法有更大突破，再加上還是得使用價格高昂的鈷(全球鈷元素最大生產國剛 果，戰亂紛擾多，是導致鈷元素價格不斷升高的原因)。
鋰錳電池的成本低且安全性比鋰鈷好很多，但循環壽命欠佳，且高溫環境的循環壽命更差，高溫時甚至會出現錳離子溶出的現象，高溫造成自放電嚴重，以致儲能特性差。
現在最受松下等日系電池大廠重視的鋰鎳鈷錳正極材料，結合了鋰鈷、鋰鎳和鋰錳的各自優點，成本和鋰鎳鈷相當，合成容易、結構穩定且安全性較好(介於鋰鎳鈷和鋰錳之間)，但因為仍含較高比重的昂貴鈷元素，成本依舊較高。
這些電池的正極材料與衍生物正極材料尚不能「真正滿足」動力鋰電池的要求，「LiFePO4」(磷酸鋰鐵電池)遂成為現在全球動力電池市場的新追逐焦點。
磷酸鋰鐵同時擁有鋰鈷、鋰鎳和鋰錳的主要優點，但不含鈷等貴重元素，原料價格低且磷、鋰、鐵存在於地球的資源含量豐富，完全沒有供料問題， 而且，工作電壓適中(3.3V)、可以和一般穩壓電源媲美的高平穩電壓、充放電平台特性好、理論電容量大(170mAh/g)、高放電功率、可快速充電且 循環壽命長，高溫與高熱穩定性遠優於其他正極材料，這些特性讓磷酸鋰鐵特別受到全球汽車和電動手工具大廠的重視，而且，儲能特性強，完全無毒，是真正的綠 色材料。
最重要的是，磷酸鋰鐵的結構穩定且沒有安全性問題(以電化學的解釋是，O和P以「強共價鍵」牢固結合，使此正極材料的材料結構不易崩解)，這便是全球汽車大廠咸認電動汽車產業即將大跨步發展的關鍵之一。
專利糾紛阻礙發展
磷酸鋰鐵的總成本、安全性和高溫性較其他正極材料都有更強優勢，因為，鋰鈷電池的粉體因鈷元素價格不斷上漲，現在已從原先的每公斤40美元漲價到50~60美元。磷酸鋰鐵粉體依品質好壞，每公斤售價在30~60美元。
不過，事實上，磷酸鋰鐵也並非「invincible 」(天下無敵)，已成為跨國大戰的專利糾紛讓許多業者採取觀望立場，相關人才相對欠缺、大量生產不易且影響電池體積重量和電力的「實際堆積密度和電容量」皆低，是此正極材料過去幾年一直不能進入實際應用階段的主因。
鋰鈷電池最重要的強項就是高理論堆積密度和高體積振實密度，意思是可以在較小的體積中儲入較高電量，這也就是鋰鈷電池尤其適合講究輕薄短小的3C產品的主因。
鋰鈷正極材料在學理上的「理論密度」是5.1g/cm3，實際量產商品化後的「振實密度」為2.0~2.4h/cm3。磷酸鋰鐵的理論密度僅為3.6g/cm3，本身就比鋰鈷低許多，而為了提高導電性，正極材料的粉體製造商必須加入導電碳材料，更顯著降低降低材料的堆積密度，使得一般磷酸鋰鐵正極材料的振實密度只有1.0~1.2g/cm3。
因此，磷酸鋰鐵的「體積／容量」比率較鋰鈷低很多，製成的電池體積非常大，使得擁有各種優點的磷酸鋰鐵電池在過去始終無法大量商品化，所以，如何大幅提高堆積密度和體積比容量，遂成為各正極材料業者全力耕耘的方向。
圖說：結合磷酸鋰鐵電池為主要儲能裝置的太陽能發電裝置。 曾而汶攝
圖說：工研院開發的磷酸鋰鐵電池與電池組 。 曾而汶攝
鋰鐵電池成為2007年來在鋰離子電池產業中被討論最多的話題，原因為近兩年多起震撼業界的鋰電池安全與大規模鋰電池回收事件以及全球暖化與石油價格暴漲突破100美元產生對電動車輛的發展產生的重大影響，強調高安全性的鋰鐵電池自然會成為注目的焦點。但由於鋰鐵磷電池至今仍面臨能量密度為鋰鈷電池的60~70%，尚無法普遍運用在可攜式3C產品，加上材 料量產的技術相對於鋰鈷氧化物而言門檻較高，以及材料專利仍有爭議等因素，使得日系大廠Sony、Matsushita和Sanyo等也採觀望態度。然 而，展望未來無論在材料供應以及專利爭議因素逐漸明朗化後，各項鋰鐵磷電池的運用實績將會日益增加及普遍，鋰鐵磷電池的運用將會逐漸普及。 2007年全球充電式鋰離子電池出貨量達28億顆較2006年成長了21%，相對於2002年的8.5億顆成長將近2.5倍。其 中13億7千萬顆是供給手機市場，7億3千萬顆是供給筆記型電腦市場。整體鋰電池產業仍然成長快速。但近兩年鋰電池業界發生了多起大規模電池因有安全疑慮 而召回的事件。雖然過去鋰電池安全事件時有所聞，但是身為業界龍頭的日本廠商接二連三也發生狀況，確實也令人值得深思。
圖一、鋰鐵磷氧化物與其他正極材料的DSC數據比較
在鋰鐵磷氧化物材料供應方 面，目前具備量產能力的粉體廠在國外部份以加拿大的Phostech、 A123及Valence為代表，至於國內部份則有三家的材料供應商包括長園科技、立凱電能及尚志精密化學等，2008年2月5日長園科技宣佈與台塑生醫 科技合資成立新公司生產鋰鐵磷氧化物。由於有上游材料的供應，因此國內在鋰鐵磷電池的發展上會比3C 用的鋰電池發展較為更有優勢。在中國大陸方面，材料廠商如雨後春筍般成立，包括北大先行、天津斯特蘭、湖南瑞祥、青島運乾、山西力之源、橫店東磁 、比亞迪、山東海霸、餘姚金和、寧波彬彬、廣州鵬輝等10餘家以上。
由於鋰鐵磷電池的運用多為串並聯使用，因此電池的品質相當重要，業者要能搶佔市場，品質與性能將會是關鍵。目前具備電池量產能力的電池廠在國外部份以A123及Valence為代表，然而A123與 Valence 皆擁有鋰鐵磷材料工廠，並採取電池代工模式，以自有電池品牌的形式銷售已以自家粉體所製成的電池。至於日本與韓國在鋰鐵磷電池的發展上則較為謹慎，原則上包括Sony、Sanyo、SDI及LGC皆在等待HQ與A123的專利爭議判決。在2008年，日本Sanyo與韓國SDI皆有計畫要量產18650的鋰鐵磷電池供給電動工具使用。
其 他國內業者包括興能高科技、能元科技及有量科技皆在進行鋰鐵磷電池的研發工作。至於國內的粉體廠包括長園科技及立凱電能也以類似A123等策略以自有粉材 製成的電池推出自有品牌的電池。但不像A123及Valence，國內這兩家材料商雖然也推出自有品牌電池，但是對於粉材的對外銷售則採取較為開放的策 略。1.NB與PC電腦
2005年鋰鐵磷電池最早是由Valance開始導入市場，以供給筆記型電腦的外接式電池電源導入市場，之後也推出12V鉛酸尺寸的電池組(圖二)，以取代鉛酸電池的運用市場為目標。
圖二、Valence 12 V 鋰鐵磷電池
2.電動工具
另 外，鋰鐵磷電池的第一個在市場上有顯著出貨量的運用為電動工具市場，事實上過去電動工具以鎳鎘電池為主，搭配鋰電池的電動工具可輕易突破電動工具過去 18V的電壓設計限制，並形成電動工具業界的新的產品趨勢。2005年E-one Moli 與 Milwaukee所合作推出的V28使用鋰錳正極材料的26650電池在電動工具業界造成震撼，便已宣告電動工具的鋰電池時代來臨。
在輕型電動車的運用包括電動腳踏車、電動代步車、電動機車皆開始導入鋰鐵磷電池的使用，例如必翔以鋰鐵磷電池18650 在市場推出裝載鋰鐵磷電池的電動腳踏車、電動代步車。在電動車方面，A123與包括通用汽車在內的主要歐美車廠合作的電動車，昇陽國際半導體的10Ah電池也與國外PHEV插電式油電混成車及電動車業者也開始合作(圖三)。
圖三、昇陽國際半導體40138F1 鋰鐵磷電池組運用於Plug-in Hybrid EV
4.汽車起動電池
由於使用鋰鐵磷電池具有增強馬力及省油的效果，一般而言，10~20% 的省油效果是很常見，因此多家業者在推廣以鋰鐵磷電池設計的汽車啟動電池，可直接替換12V鉛酸電池(圖四~圖五)。 由於鉛價上漲，鉛酸電池漲價將近2倍，若考慮鋰鐵磷電池壽命及省油效果，價格較昂貴的鋰電池或許有機會被市場接受。
圖四、通用汽車 Chevy Volt
圖五、通用汽車 Chevy Volt用A123鋰鐵磷電池組
與發電系統之並聯使用也是 未來鋰鐵磷電池的運用重點，例如與再生能源系統結合，包括配合太陽能運用與風力等發電系統的儲能系統，然而雖然鉛酸電池價格上揚，但與鋰鐵磷電池仍有 3~5倍以上的價差，相較而言，鋰鐵磷電池的成本將會太高，但若計算電池保養成本及更換成本及考慮空間與重量下，以鋰鐵磷電池作為儲能電池取代鉛酸電池是 有其優勢。
出處：工業材料雜誌255期
鋰鐵一姐讀後感 : 本篇報導 是目前最具權威性的華文報導 某電池廠做過實驗 鋰鐵電池如果內部短路等因素 溫度上升至約170 溫度就受到控制 溫度不會繼續上揚 此時電解液等會產生氣體 頂多排氣 因溫度未達金屬燃點 因此沒有起火燃燒疑慮 發展更多應用層面 將會更加速這個產業的蓬勃發展!! 台灣要加油!! 加緊腳步!!
鋰鐵電池對電動堆高機的重要影響
新能源汽機車 乾淨上路
前言 : 不斷上漲的油價，加上全球暖化的議題， 讓車廠積極推出各種新能源汽車，提供消費者更多元的選擇。
台灣雖然沒有汽車工業，但「氫動力機車」卻極具國際競爭力， 可望再創另一波「綠色商機」。撰文＝薛怡青
全球汽車保守估計已超過八億萬輛，每年並以三千萬輛的速度往上增長。根據市調研究機構的預測，至二○一○年全球汽車數量將增加至十億輛。而根據國際能源機構的數據統計顯示，二○○一年全球有五七％的石油消耗在運輸通訊上，預計到二○二○年，交通用油將占全球石油總消耗的六二％以上。
全球石油預估只能再用四十年，造成油價不斷上漲，以九二無鉛汽油為例，一九九九年每公升只需要新台幣十五元，至二○○八年已漲到每公升三十元。因此，不僅各國制定法規，車廠也逐一發表各種以非石油作為燃料的替代性能源車種。
這種採用新能源的汽車，目前市面上已有柴油動力車、油電混合車、燃料電池汽車、電動汽車、空氣壓縮車等選擇，因其具有環保概念，又被稱為「綠色汽車」。 「綠色汽車」中又可分為使用燃料的燃油汽車，例如柴油車，以及使用電力的電力車，例如燃料電池汽車、鋰鐵電池汽車。無論哪一種新能源車款，都是為了減少汽 油的使用量以及廢氣的排放量而產生，不過其中以使用電力來驅動引擎，並靠電力行駛的「電力車」最為理想。
各大廠能源車種發動
一般來說，電力車在動力系統部分可分為兩種：一是透過鋰鐵電池（LiFePO4，又稱磷酸鋰鐵電池）的全電力車，一是透過燃料電池的燃料電池汽車。 (Isabelle註 : 卯起來給鋰鐵電池做廣告喔!) 包括通用汽車（ＧＭ）、豐田汽車（Toyota）等都預計在今年將鋰鐵電池應用在油電混合車款上。
從燃料電池的氫動力車或者是採用鋰鐵電池的全電力車，台灣廠商皆有涉足相關重要零組件。例如生產製造燃料電池的業者有亞太燃料電池、博研燃料電池；生產鋰鐵電池的能元科技、長園科技等，都在新能源動力部分耕耘許久。
能元科技（Molicel）於慶祝成立十週年的記者會上，即展出一款全電力車，據說是福特車廠預計在年底推出的新款車種。能元科技總經理李家駿表示，鋰鐵電池重量是鎳氫電池的一半，但其續航力卻是鎳氫電池的兩倍，不但壽命長又具環保特性。李家駿就對自家與北美客戶所合作推出的插電式油電混合動力車（PHEV）相當自豪，「這款新車可是沒有排氣管的，可稱為實實在在的環保汽車，」據他指出，這款全電力車充滿電可跑兩百四十公里。除了全電力車之外，還有多款電動機車在記者會上展示，原本機車加油孔的地方，打開後卻是充電插座。「鋰鐵電池產業未來是台灣的綠金！」李家駿強調，車用鋰鐵電池組是電力車當中不可或缺的重要應用，「市場餅太大了。」
這也難怪台塑集團在今年二月時，就透過旗下的台塑生醫轉投資長園科技，並且取得全電力車鋰鐵電池的生產技術。其實台塑集團投入電力車相當多年，不過台塑集 團對參與長園科技私募事件相當低調，不願意多談。除了採用油電混合的技術外，另外一種則是透過甲醇、氫、天然氣等燃料，把化學能量轉換成電能設備，再透過 其電力來啟動汽車引擎，其中應用最多的燃料是氫。
氫動力車後勢看好
「氫是最小的原子，也是地球上最豐富的天然元素，」博研燃料電池總經理劉清雄表示，雖然全電力車在行駛里程方面，仍然無法與燃油車相比，尤其是靠鋰鐵電池 發動的全電力車，包括充電時間長短、充電站的設置等，都是商品化後所需要克服的問題。但是由於來源充足，燃料電池業者仍以氫為主要，因此燃料電池汽車也有 人稱為氫動力車。目前全球大約有七十多處設置有氫氣補充站，例如美國加州的氫能高速公路，沿途設置有加氫站，歐洲也將有燃料電池示範性公車上路，日本則有 約十二座加氫補充站。由於氫氣在高溫下相當活潑，因此發展氫動力車的困難，就在於如何穩定氫氣，以及於加氫站時，不讓空氣跑進去，避免氫氣與空氣中的氧氣 結合，而產生爆炸的危險。
「那只是技術克服的問題，」劉清雄表示，包括通用汽車、本田汽車（Honda）、 福特汽車（Ford）、豐田汽車等都有最新的成品，各大汽車製造商也相當關注氫動力車的發展，例如本田汽車就預計今年在北美地區推出ＦＣＸ燃料電池概念車 款，德國寶馬汽車（ＢＭＷ）也有氫氣動力車的計畫。另外，像通用汽車雪佛蘭概念電動車Sequel，就是一輛續航力超過三百英里的氫電力車，通用汽車研發 部門的主管曾表示，希望可以在二○二○年量產燃料電池車。
台灣競爭力：氫動力機車其實台灣研發氫動力機車已經超過十多年，自製率超過九五％。台灣雖然沒有汽車工業，但是在氫動力機車的發展比汽車更具有國際競爭力。
經濟部工業局在去年年底開始兩階段的電動機車推廣活動，在各觀光風景區與電動機車業者合作，提供出租電動車的服務。並預計從二○○九年起，在台灣各社區設置電池交換站，讓電動機車可以更全面性地推行。
燃料電池的應用不只是在運輸工具上，小至我們所熟悉的手機、消費性電子產品、家電用品都可以是其應用的範圍。除了採用氫氣作為燃料來源之外，採用甲醇也是另一種應用。根據市調公司Freedonia的預測，甲醇燃料電池產值至二○○九年將可達到四億五百萬美元，至二○一四年產值更可成長七倍以上。
台灣每年有超過一千三百萬輛的機車市場，在環保抬頭的世代裡，發展清淨科技（Clean Technology）已成為趨勢，面對《京都議定書》中對於各國二氧化碳排放量的限制，台灣每年由機車所產生的污染，至少占總體廢氣污染的二○％以上，也許除了替國外車廠代工燃料電池，自行研發燃料電池的電動機車將可再創另一波綠色商機。
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