電動車大量普及化的最重大關鍵，「動力電池」同時也是決定一台電動車性能表現的最重要因素。電池能量密度大、充電速度快，乃是助漲電動車業蓬勃發展的最緊要關鍵。近期，適用於電動汽車、被視為是動力電池明日之星的「固態電池」，傳出重大消息了。
固態電池研發重大突破 十五分鐘可充滿八成電量
去年十二月八日，由大眾(VW)、比爾．蓋茨所支持的新創公司「Quantum Scape (QS.US) 」，正式向外界公佈其最新「固態電池」的驚人性能資料。公布資料顯示，它可提高電動汽車單次充飽電後的續航里程達八○％增幅，同時也可以在十五分鐘內，即快速充滿八○％電量(鋰離子電池通常需要四十分鐘或是更長時間)。
令市場人士驚訝的是，不僅其充電速度表現出色，超高能量密度更令人驚豔。該固態電池電池體積能量密度，超過每升一千瓦時，幾乎等同於頂級商用鋰離子電池組密度的二倍，為目前特斯拉Model 3電池組密度的四倍。以重量計算時，它可以提供380~500Wh/Kg(瓦時／公斤)的能量，相較之下，目前的特斯拉電池，大約能提供260 Wh/Kg能量。Quantum Scape表示，固態電池預定二○二四年投產。報導指出，此固態電池甚至可以為電動飛機提供動力。
搭載於單次充飽電後，續航里程達三百英里或更高里程的車輛上，正常使用壽命可長達十二年左右。同時，經過實際測試後，該電池於八百次迴圈後並未出現效能明顯衰退狀況(相當於行駛了長達二十四萬英里(三十八萬公里)的長距離里程)。
固態電池已被產業界認同為下一世代鋰電池技術的制高點產品。與傳統鋰電池相比之下，能量密度、充電速度、壽命、安全性、適用範圍等指標性，固態電池皆大幅領先。鋰離子電池產業化進入第三十個年頭後，部分業界人士認為，二○二○年電池技術將進入一個新變革週期，固態電池極有可能就是這個新週期的領頭要角。
Quantum Scape獲大廠加持 助攻全球固態電池加速發展
全固態電池，主要是將現行市場主流的鋰離子電池，其中的電解液成分，改換成「固態電解質」，除了可以降低電池起火風險、提高安全性以外，電池容量能源密度也將提高數倍。同時，電池充電時間也僅需約十分鐘即可充電完成，為現行市場主流EV車款充電時間的三分之一。
儘管掛牌上市還未半年，但Quantum Scape已受到眾多市場投資者喜愛，且於上市前，即自大眾汽車籌集三．八億美元，並且從比爾·蓋茲、Breakthrough Energy Ventures、Khosla Ventures、KPCB等科技投資者獲得額外資金挹注。
Quantum Scape是史丹福大學前研究人員，於二○一○年在美國聖荷西所成立的公司，曾獲得大眾汽車(VW)、馬牌輪胎、上汽集團等知名汽車相關企業投資。去年六月，大眾汽車對Quantum Scape追加二億美元投資額，幫助其預定於二○二五年建立固態電池量產生產線，大眾汽車或許將成為Quantum Scape固態電池的第一個車廠客戶。
有望成為電動車下一代動力電池技術新星，固態電池的市場規模非常龐大。根據中銀國際估算，全球固態鋰電池需求量，於二○二○年、二○二五年、二○三○年，分別有望達1.7GWh、44.2GWh、484.9GWh。二○三○年，全球固態電池市場規模，有望成長達一千五百億元人民幣以上。
電動化車款(xEV；含電動車EV、插電式油電混合車PHV、油電混合車HV等)的市場應用需求加持之下，全固態電池市場有望出現爆炸性成長，預估二○三五年時，市場規模將暴增一一○五倍。
日本市調機構富士經濟(Fuji Keizai)調查報告指出，目前全固態電池(包含硫化物系、氧化物系、高分子系等)中，僅氧化物系、高分子系產品應用於市場。二○二○年，全球全固態電池市場規模預估為三四億日圓，之後，預計於xEV應用需求的加持下，市場期待硫化物系產品需求將可大幅度走揚，提振全固態電池市場呈現爆炸性成長榮景。預估二○三五年，全球全固態電池市場規模將大幅擴大達二兆一○一四億日圓，與二○一九年規模相比，將暴增高達一一○五倍。
固態電池安全性與能量密度高 將成下一代動力電池解決方案
固態電解質，一般而言，電化學窗口較寬，像一個個小框一樣，因此可以裝載更多高電壓正極材料。加以固態電池體積小、穩定，電池管理可以因此更為簡化，能量密度自然也就大幅提高。目前，全固態電池的能量密度約400Wh/Kg，預估最大潛力值可達900Wh/Kg，有超過一○○％的密度提升空間。能量密度高，也就意味著電池的續航能力更加強化。
傳統鋰離子電池中，需要使用隔離膜、電解液，它們二者加起來，即已占據電池整體近四○％左右體積、約二五％質量，如果將它們換成「固態電解質」加以取代(主要有：有機、無機陶瓷材料二個體系)，正負極之間的距離，甚至可以縮短到僅有個位數至十幾個微米，如此一來，電池的整體厚度就可以大幅縮減。
由於傳統鋰電子電池採用有機液體電解液，一旦充電時間過長、內部短路時，電池會很容易發熱，因而導致電解液氣脹、自燃，甚至進一步爆炸。很多無機固態電解質材料，具不可燃、無腐蝕、不揮發等優勢，不存在漏液問題。聚合物固體電解質，與含有可燃溶劑的液態電解液相比之下，電池使用安全性大幅提高。
目前各種新型電池體系中，固態電池以全新固態電解質，取代當前有機電解液、隔離膜，具高安全性、高體積能量密度。同時，與不同新型高比能電極體系(如鋰硫體系、金屬-空氣體系等)，具備廣泛適配性，可進一步提升電池材料質量能量密度，因而有望成為下一代動力電池終極解決方案，也已因此引起美國、德國、日本等國的眾多研究機構、初創公司及部分車廠的廣泛關注。
富士經濟同時指出，搭載全固態電池的xEV，有望比搭載現行鋰離子電池的車款，具備更長的續航距離、更高安全性，預估二○三五年，xEV用全固態電池市場規模(以容量換算)將成長擴大達101600MWh，與二○二○年預估值四四MWh相較下，大幅暴增二三○八倍。
中國車廠助攻活絡應用市場 A股固態電池概念股動作積極
富士經濟指出，電池廠商持續研發中、目標於二○二○年代前半(二○二五年結束前)讓硫化物系全固態電池商品化。硫化物系產品，已進入樣品出貨階段，惟用途預估初期將僅限於航太等特殊應用領域。
不過，市場期待之後伴隨全球xEV需求的擴增，預估車廠將於二○二○年代前半期，開如販售搭載硫化物系電池的EV。二○二五年時，隨著搭載車種數量的增加，且預估中國電池廠／車廠也將積極搶進、活絡市場下，預估二○三○年左右，固態電池將進入市場真正普及化階段。
目前，全球主流車廠、大型電池企業皆正積極布局固態電池研發、製造。大眾、豐田(Toyota)、通用(GM)、寶馬(BMW)、日產雷諾等國際主流車企，都正加快固態電池研發、產業化佈局速度。近期有媒體報導指出，豐田汽車將於未來數年內，正式開始銷售內建全固態電池的電動車。
儘管，中國於固態電池領域起步較晚，然而，包括比亞迪(BYD)、寧德時代(CATL)、珈偉新能、贛鋒鋰業、橫店東磁在內的企業、科研院所，都戮力於固態電池的研發工作。
各大車廠紛紛投入研發 展開固態電池布局大業
預估二○三五年，全球「硫化物系」全固態電池市場規模，將為一兆五七七五億日圓，占整體全固態電池市場規模將達約七五％。富士經濟預估，二○三五年，全球「氧化物系」全固態電池市場規模為四四五二億日圓。
儘管對全固態電池而言，於電動車市場實行大規模商業化，目前還無法正式實現，但已有多家車企、電池供應廠商等，已於此一領域下足功夫、積極準備。三星(Samsung)、三菱(Mitsubishi)、松下(Panasonic)、寧德時代、豐田等電池行業領先集團，皆已積極進行「固態電池」研發、產製作業。
相較之下，技術成熟度較高、技術沉澱較深者，非法國的Bolloré、美國Sakti3、日本豐田三者莫屬。這三家廠商也分別代表，以「聚合物、氧化物、硫化物」三大固態電解質為主的技術開發方向。
歐洲比較出名的法商Bolloré，採用聚合物電解質體系，三星則採用硫化物電解質體系。德國汽車零組件巨頭博世(BOSCH)集團，二○一五年時，收購美國電池公司「Seeo」；博世、Seeo接著與日本著名GS YUASA(湯淺)電池公司、三菱重工(Mitsubishi Heavy Industries，MHI)攜手合作，共同建立新工廠，主攻「固態陽極鋰離子電池」研發生產。
日本車用電池市占下滑 正加速研發全固態電池
車用電池領域，日本企業向來即位列前段班。早已於二○一三年，成功搶下全球車用電池市場七○％市占率，但是二○一六年已下降至四一％。目前，日本政府希望透過加強全固態電池研發力度，以重新搶回市場主導地位。
二○一七年五月，日本經濟省宣布出資十六億日圓，結合GS湯淺、三井化學(Mitsui Chemicals, Inc.)、三菱化學(Mitsubishi Chemical)、日產(Nissan)、本田(Honda)、松下、旭化成(Asahi Kasei Corporation)、東麗(TORAY)、豐田等國內頂級產業鏈的力量，共同研發固態電池，希望可於二○三○年，成功實現單次充飽電後，行駛長達八百公里的續航目標。
另外，日本政府亦計畫投入規模高達二兆日圓預算，作為支援「脫碳技術」研發用途的基金。為提振日本電池產業頹勢，當中約有多達數千億日圓規劃投入「全固態電池」研發生產領域。同時，由於鋰金屬蘊藏量有限，日本政府計劃進一步協助廠商獲得重要原料。
豐田先前也宣布與松下合作研發固態電池，寶馬亦宣布與SolidPower合作研發固態鋰電池，博世集團則與日本著名的GS YUASA(湯淺)電池公司、三菱重工，共同建立新工廠，主攻固態陽極鋰離子電池。
目前，豐田跑在全固態電池研發競賽領先集團，其所持有固態電池相關專利數逾千，位居全球首位。豐田計畫於今年公開搭載全固態電池的試作車，開始進行實際性能測試。豐田目前所研發全固態電池車輛，單次充滿電後的續航距離為五百公里，於相同評比、測試條件下，為搭載鋰離子電池車輛的二倍以上。配合車廠的積極動作，日本材料廠商也加快生產設備建置速度，三井金屬礦業(Mitsui Kinzoku)、出光興產(Idemitsu Kosan)計畫於今年開始生產「固態電解質」。
中國方面，相關中企並未被國外同業所大幅度拋開、滯後。於正式展開固態電池研發工作前，中國鋰電池大廠「寧德時代」，即對全球固態電池企業進行相關研調，並且確定了自身發展方向。寧德時代於研發過程中，同時也高度關注固態電池的製造問題，固態電池整體製造工藝，與傳統鋰離子製造工藝有所不同，需要設置新設備、運用新工藝。
因此，寧德時代也同時進行著固態電池製造工藝的研發。另外，中國高科技企業清陶昆山能源的發展計畫，也預計自今年開始的三年期間，投入十億元人民幣資源研發全固態電池。
今年一月九日，新創車廠蔚來汽車於NIO Day 2020上，亮相首款量產轎車ET7，同時推出150kWh「半固態電池包」，計畫於二○二二年第四季開始交付予消費者，向外界清楚顯示中國固態電池應用相關發展成果；該款電池包使用三大材料應用技術：(1)奈米級包覆超高鎳正極(2)無機預鋰化矽碳負極(3)原位固化固液電解質。
六大「黑科技」迎戰市場 鴻海三年後推商業化固態電池
至於我國科研機構單位、實業化企業廠商於全固態電池相關研究、研發、生產方面，亦已獲得一定成績。除了成功大學以外，台灣有許多廠商、研發單位先後投入全固態電池領域的相關研究，包括原子能委員會核能研究所、工研院材化所、輝能科技等。
其中，「輝能科技」為少數使用氧化物電解質製作固態電池，已有銷售實績的國內廠商。輝能已於台灣設置40MWh中試線產能，產業化時間預定為今年，其桃園G2線(GWh級)量產後，產能規模將可達1~2GWh。
同時，工研院研究團隊開發全固態電解質也已有一段時間，對於有機高分子、無機氧化物、複合材料等，皆有一定程度的研究收獲；目前的作法，為複合高分子與氧化物製作固態電解質，用高分子改善氧化物的加工性，氧化物可提升固態電解質的機械性能。除此之外，高分子可填充氧化物電解質晶粒間及其與正負極板間空隙，可大幅降低電池阻抗。
另一方面，全球電子組裝代工(EMS)最大集團鴻海(2317)，近期也為了延續集團成長動能，跨足包含「固態電池」、「電池管理系統」在內的電動車應用市場領域。
鴻海集團產品長蕭才祐於去年十月中旬時公開表示，占比整台電動車製造成本逾三分之一的動力電池，鴻海目前總共已發展出六大「黑科技」積極迎戰市場競爭者，包括電池快充與低溫優化、低鼓脹軟包技術、雲端AI電池管理系統、高能量密度電池、無貴金屬全新製程、固態電池研發。
蕭才祐指出，鴻海著手所開發固態電池關鍵材料，包括正極材料、負極材料、電解質、助導劑等，可減少電池一半重量，體積更可縮小至原本的六分之一，而電池的使用循環壽命，更可以提高一○％以上。
蕭才祐說，誰掌握固態電池，誰就奪下天下，鴻海規劃於二○二四年推出首款「商業化固態電池」。
轉投資榮炭、芯和、創奕能源 碩禾搶攻電動車動力電池商機
另一方面，太陽能導電漿大廠碩禾(3691)，近年同樣為拓增旗下產品線範圍、延續成長動能，積極布局電動車相關領域，透過轉投資榮炭(6555)、芯和、創奕能源，共同搶進電動車最核心電池領域。尤其，榮炭亦為鴻海(2317)轉投資，隨著「MIH大聯盟」平台持續擴大下，榮炭的率先加入，也為碩禾、鴻海未來可能的合作埋下伏筆，碩禾電動車作戰團隊也因而正式曝光。
碩禾目前持有榮炭九八○萬股，持股比八．一五％，占一席董事席位，由總經理黃文瑞出任。鴻海則透過廣宇(2328)持有約二○一九萬股，持股比一六．七八％，為榮炭第一大股東。碩禾也藉由榮炭與鴻海牽上線，未來有望供應電動車核心動力電池產品。
碩禾轉投資布局版圖，清一色與電動車電池應用相關，包括正極材料的芯和、負極材料的榮炭，乃至生產電池的創奕，清楚凸顯出碩禾搶攻電動車動力電池商機的強大決心。市場看好碩禾可藉由榮炭成功入列MIH大聯盟，未來電動車電池將成為繼太陽能應用後的新成長動能。
伴隨電動車市場日益關注行車安全，使得充放電安全性，明顯優於既有非固態電解質鋰電池，且單次充飽電後行駛距離亦較長的固態電池，已成為包含中國在內的全球新能源車市場，高度關注的電動車動力電源明日之星，預料將因此帶動相關台廠上游原材料供應鏈如康普(4721)、美琪瑪(4739)、立凱-KY(5227)、長園科(8038)、中碳(1723)、榮炭(6555)等一波想像空間、題材熱潮。
