特斯拉火燒車事件
7/22爆出藝人林志穎駕駛特斯拉自撞火燒車事件,當電動車發生事故時,鋰電池模組發生爆炸,火勢強烈很難撲滅,原因到底是什麼?
鋰電池中的鋰化學性質活躍,是易燃物質,一旦和空氣接觸,就會跟空氣中的水發生猛烈的化學反應,瞬間產生大量的氫氣,並釋放出熱能,極易引起燃燒和爆炸,但鋰電池正負極間有一層隔離膜,可以防止電池短路,加上電池平時都是密封的,正常使用的情況下是相當安全的。
如果發生意外嚴重碰撞使電池保護膜破裂,接觸空氣後爆炸燃燒,表面溫度甚至會高達四百至五百度,這是因為電池中的電解質著火,進而點燃更多電解質,使火勢難以被撲滅,甚至會釋放出有毒氣體。
今年六月加州有輛停在廢車場排定報廢的Model S,突然自燃,滅火後又不斷復燃,消防隊最後只好就地挖一個坑,把車子放進去,灌滿水耗費約1.7萬公升的水,才撲滅火勢。特斯拉的緊急回應指南也提到,若電池著火、高溫燃燒,必須使用大量的水冷卻電池,可能需要約1.1萬公升的水直接噴灑在電池上,且可能需要二十四小時才能完全熄滅。
電動車的心臟
整台電動車零配件的成本組成,電池模組占比最高達35%~40%,而正極材料是電化學性能的決定性因素,攸關電池能量密度及安全性能,占電動車電池材料成本比重約30%~40%。
特斯拉原本使用三元鋰電池,2021年底特斯拉宣布全球標準車款改用磷酸鋰鐵電池(LFP),兩種電池到底有什麼差異呢?
其實主要差異的地方就是使用的正極材料不一樣,三元鋰電池的「三元」指的是包含鎳、鈷、錳或鎳、鈷、鋁三種金屬元素的聚合物,三種元素的混合比例不同,影響電池成本與電化學性質。
磷酸鋰鐵作為正極材料電池跟三元電池相比,磷酸鋰鐵電池安全性高、循環壽命更長,理論上壽命可達七至八年,生產成本較低,但缺點是能量密度較低、重量較重,續航力較差,三元電池能量密度高、安全性較差,元素有毒、鈷、鎳等價格波動大、偏高,且礦藏量較有限。
兩種電池各有所長
2021年磷酸鋰鐵電池產量佔中國動力電池總產量57%,受特斯拉青睞押寶後,磷酸鋰鐵電池有機會進一步擴大市佔,根據路透社報導,有超過十二家公司正考慮未來三年在美國和歐洲成立磷酸鋰鐵電池及元件工廠。
三元電池技術也不斷提升,特斯拉新一代的4680電池(新一代三元電池),正極材料將會減少對鈷的用量,轉而提高鎳的比例,負極材料選用上,也將推出矽基取代石墨,與現行Model 3使用的2170電池相比體積大了二倍、電池容量提升五倍、續航力提高16%、輸出功率提升六倍,充電速度更快,製造成本為2170的一半!
根據最新消息,Panasonic電池事業公司「Panasonic Energy」7/14宣布將在堪薩斯州興建EV電池新工廠,投資額40億美元(約5,500億日圓),預估最高將雇用約四千名員工。表示4680電池在技術面已獲得一定成效,即將投入量產。
兩種電池各有優缺點,磷酸鋰鐵電安全性高、成本低,適用於平價車款,三元電池能量密度高、續航力長、成本高,適用於高階車款,短期來看很難說誰取代誰!消費者在選購時,心中自有一把尺!
電池相關廠商
鋰電池主要由正極材料、負極材料、電解液與隔離膜四材料所組成,台股相關廠商,正極材料:康普(4739)、美琪瑪(4721)、立凱-KY(5227)、長園科(8038);負極材料:中碳(1723)、碩禾(3691)、榮炭(6555);電解液:台塑(1301)、聚和(6509);隔離膜:明基材(8215)。
鴻海砸6.5億入股負極材料廠榮炭、砸十億入股正極材料廠碩禾,預計將投入新台幣60億元,聚焦在磷酸鋰鐵電池芯,目標2024年第一季量產,產能超過1GWh。
台塑集團七月宣布兩階段投入新台幣160億元,將在彰化興建磷酸鋰鐵電池芯廠,第一階段投60億元,預計2024年量產,規模2.1GWh,第二階段投100億元,2025年興建2027年量產,目標規模2.9GWh。
未來不管電動車或再生能源都需要龐大的儲能系統,其中以鋰電池占八成以上,為市場主流技術。2021年全球鋰電池需求量為303GWh,2030年將超越1200GWh,增至四倍以上,市場規模相當可觀。
據工研院統計,全球充電電池產值在去年達到近950億美元,今年可望突破千億美元,研調機構SNE更估算,去年電動車市場大爆發,交車量成長逾一倍,造成關鍵零組件─鋰電池明年起將供不應求,並一路持續到2030年,這樣的長線趨勢值得大家進一步研究追蹤。
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