全球電池市場二次電池佔76.4％ - 電池

[情報] 全球電池市場二次電池佔76.4％

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圖一、不同電池化學品的營收比率

根據產業研究公司The Freedonia Group的資料，全球一次與二次電池需求預計每年將以
7.7％的速度成長，到2019年將達到1200億美元。真正的成長在於二次（可充電）電池，
Frost＆Sullivan認為二次電池佔全球市場的76.4％，預計到2015年將成長到82.6％，而
主要需求在於手機和平板電腦，早期對於電動汽車的需求預測高估了，而此須向下調整。

一次電池(primary batteries)2009年佔全球電池市場的23.6％，Frost＆Sullivan曾預估
到2015年將下降7.4％。 非充電(Non-rechargeable)電池用於手錶、電子鑰匙、遙控器、
玩具、手電筒、路燈和軍用裝備。

電池類型概述

電池依化學分類，最常見的是鋰、鉛和鎳系列。圖一顯示了這些化學物質的分佈。鋰離子
電池的收入佔有率為37％，應用於便攜式裝置和電動動力總成的首選電池。目前還沒有其
他的系統威脅到它的優勢地位。
37％鋰離子Lithium-ion
20％鉛酸Lead acid，起動式電池starter battery
15％鹼性Alkaline，一次性primary
8％鉛酸Lead acid，固定性stationary
6％鋅碳Zinc-carbon，一次性primary
5％鉛酸Lead acid，深循環deep-cycle
3％鎳氫化物Nickel-metal-hydride
3％鋰Lithium，一次性primary
2％鎳鎘Nickel-cadmium
1％其他Other

以鉛酸電池為基礎作為大量使用堅固耐用和有效經濟動力源。儘管鋰離子電池正在進入鉛
酸市場，但鉛酸電池的需求仍在成長。這些應用分為汽車起動器電池，也被稱為SLI（20
％），備用動力固定電池（8％）以及輪式移動車(高爾夫球車)、輪椅和剪刀式升降機等
輪式移動車的深循環電池（5％）。

高效能和長時間儲存的鹼性電池更受歡迎，相較於Georges Leclanché於1868年發明的碳
鋅電池。鎳氫電池（NiMH）繼續扮演著重要的角色，因為它取代了先前鎳鎘電池（NiCd）
的應用，雖然NiMH僅有3％的市場佔有率以及持續下滑。

未來，新興的電池運用主要於個人交通運輸的總電動力，例如電動汽車。由於電池成本、
壽命和環境問題決定了汽車產業有多快速採用這種新動力系統。然而石化燃料價廉物美、
方便又容易取得，然而替代模式正面臨綠色概念強烈的反對，特別是在北美洲。然而，綠
色概念替代能源需要政府的鼓勵措施。

新市場需求將推動電池未來成長，例如：電動自行車、可再生能源儲存系統、智慧家庭，
而且企業和發展中國家都將從中受益。大型電網蓄電池的需求正在崛起，同時能填補缺電
時缺口。

電池的新發展

電池在兩個方面發展，(一)從將增加在特別需要能源(specific energy )以延長運行時間
，並改善特殊需要大電流功率(specific power ) 的負載要求。(二)從改善電池特性，然
而可能不會如願，反而會是一個折衷辦法。圖二說明了各電池功率之比較。

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圖二、充電電池的功率比。以每公斤可以容納的容量（Wh / kg）；功率是電池以每公斤
可以輸出功率的能力（W / kg）
Source：batteryuniversity，2016

就電池的充電/輸出功率比而言，表現最好的電池是二次鋰電池（Li-metal）。早在1980
年代Moli Energy就推出了早期版本，但陽極上金屬鋰的不穩定性促使1991年回收。固體
鋰(Solid lithium)的金屬絲或樹枝狀結晶容易形成短路。電池業者正嘗試解決這些個問
題，但最終還是停止發展。

鋰金屬的獨特性質促使製造商重新審視這一強大的化學成分。透過將金屬鋰與錫和矽混合
可抑制樹枝狀晶體並達到理想的安全標準。石墨烯也正在嘗試作為改進分離器的一部分。
石墨烯是一層純碳的薄層，厚度為一個原子，以六邊形蜂窩狀結合在一起，也嘗試了防止
樹枝狀晶體滲透的多層分離器。最新的實驗鋰電池達到300Wh / kg，則其潛力更高，尤其
對電動汽車能產生特別實質利益。

[最新石墨烯電池]
三星先進技術研究院（Samsung Advanced Institute of Technology, SAIT）於
2017.11.27宣布已經開發出新的電池技術，採用石墨烯球（Graphene）擴充電量，此款石
墨烯電池的儲電量將比目前市面上的電池高出45%，並讓整個充電過程比當前標準加快5倍
，電池完全充飽電只需要12分鐘，而現今市面上的電池則需要1小時才能完成。由於此款
新電池在攝氏60度亦能保持穩定，因此也可供電動車使用。

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