電池被視為電動車的心臟，不過液態鋰電池的能量密度發展皆已逼近極限，近年車廠加速投資與研發固態電池，到底固態電池相比傳統液態電池有何優勢？
文／周佳蓉
近年來電動車基於各國政府積極對綠色產業的扶植政策，銷售量與滲透率高度成長，占電動車成本比重最高的電池，裝機量及需求量亦水漲船高。根據韓國SNEResearch研究機構公布資料，統計今年一～八月全球動力鋰電池裝置量達四二八．九七Gwh（百萬度），較去年同期上升四八％，Digitimes更預估二○二五年全球裝機量將達一五四七GWh，與二二年的五○○GWh相較將成長三．二倍，而高鎳三元鋰電池和磷酸鋰鐵電池雖在其中扮演著電力電池的主流，這些被通稱為「液態鋰電池」卻因為能量密度的發展已瀕臨極限，加上近年來電動車搭載的鋰電池有熱失控風險，導致電動車爆炸起火的安全問題屢屢躍上新聞版面，也促使固態電池紛紛成為車廠與電池業者眼中搶占先機的新版圖。
具備高安全性、高續航力
傳統鋰電池主要由正極、負極、隔離膜、電解液及罐體等部分組成，單一鋰電池組的能量不高，因此設計時還必須將多個電池組串聯，讓電池重量進一步增加。固態電池與一般鋰離子電池最大的不同在於將電池中的電解質，由液態改用無機陶瓷電解質或有機高分子電解質取代，因電池芯內不含液體，可大幅降低液體外洩造成的自燃風險，同時設計方式可先串連再封裝，相比液態電池也少了許多電池外部的機構設計，因此能大幅減輕重量，也因為固態電池可搭配更高能量的正極像是ＮＣＭＡ混合物、與金屬鋰負極，不僅能量密度更高、充電速度也更快，使用的固態電解質依材料的不同，分成聚合物、硫化物和氧化物三大技術路線。
觀察各國布局情況，日系包括豐田（Toyota）車廠主要著墨硫化物，歐美車廠三種技術路線皆有布局，中國車廠則傾向氧化物技術，且已量產半固態電池，代表公司如蔚來汽車、東風汽車及賽力斯（Seres）等，半固態電池是以凝膠、黏土或樹脂等半固體物質做為電解質，在正極與負極之間交換能量，藉由半固態的狀態，即使電池溫度升高、燃燒的可能性也降低，被視為接軌固態電池的一種過度型技術，不過因其能量密度最高僅約四○○Wh/km，相比固態電池平均七○○Wh/km而言仍有不小的差距。
雖然固態電池有著能量密度更高、體積小、安全性高等特性，未來發展潛力備受市場推崇，但仍有不少技術尚待克服的地方，量產難度相當高，例如固體不如鋰離子能在液體能快速移動，導電率不如液態電解質，固態電池技術目前仍僅能承受數十次～數百次充放電，尚無法達到商用化所必須的數千次等。SNEResearch更有數據指出，固態電池即使到量產階段，成本至少是鋰離子電池的兩倍，在這場電池新技術的賽道中，尤其專利、技術能力壓群雄的業者和先進者值得特別關注。
豐田投入固態電池的領域最早可追溯到二○○八年，當年與英國宣布伊利卡（Ilika）合作研發固態電池材料，如今更與本田、日產、松下等多個夥伴展開合作，累積相關專利至今達一三○○多項，遙遙領先其他業者，其次專利第二多的為三星。豐田雖然今年六月宣布二五年將會量產固態電池，並在二七年推出首款搭載固態電池的電動車，但因為推進時程其實一再推遲，也顯示其技術和量產能力遭遇諸多挑戰。
歐美日車廠注資押寶
近期豐田聲稱在製造技術上已獲得突破，可望將車用電池的尺寸、重量減半，最新的全固態電池僅需充電約十分鐘就可行駛約一二○○公里，續航距離是豐田現行純電車款bZ4X五○○公里的二．四倍，且豐田也宣布與日本能源巨頭出光興產合作，已共同組建數十人的研發小組，進行下一代電池商業化的研發，最終豐田還計畫開發續航力達一五○○公里的固態電池應用於純電車，並於二○三○年實現商用化，可謂是日系廠商當中布局固態鋰電池的領軍者。（全文未完）
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