能源元件產業

能源元件產業係指電池製造之上中下游關聯產業，電池主要由三個元件組成，分別是電池芯、機殼與電源控制板。能源元件上游主要為電池原材料廠商，包括電極、電解液、隔離膜、罐體等原材料供應商；中游為電池芯；下游為電池模組廠商。目前熟知的電池種類有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰電池…等等；傳統鋰電池被廣泛應用於消費電子、電動車、儲能及工業設備等領域，而隨著技術不斷地創新，更有固態鋰電池、氫能電池等利用新興材料研發出來的電池。

鉛酸電池發展最早、最成熟且量產的產品，因成本低，瞬間放電強、使用溫度範圍廣的特點，但在能量密度、體積、重量與循環壽命表現不佳，故多為汽機車與工業設備的蓄電系統為主。而鎳鎘電池能量密度與壽命較鉛酸電池好，可達到大電流放電與耐過充電/過放電，因有記憶效應，無法快速充電，又鎘有毒性易造成環境汙染，且每次充電前要先將電量使用完，是最早的手機電池，目前已看不到。

而鎳氫電池待機時間比傳統鎘鎳電池長，放電迴圈次數多，放電深度與使用壽命佳，但有記憶效應的缺點，需電力用完後再充電才可延長電池的壽命，且充電速度緩慢，其能量密度、高温特性皆較鋰電池差，無法做到輕薄，因此3C產品中已漸漸由鋰電池來取代，但因其較廉價，故多應用於電動腳踏車、油電混合車等動力使用；鋰電池是以鋰金屬作為陽極活性材料的電池，因鋰金屬具有較負的電位值與密度小的特性，所以搭配上適當的陰極便可構成具有高重量能量比、高放電電壓、放電電壓平穩、自放電率小、儲存壽命長、工作溫度範圍廣(-20~50℃)以及低溫性能佳的良好電池。

最早「鋰電池」指的是內含鋰金屬的一次性鋰電池，但由於電池鋰金屬的能量密度極高，後來改良為二次性鋰離子電池(電量放盡時為鋰離子，滿電量時結合為金屬鋰)。鋰離子電池不含有金屬態的鋰，且可以充電，能量儲存量高、自放電率低且壽命長，可充分的滿足消費者的需求，藉由充電重複使用，廣泛應用在各種電子3C產品上如手機、數位相機、筆記型電腦、平板等等。而鋰離子電池中依據正極材料的不同，分為鈷酸鋰電池(LCO)、磷酸鐵鋰電池(LFP)、錳酸鋰(LMO)電池及三元鋰電池(NMC)以及等。

鈷酸鋰電池(LCO)能量密度高，體積小，但成本高與熱穩定性差，主要是用在消費性電子產品，如手機、筆記型電腦與平板等等。

而磷酸鐵鋰電池(LFP)因熱穩定性佳、安全性高、壽命長以及成本低，但能量密度低與體積大，故主要應用在電動巴士與電動機車、儲能系統或是中低階的電動車(如特斯拉Model 3標準版)。磷酸鋰鐵電池是一種使用鋰離子電池的正極材料，碳作為負極材料的鋰離子電池，也稱為鋰鐵電池，能量密度低於普通的鋰離子電池，但它具有更好的安全性、更長的壽命、更耐高溫和更低的成本，高放電功率、免保養、可快速充電且循環壽命長，在高溫與高熱環境下的穩定性高，由於磷酸鋰鐵電池能量密度低，低溫性能差，但近年技術升級且被優化，已開始被電動車、照相機與電動工具大量採用，尤其特斯拉宣布電動車要改採磷酸鋰鐵電池，磷酸鋰鐵電池是電動車的首選，因壽命更長，而且不含鈷，有助於降低電池成本，可製造更便宜的電動車；台廠布局磷酸鐵鋰電池多年，護國神山台積電也計畫2030年前把不斷電（UPS）與高效能運算電腦機房的供電電池全面換成磷酸鐵鋰電池。

磷酸鐵鋰電池在現今電動車市場中占據五成的裝機量，但其能量密度偏低，技術上仍待突破；而磷酸錳鐵鋰正極材料(LMFP)是升級版本，能量密度可提升約20%，且在製程上仍保有磷酸鐵鋰(LFP)的低成本和高安全性的優勢。缺點在於其導電率偏低、雙電壓平台、錳溶出問題等，仍需技術的突破。目前業界正努力採用碳包覆、奈米化技術、補鋰技術、金屬摻雜技術、改善製程等作為應對策略。且目前全球LFP指標廠商皆有投入LMFP的開發，也積極推入電動二輪車、純電動車市場的應用，隨著技術瓶頸逐步解決，預期LMFP將可快速導入市場應用的可能性。

錳酸鋰(LMO)電池因放電能力強、成本低且安全性佳，但壽命短且能量密度較低，故使用在電動工具、小型電動車或是混合型電池(與NMC混搭使用)。

而三元鋰電池是對鎳鈷鋰電池的統稱，正極材料由鎳、鈷和錳(或鋁)三種主要元素組成，以達到更好的電化學性能，但造價較貴；更精確地說是鎳鈷錳酸鋰電池(NMC)與鎳鈷鋁酸鋰電池(NCA)以及鎳鈷錳鋁(NCMA)四元鋰電池。鎳鈷錳酸鋰電池(NMC)是目前最常見的電動車電池之一，因其能量密度高，性能良好，但對溫度敏感，低溫性能不佳，且性能會隨使用壽命衰退，因此存在安全性問題。鎳鈷鋁酸鋰電池(NCA)也是高能量密度電池，通常用在電動車中，其正極材料中除了鎳和鈷外，還加入了鋁。而鎳鈷錳鋁(NCMA)鋰電池，為提升性能，有些電池會在NCA或NMC的基礎上加入鋁，形成鎳鈷錳鋁(NCMA)四元鋰電池，這種電池在能量密度、循環壽命和穩定性上都有提升。基本上傳統的NMC和NCA電池由於電解液易揮發，陰極材料在加熱時不穩定等問題，存在起火風險，因此需要考慮安全性設計。

鈦酸鋰電池(LTO)主要應用在汽車領域，用鈦酸鋰作為負極材料，為鋰離子提供穩定的結構環境，具可逆充放電能力、高功率密度和安全性的優勢，主要應用於電動汽車和混合動力車，其充放電倍率優異，快速充電或高功率的應用如充電樁、不斷電系統（UPS）、儲能也相當適合，其高功率輸出可實現快速加速和行駛範圍需求，能防止過充和過放等問題，減少爆炸的風險；但成本較高且能量密度較低，因此限制了其在其他領域的應用。

鋰離子聚合物電池又稱為鋰聚合物電池，是一種源自鋰離子電池的新型電池，是普通鋰離子電池的改良，利用膠態或固態聚合物取代液態有機溶劑的可充電鋰離子電池，可視為液態鋰離子電芯的進化，不會像液態鋰離子電芯容易有電解質外漏的問題；其安全性較好不會爆炸，可應用在穿戴設備、柔性電子產品以及車輛電池等領域，有高能量密度和輕量化設計，循環壽命較長以及和較低的自放電率，雖然未來具有相當的潛力，但缺點是使用壽命較短，大約為500–800個充電週期，若在需求量較大應用中頻繁地來回充電和放電，壽命可能會被大大縮減，後續仍需要相關的研究和改進性能與安全性。

鋰是製造電動汽車和儲能電池的關鍵礦物，是電動車最昂貴的零件，也用於太陽能存儲和大型電池，重量輕而受到電池製造商的高度青睞；過去因鋰礦全球需求大增，包括澳洲在內等生產國，皆紛紛加入鋰礦開採，尤其大陸新能源汽車和儲能產業快速發展所致；但也因電動車快速發展，鋰礦、鋰電池價格飆升，電動車最重要也是最昂貴的零部件是電池，電池原材料的價格會直接且大幅地影響到電動車的價格。鋰鹽是鋰電產業鏈的上游，鋰價下跌將影響產業鏈的獲利，鋰電池成本降低，車廠的生產成本也降低、利潤率提升。碳酸鋰是新能源汽車電池的關鍵原材料，應用於磷酸鐵鋰、鈷酸鋰及部分三元鋰類的正極材料。

而隨著綠能環保與ESG議題日趨重要，廠商在電池材料選擇上也都會兼具環保概念為優先考量，而磷酸鋰鐵電池過去的鉛酸電池，雖都是充電電池，但鋰鐵安全、無汙染、壽命長、自放電率低、溫度佳、體積小且重量輕；壽命比較長，且每年可減少6成以上的電池汰換量，更重要的是，鋰鐵電池淘汰後，仍可用於儲能系統2次應用，使用可透過回收拆解將材料重複利用，有助資源循環，這也是現階段大廠挑選的主要目的之一。

一、上游：

電池芯的主要原材料包括電極（含正極與負極）、隔離膜、電解液及罐體等四部分。原材料約占全部製造成本的六成以上，其中又以電極(占比約26%)、隔離膜(占比約23%)與電解液(占比約15%)為主要材料成本。目前全球電池之上游原料主要由日本廠商掌握，包括日亞化、日立化成、三菱化學、及日本電工等。

正極材料一般以錳酸鋰(LiMn2O4)、磷酸鐵鋰(LiFePO4)、鎳鈷鋰(LiNiCOO2)三種為主要材料，在正極活性物質中再加入導電劑、樹脂粘合劑，然後塗在鋁基體上；一般而言，鋰鈷最為普遍，不過原料來源缺乏；而鋰鎳的重量能量密度最高，可惜安全性差；鋰錳價格最便宜，但能量密度及高溫之熱穩定性差；因此以磷酸鐵鋰為主流材料，其同時具有鋰鈷、鋰鎳和和鋰錳的優點，且不含鈷等貴重元素，具有成本低、無毒、高功率、高容量的優點，兼具安全性與環保，漸成主流。之後特斯拉採用鋰鎳鋁正極的鋰電池上游材料的自主掌握是影響電池性能最重要的關鍵零件，故發展鋰電池成為國內廠商最迫切的需求。其中鈷金屬約佔正極材料成本約15%，而鋰高分子電池中的正極鋰鈷材料(LCO），鈷金屬約佔正極材料成本高達50%，而智慧手機、筆記型電腦都需要鋰電池，因此應用越加廣泛，鈷是電動汽車採用的「三元鋰電池」的正極材料，中國是最大的電動車生產國和消費國，中國電動車市場的快速增長將帶動鈷的需求上揚；鈷除了是電池材料外，更是通信和高端武器必需的高強度合金和磁性材料，鈷基合金用於製造耐高溫、耐腐蝕和高強度要求的零件關鍵材料，特別是在航空航天和國防領域。

而在原物料市場中，鈷比鎳的價格超出一倍以上，鈷和鎳都是生產電動車電池需要的原料；鈷價2024年因市場供給過剩導致價格受到壓制，2025年剛果民主共和國宣佈6月底前削減鈷出口，鈷價上揚回到2023年價位，剛果民主共和國產量占全球供應量的60%以上；過去五年全球鈷產量激增107%，從2020年的14萬噸躍升至2024年的29萬噸，估算目前全球鈷市場供應過剩量約為21,000噸，而2025年下半年因川普關稅政策的變化莫測，致使整體需求仍充滿不確定性。

目前全球電動車動力電池的主要供應商，以中國寧德時代、韓國LG和日本松下為主；主流的兩大電池材料陣營為三元鋰電池、磷酸鐵鋰；三元鋰電池因鎳鈷錳三種金屬元素依不同調配比例而來，能量密度高、循環性好事其最大優勢，也是目前電動車主要採用之電池。雖然三元電池在能量密度、電壓強度和續航里程比磷酸鋰鐵都更勝一籌，但三元電池中的鎳、鈷原料在高溫環境下結構不穩定，容易爆炸，鎳鈷的原料與生產成本高，但磷酸鋰鐵透過技術升級不斷優化，已廣被電動車廠採用。中國市場因「產能過剩」與「去庫存」的大前提下，估計碳酸鋰價格將維持在低價位波動盤整。

而負極材料以碳材料為主，又分為石墨系與焦碳系，石墨系的重量能量密度高且材料本身的結構具有規則性，具平穩電壓功能，適用於充電器及3C電子產品。鋰離子需電解質做為傳輸介質，因此以電解液當作傳輸介質，但主要供應廠商為日商。而隔在正極和負極中間的膜片就是隔離膜，就是讓離子通過並且阻隔原子，其產品毛利率可維持在50%，附加價值相當高。其他電池相關材料還包括高性能的電池儲能材料（例如氧化鈷、氫氧化鈷、混和金屬氫氧化物、硫酸鎳等），以及太陽能電池的邊框填縫耐熱膠與灌注防潮等材料。

鋰離子電池原材料因技術門檻高，臺灣廠商聚焦在材料端與關鍵零組件的供應，特別是在電解液、電極材料（正極與負極）、隔離膜與銅箔/鋁箔等原材料方面具有競爭力。但大部分電池芯之原材料仍需仰賴進口，日韓廠商掌握較多的電池關鍵材料與先進技術的核心環節。而生產正極材料的日本廠商主要是日亞化、日本電工、住友金屬礦山、戶田工業等；而國內廠商則是有康普、美琪瑪、立凱ＫＹ、長園科 、台塑新智能等。中國則在正極材料占有領導地位，有全球最大廠能，主要業者包括湖南裕能、容百科技、德方納米、萬潤新能、龍蟠科技等等，而中國在負極材料產量占全球的比重已提升到95.9%，其中人造石墨負極材料占比達到84.4%，約為178.5萬噸。

二、中游：

電池芯的製造流程係經由混合、打漿、塗佈、乾燥、輾壓、分條等製作出正負兩極，再經組裝、灌電解液、封罐後產製完成。電池芯廠的量產規模與良率是競爭力來源，因電池芯的投資設備昂貴，毛利率僅落在兩成左右。由於電池芯主要的供應來源一直是日韓廠商，包括日本Sony、Panasonic，以及韓國Samsung、SDI、LG等，中國廠商如寧德時代、億緯鋰能、比亞迪、海辰儲能、中創新航等等。

臺灣對電池芯的採購需求相當龐大，但產能與品質相較於日韓廠商仍有差距，又電動車的心臟是電池；雖目前中國大陸電池芯市場洗牌，上游材料價格也因庫存過高走跌，但國內台泥、台塑、鴻海都堅持蓋電池芯廠，儘管電池產能現階段供過於求，價格崩跌，但台灣電池芯業者放眼未來5～10年產業趨勢樂觀，不容放慢擴廠腳步；台泥旗下能元科技生產的是高密度三元鋰電池，應用在高階無線吸塵器，也適用於電動車。而鴻海在高雄打造「台灣電芯研發暨試量產中心」，磷酸鋰鐵電芯產線已於2024年第4季將投產，打造先進電池材料供應鏈。又鴻海也攜手國內電池材料業者如中碳、碩禾、榮碳、明基材料、中油供應鏈一起合作，目標希望能建立從上游材料到下游應用的一條龍在地電芯產業鏈，以在地化完成，應用於電動巴士、乘用車和儲能系統，加速台灣整體電動車產業發展。

而台塑新智能的子公司「台塑尖端能源」在彰濱工業區建立全台最大的5GWh磷酸鋰鐵電芯廠，打造國產電池產業鏈，從「合漿、塗佈、輥分、切卷、組裝、烘烤、注液、化成」的8大製程到最終模組封裝與出貨，工廠全程自動化程度超過8成，目前已確認出貨規模100MW/350MWh（千瓩／百萬瓦時）大型儲能案場、電動大巴量產電池包與電動物流車測試電池包等，且憑藉台灣國產優勢，研發美國資料中心專用UPS電池系統，搶攻AI市場，期望為台灣建立先進、安全、穩定的電池芯供應鏈，帶動本土電池供應鏈生態系產生。

格斯科技是台灣第二家設立GWh超級電池芯工廠業者，主以生產鈦酸鋰軟包電池，其重量輕、高設計彈性、良率較高，疊片時間較長，技術門檻與成本相對較高，但因具安全性及高充放電次數，適應溫度廣，缺點是能量密度低，故適合用於無人機AGV、儲能、電動巴士及農具或工具機。

目前國內鋰電池相關產業已逐漸成熟，在電池材料領域都已進入Tesla供應鏈，且國內電池芯業者擁有的優異技術極具國際競爭力，期望台廠能再度以台灣之光揚名國際。目前各大電池芯廠都已進入規模經濟的資本戰，台廠只能針對技術或材料做高彈性調整、客製化的方式進入電池芯產業。

三、下游：

位於下游的電池模組就是電池芯加上廠商所設計的電路板組合而成，可分為單顆電池模組及串併聯電池模組，電池模組是經由外殼框架封裝在一起，並透過統一的邊界與外部進行連接的電池芯的集合體。因電池本身有一定的內阻，在輸出功率、電能時會產生熱能，因此電池芯串併聯組合後所產生的散熱問題，若散熱不均勻會縮短電池的壽命，而電池模組的任務就是維持均溫與控制溫度，而電池模組即是負責這段的組裝，在製作時會建立第一階小型電池管理系統，並將消防防護機制也設計在內，以防止電池芯之間的延燒。許多國外電池芯大廠亦同時生產電池模組，如日本的Panasonic、韓國的LG、Samsung，以及中國大陸的寧德時代、比亞迪等等，而未來智慧型電池模組管理與電池老化壽命偵測技術將是勝出關鍵。

電池模組的應用主要包括手機、筆電、數位相機、電動工具機、電動自行車、電動車、儲能系統等等，臺灣的電池模組產值相當高，應用多以3C產品如筆記型電腦、手機、平板為主；隨著電動車、家用儲能、大型電網儲能、不斷電系統(UPS)、資料中心備源、醫療設備對電池的需求益趨重要，國內廠商也積極切入這些相關領域。

AI的熱浪來襲，雲端資料中心為避免供電不穩定或斷電，過去多採用UPS不斷電系統，傳出輝達GB300 伺服器將BBU(Backup Battery Unit,電池備援電力模組)列為標配，安裝在伺服器系統內以提供電力備援，確保主電源故障時仍能正常運作或安全關機，避免數據遺失和硬體損壞。BBU與UPS都是電力備援系統，傳統UPS使用鉛酸電池，供電模式為AC (交流電)to DC (直流電)時電力轉換會有耗損，且要額外建設備用電源房。而BBU是UPS的進化版，改用鋰電池，壽命較鉛酸電池長、自行放電的速率佳，尤其供電模式DC (直流電)to DC (直流電)，電力轉換耗損小且直接整合備用電池於機櫃中，不需另外建置機房，可滿足資料中心對空間和電力的要求。目前UPS市場已成熟，而BBU將是下一個新興主流趨勢，未來跨足多功能機器人應用的潛力也值得期待。

中國是全球最大新能源汽車市場，進而促使鋰電池廠商快速崛起，寧德時代提供全球主要汽車業的品牌電池，2024年全球動力電池裝車量前十大企業中，有六家大陸電池企業入榜，排名依序是寧德時代、比亞迪、LG新能源、中創新航、SK能源、日本松下Panasonic、三星SDI、國軒高科、億緯鋰能以及欣旺達。其中寧德時代以339.3GWh的裝車量和37.9%的市場占有率保持全球第一名，比亞迪位居第二。台灣雖不在名單內，但台廠已積極跨入車用領域發展，現階段在發展車用鋰電池智慧管理模組、電動車電池模組的研發實力與產品品質，已相當受到國際車廠的肯定，台廠若能儘速提升國際競爭力與能見度，將可在電池業的新賽局裡搶得商機。

臺灣在鋰電池產業布局近乎完整，上游因專利卡位與技術材料不足而掌握度較低，但廠商正致力改良材料，研發鋰電池正極材料與電解液；台廠目前還沒有完整的產業鏈能，若能上下游相互合作且與歐美客戶整合，利用國際市場來強化自己，臺廠可在電池產業找到新的機會點。目前鋰電池的成本優勢已與燃油車相近，但因鋰離子電池的電解液是液態有機溶劑，易被點燃導致安全問題；隨著充放電次數增加，電池壽命較短；又鋰金屬在液態電解液進行電池充放過程中易造成電池短路甚至爆炸，因此固態電池成了儲能的新希望。

固態電池即是以固態電解質來取代液態電解液，具高安全性與不漏液的優點，且可抑制材料反應，不易燃燒、並可延長電池壽命，且固態電池較輕，在能量密度越大儲能空間就越多的前提下，比鋰電池有更高的續航力，可提高電動車輛續航力，固態電池代表了電池技術方面的轉變；目前日韓都積極開發中，其中豐田、日產、三星SDI等全球領先的製造商也已進入全固態電池的試製階段，而中國主要電池廠商投入最多，且部分已有半固態電池商品量產並搭載於電動車中，紛紛公佈2026~2030年固態電池的量產時間表；固態電池每一種技術都有其特定的挑戰和應用場景，未來仍要面臨材料和製造技術上的挑戰，但預期在2027年~2028年應能實現量產，屆時將改變鋰電池的發展。

而台灣的輝能公司是全球首家成功量產固態鋰電池的公司，其技術核心為鋰陶瓷電池，其在高溫、高電壓、高活性下都不會產生可燃氣體，有主動安全機制，當電池高溫時將自動啟動，預防熱失控；而在零下 20 度的離子導通率仍有傳統液態電池在室溫下的 2-3 倍，在嚴苛環境下也能提供充足續航。預計2025年底就會進入量產，有望成為全球首家大規模推出固態電池企業，電池能量密度比市場主流的鋰鐵電池還要多出110%之多，目標在2026年達成每公斤450Wh、每公升1,000Wh的能量密度，屆時將真正進入固態電池時代。

為了環保與節能減碳，因此出現了氫能燃料電池，其主要是將氫氣和氧氣的化學能直接轉換成電能的發電裝置，只會產生水和熱。具有低污染、低噪音、免充電、高效率、壽命長、適用範圍廣和可以分散式供電的特性，不但完全無污染，也省時，是目前最具發展前景的新能源方式，若氫是通過太陽光電池板、風能發電等可再生能源產生，則氫燃料電池整個循環過程不會產生任何污染；氫能將是繼太陽能與風能後，最具潛力的綠色發電技術，為國際上爭相研發的重點科技之一，可加速邁向零碳排的未來。