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。

鉛酸電池是發展最早、生產最為成熟且以達到量產階段，因製作成本低，有瞬間放電強、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，因此鉛酸電池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，但因有記憶效應，無法達到快速充電的目標，又鎘的毒性強，易造成環境汙染，加上每次充電前要確定已將電量使用完，是最早的一種手機電池，目前基本上是看不到了。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，但仍有記憶效應的缺電，最好還是在電力用完後再充電，才能延長電池的壽命，惟因充電速度緩慢，其能量密度、高温特性皆較鋰電池差，無法做到輕薄，因此3C產品中已漸漸被鋰電池取代，但其較廉價，故多應用於電動腳踏車、油電混合車等動力使用；

而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；鋰電池可以為一次電池也可以為二次電池。目前鋰電池分兩類，鋰金屬電池和鋰離子電池，最早「鋰電池」指的是內含鋰金屬的一次性電池，但由於此種電池鋰金屬的能量密度極高，後來改進為鋰離子二次性電池(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，並且可以充電，可極大的滿足消費者的需求，可藉由充電重複使用，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。

隨著新能源汽車銷量逐年增長，對於鋰電池的需求量也不斷擴張，發展前景依然被看好，尤其是新能源汽車保持快速發展，鋰電池需求仍處於供不應求的狀態，國內的鋰電池企業將繼續致力於擴產工作；傳統第三季是電池材料業的出貨旺季；2021年延續新冠肺炎疫情變種病毒的肆虐，雖因疫苗出爐而全民施打，市場也逐漸解封，雖整體市場需求面和供應面仍受到影響衝擊，但車市仍有小幅成長，因電動化的趨勢已成主流，而車用鋰電池預估將呈現微幅成長；再者因新冠肺炎疫情影響，宅在家上班成為趨勢，進而帶動筆電與平板的銷售暢旺。而2021年下半年推出的新產品，大搶新冠肺炎疫情後報復性消費商機，iMac、AirPods、Apple Watch、MacBook Pro蘋果重頭戲iPhone13和其他重要產品也包括在其中，Apple watch系列7的誕生，搭載新的智慧型保健功能，此外，新款Apple watch SE也將作為系列7的替代品發佈。而三星也推出三款Galaxy新品，分別是Galaxy S與Z系列的，以吸引消費者，顯示鋰電池的需求也會持續增加中。

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；而就優缺點而言，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；因此目前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。預估業者將持續研發各種新材料的應用，未來可逐漸降低成本，由此可知，上游關鍵材料的自主掌握是影響電池性能最重要的關鍵零件，故自主掌握程度將成為國內業者發展鋰電池最迫切的需求。其中鈷金屬約佔正極材料成本約15%，而鋰高分子電池(Lithium Polymer Battery是指鋰電池內的電解質從液態電解質換成使用高分子電解質，液態電解質由於含有有機溶劑，使用上易有漏液以及爆炸的危險；而高分子電解質含有少量或不含有機溶劑，不僅提高電池的安全性，同時降低漏液以及爆炸的機率。)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，鈷金屬價位也因而水漲船高，且新冠肺新冠肺炎疫情已然重構全人類生活型態，藉由居家和遠距辦公催生了筆電和平板電腦的需求，使鈷在電子產品消費領域的需求上升，且5G智能手機的普及率上升也帶動了對相關金屬的需求；又5G手機比4G的電池容量更大，因此每台設備上需要用到的鈷也更多。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。為了降低對鈷依賴性，加上鈷是很受爭議的重金屬，除價格過高外，開採過程會造成嚴重污染，雖會提昇電池使用壽命的關鍵材料，但一直是備受爭議。而隨著電動車需求激增，促使金屬原物料價格飆漲，不利於電池成本降低，也進一步影響電動車的普及採用，2021年鋰的價格在歷經三年跌價後已大幅回升，鈷的價格也激漲約57%；鎳已大漲至逾六年來的高點，主要是市場對清潔能源趨勢樂觀以對，但因中國大陸青山集團在印尼試產高冰鎳成功，因此市預期鎳的供應將會改善。

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。鋰離子需要電解質做為傳輸介質，因此需要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，其主要作用就是讓離子通過並且阻隔原子，隔離膜的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，臺灣地區目前除了罐體、導電碳以及少部分的電極材料與隔離膜由國內廠商生產，大部分電池芯之原材料仍需仰賴進口，以日韓為主，生產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、台塑鋰鐵材料科技等。中國則在正極材料占有領導地位，主要業者包括寧波杉杉股份、當升科技、廈門鎢業、天津巴莫、湖南瑞；故國內自主供應比重低於30%，而負極材料供應比重15%。

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。目前電池芯主要的供應來源依然是日韓廠商，包括日本Sony、Panasonic、Maxell，以及韓國Samsung、SDI、LG等，中國廠商如比亞迪、比克、力神、欣旺等，然而因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，但產能與品質相較於日韓廠商仍有相當之差距，而臺灣對電池芯的採購需求相當龐大，能元科技公司是國內規模最大的電池芯廠商，而興能高公司也是少數能掌握電池新材料的廠商；但國內的鋰電池模組廠商仍屬少數，且不太有意願投入發展電池芯，加上中、上游廠商以及特用化學品業者也都是單獨跟海外電池芯廠合作的情況，因此無法匯集成產業聚落的效應，此種模式將無法實質上帶動國內產業鏈的成長。

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，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；電池模組可分為單顆電池模組及串併聯電池模組，許多國外電池芯大廠亦同時生產電池模組，如日本的SONY、Panasonic、韓國的Samsung、LG，以及中國大陸的比亞迪、比克、力神等；下游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、電動車等等，臺灣的電池模組產值於全球市占率在四成以上，應用多以3C產品為主；目前臺灣電池模組廠商多以供應筆記型電腦電池模組為主，使用鋰鈷或鋰高分子電池芯，以4到10顆電池芯串併聯組成電池模組，但隨著手持式裝置的體積逐漸以輕薄小為考量，估計未來市場都將會以單顆電池為主流。電池模組中設計良好的晶片，將可使電池使用更為耐久，且完成防止電池過熱與爆炸的危險，其獲利性較電池芯略高。

因電動車的市場有龐大商機，因此不少電池相關業者積極投入，且都有相關的擴廠計畫，而各項正極材料中，最受看好的就是磷酸鋰鐵材料，因其具有材料充足、高熱穩定性以及材料結構穩定性佳的優點，所以備受看好，台灣與中國大陸廠商相繼投入。而台灣因磷酸鋰鐵電池的發展受到新能源車輛補貼政策影響，導致磷酸鋰鐵正極材料的需求與售價皆下滑，在原物料價格不跌反升的情況下，不利於磷酸鋰鐵材料的發展。

目前全球筆記型電池模組主要由臺灣、日本與韓國廠商供應，其中日本與韓國電池模組廠亦為電池芯供應商，均使用自家電池芯。而臺灣廠商為專業的電池模組廠，本身並無電池芯產能，且隨著電池模組市占率逐年提昇，而電池芯並無成長，因此電池芯的缺口將會逐漸形成。

臺灣廠商在鋰電池產業布局主要集中於下游組裝業，電池芯全仰賴進口，臺灣廠商以研發、生產及成本優勢，穩占筆記型電腦應用鋰電池模組市場，隨著筆電與手機市場成長趨緩，目前臺灣廠商轉向於主攻消費性電子產品之市場，但市場規模仍小。臺灣廠商唯有積極朝向車用領域發展，因此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，包括德國BMW、法國Micro與中國大陸諸多車廠等，都是臺灣廠商合作的夥伴。

電池主要應用在NB、手機等3C用品為主，但未來電池產業的新一波需求，將會由電動車開始，再到儲能櫃，現階段各國推行潔淨能源之後，接下來就是儲能需求；而未來是電動車的時代，而電池是電動車的最大成本，未來自駕車將在十年內真正上路，尤其電動車大廠正在開發超長壽命電池，採用高鎳陰極＋含矽陽極＋乾電池電極製備＋超級電容動力回收的電池方案，期望將動力電池成本降到一百美元以下，比汽油成本還低。其將老電池回收分解成原料，成為新電池的養分；因電量衰退後的鋰電池，無法提供電動車需要的大量行駛里程，但仍能處理靜態儲存電力的任務，目前各大車廠包括BMW、Nissan、福斯和比亞迪，都相繼投入研究，期望老舊電池能用來建構社區電網，提供給住宅和商業大樓使用，以減緩老舊電池的汙染問題。

中國是鋰電池的最大生產國，也是最大的出口國。在鋰電池領域，日本靠著技術和產業上的先發優勢佔據世界第一，而中國、韓國發力追趕。目前中國鋰電池產能位居世界首位，佔73%，排名第二的美國只有12%。而全球十大鋰電池生產企業，中國佔據6家，雖然2021年上半年仍受新冠肺炎疫情的衝擊，但隨著疫苗問世以及全民施打疫苗後，歐美各國預計也將率續解封，2021年下半年電動車的熱潮商機將持續顯現出來，因此鋰電池的未來商機也將持續看好。

目前國內車廠雖已相繼投入電動車的開發，許多應用於油電混合或純電動車輛之大型鋰離子電池試產計畫已於運作中；且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，發展速度較國際緩慢，需仰賴國外進口外，但廠商正致力改良材料，研發鋰電池正極材料與電解液，將可突破障礙。若國內廠商若能上下游相互整併合作，充分利用國際市場來強化自己，與歐美客戶整合，雖沒有完整的產業鏈，但臺廠仍然在電池產業找到新的機會點。尤其隨著疫情過後，過去集中生產思維已改變，加上非中國製造已成為重要政策，隨著各國客戶紛紛要求供應鏈分散，產地直接生產製造，因撤離中國轉戰印度及東南亞等國已成為首選，而未來的轉型布局值得台廠重新思考定義。