總體產業面
個體公司面

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中游
下游
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外國上櫃公司(1家) 立凱-KY
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本國上市公司(4家) 台達電 致茂 台表科 興能高
本國上櫃公司(3家) 統振 聚和 長園科
本國興櫃公司(1家) 有量
知名外國企業(4家) 寧德時代 樂金化學 松下電器 Samsung SDI
共12家
本國上市公司(6家) 台達電 致茂 美律 全漢 禾伸堂
 台表科
本國上櫃公司(12家) 順達 加百裕 西勝 新盛力 系統電
 新普 統振 廣錠 聚和 長園科
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外國上櫃公司(1家) 桓鼎-KY
本國興櫃公司(1家) 有量
知名外國企業(6家) 比亞迪 Fuel Cell Energy 日本特殊陶業株式會社 松下電器 SFC Energy
 東芝
共26家

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、磷酸鐵鋰電池。

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?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;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。磷酸鋰鐵是一種鋰離子電池的正極材料,也稱為鋰鐵電池,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,由於磷酸鐵鋰電池能量密度低,低溫性能差,但近年已通過技術升級不斷被優化,已開始被電動車大廠採用,尤其特斯拉宣布未來電動車要改採磷酸鋰鐵電池,台廠布局磷酸鋰鐵電池多年,現階段台廠可以藉此機會建立台灣的電池供應鏈。

目前鋰電池需求仍處於供不應求的狀態,傳統第三季是電池材料業的出貨旺季,尤其2021年疫苗施打後市場逐漸解封,需求面大增,除了車市供不應求外;又遠距上班成為主流,也帶動筆電與平板的銷售暢旺;2021年下半年品牌廠推出的新3C產品,搶得疫後報復性消費商機,包括蘋果iPhone13系列、iPad Air 4、Mac、Air Pods、華為P50系列、小米11、Samsung系列等等,表示電池需求不斷增加中。

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,觀察目前全球電動車動力電池主要供應商,以中國寧德時代、韓國LG化學和日本廠商松下為主,由於正極材料又占鋰電池成本逾五成以上,從鋰電池的正極材料來看,大致上分成三大類:鈷酸鋰、磷酸鋰鐵與三元材料;三元指的是「鎳鈷錳」或「鎳鈷鋁」三種金屬元素聚合物,依照調配比例的不同而來,能量密度高、循環性能好是三元電池最大優勢,是近幾年市特斯拉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上,相比磷酸鋰鐵電池都更勝一籌,但鈷礦的取得長年以來一直存有道德問題,據了解,非洲剛果民主共和國的鈷產量占全球70%,但許多當地礦廠卻雇用童工採礦引發爭議,而且三元電池當中的鎳、鈷原料在高溫結構不穩定,導致在高溫環境下容易爆炸,因此電動車產業需耗資數十億美元針對電池安全性做強化。而隨著上游原材料鈷、鎳等價格近年持續走高,也對電動車商原料取得和生產成本產生壓力,更不利於電動車普及化,加上磷酸鐵鋰電池能量密度低,低溫性能差,但近幾年透過技術升級不斷地被優化,因此已開始被電動車大廠所採用。

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,過去國內的鋰電池模組廠商仍屬少數,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。

不過隨著台廠的努力,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,而在電池芯方面,雖然台灣鋰電池芯廠的總產能只有3.5GWh,但已能滿足2025年國內儲能市場需求,尤其國內電池芯業者擁有的優異技術極具國際競爭力,而未來追求高附加價值是電池產業界的共識,期望未來台廠能再度以台灣之光揚名國際。

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。

根據估計2040年全球一年可賣出5600萬電動車,因此有千億美元的電池市場商機,而隨著電池技術不斷進步,電動車成本也不斷降低,如此龐大商機,吸引不少電池相關業者投入,也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。

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MicroCar與中國大陸諸多車廠等,都是臺灣廠商合作的夥伴。

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?輛之大型鋰?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。

氣候變遷帶起國際對環保重視,此刻綠色技術與綠色產業當道,歐美各國也紛紛制定汽車廢氣減排政策,而電動車的盛行料將帶動電池需求量大增,因此台廠若發展電池材料回收將是市場未來很大的商機,不但可提供客戶完整解決方案,更可為環境盡一份心力。