電動車 (EV) 為汽車工業帶來全新的供應鏈生態系統。電動車除了馬達、電控模組、及眾多的IC及感測器等電子零件之外，最重要也最昂貴的就是電池。我們今天來探討一下車用電池帶來哪些商機。
領域區分
我們將這些商機區分為三大部分：
- 電池材料：包括採礦技術以及為 電動車 電池開發新材料。
- 電池管理系統：包括傳統的電池管理系統、製造過程中的品質控制技術及解決方案，以及允許電動車電池向電網供電的軟體。
- 電池生命週期：包括電池回收和二次利用技術。
電池生命週期
預期 2025 年起，每年將有數以百萬計的電動車將會報廢。然而這些電動車車上的電池有些仍然具有可觀的蓄電能力，直接報廢並不符合經濟效益。因此許多廠商都在研發電池回收或二次利用技術及用途。
電池回收
車用電池不僅是電動車最昂貴的零組件，約佔三成到四成的電動車成本，也是目前最不容易處理的零組件。電池回收為汽車原始設備製造商提供了穩定的電池原料供應，特別是陰極材料。這吸引了眾多投資機構、新創和汽車公司的關注。
車用電池體積大、重量重、回收步複雜，包含新創在內的許多公司投入自動化電池回收，依靠機器人和自動化來簡化回收過程。
二次利用電池技術
二次利用顧名思義就是利用技術翻新舊的車用電池，將之以用於電網儲存設備等新應用，解決報廢電池造成的浪費問題。安全性是阻礙電動車電池二次利用的關鍵因素，電動車的電池起火新聞時有所聞，如果全新電池都無法避免起火，要如何確保使用過的車用電池不會更容易發生事故？
許多公司正在透過新技術來診斷電池健康狀況，例如，使用超音波感測器對電池進行診斷，以找出可能會引起火災的瑕疵電池。
電池管理系統
Tesla 使用遠程資訊處理等電池管理系統來優化電動車電池的性能。透過取得的數據，汽車公司可以調整其硬體和軟體以增加車輛續航里程並防止電池故障。未來，充電優化軟體等新電池管理系統組件將會直接整合到車輛上，遠程處理將變成輔助角色。
品質控制分析
製造電池的工廠必須嚴格控管潔淨度，否則容易產生瑕疵品。例如，2019 年 Panasonic 在內華達州為 Tesla 生產電池的超級工廠，由於清潔問題和員工無視 SOP，曾經一天報廢50 萬顆電池。
新創公司使用新的硬體感測器 (例如超音波感測器來發現電池結構中的異常) 及人工智慧驅動的軟體分析，來檢測生產過程中的缺陷。除了可協助防止後續生產線上的損失，也能協助電池製造商能測試和優化新的電池設計。
充電優化軟硬體
Tesla 最新的電動車快速充電站 V3 Superchargers 能夠進行智慧充電，能依電池電量自動調整充電輸出功率，以防止電池衰減。
一些新創正在使用不同的 AI 模型分析來找出最佳充電模式。例如，利用天氣條件來調整充電速度，或是對廠商的電池進行測試和分析，根據結果為廠商提供客製化的充電模型。
Tesla Megapack 超級儲能設施
電網軟硬體
2021 年初德州大風雪造成全州電網癱瘓導致大規模停電，斷水斷電長達一週。類似天災催生分布式能源系統的推廣，特別是家用 (例如 Tesla 的 Powerwall) 及大型儲能系統 (例如 Tesla 的 Megapack)，以期能在災害期間持續基本供電。
除了儲能設備，車輛到電網 (V2G) 技術使電動車也能夠將其電池儲存的電力供應給家庭使用或回饋給電網。Ford F150 Lightning 電動皮卡和 Nissa Leaf都已具備 V2G 所需的雙向充放電功能。因技術尚未成熟普及，眾多新創公司如雨後春筍般出現，投入研發以提供解決方案。
電池材料
許多新創及汽車公司正專注於重新設計車用電池的不同組件，包括陽極、陰極和電解質的材料，以提升電池效能及解決現有材料帶來的缺陷 (如容易起火) 及限制。另外它們也投入鋰礦開採技術的優化或創新，以降低採礦成本。
採礦
電池原料現在約佔電動車電池總成本約 80%，這使得它們在降低電動車成本方面變得越來越重要。Tesla 的直接鋰提取 (DLE，Direct Lithium Extraction) 的新技術，可以使用食鹽氯化鈉直接從鋰粘土中萃取鋰，而不是從全球少數幾個地方才有的鋰滷水池中萃取。
傳統的鋰提取涉及露天礦場及大型蒸發池以濃縮原鹵水中所含的鋰， 它需要用到大量的淡水，對環境影響巨大。一些公司正專注於改進此傳統的滷水提鋰技術，不僅可以大幅提高鋰的回收率，同時大幅減少耗水量。
陽極 (負極)
傳統的陽極依賴石墨，為了讓續航里程更長、充電速度更快，Tesla 正在尋求引入新材料，主要是矽，來提高電動車的電池性能。開發矽負極的新創公司數量眾多，並且是電池材料領域資金最充足的。
鈮是另一種可以替代石墨的材料，因為它在快速充電和較低溫度下具有較長的使用壽命和強大的性能條件。但該領域的新創大多仍處於早期階段。
陰極 (正極)
目前的陰極材料使用的是鈷，但全球的鈷大部分來自剛果共和國使用童工的礦山，因此飽受爭議。再者，陰極故障也易引起電池起火，因此需尋找其它材料。
有許多材料很有機會成為電池陰極的明日之星。Tesla 未來的低階車款將使用磷酸鐵鋰 (LFP) 電池，其價格低廉且不容易起火。高階車款將使用高鎳含量的陰極，價格雖然昂貴但可以提升續航里程和充電效能。
由於潛在的電池火災，僅使用鎳的陰極仍處於開發階段。一些新創公司則嘗試使用錳等其他材料來穩定鎳。
電解質
現有鋰電池中的電解質材料的高易燃特性也是電池起火的因素之一。許多公司正在研發一種不可燃的固態電解質，使用這種電解質的電池稱為固態電池。許多固態電池新創近年來獲得大量資金，並有數家已透過 SPAC 公開上市。除固態電池外，一些新創也持續研發，致力於解決傳統液態電解質的易燃性問題。
展望
汽車產業從福特汽車開始，現在電動車成為主流大勢底定，整個汽車產業供應鏈重新定義。這個轉型剛剛開始，本文內容牽涉到的公司就有上百家，未來一個世紀的機會無窮。而電池本身，也被人稱是新黑金，因為綠色能源與新型電網基礎建設都需要儲能設備，根據各種特定需求持續優化的技術或產品開發充滿商機!