儲能系統


2013年鋰電池展-定置型儲能系統最風光

張貼者:2014年5月13日 上午12:01IAN CHEN   [ 已更新 2014年5月13日 上午12:01 ]

作為Smart Energy week 聯展中,第四屆鋰電池展於2013年2月28日隆重登場(圖一)。鋰電池從過去的移動載具開始,讓沉溺在消費型產品的電池產業瘋狂追逐,到了近兩年的環境醞釀,電池廠已清楚明白汽車應用對於鋰電池的拓展仍有許多的環節需要改善,反觀來說定置型儲能系統則是使用環境單純,無論是家庭用或者企業用,無論做為緊急應變的備用電源(UPS),或者是定置型儲能系統(ESS)為尖離峰電力調節使用,使用環境單純且效益明確。

 
伴隨著日本政府補助政策,促成2012年日本市場銷售上萬台的佳績,都讓鋰電池產業在一片殺價競爭中,找到了電池終端屬於高附加價值的應用。透過集邦科技旗下綠能事業部的觀察,特別針對電池上游中游以及下游應用個別報導展區亮點。
 
圖一 Battery Japan 展場現況
Source: Battery Japan 2013; 集邦科技整理
 
電池材料與電池芯
Toyo INK展示了對於正負極在水性製程所需之添加配方,將活性物質、CB、CNT均勻分散在水性溶液中,目前已能使用於LFP材料,NMC等則在開發之中。對於LFP添加極片添加過程中,乾燥時間也縮短了30%。透過CNT等添加劑的導入,在電池的性能上對於電池性能表現有相當的幫助。
 
住友輕金屬展示了3003-H以及3104-H型號鋁箔材料,使用了80μm厚度的高強度鋁箔,張力強度超過了200N/mm2,可避免因為機械強度不一所產生的軟包裝表面不平整(圖二),以目前許多正負極材料紛紛改用水系製程以降低生產成本與環境污染的趨勢來
看,住友輕金屬藉由改變鋁箔金屬的表面特性,確實可提高水系製成的電池芯良率。
 
圖二 鋁箔改質所產生的產品加工變化 
Source: EnergyTrend
 
新神戶電機(Shin-Kobe) 展示了各種定置型用途三元材料電池芯,其中TH100可搭配著在電信基地站使用,具備有5C高功率放電,使用壽命長達七年的特性;CH75-6則可支援太陽能與風力發電系,3C充放電設計,循環壽命達到了五千次。另外也提供了鉛酸電池、鋰電池以及超級電容的各種不同儲能電池做搭配,提供用戶端在輸出功率以及電池容量等不同需求重點下做出客製化電池系統搭配。
 
Eliiy Power展示了大型鋰鐵電池芯,與GS Yuasa 是目前日本唯二商業化大型鋰鐵電池新的公司,為了簡化儲能系統的設計,電池芯也使用50Ah的大容量設計(圖三),使用三井造船通過LiFePO4+C Licensing AG授權所生產的磷酸鋰鐵材料。對於日本許多電池組裝廠來說,有機會嘗試在日本已是主流的三元系以及鋰錳系以外的電池材料系,且保有日本生產的優良品質。
 
圖三 Eliiy Power 展示了日本首款開發的鋰鐵電池
Source: Battery Japan 2013; 集邦科技整理
 
台灣鋰鐵粉體廠宏瀨科技此次為台灣唯一參展的磷酸鐵鋰(LiFePO4)粉體廠,此次展出CM500材料,提供良好的粉體導電性,實驗測試經過三千次充放電後,充飽仍有85%殘電量(圖四);另外更值得一提的,此次也展出了CM700型產品-磷酸鐵錳,可有效提高電池容量15%,同時也兼具了鋰鐵電池的高循環壽命,目前正準備量產化到市場上,市場評價反映值得期待。
 
圖四 宏瀨科技展出複合式鋰鐵材料-磷酸鐵錳
Source: Battery Japan 2013; 集邦科技整理
 
前瞻能源(FeTec)展示了目前台灣產業界裡最缺乏自製能力的隔離膜材料,該公司使用PE乾式製程,產品厚度種類從20、32、40都有,孔隙率則維持在46~50%,並且可適度的將孔隙調整成為交錯型孔隙結構已調整放電速率,適合在高功率以及一般功率放電條件進行運作。
 
長泓能源展示了自主生產的3.2V50Ah電池芯,放電能力從0.5C~10C,同時也具備優良的功率密度(1143W/kg);另外也展示了電動汽車驗證平台(96V100Ah)、太陽能觀光遊艇與水陸兩用車、以及家用儲能系統使用25kW產品(24V100Ah/ 8S2P)標準模組型式,並視應用需求進行模組串連延伸。長泓能源后里廠也預計年中完工,歷時產能將有所提升。
 
四川天齊鋰業主要以碳酸鋰為主,礦源主要來自於澳洲、加拿大以及中國,因為礦源差異,目前主要鋰礦來源以澳洲為主,主要下游客戶為中國正負極材料廠,但目前並無從電池芯進行材料回收的開發計畫。
 
定置型電池系統
日本地區在2012年家用型電池儲能系統市場規模約10k台,而更大型的商用或建築大樓用儲能系統約一千台,看準了內需市場,無論各國電池芯或者電池組裝廠以及電源廠,都紛紛將定置型系統列為陳列必備系統,若推展順利將有機會將能源應用產業推至一個新的里程碑。
 
台灣廠生昇陽國際半導體展示了52V45Ah(圖五)定置型儲能系統,藉由與台達電等台灣公司合作,與日本日東電氣進行系統整合,成功打入日本的家用型儲能系統,也陸續通過S mark等日本電池標準,;另外也展示了與見智科技合作的高爾夫球車電池模組系統,使用15Ah單體電芯串並成48V60Ah系統,其特性還包括了具備通訊接頭,可讓駕駛者掌握系統內電池芯狀況,低溫表現在-10度仍有80%以上。
 
圖五 昇陽國際半導體會場展示
Source: Battery Japan 2013; 集邦科技整理
 
新銳動能(ANewPow)展出了,48V30Ah備用電源以及定置型儲能系統,前者可提供醫院、銀行、機場等商業環境,目前使用鋰鐵電池芯,以符合系統長效壽命的需求。後者可提供電信公司在離網環境下與太陽能板結合的獨立能源系統。產品規格從48V30,可並聯至48V450Ah。
 
中國方面,浙江谷神(Zhejiang Godsend power)展示了方形與圓柱型鋰鐵電池芯,並且著重在不等厚方形映路外殼結構專利,降低因為大電流放電所產生的外殼變型問題。同時也展示了離網式定置型儲能系統,主要應用地區在於新疆等偏遠地區的商用備用電源。比亞迪也展示了50Ah以及200Ah電池芯供定置型儲能系統使用。
 
其他
設備方面,日本東麗(Toray)展示了完整的設備解決方案,包括了同步塗佈技術(正反面塗佈)以提高極片生產速度達將近一倍(圖六),且可用於油性與水性溶劑製成。另外也提供客製化設備開發,藉由與客戶的共同開發來達到與客戶關係的緊密配合。雖然目前許多設備供應商積極切入電池設備市場供應鏈,但是以該公司觀察目前在分切(slitter)段以前的製程,仍有其設備精度的難度,短期該公司在前段電池製程設備領域仍保有相當優勢。
 
圖六 Toray 雙面塗佈技術公開亮相
Source: Battery Japan 2013; 集邦科技整理
 
韓國Nexcon提供電池組裝核心的電源管理零件,包括各式的被動保護元件,其中又以蘋果手機使用的被動元件最為受到市場關注(圖七),在儲能系統與汽車系統也沒有缺席,打破過去外界對於韓國僅有SD、LGC以及SK的刻板印象。
 
圖七 Eliiy Power 展示了日本首款開發的鋰鐵電池
 
台灣廠商銓泰環能展示了各種電池皆可使用的環保充電器,充電次數可從5~20次不等(視電池品質而定),而充電器價格約較一般鎳氫充電器多一倍價格,難能可貴的已申請到美國歐洲等各國專利。

EnergyTrend:儲能系統與動力電池 鋰電池應用新紀元

張貼者:2014年5月12日 下午11:54IAN CHEN   [ 已更新 2014年5月12日 下午11:55 ]

隨著綠色產業抬頭,能源獨立與節能環保成為國家新興產業的發展重點。根據TrendForce旗下綠能事業Energytrend的預估,過去十年鋰電池讓手機與NB產業蓬勃發展,接下來的十年將會是以家用儲能與車用電池系統為發展主體,成為下一波推動鋰電池成長的關鍵應用。

以相對較成熟的日本市場為例,根據日本在2012年3月份最新的綠能補助公告,日本國內在家用儲能系統將藉由補助政策,創造出6百億日元的市場規模,全球市場潛力不容小覷。

台灣方面也有許多廠商針對綠能產業做出貢獻,為未來商機做準備,其中,鋰鐵電池廠長泓能源成立於2009年,主要著重在鋰鐵電池,該公司使用台塑長園科技的氧化鋰鐵磷正極粉材,根據EnergyTrend的瞭解,該公司的產線是採用水系製程,同時使用堆疊極片,這種製程技術,具備具有環保且低污染的特質,且相較其他製程來說,其安全性也較高,對於定置型儲能與車輛產業的應用具有其適切性。

根據長泓能源在2012年4月初所發佈的最新鋰鐵電池應用,除了原本我們熟知的電動車應用外,也包括了儲能系統。目前該公司在產品的試用上已具有多元的經驗,在備用電源(UPS)及儲能系統領域上,皆有不錯的實績(圖一)。長泓在中國各省縣皆有電網合作案,在風光互補中,配合再生能源系統做為其2.5kW的儲能系統。另外,該公司也已經進軍日本市場,日本的家用儲能系統則是長泓下一步的著眼方向,包括3kW以及5kW的家庭用儲能系統。這類系統可以搭配智慧電網、太陽能系統,成為日本家庭節能市場中的重要儲能設備之一。

圖一 鋰鐵電池UPS用儲能模組

Source: 長泓能源科技

長泓能源在電動車的發展上採取多元的發展模式,一方面與汽車廠進行送樣合作之外,同時也與動力系統廠合作,藉由改裝現行車輛載具,進行各種數據的蒐集與零組件驗證。日前更成功地與鴻宇能源科技蔣台福董事長技術合作,共同開發純電動車(BEV, 10 KWh, 96V 100Ah)(圖二),最高時速可達120km/h以上,續航力可達100公里,最大輸出電流可至300安培。目前該電動車已開始運抵台灣進行測試規畫,預料待資料蒐集完備後,也就是該公司產品向汽車廠全面推展的時間點。

EnergyTrend認為,鋰電池市場的未來關鍵,還是在於穩定的產品品質,以及把高容量、高能量密度做好,充分滿足除了原本市場期望的動力電池市場外,家用、工業用儲能系統的市場也尚待開發。這兩種產品線都能夠提供的話,可充分發揮鋰電池廠的產能。

圖二 鋰鐵電池模組

Source: 長泓能源科技

鋰電池儲能商機起飛 鋰鐵電池市場後勢看漲

張貼者:2014年5月12日 下午11:52IAN CHEN   [ 已更新 2014年5月12日 下午11:53 ]

鋰鐵電池應用於儲能市場趨勢開始走俏。鋰電池二次應用於儲能系統的商機成形,促使具有高轉換效率、電池使用次數的鋰鐵電池瞬間變成當紅炸子雞,成為取代鉛酸電池的熱門選擇,不僅適用於電動車,亦可在太陽能、小型儲能裝置等設備上大放光彩。
電動車鋰電池二次應用於儲能系統(ESS)商機即將爆發。在相關業者推動下,電動車鋰電池回收再利用於儲能系統的已有基本的商業模式,包含重製鋰電池帶來的替代效應模式、電動車電池租賃和系統能源服務模式等,有望推助電動車鋰電池儲能商機成形。  

值得關注的是,在鋰電池儲能市場的帶動下,鋰鐵電池挾其高能量密度、高電壓和低自放電率等優勢,在鋰鈷(LiCoO2)、鋰錳(LiMn2O4)、三元(LiCoNi1-XO2)系電池中脫穎而出,可望逐漸取代鉛酸電池,成為主流的儲能應用電池。  

商業模式漸成形 鋰電池儲能前景看好 

圖1 拓墣產業研究所產業顧問中心研究經理李永健表示,電動車二次鋰電池儲能市場成形,將為電動車市場添利多。
拓墣產業研究所產業顧問中心研究經理李永健(圖1)表示,由於鋰電池容量(State of Charge, SOC)剩餘80%時,便無法再為電動車供應電力,然而,電動車鋰電池容量剩下40?80%時,仍具有高度儲能價值,可於每次充電後,再供給一般家庭使用,並具有約2天之久的用電量,因而成為儲能市場的新商機。  

李永健預估,2013年全球電動車二次鋰電池儲能系統市場需求量,將從去年的204毫瓦/時(mW/h)大幅成長至1,520mW/h,而全球儲能系統產值將從約新台幣85億元飆升至約524億元,市場商機成長可期。  

據了解,重製鋰電池儲能系統的商業模式之一,便是替代效應模式,以日本4R Energy的商業模式來看,藉由大型動力鋰電池回收重製應用於儲能系統,與全新鋰電池儲能系統的價格相較,具有大幅差異而產生替代效應。  

另一方面,儲能系統可透過社區、企業用自立型微電網,對個人家庭、大樓和社區供電;也由於採用再生能源發電,可紓解新的輸配電線路及新電廠的投資壓力,進而能降低電網投資成本。 不僅如此,二次鋰電池儲能系統還可針對微電網的分散式發電系統,預先規畫好發電電量,使儲能系統配合特定時間供電;尤其對尖峰用電時期的電力支援,可提升整體電力管理機制的效益,進一步降低高峰期供電成本。  

值得注意的是,日產汽車(Nissan)和住友集團(Sumitomo Group)各占股51%和49%的4R Energy公司,正從事電動車廢棄電池的再利用與相關業務推展,可望為二次鋰電池儲能市場注入活水。  

事實上,美國聖地牙哥國家實驗室(SNL)於2002年,便已建立電動車二次鋰電池應用的概念,但現今相關標準規格和實施辦法仍停留在學術研究階段。李永健不諱言,電動車鋰電池的造價昂貴,使得消費者對電動車接受度不高,導致電動車目前仍然不夠普及。  

不過,電動車市當前的困境,可望藉助電動車鋰電池租賃模式來解決。李永健分析,透過電動車鋰電池租賃方式,可降低消費者一次購買電動車的成本,能增進購買意願;當電動車數量增加後,亦能擴展電動車二次鋰電池回收來源,可望一次帶動兩種產業熱潮。  

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