• 當前電動車產業所面臨的挑戰 

1. 銷售增長率放緩
2. 對電動車（BEV）的疑慮

• 電動車電池產業的願景 

1. 亟待改進當前的主要鋰電池技術（NCM和LFP）
2. 解決續航焦慮，並在電動車設計中平衡成本

• EV產業對電池設計的核心需求是什麼？

1. 解決續航焦慮：充電能力與便利性、產業健康度
2. 解決續航焦慮: 電池在寒冷天氣與高速行駛下的能效表現
3. 降低電動車整體使用成本：初始價格與二手車殘餘價值 
4. 健康的電動車產業必須重視生態內每個環節的利益

• 促使電動車產業成功實現健康發展的關鍵是什麼？

      導入具備真正量產能力的革新技術

• 如何透過次世代電池導入革新技術以促進產業健康化?

1. 何謂次世代電池技術
2. 傳統鋰電池 vs 次世代電池：隔膜系統篇
3. 傳統鋰電池 vs 次世代電池：電解質系統篇

• 次世代電池的技術進程與成本挑戰

1. 導引出集大成的次世代電池系統：輝能鋰陶瓷電池系統 – 技術篇
2. 導引出集大成的次世代電池系統：輝能第四代鋰陶瓷電池系統 – 成本篇

【當前電動車產業所面臨的挑戰】

1.銷售增長率放緩

儘管銷售率面臨挑戰，市場對電動車的未來發展依然保持積極樂觀。根據2024年8月麥肯錫的最新報告，約80%的歐洲消費者表示有意在未來購買電動車。然而，2024年初，全球電動車的銷量增長遭遇了顯著放緩，尤其是在歐美市場，增長幅度明顯低於預期。

在這樣的背景下，「電池技術」的發展方向成為焦點所在。作為電動車的“心臟”，電池不僅是最核心的技術，還是成本最高的組件之一。儘管過去十多年來，電池技術在能量密度、充電速度及成本控制方面取得了顯著進步，但這項技術是否已經足夠推動電動車行業進入健康的發展模式，仍然是一個引人深思的問題。

更進一步，產業鏈中的五大關鍵環節—電池製造商、電動車製造商、售後市場服務商、充電站運營商和消費者—是否能合力共進，為電動車的普及提供強大推動力？這一問題不僅關係到技術層面的突破，還涉及到如何消除消費者對於電動車的顧慮，尤其是在續航、充電便捷性等方面。

或許，在尋找答案之前，各方產業鏈需要面對一個殘酷的現實：「市場正在快速擴大，但要吸引更廣泛的消費者，仍面臨重重挑戰。真正驅動消費者選擇電動車的動力，在於如何幫助習慣了傳統內燃機車（ICE）的用戶，實現無縫過渡到電動車，並且在這一過程中，保留內燃機車所帶來的優勢與便利性。」

2.對電動車（BEV）的疑慮

根據2024年8月麥肯錫的報告，消費者在選擇電動車時，主要顧慮來自於與傳統內燃機車（ICE）使用習慣之間的差異。這些顧慮不僅體現在消費者的認知上，更直接影響著市場的接受度與發展速度。作為電動車產業鏈的重要一環，深入分析電池技術對於電動車發展的影響顯得尤為重要。藉由調查數據得到的分析，我歸納出以下三大主要阻礙因素：

1.整體使用成本

• 初始購買價格
• 二手車的殘值
• 電池回收成本

2.里程焦慮

• 全天候、全場景的真實行駛距離
• 充電基礎設施的便利性

3.電動車的安全性

• 電池熱失控的不可預測性
• 起火後缺乏有效的滅火方式

以上問題構成了當前消費者在轉向電動車時的主要障礙。為瞭解決這些挑戰，未來的電池技術必須在價格、續航和安全性上進行全面升級。

接下來，我將更深入分享現有主流電池技術與模組設計，並比較基於內燃機車（ICE）與電動車技術所構建的解決方案。從電芯設計、模組技術，到其他相關方案，我們將探索更符合消費者需求的未來電池技術方向，為推動電動車普及鋪平道路。

【電動車電池產業的願景】

1.亟待改進當前的主要鋰電池技術（NCM和LFP）

當前，電動車市場上的主流電芯系統可分為兩大陣營：NCM（鎳鈷錳）電池和LFP（磷酸鐵鋰）電池。這兩種技術各有其優勢，但也面臨著不小的挑戰，無論是在能量密度、安全性，還是市場需求的變化上，這些技術都亟需進一步的突破和改進。

LFP電池的現狀與挑戰
LFP電池以低成本和優越的安全性能，在早期市場中占據了主導地位。然而，其較低的能量密度始終是該技術的一大瓶頸。隨著消費者對續航里程的要求日益增加，LFP電池的市場份額自2010年至2019年期間逐漸下滑至25%~30%，未能有效應對市場對更高效能電池的需求。

NCM電池的興起與困境
NCM電池由於具備較高的能量密度和持續的技術進步潛力，自2019年以來，迅速占據了超過65%的市場份額。儘管如此，2020年一系列高鎳NCM電池起火事故暴露出其安全性問題，這引發了業界對其可靠性的深刻擔憂，並對技術發展造成了遲滯。儘管隨著模組技術的提升，安全性已有所改善，但安全性的根本問題依然未能徹底解決。

技術瓶頸與市場變遷
從2019年至2024年，NCM電芯的能量密度年均增長率僅為2.7%至3.2%。另一方面，LFP電池依賴CTP（cell-to-pack）設計提升電池包的能量密度，不過，由於LFP電池的重量較大，其能源效率仍不及NCM電池。尤其在中國市場，自2022年補貼結束後，LFP電池以低成本優勢逐漸崛起，2024年市場份額已達65%以上。然而，LFP+CTP方案的引入使得二手車的殘值過低，這對市場需求產生了負面影響，進一步影響了消費者的購車決策。

未來的期待
從現有技術的發展情況來看，無論是LFP還是NCM電池，均無法完全滿足消費者在成本、續航里程及安全性方面的綜合需求。未來，唯有真正突破現有技術瓶頸，推出下一代電池技術解決方案，才能夠推動電動車產業的健康發展，並實現長期可持續的願景。只有這樣，才能在全球產業裡推動電動車的普及，迎接更加綠色與智能的出行未來。

2.解決續航焦慮，並在電動車設計中平衡成本

在電動車發展過程中，初始售價與行駛距離之間的平衡，無疑是核心挑戰之一。隨著電動車市場逐漸擴大，如何在不妥協於續航的情況下，控制成本，成為了產業各方的關注焦點。巧妙的是，解答這一問題的線索或許能從內燃機車（ICE）的設計中找到。

為了更深入的理解這一挑戰，我們應該以內燃機車（ICE）的行駛模式為基準，重新審視當前的電動車與電池技術是否能有效達成以下目標：

1.減少消費者的里程焦慮

• 充電基礎設施的覆蓋範圍和便利性至關重要。設計方案應著重促進充電站的廣泛佈局，從而提高消費者在長途旅行中的便利性。
• 同時，電動車應該在實際駕駛環境中實現更接近理想的行駛距離，從而增強消費者對電動車的信心，讓續航不再成為決策障礙。

2.平衡續航與初始價格

• 在減少行駛焦慮的同時，電動車的初始售價亦需進行平衡。如何縮小電動車與內燃機車（ICE）之間在使用成本與駕駛體驗上的差距，成為提高市場競爭力的關鍵。
• 優化電池設計與技術，充分發揮電動車在環保以及維持初始購車成本在消費者預期範圍內的優勢，從而彌補續航上的不足，提升消費者的整體滿意度。

隨著這些挑戰逐步得到解決，電動車（BEV）將迎來第二波增長高峰，並最終成為消費者的首選交通工具。在這個過程中，技術創新與市場適應性的完美結合，將成為推動電動車普及的關鍵動力。

【EV產業對電池設計的核心需求是什麼？】

1.解決續航焦慮：充電能力與便利性、產業健康度

當我們回顧過去數十年的汽車發展，內燃機車（ICE）在加油後的行駛距離也經歷了顯著變化，值得深入分析：

從1980年約400公里的行駛距離，到2020年達到650公里，ICE車主的續航焦慮逐年減少。相較之下，電動車駕駛者則一直處於續航焦慮的陰影下，這揭示了問題的根本不在於行駛距離，而是在於充電與加油的便利性差異。

充電便利性的挑戰

目前主流的鋰電池技術尚無法實現真正的快充。雖然目前的充電系統能在25至40分鐘內將電池充至60~80%，但由於充電站的盈利不足，進而抑制了投資意願，限制了充電設施的普及與發展。

未來的解決方案應該聚焦於實現真正的快充技術，即在5至8分鐘內充滿60~80%的電量。這不僅能顯著提升用戶體驗，還能激勵更多的充電站業者進行基礎設施投資。當快充技術得以突破，將有效消除消費者的續航焦慮，並加速電動車的普及。

形成正向循環

如上所提，要實現電動車的普及，必須依賴快充技術和完善的充電基礎設施。這一切的關鍵在於建立一個健康的產業生態：

• 充電站的普及將提升消費者的購車意願，進而促使電動車銷量增長；
• 隨著市場需求的增加，更多投資者將投入充電基礎建設，進一步完善產業鏈；
• 這樣的良性循環最終將使電動車成為與內燃機車（ICE）一樣的主流交通工具。

唯有突破快充瓶頸，並確保充電站業者能夠實現可持續盈利，才能為電動車的普及奠定穩固的基礎，消除消費者的續航焦慮，最終實現BEV對內燃機車（ICE）的全面替代。

2.解決續航焦慮: 電池在寒冷天氣與高速行駛下的能效表現

在電動車的發展過程中，續航焦慮一直是消費者最關注的問題之一。而低溫與高速行駛兩大挑戰，則直接影響到電池的性能和行駛距離。今天，我將進一步揭示低溫對BEV性能的影響及相應的解決方案，同時剖析高速行駛下的電池能耗問題。

低溫對BEV性能的影響與解決方案

在寒冷天氣中，電動車的電池電化學特性面臨顯著挑戰。當溫度降至0°C至-15°C時，電池的能源效率從室溫基準下降至原來的40%~65%。這意味著，若電動車在理想情況下能夠行駛500公里，在低溫下其續航里程可能縮短至僅剩下200~325公里，甚至更少。

目前的解決方案主要依賴外部熱汞模組加熱電池包，來提升電池的工作溫度。然而，這一技術並未從根本上解決電池電化學反應效率下降的問題，並且外部加熱會帶來額外的能源損耗，改善效果有限。

根本性的解決方案在於改進電解質性能技術。開發全無機電解質，這項創新將對電動車的性能帶來革命性的影響。與傳統有機電解質相比，全無機電解質在低溫環境下，特別是在-20°C等極寒條件下，能夠保持卓越的離子導通能力，顯著提升電池的整體效率。這意味著，不僅可以縮小理想與實際續航距離之間的差異至10%，大幅度超越目前傳統電池續航差異高達50%以上的情況，還能顯著提高電動車在寒冷天氣中的穩定性和可靠性，從而減少低溫對性能的影響，增強消費者的信心。

開發全無機電解質技術，無疑是克服低溫影響的一個關鍵突破，它不僅為未來電動車的普及奠定基礎，更是提升整體電池性能和延長使用壽命的核心。隨著這項技術的開發，電動車將能在各種極端環境下保持穩定運行，為消費者提供更加可靠和高效的駕駛體驗。

高速行駛對BEV的挑戰與解決方案

高速行駛為電動車帶來了另一個顯著挑戰：能耗的增加與熱量積累。

在高速行駛時，電動車需要進行高電流放電，這會直接導致電池能量消耗加劇，從而縮短行駛距離。此外，大量的熱量在電池內部積聚，為了避免過熱，冷卻系統需要頻繁啟動，這不僅無法有效減少能耗，還進一步加劇了熱量問題，造成額外的能量損耗。因此，高速行駛下的能耗與熱管理問題，成為提高BEV性能的關鍵挑戰之一。

要解決這一問題，關鍵在於降低電池內部的電阻以及加強散熱能力。首先，提升電解質的離子導通能力，並採用新型全無機電解質，有助於降低內部電阻，從而提高整體能效。其次，改進正負極材料的電荷轉移能力，優化介面接觸，能進一步減少內部阻力。

此外，提升電池的散熱能力也是重要的應對策略。使用全陶瓷隔層來提升電芯內部的散熱係數，並通過優化電池結構（如大面積設計），增強散熱性能。這樣的設計可以顯著提高散熱效率，與傳統設計相比，散熱面積可提升數倍，這對減少熱量積累、提升電池穩定性至關重要。

降低里程焦慮，提升用戶駕駛體驗

從整體來看，電動車要突破低溫和高速行駛帶來的挑戰，必須依賴於電解質技術的創新，並加強散熱設計與內部電阻的降低。這些技術改進將使電動車的實際行駛距離更加接近理論設計值，並具備更高的穩定性與可預測性。最終，這將有效減少消費者的里程焦慮，提升駕駛信心。

3.降低電動車整體使用成本：初始價格與二手車殘餘價值 

在電動車產業的發展中，一個關鍵問題是如何降低電動車的整體使用成本。受到內燃機車（ICE）設計啟發，電動車的設計應該不僅單純追求一次充電的長行駛距離，而是應該從幾個核心需求著手，打造更具市場競爭力的產品。這些需求包括：

• 提高能量密度以降低重量與成本：提升電池的性能，同時減少對超大電池的依賴。
• 確保極短時間內充電里程顯著提升：提升充電效率，以便在短時間內大幅提升行駛距離。
• 提高電池在不同行駛場景（尤其在低溫和高速行駛時）的穩定性：減少理想行駛距離與實際行駛距離之間的差距，提升用戶信心。

例如，在平價車型的設計上，採用次世代電池技術，將55kWh的電池取代傳統LFP+CTP設計的83kWh電池，這帶來了顯著的性能提升：

• 極短充電時間：只需5至8分鐘即可充至270km至360km的行駛距離，相較於傳統鋰電池僅能提供50~100公里的充電里程。
• 更高的能量密度：次世代電池的能量密度達到360~380Wh/kg，超過傳統LFP電池的200%以及NCM電池的33%~40%。這意味著電池包的重量將顯著下降，使用效率得到顯著提升。
• 更高的體積能量密度：次世代電池的體積能量密度達到810~860Wh/L，這比傳統的LFP電池高出200%，並且比NCM電池高出33%至40%。這使得電池能夠使用更靈活的模組化設計，而不再需要依賴CTP（cell to pack）的設計方式。這不僅有助於減少維修成本，還能大大提升二手車的殘值，因為模組化設計更容易維護和更換，使得電池的耐用性和回收價值優於傳統的LFP+CTP設計。

不僅如此，次世代電池還具備了卓越的低溫性能，能夠在寒冷環境中維持較高的能效。在低溫（-10°C至-15°C）環境下，與室溫的行駛距離差異不超過10%（至少保持90%的續航力）。相比之下，傳統LFP和NCM電池在低溫下的續航能力僅能保持原有的38%至50%。

更重要的是，次世代電池在高速行駛中的能效表現同樣卓越。在133 km/h的車速下，其行駛距離與93 km/h相比差異不到10%，而傳統鋰電池（如LFP和NCM）則只能保持原有的65%至75%的續航能力。這樣的性能提升意味著電池包的能量需求將大大減少，進一步降低電池包的總重量，並最終降低電動車的初始售價。

總體而言，這些技術創新使得次世代電池表現出多種顯著的優勢：

• 更高的能量密度與充電效率：次世代電池提供相同續航里程的情況下，體積更小、重量更輕，這不僅使得電池更具經濟性，還能有效降低電動車的初始售價。
• 更高的二手車殘值：由於採用了模組化設計，維修與回收過程的成本大幅降低，這使得二手市場的電動車殘值顯著提高。
• 全天候與全行駛場景適應性：更好地應對各種環境條件，無論是低溫還是高速駕駛，能夠減少這些因素對行駛距離的影響，從而提升消費者的實際駕駛體驗。
  

這些優勢使得搭載次世代電池的電動車在成本、效能和耐用性上均優於傳統鋰電池車型，從而提升其市場競爭力並加速普及。

4.健康的電動車產業必須重視生態內每個環節的利益

在電動車產業持續擴展的過程中，傳統鋰電池技術已經完成了其歷史性階段的任務，然而，未來要實現一個健康且可持續發展的產業鏈，必須依賴於創新電池設計來滿足市場日益增長的需求。這不僅是技術層面的革新，更是對整個生態系統利益的全盤考量。

首先，安全性是電池設計的基礎。在這一關鍵領域，無論如何進行技術創新，都不能對電池芯的安全性妥協。這不僅關乎消費者的生命與財產安全，更是整個產業健康發展的重要基石。

然而，未來的電池設計必須克服各方面的挑戰，以確保整體產業的健康運行。這需要引入革新技術來推動產業的轉型：

1.持續提升電池能量密度與效率：通過改進電池的核心技術，實現更高的能量密度和更長的行駛距離，從而有效提升電動車的市場競爭力。

2.確保極短時間內的充電能力：提供更快速的充電選項，顯著減少充電等待時間，並進一步提升消費者的使用體驗。

3.設計可維修、模組化的電池系統：使電池更具維修性和可回收性，從而提高二手車的殘值，增強消費者的購車信心。

此外，產業健康化的關鍵在於重視每個產業鏈環節參與者的利益。每個參與者的成功都將推動整體產業的正向發展循環：

• 電動車製造商獲利：通過採用創新電池技術，電池包的總重量得以降低，整體電池成本下降，並有效提升單位能量的行駛距離。這不僅能夠平衡消費者的行駛焦慮，還有助於使電動車的初期售價更接近內燃機車（ICE）車型，進一步提升消費者對電動車的購買意願。
• 充電站擁有者獲利：新技術的引入將大大提高充電站的周轉率，從而帶來盈利增長，進一步激勵充電站擴展佈局的意願，促進充電設施的迅速增長，推動產業鏈的整體健康。
• 維修廠、二手車商與電池包回收公司獲利：隨著電池系統的模組化設計及更高的可維修性，電池包的使用壽命延長，二手車的殘值提高，回收成本降低，這將使維修廠、二手車商及電池回收公司獲得更多利潤。
• 消費大眾與社會獲利：當電動車產業鏈的每個環節都能實現獲利，整個產業將進入一個強大的正向循環，從而加速電動車的普及與升級。這不僅將徹底改變消費者的出行選擇，實現從內燃機車（ICE）到電動車的無縫轉換，還將深刻推動經濟效益與可持續發展的雙重目標達成。隨著各方利益的高度協同，電動車產業將像內燃機車產業一樣，步入一條蓬勃發展、持續創新的道路，為全球能源轉型與環境保護作出不可逆轉的貢獻，徹底引領未來交通的變革與升級。

這樣的生態系統將促進電動車市場的健康發展，最終實現一個具有競爭力且可持續的電動車產業。

【促使電動車產業成功實現健康發展的關鍵是什麼？】

導入具備真正量產能力的革新技術

要實現電動車產業的健康發展，關鍵在於導入具備真正量產能力的革新技術。隨著電動車市場的迅速擴展，未來的成功依賴於能夠實現規模化生產且具備高效能的電池技術。

要實現電動車產業的長期健康發展，革新技術的關鍵之一在於，次世代電芯設計必須具備幾個核心特徵：

1.快充能力：縮短充電時間，提高消費者使用便捷性。

2.優異的低溫性能：保持良好的續航與效能，應對嚴寒氣候挑戰。

3.持續增長的能量密度：提升行駛距離，減少對大電池的依賴。

4.高散熱能力與低電阻：提高電池的穩定性，延長壽命，降低能量損耗。

5.本質安全與系統級主動安全技術：確保電池在各種環境下都能高效運行，並保障安全性。

健康的電動車產業成功關鍵：革新技術無需額外限制
革新技術的真正價值在於其能簡化製造與應用，避免額外的系統限制，確保電動車的生產與應用不會因複雜的設計而增加不必要的成本與困難。以下是實現目標的具體條件：

1.避免額外的系統需求
次世代電池設計不應該依賴額外的熱汞系統或特殊加壓模組，這樣會降低電池包的體積與重量利用率，反而無法展現高能量密度的優勢。以固態聚合物系統為例，其離子導通性能只能在高溫下匹敵傳統鋰電池，並非理想選擇。而硫、磷化物和氧化物燒結系統則需要高壓來避免材料接觸不良，這樣的設計過於複雜，且會顯著增加成本。

2.製造技術需整合並簡化
革新技術需要涵蓋新材料、新電化學系統、新結構設計、新製程及新設備，並且要能夠通過技術整合實現高效量產。這意味著，次世代電芯技術需要專屬的量產線，而非沿用傳統鋰電池的生產流程。製程的簡化至關重要，這不僅能提高生產效率，還能穩定良率與直通率。傳統電池生產過程中，乾燥室的需求面積較大，而次世代電池技術則要求乾燥室的面積能縮小至傳統需求的一半甚至四分之一。這不僅能顯著降低生產設施的建設成本，還能減少維護費用，進一步提升整體製造效率。

3.材料成本需隨規模化下降
隨著新技術的規模化生產，材料的成本必須快速下降，避免出現大規模生產卻無法實現降成本的情況。材料的可行性和成本效益將直接影響整體產業鏈的發展與競爭力。

4.簡化回收模式
革新技術的材料回收過程應簡化，更有效地回收電池中的鋰含量，特別是來自電解質或陶瓷隔層中的鋰。理想的回收率應該達到50%至70%，這不僅能減少資源浪費，還能確保這項新技術在回收過程中的成本效益與傳統技術相當。

當電池製造商在著手設計符合電池需求的核心特徵時，不可避免地會遇到以上四個主要的挑戰與問題。幸運的是，輝能科技已經開發出創新的解決方案，成功解決了這些問題，並將實現零缺陷的目標。於本文中，我也將首發細述我們是如何克服這些挑戰，並確保未來的電動車產業能夠迎接更健康的發展道路。

【如何透過次世代電池導入革新技術以促進產業健康化?】

1.何謂次世代電池技術

在電池技術的發展中，次世代電池無疑是當前最具革命性和前瞻性的技術之一。作為次世代電池的先行者，我可以非常明確地分享給各位，傳統鋰電池與次世代電池之間的關鍵差異：

1.全陶瓷隔層替代高分子隔膜
自從傳統鋰電池問世以來，已經有34年的歷史，這段時間內一直以高分子隔膜（如PP/PE）作為電池內部的隔離材料。然而，次世代電池選擇了全新的陶瓷隔層。這一創新技術不僅在熱穩定性和機械強度上實現了大幅度提升，還加強了電池的整體安全性與性能。陶瓷材料能夠在極端條件下維持穩定，顯著提升電池在高溫或短路等情境下的安全性，這對未來電池的大規模應用具有至關重要的意義。

2.無機電解質取代有機電解液
另一大革新是次世代電池在電解質的選擇上做出了突破。傳統的鋰電池使用的是有機碳酸酯電解液，這種液體在高溫下可能存在一定的安全隱患。與此相比，次世代電池選用了全部或部分無機電解質，這些包括無機氧化物、硫化物、鹵化物、氮化物等，或它們的複合形式。這一改變不僅大幅提升了電池的離子導通率，還顯著改善了低溫性能和整體的安全穩定性。無機電解質的使用讓電池更耐用且更安全，滿足了當今市場對高效能和高安全性的需求。

這些技術的根本性差異為次世代電池奠定了全新的性能和安全標準，並為未來的電池技術發展鋪平了道路。隨著這些革新技術的進步，電動車產業將迎來一場深刻的變革，促進整個產業鏈的健康發展。

2.傳統鋰電池 vs 次世代電池：隔膜系統篇

在探討次世代電池的時候，隔膜系統扮演著至關重要的角色。傳統鋰電池使用的隔膜大多是高分子材料，但隨著科技的進步，次世代電池已經開始引入全陶瓷隔層。這一創新技術不僅提升了電池的性能，還解決了傳統鋰電池的一些限制。下文將詳細分析全陶瓷隔層的三大核心優勢，以及它在未來電池技術中的應用潛力。

全陶瓷隔層的三大核心優勢

1.優越的熱穩定性（無熔點）
全陶瓷隔層的熱穩定性遠超過傳統隔膜。陶瓷材料的熔點或分解溫度超過1000°C，這意味著即使在極端高溫下，陶瓷隔層仍能保持形狀穩定，並且不會影響其電子絕緣性能。例如，在300°C的高溫環境中，它仍能保持穩定狀態，這對提高電池的安全性至關重要。並且，陶瓷隔層的操作電壓範圍可達到5.0V，相比傳統材料大大提升了系統的穩定性和兼容性，讓電池在高壓運行下更可靠。

2.生產效率高，兼顧能量密度與良率
全陶瓷隔層在生產過程中的高效率是另一大亮點。它使用的濕膜工藝是一個非常適合高效量產的技術。這種工藝能夠製作出更薄的陶瓷隔層，這不僅有助於提升電池的能量密度，還能保持隔層的柔性，從而減少因脆弱而產生的裂縫問題。這樣的設計使得電池的生產良率更高，並且能夠在更短的時間內實現大規模的生產，滿足市場需求。

然而，另一種常見的技術是乾膜工藝，它雖然提供了不錯的結構穩定性，但當陶瓷隔層過薄時，卻容易出現破裂，從而影響到生產穩定性。而且，這種工藝在同時追求高能量密度和穩定生產的目標時，會面臨更多挑戰，無法在性能和生產效率之間取得最佳平衡。

3.卓越的機械強度（不可壓縮變形）
陶瓷隔層在次世代電池中的重要性，體現在其強大的機械強度上，尤其是在防止壓縮變形方面。這項技術不僅提升了電池的耐用性，還大幅增加了安全性，讓電池在各種極端條件下依然穩定運行。

首先，陶瓷隔層在面對外部衝擊時表現出色。當電池遇到剪切或碰撞等外力時，陶瓷隔層能夠有效地防止電池的正負極接觸，這樣就能避免短路等危險情況的發生。這種強度使得電池在日常使用過程中更加耐用，減少了因外力損壞而導致的故障風險。

更重要的是，陶瓷隔層在快速充電過程中的表現也同樣令人印象深刻。在充電過程中，像矽或鋰金屬這樣的活性材料會因為體積變化而產生高應力。傳統的隔層可能會在這種應力下變形，從而影響電池的安全性。但陶瓷隔層則能夠有效抵禦這些內部壓力，即使在快速充電的情況下也不會擠壓或變形，從而大大提升了電池的整體穩定性和安全性。

總的來說，陶瓷隔層的卓越機械強度讓它在面對各種內外部挑戰時，都能保持優異的性能，並保障電池在高負荷情況下仍然安全、穩定地運行。這對於實現長期可靠的電池使用體驗至關重要，無論是日常駕駛還是快速充電，都能充分發揮其優勢。

技術拓展與應用潛力：全陶瓷隔層的未來價值

1.支持高利用率的負極活性材料
全陶瓷隔層的出現，為負極材料的選擇開闢了新天地。它可以穩定地支持100%的矽或鋰金屬作為負極材料，這意味著能夠有效提升電池的能量密度。矽和鋰金屬被認為是未來電池的高效能材料，因為它們比傳統的石墨材料能存儲更多的能量，而陶瓷隔層正是實現這一目標的關鍵所在。

2.解決快充瓶頸
對於許多人來說，快充是電動車的“必備功能”，但傳統電池的充電速度一直是瓶頸。室溫下的快充過程，限制因素主要來自於電荷轉移效率，而全陶瓷隔層的高穩定性和低內阻使得它能夠支持矽基負極材料，如此就能在不擔心內部應力造成隔層變形或短路的情況下實現快速充電。  這樣一來，電池在短時間內即可充滿電，徹底解決了快充的瓶頸，讓用戶在充電時不再為時間焦慮，為電動車及其他應用領域提供更高效的充電體驗。

3.傳統鋰電池 vs 次世代電池：電解質系統篇

隨著電動車及各種先進設備對電池性能的需求不斷提高，傳統的鋰電池技術已經無法完全滿足未來的應用需求。尤其是次世代電池的出現，為電動車行業帶來了全新的突破。其中，全無機電解質技術是目前最具潛力的一項革新，它能有效提升電池性能，並解決許多傳統鋰電池無法克服的問題。

這項新技術相較於傳統的有機電解液，展現了許多更優越的特性，特別是在性能穩定性、環境適應性及安全性方面有了顯著提升。本文也深入剖析全無機電解質如何徹底顛覆現有技術格局，並為電池領域帶來革命性的力量，開啟全新的未來。

全無機電解質技術包含固態、凝態及液態離子液體等形式，無論是氧化物、硫化物、鹵化物還是氮化物，這些新型材料都具有更高的潛力來滿足電動車及其他先進裝置的需求。這些材料能有效解決傳統有機電解液無法克服的問題。以下是全無機電解質需要具備的幾個關鍵特徵，同時也是它在性能、安全性及環境適應性上提供顯著優勢的核心所在。

1. 高離子導通率

• 室溫性能：全無機電解質在室溫下的離子導通能力顯著高於液態有機電解質。這意味著電池能夠以更高的效率運行，提供更穩定的電力輸出，讓裝置運行更順暢且省電。

• 低溫性能：當環境溫度較低（如-20°C以下），這些全無機電解質仍能保持較高的離子導通率，這能顯著減少低溫帶來的性能衰退問題。這對於在寒冷地區使用的電動車或設備至關重要，避免了傳統鋰電池在低溫下充電慢或失效的情況。

• 硫化物全無機電解質：在低溫下的表現超越了傳統的液態有機電解質，能更有效地保持導電性能，即使在寒冷環境下也不會輕易受到影響。
• 氧化物複合電解質：在低溫下的表現也很接近液態有機電解質，因此它在寒冷環境中也能保持穩定。而純聚合物電解質的低溫性能則比較弱，這使得它在低溫下的效果不如氧化物複合電解質來得可靠。

2.高溫穩定性

傳統的液態有機電解質在高溫（超過200°C）下會分解，並釋放出可燃的氣體，這樣的情況對電池的安全性構成了潛在威脅。而硫化物全無機電解質的分解溫度大約在300°C到400°C之間，這讓它在高溫下的穩定性大大提高。同時，它仍會產生有害的可燃氣體H2S，這是一個需要考慮的安全問題。

至於氧化物複合電解質，由於其成分中包含了部分有機液態電解質，因此它的分解溫度與傳統的有機電解質相似，在高溫下仍會釋放出可燃氣體。這些都使得全無機電解質在高溫環境中的穩定性，成為我們在選擇和開發次世代電池時必須要特別重視的關鍵因素。

3. 氧化還原穩定性與活性材料的接觸性能

當全無機電解質與高電壓正極材料或鋰金屬等高活性材料接觸時，必須確保其化學穩定性，以避免釋放可燃氣體。然而，現有的一些全無機電解質系統，如硫化物和氧化物複合電解質，仍然在這方面存在一定的不穩定性。

在特定情況下，這些電解質可能會與活性材料反應，釋放出如硫化氫（H₂S）、甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）、氫氣（H₂）及一氧化碳（CO）等可燃氣體。這類氣體的釋放不僅會顯著降低電池的安全性，還會大大增加燃燒或爆炸事故的風險。因此，如何提高這些電解質系統在高活性材料環境中的穩定性，並有效避免這些可燃危險物質的釋放，是當前技術進步的重要方向之一。

4. 電解質與活性材料表面保持良好接觸

在電池的運作中，電解質和活性材料的接觸是非常重要的，尤其是在材料膨脹和收縮的過程中，這樣才能保持穩定的性能。液態有機電解質在這方面表現得比較靈活，能夠自動適應材料的變化，保持良好的接觸。

即便如此，對於硫化物電解質來說，情況就比較複雜。它需要在製造和運行過程中施加高壓，才能保持與活性材料的穩定接觸。這意味著在生產過程中需要數千個大氣壓的壓力，運行時則需保持50到100個大氣壓。而氧化物隔層雖然可以在一定程度上解決這個問題，但它仍然需要外部壓力（大約是3.4個大氣壓）來改善接觸，以減少鋰枝晶的問題。這些技術挑戰正是業界在開發更高效、更安全的電池時，必須深入思考並解決的關鍵問題。

遺憾的是，市面上的主流固態無機電解質系統仍未能完全達到上述所有要求，因此未來的技術創新至關重要。

輝能科技的第四代全無機電解質在傳統無機電解質技術的基礎上，突破性地進行了創新與改進，成功克服了現有主流固態無機電解質系統的技術瓶頸，展現出顯著的優勢：

1.出色的離子導通能力

在室溫下，輝能全無機電解質的導通率是液態和硫化物電解質的6倍，並且在低溫下，這一數值提升至2~3倍。這使得電池的性能無論在常溫還是在寒冷環境下，都能保持卓越的穩定性。

2.卓越的高溫、高電壓、高活性穩定性

在高溫下，不僅完全避免了釋放可燃氣體的風險，反而會在極端高溫下分解並生成穩定的ASM(主動安全機制)材料，這一突破性特性顯著增強了正負極活性材料的穩定性。這不僅大幅提升了電池在高溫環境下的可靠性，更徹底改變了電池安全性的標準，為電動車及其他高要求應用提供了前所未有的安全保障。

3.無需外部壓力來改善接觸

全無機電解質憑藉分子間強大的偶極作用力，與活性材料表面實現良好接觸。即便在活性材料膨脹和收縮的過程中，這種接觸也能穩定維持，完全不依賴外部壓力來改善接觸性能。這一突破性特徵不僅顯著簡化了電池的製造過程，還大幅降低了生產成本，從根本上改變了電池技術的製程，為未來的技術發展提供了強有力的支持。

未來展望：全陶瓷隔層 + 全無機電解質的集大成方案

輝能第四代鋰陶瓷電池，將全無機電解質與全陶瓷隔層相結合，實現了電池技術的全面升級。這項創新不僅大幅提升了電池的安全性與運行效率，還在可擴展性方面取得了顯著進展。隨著這項技術的發展，未來將能夠支持更多元的正負極材料，滿足從電動車到機器人等各種領域的應用需求，為整個產業的未來發展提供了強大的動能。

總體而言，這項技術為能源儲存領域設立了全新的標準，不僅能夠推動整個行業的發展，開創更多的應用機會，更能對全球的電動車及能源儲存領域產生深遠的影響。

【次世代電池的技術進程與成本挑戰】

1.導引出集大成的次世代電池系統：輝能鋰陶瓷電池系統 – 技術篇

隨著能源需求的日益增長，開發更高效、更安全的電池系統已成為未來科技發展的關鍵領域。輝能鋰陶瓷電池系統，無疑是市場上最具前瞻性和競爭力的次世代電池技術之一。本文中，將繼續無私分享輝能鋰陶瓷電池技術的革新突破，探討這項技術如何在能量密度、快充性能和安全性等方面實現顯著提升，從而開創電池技術的新紀元。

第三代技術：複合無機電解質 + 全陶瓷隔層
第三代技術是輝能鋰陶瓷電池的初步創新，採用了氧化物複合無機電解質（其中有機電解質佔比不超過10%）和濕膜工藝製造的全陶瓷隔層。這種組合實現了以下令人矚目的性能指標：

A.高能量密度與超快速充電能力

全陶瓷隔層的設計支持100%矽（Si）負極的使用，顯著提升了電池的整體性能，特別是在充電速度上表現突出。

首先，對於單層電芯設計（Single cell design／2024年12月推出），這款電池的體積能量密度（E.D.）達到810Wh/L，比能量（S.E.）則達到359Wh/kg，這代表著每單位體積和質量所能儲存的能量相當可觀，使其在體積較小的情況下實現高效能量儲存。而在快充方面，這款電池表現同樣令人驚艷：它能在僅僅5分鐘內充至60%的電量，並且8到8.5分鐘內充至80%，極大地縮短了充電時間，為用戶提供了更高效的使用體驗。

除了單層電芯設計，輝能的雙層電芯設計（預計2025年3月推出）也將進一步提升其性能，體積能量密度達到860Wh/L，比能量為365Wh/kg，這將使得電池在儲能和快速充電方面達到全新高度。雙層設計的優勢在於能提供更高的能量儲存和更長的使用壽命，進一步滿足高效能應用的需求。

B.優異的快充與快充循環壽命能力

在當前電池技術的發展中，輝能鋰陶瓷電池展現了其在快充性能和快充循環壽命上的優異能力，在極短的時間內實現高效的充電。根據測試結果，這款電池在5C(五倍充電速度)的充電條件下，SN08系列的充電效率高於86%，而SN09系列更達到了87.9%以上，對於電動車主或其他需要迅速充電的應用，這無疑是一大福音。

此外，當電池的狀態從5%至60%時，僅需5分鐘便可完成充電，而從5%充至80%僅需8.5分鐘，這使得用戶可以在短短幾分鐘內完成充電，顯著提高了使用便捷性。

經過多次測試，當電池從10%充至80%進行快充循環時，輝能鋰陶瓷電池的壽命可達到1000次以上，這代表著其在長期使用中的穩定性與可靠性，極大延長了電池的使用壽命，減少了更換頻率的需求。

第四代技術：全無機電解質 + 全陶瓷隔層
第四代技術進一步提升了第三代技術的性能。這項技術運用全無機電解質和濕膜工藝製造的全陶瓷隔層，帶來了如下前所未有的革新：

C.高能量密度與超快速充電能力

全無機電解質的應用已經成為提升電池性能的關鍵，特別是全無機電解質的室溫導通率是液態電解質的六倍，不僅如此，全無機電解質還支持厚膜設計，這使得電池在提升能量密度的同時，也能保持高效能運行。這種厚膜設計能夠容納更多的活性材料，進一步增加電池的儲能能力。

對於負極材料應用，這項技術同樣具有顯著的進步：

• 矽基負極（Si composite material）配合全無機電解質使用，體積能量密度（E.D.）可達860至900Wh/L，比能量（S.E.）為360至380Wh/kg。這一組合使得電池在體積和重量上的能量儲存效果更加出色，為高效能需求提供了強力支持。
• 當鋰金屬（Li metal）作為負極材料時，電池的體積能量密度可進一步提升至950至1100Wh/L，比能量則達到420至470Wh/kg。

在快充性能及快充循環壽命方面表現更是優異：

• 充電時間大大縮短，在SOC（電量狀態）從5%充至60%時，僅需要4分鐘；而從5%充至80%則只需6.4分鐘。
• 在快充循環測試中，電池從SOC 10%充至80%經過超過1200次循環後依然保持穩定性能，預示著其在長期使用過程中的耐用性和可靠性。

D. 優異的低溫放電性能

這一技術不僅在高溫環境下表現優異，還能在極端低溫下穩定運行：在-20°C的低溫環境下，該電池的導通率是液態電解質室溫值的2到3倍，顯示出優異的低溫性能。進一步來看，該電池在-10°C至-15°C範圍內的行駛距離僅比室溫時略低不到10%，而傳統液態鋰電池則會大幅下降50%到62%。在極端低溫的-40°C下，這款電池仍能保持穩定運行，展現了其在各種環境下的可靠性。

E.高速行駛下的穩定性能

全無機電解質的高導通率和全陶瓷隔層的優異導熱性能（液態電池的3倍），支持電池在高速行駛時的穩定運行：在最高達到133km/h的高速行駛下，與60km/h市區行駛的行駛距離相差不到10%，而液態鋰電池的相差範圍則為25%至35%。這意味著即便是在高負荷的情況下，輝能鋰陶瓷電池也能保持穩定的性能表現。

F.安全性：全面保障

輝能第四代鋰陶瓷電池的安全性堪稱頂尖，經過一系列嚴格的測試，確保電池在各種極端情況下均不會造成危險：

• 熱穩定性：
  • 經過熱傳播測試（Thermal Propagation），即使接觸高溫熱（300~500°C），亦不會引發燃燒。
  • 進行ARC測試，直至300°C，無發生熱失控現象。
  • 烤箱測試（300°C）顯示，僅釋放少量氣體，輕微膨脹，完全符合HL3安全標準。
• 過充穩定性：
  • 5C(五倍充電速度)/20V過充至250%時，無膨脹現象，無氣體釋放，完全符合HL2標準，進一步保證了使用中的安全。

輝能第三代與第四代鋰陶瓷電池技術，透過創新地結合全陶瓷隔層與無機電解質，無論是在能量密度、快充性能、低溫性能與安全性，都實現了全方位的提升。隨著這些技術的成熟與應用，未來無論是在電動車、智能裝置或其他高性能領域，這些技術都將成為推動行業發展的重要基石。

2.導引出集大成的次世代電池系統：輝能第四代鋰陶瓷電池系統 – 成本篇

次世代電池在性能上具有極大的潛力，可惜在多層面的技術開發上仍面臨著難以克服的成本挑戰，以致距離大規模商業化還有一段距離。本段將探討目前主流次世代電池系統的成本困境，並分析輝能第四代鋰陶瓷電池如何在此領域實現成本下降的可能，重新定義次世代電池的親民整體價格優勢。

主流次世代電池系統的成本挑戰

雖然硫化物全無機電解質和氧化物複合電解質等次世代電池技術在提升能量密度和延長壽命方面展現出不小的優勢，但這些技術仍面臨重大的成本問題，無法輕易突破以下幾個瓶頸：

1.材料成本高昂

• 硫化物電解質（如LGPS）：這類材料的生產難度高，尤其是硫化鋰（L₂S）的穩定性差，單位成本高達500 USD/kg。即使進行規模化生產，成本依然難以顯著降低，對大規模應用帶來挑戰。
• 氧化物電解質（如LLZO）：該材料含有稀有元素如鋯（Zr）和鈰（La），這進一步推高了成本，約為200 USD/kg，且規模化生產無法有效降低價格。

2.外部壓力需求堆高成本
硫化物電解質需要施加外部壓力，以解決電解質與活性材料之間的接觸電阻問題，特別是在使用高能量密度材料（如矽或鋰金屬）時，這些材料在充放電過程中行程膨脹現象，為了應對這些問題，必須使用高強度的加壓模具，這不僅使製造過程更為複雜，也大大提高了製造成本。

3.製程效率低

• 硫化物電解質需要在數千大氣壓下進行生產，且目前的技術尚未實現，如卷對卷的生產模式，依然只能依賴低效的批量生產(batch mode)方式。這使得生產過程成本高昂，無法在短時間內達到大規模生產的需求。
• 另外，乾燥室的需求量極大，面積是液態電池技術的四倍，這進一步加劇了設備建設和維護的費用。

輝能第四代鋰陶瓷電池的成本優勢

面對上述挑戰，輝能第四代技術基於全無機電解質 + 全陶瓷隔層，不僅在技術上取得突破，其在成本方面也展現出強大的競爭力，主要表現在以下幾個方面：

1.材料成本（BOM）下降空間巨大

• 全無機電解質系統經過規模化生產後，材料成本僅為液態電池的2至3倍，相較於硫化物和氧化物材料具有更大的成本優勢。
• 具有高穩定性和較易回收的特性：當回收率達到50%至60%以上時，其回收後的成本可以與傳統的有機電解液相媲美，這意味著在實現一定回收率後，該技術的成本可以降低至與現有技術相當。
• 此外，支持100%矽基材料（SCM）的應用，且其單位能量成本（USD/kWh）較石墨負極更具優勢，顯示出顯著的成本下降潛力。

2.製造成本優化

• 相較於傳統的高分子隔膜，輝能全陶瓷隔層的製程更加簡單，且乾燥室的需求面積只有液態電池的25%至30%，大大降低了設備的建置和維護成本。
• 隨著製造技術的持續改善，尤其是在超高能量密度和厚膜設計的實現下，預計在達到8至12 GWh的生產規模時，製造成本將接近甚至低於傳統的液態NCM電池，進一步提升其市場競爭力。

輝能第四代鋰陶瓷電池系統，基於全無機電解質技術與全陶瓷隔層的創新設計，不僅在性能上實現全面突破，還在成本上具備強大的優勢。

這項技術的發展將推動電動車以及其他高性能應用的快速普及，並將為整個次世代電池市場帶來革命性的變革。隨著輝能技術的革新，未來的電池市場將不僅限於提升能量密度，更將迎來成本效益顯著的全新階段。