電池技術近年來的進步,帶動了電動運輸解決方案的迅速發展。 那麼,電池技術領域的下一波重大趨勢與創新是什麼,又將對重型卡車產生哪些影響?
電池是電動汽車的核心;每一次性能、成本或可靠性的提升,都會加快邁向電動運輸的轉型速度。 而我們已在相對較短的時間內取得了重大進展。
第一代商用鋰離子電池於 1991 年問世,但受制於當時的高價格和低容量,使其應用僅侷限於消費性電子產品。 然而,隨著價格急劇下降,電池很快就成為乘用車、繼而成為重型卡車的可行選項。 自 2010 年以來,電池成本已從每千瓦時 $1,400 美元下降到 2023 年的 $140 美元,降幅高達 90%。
主要突破點在於 1980 年發明的 LCO (鈷酸鋰) 電池,以及使用鋰做為陰極材料的革命性原理。 這使得當時電池的能量密度立即增加了一倍。 此後,不同的電池化學材料持續發展,從電容量、使用壽命、安全性到性能皆有所提升。
2001 年,NMC (鎳錳鈷) 電池問世,由於其能量密度大幅提高,加上良好的熱穩定性,因此迅速受到汽車產業的青睞。 但現在,LFP (磷酸鐵鋰) 電池已開始主導整個產業。 雖然能量密度低於 NMC 電池,但這種電池的安全性更高、使用壽命更長、成本更低,環境衝擊也更小。
目前有許多新技術正在開發中: 在提高能量密度方面,人們對固態電池寄予厚望。 這種電池將流體電解質替換為陶瓷或固態聚合物等固態材料,因此能在更小、更輕的電池中儲存更多能量。 對電動卡車來說,這代表更長的行駛里程。 但與流體電解質相比,使用固態電解質會增加電池的電阻電阻率。 因此,這種電池目前仍面臨充電速度以及性能隨時間衰減方面的挑戰。 儘管如此,這項技術在克服鋰離子電池的限制方面深具潛力,因此仍在持續研發中。 例如,Toyota 計劃在 2027 年之前開始商業化生產固態電池電動車。
尋求成本更低、更永續的解決方案,是推動電池發展的另一項趨勢。 在這方面,鈉離子電池是一個前景看好的選擇。 雖然目前其能量密度僅有鋰離子電池的一半左右,但成本也同時減少了一半左右,因此對能量需求較低的應用而言,這項技術可能是不錯的選擇。 加上鈉是地球上成本最低且最容易取得的材料之一,因此其環境衝擊也遠低於鋰離子電池。
電池是電動汽車的核心;每一次性能、成本或可靠性的提升,都會加快邁向電動運輸的轉型速度。
電動卡車的主要挑戰在於降低成本,而開發成本更低的電池將極具助益。 然而,卡車車主的需求也因不同的應用場景而異。 就長途運輸卡車而言,我們的目標是讓電動卡車具備與柴油卡車相同的作業彈性。 不久之後,電動卡車的續航里程將能達到 600 公里。但若需要行駛更遠距離,往往需要在中途停下來充電: 而這可能需要耗費數小時之久。
我認為業界將逐步形成一些產品區隔,亦即根據不同的運輸任務採用不同的電池技術。 我們或許會看到,鈉離子電池日益廣泛地應用於能量需求相對較低的短途任務,例如城市配送。 而固態電池未來則有望應用於電動長途運輸卡車 - 前提是這項技術未來能有重大突破。
無論如何,這些技術的密集研發工作都將持續進行。 全球許多參與者 - 包括科技公司、工業製造商和公共機構 - 皆已投入大量資源,致力於開發和改進電池技術。 我們或許無法看到「量子躍進式」的發現 - 例如第一顆鈷酸鋰電池問世;但隨著時間推移,我們仍將持續見證電池技術的發展與進步。
如要進一步了解電動卡車電池,不妨閱讀關於電動卡車電池的 7 個常見迷思 (7 common myths about electric truck batteries)。 如要進一步了解如何重複使用舊電池以降低環境衝擊,不妨閱讀卡車電池的回收再利用方法 (Giving truck batteries a second life)