電池產業的危機與轉機

電池產業的危機與轉機

韓國三星電子主要是以智慧型手機、DRAM、電視、AMOLED以及晶圓代工為主的綜合型企業,根據市調機構Gartner在八月二十日調查報告指出,二○一六年第二季三星手機銷售量從二○一五年同期的七二○七萬支進步至七六七四萬支,市占率為第一名來到二二.三%,主要是受惠Galaxy系列手機大賣,不過在九月初全球各地陸續發生Galaxy Note 7電池爆炸事件之後,這款原本為三星用來迎擊競爭對手蘋果iPhone 7的主力產品,卻替三星帶來史無前例的災難。

雖然三星電子看似有誠意地宣布消費者可換發相同新款手機或更換其他機型,但揮之不去爆炸陰影仍縈繞在消費者心頭,因此要求退費的反彈聲浪也開始傳出,不過因各國情況不同,就目前為止換機方案全球並未統一,也導致消費者福祉不一致的情形發生。其中澳洲與韓國都可以接受無條件退費,美國消費者產品安全委員會(CPSC)也在九月十五日宣布正式召回,並且要求三星可以讓消費者選擇退費,不過目前台灣消費者若要退費,還必須經過三星維修中心檢測確認異常,不但時間比他國晚,而且還設下種種限制,實在對於消費者非常不公平。

自家電池出問題三星頭大

目前三星官方已經確認手機爆炸原因,來自三星旗下子公司Samsung SDI(韓國三星SDI)所製作之鋰電池,SDI公司主要生產鋰離子電池、汽車電池、液晶面板零組件及太陽能面板,從爆炸事件發生之後其股價從今年以來最高點十二.四萬韓元跌落至九.八三萬韓元,近一個月以來跌幅約十六.三%,相較於三星電子(韓國三星電子)在爆炸事件發生後,股價從今年以來最高點一六八.七萬韓元跌幅至今約四.三%,跌幅明顯較重。

雖然平均每年手機發生爆炸的消息時有所聞,不過像這次三星Note 7一樣如此頻繁的電池爆炸事件卻是前所未見,但就技術層面而言,為甚麼會發生爆炸呢?首先我們要了解到鋰電池原本就存在著爆炸風險,它並不是一個完全毫無危險性的產品,但因為鋰為全球活性最高的化學元素,而且在存、放電效率表現最好,因此被業界廣泛用來充放電能使用。

那我們再進一步檢視鋰電池的組成構造與工作原理。鋰電池主要是包含電極(正、負極)、電解液、隔離膜及電池外殼等四大部分,而其充放電工作原理就是在電池充電的時候,正極材料(包含錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷鋰三種材料)藉由中間的電解液將裡面的鋰元素脫離出來,並與負極材料(主要以碳材料為主)進行化學反應,這時正極跑出來移轉至負極的鋰離子越多,電池儲存的能量也越高;反之,從負極跑出來移轉至正極的鋰離子越多,電池釋放的能量也越多。簡單而言,電池充放電循環就是周而復始地正極→負極→正極來回移動,藉由正、負極材料之間產生的化學反應,來達到電力的轉移,這就是鋰電池的基本運作原理。

而在市場發展需求方面,為了因應近年來消費型電子產品要求性能提高與功能增加,因此對於電池的長效性使用有著迫切之要求,而如何增加電容量進而延續產品續航力就變成了首要關鍵因素,同時又為了要滿足現在產品朝向輕薄化設計,在希望減少電池體積與提高電容量之下,提升電池能量密度也成為另一項重要技術發展趨勢。而這一次三星Note 7電池爆炸事件,最主要原因就是廠商為了滿足手機輕薄化設計又要提升手機續航能力,在不願意提升電池容量造成體積膨脹之下,只好強行提升電池能量密度,進而增加了電池的不安全性。

國際電池大廠發展動向

國際上前四大鋰電池大廠皆由日韓廠商所包辦,分別為韓國的Samsung SDI與LG化學,以及日本Panasonic和Sony,而近年來廣泛受到筆電/平板電腦與手機製造商歡迎的高分子鋰電池,更成為目前各家電池廠的兵家必爭之地。在日本廠商部分,Panasonic與美國電動車大廠特斯拉之密切合作大家眾所皆知,除了靠著優異產品「一八六五○」圓筒型電池成為特斯拉的獨家電池供應商之外,包括在方形鋰電池與軟包裝電池之發展也是不落人後,目前在用於消費型電子的方形鋰電池已具備體積能量密度620Wh/L之能量密度的實力,而軟包裝電池也有650Wh/L之生產能力,而鋰電池老牌大廠Sony的產品平均也有630Wh/L之生產實力,不過在今年七月二十八日,Sony已經和村田製作所宣布簽訂備忘錄,計畫將把電池事業賣給村田製作所,並在明年三月完成所有業務的轉移。(全文未完)