工業技術研究院與國內鋰電池正極材料廠商壹久科技展開深度合作,整合單晶中高鎳三元正極材料與電芯驗證技術,推動高階電池自研發階段跨入商業化應用。這項技術突破兼顧高能量密度與延長壽命的特性,未來可廣泛運用於無人機、電動車及機器人等高航程需求的載具。
驗證單晶三元性能 兼顧續航與安全
在本次合作中,壹久科技提供其研發之高鎳與中鎳單晶正極材料,工研院材料與化工研究所則針對材料特性進行電芯規格開發,並完成倍率測試與長時間充放電循環壽命測試。測試結果顯示,單晶三元材料展現良好的結構穩定度與容量維持率,其循環壽命已能媲美磷酸鋰鐵電池,同時具備比傳統鎳鈷錳三元材料更高的安全性,解決過去高容量電池壽命較短的痛點。
創新動態結晶製程 簡化生產並降低污染
壹久科技擁有自研的動態結晶製程(Dynamic Crystallization® Process, DCP®)技術,該工藝可省略傳統前驅物(pCAM)製造步驟,直接透過溶液液滴反應生成單晶正極顆粒。此做法不僅簡化電池材料的生產流程、減少廢棄物與環境污染,更提升對材料內部化學元素分布與結晶度的控制,有助於大幅改善電芯的充放電效能與熱穩定性。
產業觀察
對於無人機與電動載具產業而言,續航力與重量始終是核心瓶頸。過去無人機業者若追求高能量密度,往往必須承受三元電池相對較短的循環壽命與較高的安全風險;若選用安全度高、壽命長的磷酸鋰鐵電池,又必須犧牲載荷與航程。單晶中高鎳三元技術的成熟,提供無人機產業兼具輕量化與高壽命的新選擇。此外,台灣過去高階電池核心材料高度仰賴進口,工研院與本土材料廠從正極材料到電芯製造的成功鏈結,強化了在地供應鏈的安全與自主性,對台灣無人機產業鏈建立獨立的關鍵組件支援機制具備實質意義。
背景知識
鋰電池依正極材料的不同,主要可分為三元電池(以鎳、鈷、錳等元素為主)與磷酸鋰鐵電池(LFP)兩大體系。中高鎳三元電池因鎳金屬比例提高,能夠提供極高的能量密度,讓載具在重量受限的條件下儲存更多電量,是極具發展潛力的技術路線。然而,傳統的多晶三元材料在多次充放電後,內部微裂紋容易擴展,導致電池容量快速衰退與安全隱患;「單晶」技術則透過單一顆粒結晶結構減少微裂紋產生,大幅提升電池的結構強度與充放電壽命。
常見問題
單晶三元電池相比傳統三元電池有何優勢?
單晶三元電池結構更穩定,充放電過程中不易產生內部裂紋,因此循環壽命大幅延長且安全性提高,同時保有高鎳材料的高能量密度特性。
DCP 動態結晶製程對電池製造帶來哪些改變?
DCP 技術可直接從溶液製成單晶正極顆粒,省去傳統前驅物加工步驟,不僅簡化生產流程,還能大幅減少化學廢棄物與環境污染。
這項電池技術對台灣無人機產業有何重要性?
它能提供輕量化且長續航的國產高階電池選項,提升無人機的載荷與飛行時間,並有助於建立自主可控的本土電池供應鏈。