不早不晚 電動汽車正當其時

2019年06月03日
專欄作家/顏文群
清華大學材料博士,專攻能源材料領域。
對汽車有莫大的興趣,因此結合材料專長投入電動車產業。
現為碩禾電材特助,負責集團電池材料技術開發、市場推廣以及集團電池產業的投資佈局。

時下正夯的電動汽車並非近年才有的產物。歷史上,電動馬達的發明其實早於內燃機。電動汽車出現在1830年代,也是早於內燃汽車。然而,最終勝出的卻是後來者,燒油的內燃汽車成為主流,電動汽車幾乎消聲匿跡。到底是什麽決定了這一發展趨向?這要說回驅使二者前進的動力能源。



汽車燒油,電車燒電,問題在於儲存能量的介質,汽油和電池。早期的電動汽車,只有鉛酸電池可配備,其能量密度只有約40 Wh/kg,亦即存儲1度電需要重達25公斤的電池。而攜帶同等有效能量的汽油,重量只需約其百分之一。可見電池是早期電動汽車的發展瓶頸。這也是為什麽我們一直在城市中可以看到有線電車的存在,甚至包括以電驅動的捷運和火車,有線電能的供給解決了電動車的能源瓶頸,而使它操控性佳、環境友好等特性得已發揮。

電動汽車沉寂近兩百年,再獲新生的故事則要等到本世紀初。一方面,是電池能量密度的改觀。另一方面,得益於電池製造成本的下降。1991年,索尼公司將二次鋰離子電池推向商用,其能量密度達鉛酸電池的5倍以上。歷經十多年的發展,從小型行動端電子產品應用起步,如錄影機、PDA、手機等,成功的商業應用為其成本降低和規模量產帶來了良性的技術迭代循環。同樣的故事發生在液晶面板產業。從早期的電子手錶到PDA,再到大尺寸的平板電視,成本由高至低,應用面從小到大。早期的商業獲利為後期的技術迭代帶來有力的經濟支撐,而技術迭代所帶來的成本降低又使應用面得已拓展,由此形成良性循環。一臺電動汽車的鋰離子電池用量是一臺筆電的幾千倍,正是早期行動端的商業應用促進了鋰離子電池技術的良性迭代,使得現今電池的成本達到電動汽車可以接受的臨界點。儘管鋰離子電池的能量密度離汽油仍有一段距離,但是足以使之跨入實用門檻。

指標性事件發生在2003年,特斯拉公司成立。十年光景,已然街談巷議,走入人們的日常。電動汽車產業的興起,讓人們看到電池應用市場一片新的藍海。電動汽車若得已普及,人均電池用量將是手機時代的千倍以上。千倍市場規模的增長,正是時下各家廠商躍躍欲試趨之若鶩的根本動力所在。

目前,電動汽車尚不足以為大眾所普遍接受,續航焦慮和價格水準是主要原因。這也是產業初期的必然表現。一輛電動汽車三電系統(電池、電機和電控)占到總成本的50%,其中電池又占到三電成本的70%,即電池占到整車成本的三成半。2016年,車用動力電池每度成本約為400~600美元,但在2018年已降至250~300美元,2019年更有望突破200美元。我們再次在這項新興產業中看到如同液晶面板產業一樣的技術與市場良性迭代循環,而且速度令人欣喜。初期的產業短板必將在產業發展升級中逐漸抹平。
然而,以電代油,並不只是一次簡單的能源替代。電機的控制性能遠優於內燃機,這從電動車上省去的變速箱和特斯拉所宣稱的免保養特性可見一斑。各種百公里加速特性,這些在油車時代近乎豪車等級的性能也在電車時代成為大眾觸手可及的日常。更重要的是,電氣化與資訊化的天然連結優勢。在AI與IoT正夯的當下,我們看到了交通運輸產業整合進入一場萬物互聯革命的無限可能。如今L2等級自動駕駛的普及只是這場革命初現的一抹曙光。

可以說,如今電動汽車的發展是電能存儲技術在能量密度和成本取得初步突破優勢之後的必然結果,同時也應合了資訊化時代萬物互聯的發展趨勢。

回首2019年臺灣電動車的市場,明顯的感受出不同過往的熱鬧非凡。除了過去幾乎寡占台灣電動車市場的特斯拉推出的Model 3、傳統大眾化車廠如日產的Leaf、現代的Ioniq Electric、Kona Electric、起亞的Soul EV、豪華車廠積架的I-Pace甚至是國產納智捷U5純電版,相比於去年以前的曲高和寡漣漪,這些多樣化車款的加入所掀起的波瀾,將整個戰場推往下一個層面。產品選擇性的大幅提升,也讓消費者更加貼近習以為常的自由市場。並預期在自由市場的競爭下,各種配套舉凡充電站、保修廠甚至是公共政策的制定等皆能更為加速的往成熟市場推前。不早不晚,正當其時。