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歐盟「電池2030+」計畫簡介

在地球暖化與氣候變遷已經成為全球矚目與關切議題的態勢下,歐盟順勢推出「綠色新政」( European Green Deal),承諾要在2050達成「氣候中和」的目標。在此同時,聯合國的永續發展目標(UN Sustainable Development Goals, SDGs)也提出永續與智慧運輸轉型;使用潔淨、便宜、安全的能源;促進產業轉型達成潔淨與循環經濟等目標。前述國際間正大力推廣的行動,在在與能源的使用、生產以及儲存方式息息相關。也因此,電池技術的革新就是邁向「綠色新政」與「永續發展目標」的關鍵。

具體而言,如何將電池科技擴大應用於綠色交通、綠色能源與工業生產,可是降低碳排放的關鍵。為此,電池科技的研發創新便要以延長電池供電時間長度、提升電池安全性與使用壽命、增加供電穩定性與效能,並能將創新研發出來的電池技術商品化、導入工業製造量産製程,降低生產成本,以便供應市場價格便宜合理的電池商品。歐盟「電池2030+(Battery 2030+)計畫大規模且長期地投入永續電池研究,來達成「綠色新政」的目標。

歐盟「電池2030+」計畫起始於201812月。在透過「能源材料工業研究倡議」(Energy Materials Industrial Research Initiative, EMIRI)與「歐洲汽車研發夥伴協會」( European Automotive Research Partners Association, EARPA)舉辦多場工作坊和公聽諮商會議,廣納產研各界意見之後,歷時半年的彙整撰寫並修訂,於20203月推出歐盟「電池2030+」計畫推動藍圖。

歐盟「電池2030+」計畫的是要在歐洲長期推動各種電池科技研發,帶動產品創新,並持續累積相關技術和知識,吸引也培育人才,確保歐洲電池產業在全球市場的競爭力。其推動的目標包括,一、投資研發安全、便宜、耐用且電力持久的高效能電池;二、研發創新電池相關科技、設備和製程,帶動歐洲電池工業的整體產業鏈發展;三、除了維持歐洲現在交通運輸與固定式儲能(stationary storage)領域的市場競爭優勢之外,也要強化未來新興科技項目中,例如在機器人、太空科技、醫療儀器和物聯網等領域的市場競爭力。為此,歐盟「電池2030+」計畫最後共有三個主題與六個研究領域。

 

主題一、探索電池介面(battery interface)新技術和新材料。探索新材料有助發展更高容量與高性能的電池,提高產品穩定性,減少電池老化速度。與此同時,也應該注意電池介面中複雜的化學反應。目前可透過人工智慧演算法的技術,加速找尋創新的電池材料。

 

主題二、整合各項智慧功能。智慧功能有助於改善電池壽命與安全性,例如在電池芯內安裝化學與電化學的感測器,監測電池內的複雜化學反應、以利研究如何提高電池的穩定性。亦可在電池內偵測週期性釋放的自我修復物質,瞭解如何移除有害物質,確保電池內化學反應的安全且有效的作用。此類自我修復功能的精進研發主要是希望大幅改善電池老化的問題,提高電池安全性。

 

主題三、綜合考量各種跨領域因素。舉例而言,電池的生產與回收必須在科學研究階段就納入考慮。透過人工智慧演算法,取代傳統科研「邊做邊學」嘗試錯誤的老方法,在研發初期階段就將這些問題列入探討項目,更有效預測電池生產或回收時的瓶頸,預先提供有效的改善方式。

 

最後,歐盟「電池2030+」六大研究領域為:

  1. 材料加速平台(Materials Acceleration Platform, MAP)MAP將利用人工智慧來協助研究可供電池使用的先進材料。此平台將包含建構資料庫、不同層級的模擬電池效能、材料分析、材料自動合成機器、自動且大量的材料篩選等等。

  2. 電池介面基因體(Battery Interface Genome, BIG)。電池介面不只有電極與電解質,還有集電器(current collector)與其他添加物,而應該被視為一個整體,並探討整體的時間、空間與內部化學變化。

  3. 智慧感測。藉由監測電池狀態,提高穩定性、增加效能並延長使用壽命。未來將使用的感測器包含,電池表面溫度感測器、應變感測器(strain sensor)或傳感器(Gauge Sensor)、光學感測器(optical sensor)、聲波感測器(Acoustic Sensor)等。

  4. 智慧修復。利用電池自我修復功能,來提升電池壽命與穩定性。研究方向包含,回復電極導電性、自我修復的電解質等。

  5. 電池設計與製造。目前電池製造與設計以鋰電池(Li-ion batteries)為主,其製造程序為製作電極、電池組裝、完成電池。未來,必須改進電池設計與其製造方法來改良其效率、續航力,並減少製造過程對環境的影響。

  6. 電池回收。依據歐盟電池指令(EU Battery Directive 2006/66)所示,2030年將有50%以上的電池須符合永續發展要件。電池必須滿足永續性、可拆卸性、可回收性。

 

特約編輯:黃筠安

 

參考資料:

 

  1. EU Battery 2030 Roadmap”

  2. https://cordis.europa.eu/project/id/957189

更新日期 : 2021/06/03