尋找新一代鋰電池負極材料,解決石墨材料供應與性能問題
石墨(Graphite)是碳的一種同素異形體,除了石墨之外,碳原子的同素異形體還包括鑽石、富勒烯、奈米碳管與石墨烯。石墨為層狀平面結構,層內每個碳原子的週邊以共價鍵鍵結其他三個碳原子,以蜂巢式多個六邊形排列,每層間有微弱的凡得瓦力。因晶體結構中存在大量游離電子而能自由移動,屬於導電體,且化學性質不活潑,具有耐腐蝕性。
電動車主要動力來源是電池,而石墨是電動車動力來源電池的關鍵原材料,自20世紀80年代成功開發後,石墨一直是鋰離子電池(簡稱鋰電池)的負極材料,成為碳系負極材料之主流。
石墨的生產流程
石墨負極的生產流程長,製作過程有多道程序,且不同企業的生產流程存在一定差異。石墨分...
合作還是制裁?歐盟與美國面對中國電動車挑戰的兩難
在本刊期另一篇文章《中國製電動車將重塑汽車產業版圖?》中提到,「淨零排放是許多國家的既定目標,而電動車也是必然的趨勢,像歐盟提議到2035年禁止使用傳統引擎的汽車,美國政策也是朝電動車方向前進……,然而,和其他產業不同,就算以高關稅打壓,也輾壓不了中國電動車成長的態勢。」電動車和其他產業有什麼不一樣呢?筆者認為重點在於取代性。以通訊產品為例,即使禁了華為、中興、OPPO、小米、ViVO、海思…….歐美地區還有蘋果、Nokia、Qualcomm,甚至韓國三星可以替代;然而,在電動車領域,由於需求孔急,即使有替代方案在短時間內也會供不應求;且在關鍵零組件電池部分也是如此。另一方面,汽車對歐美國家來...
2035年全球電動車比重將達九成,美墨成為熱門投資地點
電動車浪潮興起,預計2035年全球電動車比重將達九成。目前全球電動車主要產業鏈掌握在中國手中,美國近期透過《降低通膨法案》(Inflation Reduction Act;IRA)祭出電動車租稅新規,吸引電動車產業鏈前往美國投資、企圖加速美國電動化升級腳步。另一方面,墨西哥受惠於地緣政治與美墨加貿易協定,在特斯拉(Tesla)的號召帶動下,電動車供應鏈業者看中墨西哥發展潛力,考量赴墨西哥設廠。
2035年電動車比重將達九成
全球電動車(xEV)市場近年維持高速成長,正在逐步取代傳統的內燃機汽車(ICE)。資誠科技產業研究中心預估,2022年全球電動車款,包含混和電動汽車(HEV...
減少關鍵原料的依賴:稀土的減量與替代
隨著電動車普及率增加,佔比也隨之攀高,預估2030年全球電動車銷售量上看3,000萬台。電動車指標車廠特斯拉(Tesla Inc.)已嗅覺原物料供應鏈至關重要、是競爭優勢的來源,為此已開始佈局往上游移動、跨入原物料領域,其他汽車業者預料也會跟進。電動車對稀土的需求比傳統車型多25倍,例如豐田汽車製造一台電動車Prius就需要25公斤的稀土,而普通的內燃引擎汽車僅需一公斤左右。在電動車電池等高科技產品的需求年年增加之際,稀土需求飆升,製造商不得不受限於稀土的供應源。然而,2018下半年,中國調降36%之稀土開採、提煉配額,此舉給世界各地的製造商造成恐慌,驅使各國開始尋找新的替代方案,加速開發稀土...
稀土發光材料在生物醫學的新興應用
稀土,被認為是很多尖端科技的命門。許多科學家在描述稀土時,也毫無保留地稱其為21世紀的戰略元素。稀土元素因其特殊的電子層結構,其原子具有未充滿的4f及5d電子組態,有豐富的電子能級和4f軌域電子躍遷特性,可以產生豐富的輻射吸收和發射,稀土發光是由稀土4f電子在不同能級間躍出而產生的,幾乎覆蓋了從紫外、可見到紅外的範圍,特別在可見光區有很強的發射能力。稀土發光材料還具有發光效率高,色純度高,色彩鮮艷;發射波長分布區域寬;螢光壽命從奈秒跨越到毫秒達多個數量級;物理和化學性質穩定,耐高溫,可承受高能輻射和大功率電子束等特點,因而稀土化合物成為新型高性能發光材料的新寵。現有應用的發光材料,不論是以稀土...
氫能源專利分析:歐盟石化業與日本汽車業居領先地位
本刊前文(製備成本下降、應用範圍增廣:氫能源未來充滿想像空間)曾經介紹過氫氣能源產業的發展前景,尤其是兼具交通運輸燃料和生產工業原料的特性,被看好成為節能減碳風潮下,唯一能替代傳統石化產品的選項。
事實上,懂得放長線釣大魚的創投資金,還有各大產業龍頭,在過去十年來已經默默佈局氫能源的上下游產業鏈和相關技術。隨著碳排放的法規要求日益嚴格,還有人類社會對能源的需求節節高升,在下一個十年,就能看到氫能源經濟慢慢開花結果。
根據歐洲專利局(EPO)的統計分析,從2015年至今,國際創投在氫氣相關的新創企業投資金額和案量節節高升,例如2021年時,在風險較高、可能還停留在原創技術概念的早...
稀土在發光材料上的各類應用
稀土發光材料已廣泛應用在影像顯示、半導體照明、新光源、雷射晶體、閃爍晶體、X射線增光螢幕等各個領域,成為節能照明、訊息顯示、醫學設備、光電探測等領域的關鍵材料,以下就稀土與發光材料知識的基礎上,闡述介紹照明裝置及LED用稀土發光材料、醫學設備稀土發光材料(含X射線、閃爍體)、稀土長餘輝發光材料、電致發光等各種稀土發光材料的專利應用。
照明裝置用稀土發光材料
稀土發光材料的應用領域中,照明是其應用最廣泛的領域。照明系統之螢光粉效能和流明維持率(lumen maintenance)可採用合適的離子,例如稀土離子,摻雜螢光粉而得以提高。因為稀土離子通常具有比晶格缺陷更高的載流子(charge...
碳化矽應用成長快速,2027年產值挺進60億美元
根據市場研究機構Yole Développement(Yole)的最新預測,全球碳化矽(SiC)元件市場成長超乎預期,將從2021年的10億美元成長到2027年的60億美元以上。隨著SiC的應用範圍不斷擴大,將伴隨新一輪產能擴張和供應鏈整合浪潮,而全球主要競爭廠商的新產品應用,也將進入汽車、工業和能源等各大領域,SiC元件更扮演著推動電動車走向未來的關鍵角色。
特斯拉在2020年、2021年發布的多款電動車,變壓器都採用SiC元件,讓SiC元件在2021年銷售突破10億美元關卡,SiC元件正在推動電動車走向未來。工研院電光所組長莊凱翔指出,功率半導體的應用非常多元,SiC是一種寬帶隙...
從零開始認識核能發電:核能安全
臺灣處在地震頻繁的環太平洋地震帶上,因此需要嚴謹的核能電廠防範天然災害要求。在行政院原子能委員會於2011年5月31日公告的《核能電廠安全管制的作法》」中提到:「因為核能電廠防範天然災害的要求,所以核能電廠設計上必須考量地震、海嘯、颱風、洪水等天然災害所可能帶來的影響。核能電廠必須考量廠址所在地地質環境與歷史曾發生最嚴重的地震、海嘯,分析最低耐震與防海嘯要求,以設計核能電廠結構與設備。」
行政院原子能委員會於2011年5月3日公告的《核能安全防護強化措施》指出「核能電廠之設計,採用重要安全設備『硬體分離』佈置、『多重與多樣性』、『地震安全停機』、『多重設備組件』的規劃,且重要安全組件...
從中國專利申請看R-T-B系永久磁鐵研發方向
2022年9月,中國廈門鎢業與北方稀土簽署戰略合作協定,優先保障廈門鎢業控股企業對於鐠、釹、鑭、鈰等稀土金屬的採購供應。此次簽署戰略合作協定,是中國南北兩大稀土集團在稀土領域的強強聯手,對於提升中國稀土產業集中度和國際話語權具有重要意義。
中國在稀土材料方面有完整的研發機構,如中國科學院及包頭稀土研究院等,在產業方面有廈門鎢業、有研稀土及金龍稀土等,其中廈門鎢業股份有限公司(簡稱廈門鎢業)的營運架構,包含鎢、鉬、稀土、能源新材料及房地產,主要從事鎢精礦、鎢鉬中間製品、各種稀土氧化物、稀土金屬、稀土發光材料、磁性材料、鋰電池正極材料及其他能源新材料的研發、生產和銷售,其中鎢冶煉產品的生...