固態鋰電池技術採用鋰、鈉製成的玻璃化合物為傳導物質，取代鋰電池的電解液，大大提升鋰電池的能量密度。 由於科學界認為鋰離子電池已經到達極限，固態電池和石墨烯電池於近年被視為可以繼承鋰離子電池地位的電池[2]。 固態鋰電池技術採用鋰、鈉製成的玻璃化合物為傳導物質，取代以往鋰電池的電解液，大大提升鋰電池的能量密度。 范栩更直接點出，工業網路安全不是只有技術方面，而是要從企業管理的大方向思考 固態電池原理 —— 包含流程與人員都必須全面考慮，一切都是環環相扣。
數百個這樣的單電池串聯起來可以形成所謂的的「SOFC電堆」。 SOFC所使用的陶瓷在達到非常高的溫度時才會開始具有電活性和離子活性，也正因為如此，電堆必須在500~1000°C的高溫下運行。 固態電池原理2023 陰極氧還原成氧離子，這些離子可以通過固體氧化物電解質擴散到陽極，通過電化學反應氧化燃料。
固態電池原理: 【綠色觀點】「我們不只是一家臺灣公司」，從固態電池商輝能看海外擴廠效益
欧美企业侧重于氧化物与聚合物电解质体系的固态锂电池。 聚合物体系易于加工，电极界面阻抗可控，已有产品投入市场。 但其室温下的离子电导率在三大体系中最低，聚合物基锂金属电池很难超过300Wh/kg 的能量密度。 然而，對於正在尋找特斯拉顛覆者的投資人來說，像這樣的新創公司可能不是最好的選擇。 固態電池原理 目前，在傳統電池、汽車和機械領域佔據主導地位，並且能夠使用機械和原料的公司，更有能耐生產大量零件。 過去20年來，傳統電池的能量密度大約提升4％，達每升約700瓦時，轉譯成行駛里程，大約是500公里。
當我們提到「資安」，對一般人而言，可能是指像是密碼外洩而導致個人財產損失；但在工業面，不只會造成財產與企業經濟損失，更有可能造成人身安全。 例如機台的工安意外，若是系統無法意識到設備的正常運作與否，造成的不只是經濟損失，而是生命安全的損害。 前面說到，鋰電池正極、負極之間裡有電解液是屬於液態，但如果正極、負極之間沒有隔離起來控制好「鋰離子流速」，電池因為瞬間產生非常大的電流，形成短路，再依循焦耳定律產生高溫，所以鋰電池才要有隔離膜隔開來。 鋰離子電池於充電時，正極材料的鋰離子脫離，藉由電解液傳遞至負極材料，鋰離子可嵌入於負極材料的碳層中儲存。
固態電池原理: 固態電池是什麼？
鋰電池可以分為「鎳鈷錳（NCM）」、「鎳鈷鋁（NCA）」，以及「磷酸鋰鐵（LFP）」兩派組合，不過前兩者的缺點是碰撞後容易起火爆炸。 寧德時代主力生產磷酸鋰鐵組合的電池，優點是價格便宜、安全性高，因此獲得特斯拉等車廠大量採用，寧德時代才得以稱王。 可以說，電池技術將是未來10年，所有業者較勁的重點戰場。 截至目前，全球電動車電池技術，主要由幾間大廠商掌握。 但是，第一代固態電池的能量密度和電池組電壓都是低，而且內阻非常高[5]。
目前低溫燃料電池如質子交換膜燃料電池（PEMFC）的運行需要昂貴的鉑催化劑，而SOFC不需要貴金屬電極材料，消除一氧化碳的電極毒化可能性。 代之，SOFC需要在非常高的溫度下運行，一般是500~1000 °C。 相比於同樣在高溫下運行的熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC），SOFC功率密度非常高，也排除了液態熔鹽熱腐蝕的可能性。 然而，硫毒化的影響無可避免，一般通過吸附床或其他方式在進入電池之前除硫。 對於那些希望提高鋰離子電池性能的人來說，在行駛中的車輛上安裝重量超過500公斤的電池（同時不影響里程數和安全性）是一項艱鉅的挑戰。
固態電池原理: 百篇科普系列（115）— 固态电池的原理及其进展
提高產量很困難，不到一半供應的鎳適合用來做電池；很難能發現新的鎳礦床，代表無法排除未來會鎳短缺。 我預測鈉電池的正極材料最後將是各擁其主，因為這幾個正極材料的成本都有機會大幅下降，所以只要產品到市場階段處理得宜，都有機會分到蛋糕。 生活中，所有與寶寶連結的時刻都是無價的，想要分享寶寶成長喜悅的心情，大概是全天下父母都能共鳴的情感。 這也是神寶醫資打造打造「Pixsee」系列產品的原動力。
動力電池可以叫做電動車的主心骨，我們現在所提到的固態電池區別於傳統的鋰電池的最大不同在於電解質。 與現今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同的是，固態電池是一種使用固體電極和固體電解質（英語：Solid-state electrolyte）的電池[1][2]。 永續方面，像是能幫助機台進行最佳化的最新服務 AOS。
固態電池原理: 資料來源
固態氧化物燃料電池（solid oxide fuel cell，簡稱：SOFC）是一種電化學轉換設備，跳過了傳統發電模式的燃燒和機械過程，將燃料直接轉換為電能，極大提高能量轉化效率[1]。 燃料電池因電解質材料的不同而不同；固態氧化物燃料電池分為固態氧化物和陶瓷電解質。 此類燃料電池的優點包括熱電聯產的高效率、長效穩定性、燃料多元性、減排以及相對較低的成本。 最大的缺點是其較高的工作溫度需要更長的啟動時間以及高溫帶來的機械方面和化學方面相容性的問題[2]。 SOFC可以為民用 、商業 、軍事和交通運輸等提供電源，對於緩解能源危機 、滿足電力需求、保護生態環境以及國家安全都具有重大意義 [1]。
- 產品原型雖然開發出來了，但現在在實驗室測試的只是一小部分的電池組，之後每台長里程電動車都需要至少比那多出20倍的電池組。
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- 目前主流的鎳鈷鎂、鎳鈷鋁、鎳鈷錳等鋰電池組成形式，皆有「鈷（cobalt）」這項關鍵原料，可說是「現代石油」。
- 平均而言，電動車仍比傳統汽車貴3成，但瑞銀（UBS）分析師表示價差正在縮小，再3年價格可以持平。
- 现在正以在2020年代上半叶实现全固态电池的实用化为目标，研发更高性能的固态电解质材料。
目前燃油車加滿油，續航力約為500公里，為解決里程焦慮，蔚來汽車喊出要研發採用固態電池、續航力達1,000公里的電動車，電池技術若能突破，將成為電動車普及一大推力。 防眩光霧面螢幕能大幅減少螢幕反光，避免視線受到干擾。 智慧護眼功能自動最佳化螢幕亮度，降低藍光及螢幕閃爍，提升專注力，完成目標。 西門子數位工業提供全面性的服務，不只是資安，更包含永續 ESG 的推進。 有興趣的夥伴們，可以進一步關注西門子在此方面的推進與服務內容，幫助企業無縫整合內外部供應鏈資源、提升資安保護系統，走在 ESG 的先驅腳步上。 西門子數位工業在資安與永續議題上，提供客戶通盤觀念到具體執行的解決方案。
固態電池原理: 固态电解质的性能表现
立方晶系氧化鉍離子導性最高，但操作溫度仅在 °之間， 並且於還原氣氛下易還原成金屬鉍[3]。 越是快速充电，电池的温度越高，耐高温的全固态电池能比现在的锂离子电池更快速地充电。 是以在真空状态下在电极上堆积薄膜状电解质的方式制造的电池。
科羅拉多州的新創公司Solid Power正在生產小批量的22層鋰金屬電池，與現有的長里程電池相比，這種電池已經提供更多續航里程。 該公司計劃在一年內製造更大的電池，並在2025年之前將電池安裝在汽車上。 「回顧歷史，下一代技術－－從汽車排氣系統到冰箱等各種東西－－極大減少使用的原料量，固態電池應該也一樣」，首爾的風投公司Hana Ventures執行長Donghwan 固態電池原理 Kim說。
固態電池原理: 鋰電池
當然，還有無數家廠商現在都注意到固態電池，像是福斯汽車、賓士汽車、韓國三星等都已開始進入研發階段。 以BMW為例，它大舉押注在固態電池的好處顯而易見，拿BMW i7這種大型旗艦豪華轎車為例，使用固態電池後續航力可以輕鬆上看1000公里以上，功率是目前鋰電池電動車的1.5倍甚至2倍。 根據日產汽車NISSAN的一份最新報告，公司計劃在2025年以前建立一個生產固態電池的工廠，到2026年完成最初的應用工程，然後在2028年完成車輛應用。 簡言之，Nissan最快將於2028年就會生產出帶有固態電池的電動車。 固態電池（Solid-State Battery），顧名思義其所有的材料都以固態形式存在，尤其是鋰電池中的電解液與隔離膜等結構，被固態電解質取而代之。 固態電池原理 為此，科學家提出「固態電池」的構想，將電解液移除，改以全固態方式堆疊，不會因隔離層破損就導致正負極接觸短路爆炸，能量密度也提高，在負25℃～60℃的溫度範圍都能正常運作。
目前中國SOFC產業與先進水平仍有較大差距，尚未出現商業化系統，產業鏈不完善，並且參與的企業較少。 100 kW的大功率SOFC系統的設計開發需要解決熱平衡系統和電源系統及提升控制策略。 電堆發電過程中功率密度增加後熱管理困難，使發電效率下降[7]。 SOFC複合燃氣渦輪機（Gas Turbine）或蒸汽渦輪機（Steam Turbine）複合發電系統技術近幾年開始發展。 SOFC-GT-ST複合發電系統以天然氣或煤炭氣化合成氣作為燃料，與空氣各自通入電堆陽極與陰極進行電化學反應發電後，排出的廢熱與額外通入的燃料氣再混合通入燃氣渦輪機中進行第一階段的燃氣發電。 隨後燃氣發電後的廢熱導入熱回收蒸汽產生裝置產生過熱蒸汽推動汽渦輪機作第二階段發電，最後排出廢熱。
固態電池原理: 資安
要改善電池組的安全性和能量密度，同時不能增加成本並影響電動車價格，已經達到技術上限。 加上西門子也在發展充電設施，讓他更加理解到，每個人的綠能實際行動，其實有改善整個環境的影響力。 他相信，只要越多人使用（如電動車此類裝備），社會上會需要更多的再生能源；持續進行，就能改變整個生態系統，改變工業發電帶來的污染目前佔全世界發電一半以上的現況。 工業網路安全近年越來越被重視，當連接到網路的工業設備和傳感器成為潛在的攻擊目標，若無足夠重視安全措施的觀念與行動，可能會導致生產中斷、資料洩露和運營的風險。 另一方面，永續經營（Sustainable Business）亦為全球性重要議題，各個國家都比以往更重視可持續發展的原則和實踐方針。 西門子數位工業同時身為業界的製造商與服務商，協助企業透過通盤視角，打造永續與安全的最佳方案。
而全固态电池的电解质不使用可燃性材料，所以在更高温度下也可使用。 多數SOFC以主流材料Ni/YSZ（陽極）為基材搭配LSM（陰極）、YSZ（電解質）以平面堆疊經高溫燒結完成，稱為平板型陽極支撐電池。 燃料中的氫來源於天然氣等的燃料重整，而氧來源於空氣[1]。 固態電池原理2023 其电导率比氧化物体系的还要高一些，优势明显，难度也最大。 它比聚合物体系的电导率更高，其各项指标都比较平衡，不存在较大的生产难题，生产成本低，已有产品投入市场。
固態電池原理: 固态电解质的课题
這幫助增加里程數，鈷的成本是鎳的2倍，如此也減少使用較貴的鈷，降低製造成本。 目前，業界尋求更短的充電時間、更長的里程數，但同時不會增加電池組成本和著火風險，這些目標已經觸及技術天花板；解決這些限制，是讓電動車革命真正起飛的關鍵。 固態電池提供了部分解決方案，但它卻可能讓特斯拉付出一個代價：讓出無可爭議的市場領導者地位。 2015年，國外安全分析公司Rapid7就曾公布10個存在於嬰兒攝影機的安全漏洞，例如駭客可能繞過認證機制進入系統，任意存取或濫用監視服務等。 一般來說，鋰離子電池主要由正極、負極、隔膜、電解液、結構殼體等部分組成，其中電解液使得電流可以在電池內部以離子形式傳導。 電解液技術是鋰電池的核心技術之一，也是現在電池工業中利潤很高的一個組成部分。
包括英國、德國在內，越來越多國家承諾從2030年開始禁止新的汽柴油車。 政府現在視綠能技術為刺激放緩的經濟成長的一種方式。 從胖子鈉電池的故事中我們學到，一個人的潛力不是你表面上看到的這樣，一個人真正的對手也不是你表面上看到的那樣，即使在經濟衰退的悲觀預期氛圍下，仍要保持自信，別把自己玩小了。
固態電池原理: 產品與服務
简单地说，固态锂电池和液态锂电池在宏观结构方面是一样的，根本的区别在于电解质是固态的。 對於這些公司及其投資人來說，固態電池是一個豐厚的賭注。 三星將推出第五代鋰離子電動汽車電池，它已經簽下多紙合約，包括一紙與BMW簽訂價值35億美元的合約，將在未來十年替BMW供應電池。 韓國三星提供另一種原型，充電一次就能提供800公里的續航里程，它的尺寸比傳統電池減半。 「這項技術是提升電動車里程的革命性基礎」，首席研究員Dongmin Im表示。 它的生命週期超過1千次充電，相比之下現有電池快速充電60次以後就會開始損失容量。
另外单电池的生产也需要解决工作过程中的局部过热问题。 通过电堆内部Ni催化剂进行燃料重整，平衡电极热量的同时提供氢气，也值得深入研究[1]。 氧化鈰相較氧化鋯具有更穩定的晶體結構，適當摻雜可明顯提升離子導性、降低活化能，降低操作溫度。 但在還原氣氛下，Ce4+會還原成Ce3+，使電解質產生電子導性，造成電池開路，電壓及性能下降。 固態電池將提供改變，它們能夠把能量密度提升超過每升1千瓦時，相當於800公里的行駛里程，同時還可以在退化前勝任更多充電週期。 在其較長的使用壽命中，它能保有更多能量，有可能達成100萬英里電池的目標。
固態電池原理: 材料
1990年代，美國橡樹嶺國家實驗室研發了新一代的固態電解質[6]。 SOFC启动过程的升温需要通过均匀调节热膨胀精准控制加热过程。 平板式SOFC电堆需要约一小时的时间的加热才可以达到正常的工作温度。
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- 如果电解质是液体，则有隔开正极和负极的隔膜，防止正极侧的液体和负极侧的液体急剧混合，而如是固态电解质，就不需要隔膜。
- 而且，在低温下液体电解质中有时离子移动会变得迟钝，电池性能会下降，电压也会下降。
- 2年前，Toyota的Lexus LF-30概念車款問世，配備緊湊型固態電池。
- 鋰電池可以分為「鎳鈷錳（NCM）」、「鎳鈷鋁（NCA）」，以及「磷酸鋰鐵（LFP）」兩派組合，不過前兩者的缺點是碰撞後容易起火爆炸。
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傳統鋰離子電池中，需要使用隔膜和電解液，它們加起來佔據了電池中近40%的體積和25%的質量。 但是固態電池採用固態電解質取代，正負極距離縮短，電池的厚度就能大大降低，固態電池的體積就變得非常小，這是傳統鋰電子難以達到的。 他和研究團隊發現，透過將氧化鈷鋰（lithium cobalt oxide）作為鋰離子蓄電池的陰極，可以儲存高密度的能量，也可使用金屬鋰以外的材料作為陽極。 单电池制备工艺以及新材料的出现下，平板式单电池使SOFC的工作温度由管式SOFC的1000°C降低到600~800°C，并且输出功率密度不低于管式SOFC[1]。
首先，鈷屬於稀有金屬，價格比鎳高出1倍以上，成為電池價格降不下來的主要障礙。 其次，開採鈷的過程中會造成嚴重污染，甚至牽扯到剝削非洲童工的問題。 目前主流的鎳鈷鎂、鎳鈷鋁、鎳鈷錳等鋰電池組成形式，皆有「鈷（cobalt）」這項關鍵原料，可說是「現代石油」。 由於鈷具有穩定物質、增加能量密度的特性，能確保電池壽命及充電速度，因此短期內電池產業都無法棄鈷而不用。 Tabless 4680採螺旋式包裝，在相同的電池容量下，空間可擴大30％，讓電池能量密度提升5倍、續航力增加16％、製造成本降低76％。 與現今普遍使用的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池不同的是，固態電池是一種使用固體電極和固體電解質的電池。
