工研院連續13年奪下科技產業奧斯卡，有兩大研發亮點！為何都聚焦在電池？
特斯拉（Tesla）近日公布第三季交車成績單，一共交付了約13萬9000輛電動車，比去年（2019）同期大增44%，創下單季歷史新高紀錄，這些數字，正說明了全球電動車需求持續攀升，鋰電池更成為了重要技術。
有科技產業奧斯卡之稱的「全球百大科技研發獎（R&D 100 Awards）」，今年邁入第58屆，每年會從上千件創新技術中，挑出100項具有年度重大創新意義，對人類生活影響深遠的商品化技術。
R&D 100 Awards主席Paul J. Heney觀察，從得獎名當中可以觀察出，近年科技趨勢在「汽車鋰電池製程優化」方面有許多研發成果，應證了電動車產業的起飛。
工研院院長劉文雄說，今年只有16個獎項是美國以外的機構獲獎，其中台灣就得了7個、日本5個，今年也是工研院連續第13年榮獲「全球百大科技研發獎」。劉文雄補充，台灣能夠繳出亮眼，關鍵在於是以市場導向去做研發。
亮點一：電動車的未來—不用加熱的固態電解質
鋰電池廣泛應用在，手機、平板、筆電以及電動車，成分大致有「鎳鈷鎂」、「鎳鈷鋁」兩種組成形式，通常還需搭配具有高閃點的安全液體電解質，才能製成。
不過，傳統的液體電解液具有易燃性，會有爆炸等安全疑慮，工研院材料與化工研究所經理葉定儒說，之所以可以獲獎，關鍵在於解決傳統鋰電池電解質的安全性問題。
葉定儒解釋，電解液這種產品市面上也有，通常電解液在工廠內導入電池後，還需要經過加熱程序，「這個過程是很危險的。」
工研院團隊開發出「高能量及高安全樹脂固態電池」，用高離子導電樹脂（NAEPE）材料，取代易燃的傳統電解液；而固態電解質因為在常溫時也可以呈現固態，不需要再加熱讓它固化，還能保有原本電解液高離子導電度，以及改善高電壓穩定性。
固化後，NAEPE閃燃點溫度提高，具有難燃性、高溫循環壽命佳等特點，用NAEPE的固態鋰電池內部可以像積木一樣做內部串聯（Cell to module），突破鋰電池單一結構限制，達到一個電池有12V的高伏特電壓，製程操作容易，產業接受度相對高，可以快速導入現有電池製程。
工研院表示，目前正在建置固態電解質量產線，已經跟中油、台塑、有量、格斯科技、中華汽車等廠商合作，希望能帶動台灣動車跟儲能系統產業發展。
亮點二：3根蠟燭就能發電，全球第一片染敏電池在台灣
此外，工研院也跟台塑合作，功能開發出全球第一片「染敏電池模組」。簡單來說，染敏電池就是弱光發電的技術，跟傳統太陽能發電不同，只需要3根蠟燭的弱光，就能產生電力。
「石化產業面臨轉型的關鍵時刻，」台塑董事長林健男回憶，台塑從2009年開始投入研發染敏電池，這是一種非矽材料的化學太陽能電池，因為比較接近台塑化工本業，跟研發成熟、競爭激烈的矽晶太陽能電池相比，對台塑來說不只進入門檻比較小，用弱光發電的染敏電池還更具備市場潛力。
雖然認知到了這一點，但當時全球都沒有染敏電池相關技術，各國也沒有投入生產。2011年，工研院跟台塑合作，在台塑位於高雄仁武的實驗室開發材料、製程跟設備，成功產出全球第一片染敏電池模組。這條產線採全自動化生產，並取得多項製程、設備專利，工研院表示，產能每年能達到10萬片，模組轉化效率達到17%。
之所以能夠獲獎，突破之處在於，打破傳統染敏電池效率低的特性，更重要的是，台塑跟工研院一次提出自動化生產方案，以及多項專利，是全球第一個可以量產染敏電池的單位，技術高度自主化。
工研院表示，已經跟台塑準備好要量產，染敏電池在弱光環境就能發電，用這款電池，就不需要拉電線、換電池，不僅可以應用在電動窗簾、感測器、電子紙，未來在物聯網（IoT）時代，也能導入智慧建築、智慧家庭、智慧醫療、智慧城市等領域。
責任編輯：錢玉紘