綜觀全球各國鋰電池產業發展良窳與否,企業母國所提供的產業環境扮演著關鍵性的角色,有些國家的鋰電池(包括鋰離子電池及鋰高分子電池)廠商,由於其母國所提供的產業發展環境(例如投資優惠與租稅減免等獎勵政策)比其他國家更能夠刺激產業的進步與升級,因此業者的競爭力獨占鰲頭,成為市場的領導廠商。
全球小型二次電池(Rechargeable Batteries;包括鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池及鋰高分子電池等)產業在日本業者甚早投入及長期注重研發創新下,歷年來為日商寡占市場(全球小型二次電池市占率約65%,鋰電池更高達85%以上),但近幾年來台灣、中國大陸、南韓及美國等電池業者亦因看好全球鋰電池下游應用產業(特別是可攜式電子產品)蓬勃發展,市場商機可觀,亦先後陸續投入相關研究開發,詳如(圖一)所示,現階段台灣業者有政府的各種投資、研發獎勵政策扶持,中國大陸在計劃經濟下,由國家研究單位及大專院校率先投入研究開發,而韓國業者則有母公司龐大的資金來源,使得上述各國分別在全球鋰電池產業上開花結果,並展現出不同的競爭實力,至於美國業者的開發腳步則稍嫌緩慢,截至目前為止,多為實驗室型的技術,以下茲就已具有鋰電池量產能力的國家分述如下。
《圖一 全球主要國家電池產業政策發展沿革》 | 資料來源:工研院經資中心ITIS計畫(2003/03) |
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台灣產業政策
台灣小型二次電池產業始於1992年台灣聯合公司嚐試量產鎳氫電池,但由於當時全球小型二次電池相關材枓主要供應廠商皆為日商,且與該國的小型二次電池產製業者多有長期緊密配合研發的合作關係,雙方並有簽訂保密協議書的契約條款法律約束力存在,故台灣業者並不容易購得所需要的小型二次電池材料,且在量不夠大、成本無法有效降低及電池品質不穩的情況下,並未大規模量產成功,1993~1994年國家研究單位「工業技術研院工業材料研究所」執行經濟部技術處業界科專「電子關鍵材料與零組件」計畫,開始扮演鋰電池產業催生的推手,除了著手進行鋰電池電極與電解液的特性研究外,並進行研究開發正極材料與電解液的合成配方;1995~1997年期間更執行「儲電材料與組件發展」計畫,採取鋰電池材料與製程技術同步進行的方式,有系統地進行圓筒型鋰離子電池為主的電池製程(包括建立一條小型實驗量產線做為製程技術之驗證)及其材料(包括鋰鈷、鋰鎳及鋰錳氧化物正極材料)研究開發,該計畫並配合業界先期參予研究進行技術移轉;1998年起至今,「儲電材料與組件發展」計畫進入第二階段,此階段以電極材料和鋰高分子電池為研究開發的重點。
「工業技術研院工業材料研究所」投入鋰電池的研究開發,10年來先後接受其技術輔導與移轉的廠商包括太電電能科技、美律、鋰葳等,此期間雖然陸續有興能高科技、能元科技、台灣超能源、鋰新科技、金山實業等業者投入生產鋰電池,唯因相關材料與設備仍多掌握在日商手中,故台灣鋰電池業者實現大規模量產的成績並不理想;有鑑於此,台灣政府遂於2000年起修訂、頒布並實施多項鋰電池相關獎勵措施(例如「新興重要策略性產業屬於製造業及技術服務業部分獎勵辦法」、「鼓勵新興中小企業開發技術推動計畫(SBIR)」、「主導性新產品計畫」等),力圖培養台灣鋰電池的自給能力。
主要研發政策
近年來台灣產業界因面臨國內外產業環境劇烈變動(包括全球新科技快速演進及台灣國內勞工短缺、人力與土地成本高漲、環保意識抬頭)等困難,營運窘境顯現,為求永續生存、配合國際系統大廠的要求及接近客戶就近提供服務等因素,持續大量外移到中國大陸為主的低生產成本地區;經濟部為了突破台灣近年來面臨的產業發展限制,並進而提振產業投資信心,陸續推出多項國家級發展計劃、實施多項強調研發與人才投資的獎勵措施,其中唯一直接明訂適用鋰電池及其相關材料(包括正負極材料、隔離膜材料或電解質材料等)者,當屬2001年發布實施、2002年加以修訂的「新興重要策略性產業屬於製造業及技術服務業部分獎勵辦法」修正條例,其獎勵投資範圍幾乎將所有二次電池及其周邊產業列為極力培植的項目,且已有相關業者獲得獎勵補助之實例;除了此項投資獎勵條例外,經濟部技術處及工業局各組亦有相當多研究補助計劃,可供鋰電池業者申請,俾使業者能借力使力,在最在短期間內獲得最大效益,有關台灣政府補助民間企業參與科技專案研發計畫一覽表,詳如(表一)、(表二)、(表三)所示。
中國大陸產業政策
中國大陸小型二次電池產業歷經計劃經濟時代至改革以來,在國家產業政策支持及國家研究單位、大專院校率先投入進行研發下,小型二次電池產業已成形,並已具備自行開發及大量生產的能力,目前已有位於深圳的中國大陸民營企業、第一大電池專業產製業者比亞迪,位居全球第四大鋰電池廠、全球前十大小型二次電池廠之列的驚人成績。
探討中國大陸小型二次電池產業發展,始於1955年開始試製鎳鎘電池,並於1971年開始鎳氫電池的LaNi5儲氫合金研究;1986年為因應全球高科技技術競爭的衝擊,以高科技研究為主、產業發展為輔的中國大陸產業科技發展政策「863」計畫由國家科委正式制定出爐;1993年北京有色金屬研究總院、天津電源研究所、中國科學院、北京科技大學、廈門大學等國家研究單位及大專院校先後相繼投入進行鋰離子電池相關研究;1995年大量外資進入中國大陸各地設立鎳氫電池生產據點;1996年國家科委同意建立鎳氫電池自動化示範生產線,並列入國家「863」計畫「九五」期間(1995~1999年)主要產業化開發項目;2000年鋰電池成為中國大陸「十五」期間主要開發項目,包括深圳的比亞迪、天津的力神電池、天津十八所等10餘家業者陸續投入,國家推動產業化的結果總產量達0.4億顆之多,完全供應給手機市場使用。
2001年11月15日由大陸信息產業部、國家質檢總局、國家工商局等3個部門,基於中國大陸行動電話水貨市場規模每年約有5,000萬支之多,而行動電話電池約有33%是假貨劣質品,單是在深圳由小型(3~5人組成)地下工廠產製出的行動電話電池每年產量粗估高達5萬顆左右,因此聯合制定發佈的行動電話電池「三包」政策以導正假貨充斥市場亂象。
至2002年,中國大陸的鋰電池產業更在其生活水準提昇、手機等可攜式電子產品市場迅速普及需求急遽成長的推力下帶動下在,生產規模已直逼0.6億顆的規模水準,其中比亞迪及力神並分別獲得國際手機大廠摩托羅拉(Motorola)的品質認證及取得OEM訂單;至於而2000年由日本SONY首度量產成功的鋰高分子電池方面,中國大陸的開發腳步可以說幾乎和台灣同步,目前主要投入業者有天津力神、深圳比亞迪、廈門寶龍、TCL金能電池等,且已有比亞迪、力神等小量試產中。
大陸主要研發政策
「863」計畫
「863」計畫乃是1986年中國大陸國家科委為因應全球高科技技術競爭對中國大陸的衝擊,首次正式制定以高科技研究為主、產業發展為輔的高新技術研究發展計劃。
該計劃的主要規劃目標是透過15年(1986~2000年)的努力,力爭在幾個最重要的高新技術領域追上國際水準、縮小與外國的差距,並在有優勢的領域有所突破,為20世紀末及21世紀的經濟發展奠定比較先進的技術基礎、創造利基,及為高新技術本身的發展培養新一代高水準科技人才、創造良好的條件;而其階段性的研究成果須與其他推廣應用計劃銜接,並迅速轉化為生產力,發揮經濟效益;主要內容有二,其一為提高農業科技與生產水準、改造傳統產業和推動高新技術產業,其二為突破所選領域的主要關鍵技術,推動研究成果轉化成生產力。
「863」計畫「九五」期間小型二次電池產業現況及問題分析
中國大陸「九五」期間(1995~1999年),特別是近幾年在全球電力電子產品進入市場的帶動下,小型二次電池業者紛紛竄起,但多數為小型企業,業者間的技術能力與設備水準差距極大;此期間雖然中國大陸將正為全球電池科技技術先進國家視為前瞻技術的「儲氫合金」及「鎳氫電池」納入「863」計畫高新產業技術研究開發項目之一,且中國大陸基礎產業和設施發展不足現象已稍獲紓解,但並未帶動小型二次電池關鍵零組件/材料和生產設備發展,關鍵零組件、材料和生產設備成為小型二次電池產業長期發展的窒礙,同時消費者需求亦提高至高品質、高附加價值產品。
此外,「九五」期間中國大陸各種小型二次電池產量均有極大的成長,產品結構亦有極大變化,由1995年的2億餘顆成長至1999年的5.5億顆,其中鎳鎘電池4.5億顆、鎳氫電池0.8億顆、鋰離子電池0.2億顆,但由於中低等級產品品質占多數,故價格多較美國、日本、韓國、台灣等低廉,故有產量雖大,產值卻小,出口量雖大,創匯卻少的問題存在。
「863」計畫「十五」期間小型二次電池產業發展重點
中國大陸「十五」期間小型二次電池產業的發展重點,在調整「九五」期間產業發展所呈現出的一系列問題,包括滿足消費者對高品質/高附加價值的電池產品需求趨勢、追求技術創新,以全面提昇產品品質等級、研究開發新種類與規格的電池產品,達到調整產品結構之目的等,此外並鼓勵研究開發/生產用於電池的各種關鍵材料(包括正負極、正負極活性材料、隔離膜、電解液等)及自動化生產設備、檢測設備等,以調整並強化產業結構。
有關大陸「十五」期間擬鼓勵、支持發展的重點電池種類,主要計有鋰電池、鎳氫電池、電動車用電池及其他高性能電池等。
日本產業政策
與全球其他國家相比,日本雖然不是分別最早於1899年投入鎳鎘電池及1958年投入鎳氫電池相關研究開發的國家,但卻是最早投入鋰電池相關研究開發,並最早於1990年代將鋰電池商品化的國家;近10餘年來日本業者所以始終能維持其寡占全球小型二次電池市場,並保持其領先地位,主要在於日本小型二次電池相關業者(包含上游原材料及週邊生產設備)早在二次大戰結束後即陸續投入電池市場,且對電池的相關研究不遺餘力,持續對研究、開發、創新維持著積極的態度與高度重視,使得日本電池相關業者累積了長達50餘年的雄厚技術及研發經驗,學習曲線因此得以縮短,而其上游原材料業者及周邊產業,例如設備業者,亦在二次大戰結束後長期緊密配合其研究開發,加上日本的下游各種可攜式電子產業亦蓬勃發展,甚至在全球市場占有一席之地,均為其奠定全球鋰電池及小型二次電池霸主的不可動搖的根基。
主要研發政策
2002年日本政府為了培植新技術、新產業,經濟產業省已敲定2003年度的政策減稅、預算方案。稅制減稅方面,日本的現行研發促進稅制規定,研發投資額若沒有比上一年度增加,將不能減免稅額,故在景氣低迷時無法激勵企業對研發的投資,2003年政策減稅措施,為期3到4年,且不設定任何適用企業條件,不問投資額的多寡,將自法人稅(公司稅)額中扣除掉投資總額的一成,結果是越成長的企業將越熱心於研發投資,減稅額因此變得更大,可導致企業研發費用、營業額、營業利益顯著增加;預算案方面,將重點支援奈米科技(例如鋰電池、燃料電池奈米材料技術)、環保、IT(例如新一代半導體技術等)、生物工學等四大重點領域的研發,由於這些計畫從研發到實用化,投資金額負擔龐大是首當其衝必須優先解決的研究課題,故初期將由政府補貼部份負擔,其影響所及除了可活絡日本經濟,更可促進鋰電池在電動車實用化、燃料電池在3C及電動車實用化等。
韓國產業政策
韓國與日本等全球其他主要小型二次電池國家相比,是屬於較晚投入發展鋰電池產業的國家,但由於其政府向來強力支持財團進行研究、開發與生產高科技產品,故其業者清一色是財團旗下的子公司,例如三星電子與LG化學等,且因擁有集團龐大的資金來源,故上述公司已開始量產鋰離子電池及鋰高分子電池,近年來透過逐步擴建量產體系,不僅拓展韓國內銷市場更打開外銷售市場,在逐步侵蝕日商的市場下,全球市場占有率逐漸增加;至2002年為止已有三星電子及LG化學兩家業者鋰電池產量分別排名全球第七名及第八名的成績。
主要研發政策
南韓「2002年二次電池產業發展策略委員會計畫」為在2010年前,將其鋰電池全球市占率由目前的僅占4%提高至40%,二次電池月產能提高至1.2億顆、產值11.04兆韓元(約92.7億美元),南韓政府將大幅增加經費支援,重點培植鋰電池及其相關零組件、材料、設備等之研究開發與生產,並計劃逐步減免相關零組件與材料的進口關稅。其主要內容為5年內(2003~2007年期間)開發出鋰高分子電池及其相關零組件、材料與設備,並建構人力培訓中心,負責鋰電池人力的教育訓練;6年內(2003~2008年期間)逐步設立電池材料研究中心、鋰高分子電池研究中心、電池技術評估中心與小型燃料電池中心,並計劃於10年內開發出可克服鋰電池能量儲存容量瓶頸的小型燃料電池。
結語
波特(Michael E. Porter)曾經指出「經濟的衰弱雖然可以靠政府的政策來改變,但政府本身並不能幫企業創造競爭優勢,它的效果僅在強化、加速產業的競爭優勢」,故國家的產業環境固然重要,但也唯有政府與業者通力合作,才能產生相乘的加速效果。他山之石可以攻錯,近年來台灣、中國大陸及韓國鋰電池業者陸續加入市場競爭的行列,素來位居全球鋰電池龍頭地位的日本小型二次電池業者因此更加重視研發創新,將產品重心放在前瞻性產品(例如鋰高分子電池、Laminate封裝的鋰離子電池、方型鋰離子電池等)上,以鞏固其領導地位,因此,2002年全球前10大鋰電池廠商中,除了被中國大陸比亞迪取走一席(第4名)及韓國業者取走兩席(第7名及第8名)外,其餘7席均為日商囊括。
反觀台灣,現階段雖然已有部分鋰電池業者具有量產能力,但是因為鋰電池產業結構發展尚未完整且未能緊密配合,上游關鍵材料與週邊支援產業(例如生產設備)多掌控於國外業者手中,而下游應用產業又持續外移、且多承接國外系統大廠OEM訂單,對鋰電池採購訂單的自主性較低,加上台灣鋰電池業者技術的取得大都是利用技術合作或技術移轉的方式,技術層次多偏向實驗室型技術及實驗量產型(Pilot)型技術,且真正投入基礎研究者仍相當不足,至今復因受限於財力及研發技術人才欠缺,對於持續開發電池新產品與新技術的研發投入仍嫌不夠,此或許正是過去近10年來我國政府產業政策雖然多方獎勵鋰電池產業發展,卻至今一直無法突破大規模量產瓶頸的重要因素,也是造成台灣鋰電池業者競爭力與國外大廠間仍有一段距離的原因。
(作者任職於工研院經資中心 ITIS計劃)