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【隔離膜-保護電池不起火的關鍵】
時間：2021/7/19(一)
發文：NO.1281篇
大家好，我是LEO
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❖大勢所趨
全球逐步邁向綠能，從油電混合到純電動車，到全面禁售汽柴油車，到禁止汽柴油車上路，整個產業發生翻天覆地的變化，傳統車廠面臨存亡之戰，也必須改變，就算是超跑界的名駒，也得跟上世界潮流。
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義大利超跑品牌藍寶堅尼（Lamborghini）7月7日發表旗艦超跑「大牛」最終版，「Aventador LP780-4 Ultimae」全球限量600台，6.5升V12自然進氣引擎，最大馬力能來到780匹，能在2.8秒內從靜止加速至時速100公里，極速表現能飆到每小時355公里。
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這台車是許多男人心中的夢幻逸品，上市超過10年的大牛也正式走入歷史，即將開啟藍寶堅尼走向「電動化」的時代。就連美式肌肉車「道奇」，向來靠著高耗油與V8引擎霸氣圈粉，也宣布將打造超大馬力的純電汽車，預估2024年將上市，這就是趨勢。
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❖電動車的核心-電池
電池主要由三個元件組成，分別是電池芯、機殼與電源控制板。電池產業中最重要的電池是---鋰電池。以鋰金屬作為陽極活性材料的電池，高重量能量比、電壓平穩、壽命長、工作溫度範圍廣、低溫性能佳。
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鋰電池系統約佔電動車成本的 30~40%，當電動車快速發展需求量不斷擴張下，鋰電池需求仍處於供不應求的狀態。
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❖電池產業結構
上游---電池原材料廠商，包括電極、電解液、隔離膜、罐體等材料供應商，中游為電池芯，下游為電池模組廠商。
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電池芯---主要原材料包括電極（正極、負極）、隔離膜、電解液及罐體等四部分，約占全部製造成本的 60%以上，電極--約占26%、隔離膜--約占23%、電解液--約占15%，從這裡就知道商機最大、賺最多的就是---上游材料商。
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❖日韓廠商壟斷市場
目前全球電池芯主要的供應來源依然是日、韓廠商為主，國內要發展電池芯---大部分之原材料仍需仰賴進口，台灣只有罐體、導電碳以及少部分的電極材料與隔離膜由國內供應。
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❖隔離膜-保護電池的關鍵
在台灣幾乎沒看到有人探討隔離膜，LEO首先來跟大家分享，【電池隔離膜】---它是放在鋰離子電池的正、負極之間的一層膜，主要功能是防止正負極接觸造成電流短路，在鋰離子電池的性能與安全性上扮演著極為重要的角色。
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直接影響電動汽車鋰電池安全性和性能的重要材料，約占電池生產成本的20-25％間，電池隔離膜損壞就被認為可能是「電動車起火」的原因之一，由此可知，經過安全認證的隔離膜相當重要的。
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從隔膜生產分類看，有「乾」、「濕」兩種工藝，分為乾式隔膜和濕式隔膜兩類。採用「濕式生產」工藝生產出來的鋰電池隔膜具有較高的孔隙率和良好的透氣性， 滿足動力電池大電流充放的要求。高階電池大多使用濕式隔膜，隨著動力電池對能量密度要求的提升，濕式隔膜的滲透率將逐漸提升。
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❖隔離膜-領導廠商
恩捷股份(002812)-截至2020年底，在上海、珠海、江西、無錫、蘇州五大基地共有46條濕式隔膜產線，產能達到33億平方米，產能規模位居全球第一，2021年仍持續在江西、無錫、匈牙利、重慶，進一步擴大產能，為什麼呢？很簡單，產能供不應求，另外一個原因就是將生產基地與下游客戶綁在一起，穩定客戶關係直接供貨。
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恩捷股份(002812)，截至2021/7/16收盤價245.7CNY，市值高達2190億，年初至今上漲58%，最近六個月上漲88%，最近一年上漲232%，最近五年上漲2379%，由此可知捷恩股份真的是賺翻了！
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韓國SK IE Technology 去年秋季才剛宣佈將興建年產能3.4億平方公尺的第二座工廠，預計2023年第一季度完工。今年3月26日的董事會上再次決定加碼投資約1.13兆韓元，在波蘭Dąbrowa Górnicza投資第3和第4座鋰電池隔離膜生產工廠，年產能均為4.3億平方公尺，預定於2023年底和2024年第二季度投產，4座工廠投產後，合計將可能生產15.4億平方公尺的電池隔離膜。
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❖隔離膜-台灣明基材(8215)
明基材料(8215.TT) 前身為達信科技，1998年成立，曾經是全球前五大偏光板供應商之一，為友達集團旗下子公司，主要供應友達偏光板。
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原生產光碟片，轉型為偏光板製造廠商，隨著產業趨勢轉變—開始逐漸轉型佈局醫療相關產品及先進電子材料。其中，先進電子材料抓住電動車產業大趨勢—就是鋰電池隔離膜。
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本業偏光板方面，第 3 季訂單維持高檔，產能從去年至今都維持滿載，將持續進行產線去瓶頸，預期本季供需仍吃緊，待下半年產業有一條新產線開出，供需才可望恢復平衡。
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電池隔離膜去年第四季成功打入日系車廠後，出貨持續成長，又獲得第2家日本客戶認證中，看好電動車市場帶動電池商機，除日本市場外，中國電動大巴使用電池隔離膜需求也是未來重要目標，目前正評估擴充電池隔離膜產線。
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這個產業台灣雖然落後，我們從最近全球一哥捷恩股份與南韓SK IE大動作暴力擴產，可得知未來的商機相當驚人，股價表現也在短期內大漲5成甚至一倍，這一波商機台灣也不能落後，後續最新的動態更新，請持續追蹤-股民當家群組。
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天佑台灣，疫情早日結束❤️

【#評論】電動車時代的關鍵技術，便是改變能源儲存方式的電池技術，和5G及AI時代應用在汽車產業的自駕技術了，而對鴻海這樣的製造商來說，能否掌握新電池技術的正負極及電解液以及自駕晶片等原材料，是我最關注的。

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上報評論圈 #鴻海 #電池供應 #自駕晶片

人工肌肉重大突破登上《Science》，多國科學家聯合實現全新驅動機理

作者 雷鋒網 | 發布日期 2021 年 02 月 11 日 0:00 |

2021 年，機器人已經「成精」了，公然吵架、組團熱舞再也不是人類專屬。在許多人心裡，機器人還是僵硬、機械甚至冰冷，即便如此，技術日新月異，柔性機器人快速發展，我們對機器人的刻板印象也該打破了。

科學家設計的軟體機器人外形可謂五花八門，比如：

磁場驅動的軟體機器人，看上去像花瓣。

會奔跑、能游泳、能舉重物的「小獵豹」。

可用於軍事行動的隧道快速挖掘機器人。

其實，軟體機器人的設計往往與一種智慧材料有關：人工肌肉。最近這領域中國科學家聯合美、韓、澳等多國學者有了新突破。

相比傳統人工肌肉，這次設計出的人工肌肉有無毒、驅動頻率高（10Hz）、驅動電壓低（1V）、高比能量（0.73~3.5J/g）、高驅動應變（3.85~18.6%）、高能量密度（高達 8.17W/g）特性。

奈米碳管線為何物？

2021 年 1 月 29 日，題為「Unipolar-Stroke, Electroosmotic-Pump Carbon Nanotube Yarn Muscles」（單極衝程、電滲泵奈米碳管線肌肉）的論文發表於著名學術期刊《科學》（Science）。

論文出自哈爾濱工業大學（複合材料與結構研究所）、江蘇大學（智慧柔性機電研究所）、常州大學（江蘇省光伏科學與工程協同創新中心）、美國德州大學達拉斯分校、伊利諾大學厄巴納香檳分校、南韓漢陽大學、首爾大學、澳洲臥龍崗大學、迪肯大學等團隊。

論文題目有個看起來高深的詞「奈米碳管線」（Carbon nanotube yarns）。談研究細節前，先來解決一個問題：奈米碳管線為何物？

奈米碳管線源自奈米碳管，這是具特殊結構的一維量子材料，徑向尺寸為奈米量級、軸向尺寸為微米量級、管子兩端基本都有封口。外形上，它是由呈六邊形排列的碳原子構成的數層同軸圓管，層與層之間的固定距離約 0.34 奈米，而圓管的直徑一般為 2~20 奈米。

據了解，奈米碳管為一維奈米材料，重量輕、有完美連接結構，因此有獨特力學、電學、化學性能。基於這些特性，奈米碳管線也應運而生。據字面意思可知，這是透過拉伸和鬆弛、碳基奈米管纖維製成的緊密絞合線。

不同於普通線，奈米碳管線其實是種超導體，還可當電池使用。早在 2011 年，德州大學就與美國企業展開合作，致力將奈米碳管線推向市場。

2017 年，德州大學達拉斯分校又研製出名為 Twistron 的奈米碳管線。

研究團隊的李娜博士受訪時表示：

這些線本質上是種超級電容器，但無需外加電源充電。因奈米碳管與電解質的化學電勢不同，當線浸入電解質時，一部分電荷會嵌入。線拉伸時，體積減小，使電荷相互靠近，電荷產生的電壓增高，從而獲得電能。

2014~2016 年，哈爾濱工業大學博士生楚合濤至德州大學達拉斯分校接受訓練，正是自那時起，哈爾濱工業大學冷勁松教授課題組與德州大學達拉斯分校 Ray H. Baughman 教授課題組，開始了有關奈米碳管線人工肌肉的研究。

這次正是博士畢業生的楚合濤為論文共同作者之研究。

人工肌肉性能達到新突破

那麼，奈米碳管線和人工肌肉之間，又有什麼關係？

論文介紹，滲透離子（不論正負）會影響著長度、直徑的變化，因此奈米碳管線可用作電化學致動器。據悉，奈米碳管線人工肌肉是典型的智慧材料，主要透過熱、電化學兩種方式驅動，兩種驅動方式有差別。

根據熱力學定律，熱驅動受卡諾循環效率（Circulation efficiency in Kano，一高溫熱源溫度 T1 和一低溫熱源溫度 T2 的簡單循環）制約──比電化學驅動能量轉換效率更高，有更廣闊的應用前景。

基於這點，研究團隊構建全固態肌肉（all-solid-state muscle）。透過向線滲透帶電聚合物，纖維開始部分膨脹，隨著離子損失長度會增加，增加肌肉的總衝程。

哈爾濱工業大學表示，研究人員首次發現透過聚電解質功能化的策略，可達成人工肌肉智慧材料的「雙極」（Bipolar）驅動轉變為「單極」（Unipolar）驅動（如下圖），同時發現人工肌肉隨電容降低、驅動性能增強的反常現象（Scan Rate Enhanced Stroke，SRES）。

研究人員發現這些效果：

做到單一離子嵌入、嵌出的「單極」效應，解決「雙極」效應反向離子的嵌入、嵌出引起的性能降低問題，提高工作效率與能量密度等性能；

人工肌肉隨掃描速率增加，驅動性能增加，解決了傳統人工肌肉驅動性能的電容依賴性問題。

哈爾濱工業大學認為：

此重要突破解決了人工肌肉驅動性能的電容依賴性問題，為後續設計具有無毒、低驅動電壓的高性能驅動器提供新的理論基礎。

值得一提的是，此突破在空間展開結構、仿生撲翼飛行器、可變形飛行器、水下機器人、柔性機器人、可穿戴外骨骼、醫療機器人等領域有巨大的應用潛力。

關於作者

早在 1990 年代初，哈爾濱工業大學複合材料與結構研究所就確立智慧材料與結構的研究方向。哈工大在這領域的探索離不開一個名字──冷勁松。

冷勁松畢業於哈爾濱工業大學複合材料專業，2004 年起擔任哈工大航天學院複合材料與結構研究所教授、博班導師。

1992 年起，冷勁松就開始開展智慧材料系統和結構的研究，主要研究方向包括智慧材料系統和結構系統、光纖傳感器、結構健康監控、複合材料結構設計和工藝技術、可變翼飛行器、結構振動主動控制、光纖通訊和微波光電子器件、微機電系統等等。

另外，冷勁松也在 International Journal of Smart & Nano Materials 擔任主編，《Smart Materials & Structures》和《Journal of Intelligent Material Systems and Structures》等國際雜誌擔任副主編。2006 年入選中國教育部新世紀優秀人才計劃，2007 年入選長江學者特聘教授，2018 年當選歐洲科學院物理與工程學部外籍院士（Members of the Academia Europaea）。

論文通訊作者之一正是冷勁松。

2020 年 3 月 4 日，冷勁松教授團隊與美國馬里蘭大學 Norman M. Wereley 教授團隊的共同研究成果發表於國際著名期刊《Soft Robotics》，展示受象鼻啟發、可伸展／收縮的氣動人工肌肉基礎上設計的新型彎曲螺旋可伸展／收縮氣動人工肌肉（HE-PAMs / HC-PAMs）。

這次研究，將使團隊在人工肌肉方面的探索更深入。

資料來源：https://technews.tw/2021/02/11/unipolar-stroke-electroosmotic-pump-carbon-nanotube-yarn-muscles/