行動電源電池技術一次看懂：鋰電池、矽碳、固態差在哪？穿刺測試比較安全？

近年行動電源事故頻傳，使「電池安全」成為消費市場關注焦點。隨著快充與高容量需求持續提升，電池技術名稱也愈來愈多元，從鋰電池、矽碳電池到固態電池，讓不少消費者產生「新技術是否更安全」的疑問。

台科大應用科技研究所特聘教授王復民指出，目前市面上絕大多數行動電源仍屬鋰離子電池體系，不同名稱主要是材料或結構上的演進，而非完全不同的電池化學路線。

鋰離子電池之所以能長期主導行動電源市場，關鍵在於其在元素週期表中屬於極輕且電位高的材料，使其具備目前商用電池中最高的能量密度。

這代表在相同體積與重量下，鋰電池能儲存最多電量，對於追求輕薄與高續航的消費性產品而言，是最具實用性的技術。

王復民表示，目前所有常見電池技術，包括固態電池與矽碳電池，本質上仍屬鋰離子電池，只是透過不同材料設計提升性能或安全性。也因此，在可預見的未來，鋰離子體系仍會是行動電源的核心技術平台。

近年手機與行動電源市場開始出現「矽碳電池」宣傳，主打更高容量與更快充電。王復民解釋，矽碳電池的關鍵在於負極材料由傳統石墨改為矽碳複合材料，使電池能容納更多鋰離子，進而提升能量密度與續航能力。

然而這項技術的本質仍屬鋰離子電池，其電解液與正極材料並未根本改變，因此在安全性上並不會出現「革命性提升」，仍需依賴電池管理系統與結構設計來控制風險。

換言之，矽碳電池主要解決的是容量問題，而非安全問題。

相較之下，固態電池被視為下一代電池技術，其最大特色是以固體材質取代傳統液態電解液。由於液態電解液屬有機溶劑，燃點低且易燃，一旦電池受損或過熱容易引發火焰；固態電池則因沒有液體，理論上不易出現劇烈燃燒。

不過王復民直言，目前市場上幾乎沒有真正「全固態」電池，大多數產品僅屬膠態或半固態電池（但都仍統稱固態電池），仍含有一定比例液體電解質。

此外，固態電池的製程與材料成本遠高於現有技術，短期內難以導入價格敏感的消費性產品。因此在行動電源領域，固態電池仍屬長期技術方向，而非即將普及的解決方案。

王復民指出，國際研究普遍認為固態電池與傳統鋰電池的價格可能要到 2030 年之後才有機會出現交叉點，也就是成本接近甚至持平的時間。目前鋰電池成本已降至每度電約數十美元，而固態電池仍高出數倍甚至數十倍，這使其短期內難以進入價格敏感的消費電子市場。

因此在行動電源領域，未來較可能的過渡方向是「擬固態」或高比例固體電解質技術，在安全與成本之間取得平衡。

近年不少行動電源品牌在行銷中展示「穿刺不爆炸」測試，企圖營造出奇產品安全的形象。對此，王復民指出，穿刺測試確實是電池安全測試的一種，但並非全面指標，因為測試結果高度依賴條件設定，例如電池電量、溫度或穿刺位置。

若電池維持在低電量或特定狀態，即使受損也可能不會立即燃燒，因此單一測試並不能代表實際使用情境。另外，獲得 BSMI、NCC 等認證的產品，在認證的過程中都要求提供「充飽電」的產品，而一些業者自行做的穿刺測試產品則有可能僅有 10% 電力。

換言之，這類展示更多是技術示範與行銷工具，而非安全性的絕對保證。

鋰電池起火其實是多重反應的結果，而非單一材料燃燒。首先，當電池內部短路或過熱時，電解液會先蒸發並燃燒；接著正極材料中的氧氣釋放，形成助燃效果，使火焰迅速擴大。這也是鋰電池燃燒溫度極高且難以撲滅的原因之一。

你可能會問，可預期的未來會出現一種「完全安全、平價、輕盈」的行動電源產品嗎？王復民坦言，這很困難，因為沒有百分百安全的電池，業者能做的只有降低安全風險，像是強化電池管理系統（BMS）、提升外殼的防撞力，再來就是等到固態電池技術更加成熟，行動電源就會相對較現在更為安全、穩定。

電池技術發展始終圍繞三個核心目標：更高能量密度、更低成本、更高安全性。然而這三者往往互相牽制，因此短期內產業仍會以優化 BMS、提升材料穩定性與加強結構防護為主要方向。

長期來看，隨著固態與擬固態技術成熟，安全性有望逐步提升，但仍難出現「完全零風險」的電池產品。

行動電源電池技術雖持續演進，但目前仍以鋰離子體系為主，矽碳與固態技術多屬性能與安全性的漸進式改良。對消費者而言，理解不同技術的定位與限制，比單純追求新名詞更重要；而對產業來說，在容量需求持續成長的同時，如何在成本與安全之間取得平衡，仍是未來電池創新的核心課題。

（首圖來源：pixabay）

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