一、前言
為建立具有競爭力、永續和循環的歐洲電池價值鏈，歐盟執委會透過Horizon Europe計畫下的BATT4EU計畫與歐洲電池合作夥伴協會(Batteries European Partnership Association, BEPA)建立公私夥伴關係，並在Batteries Europe和Battery 2030+計畫所發布的路線圖基礎上，共同推動電池的研究與創新策略，以及制定電池的戰略研究與創新議程(Strategic Research and Innovation Agenda, SRIA)。SRBI確立歐洲電池研究和創新的優先事項，目標在2030年前實現次世代電池技術的商業化，並進而推動移動零排放和再生能源儲存的普及。

二、歐盟目標與目前電池政策
為實現歐盟綠色新政的「2050年碳中和」以及「能源自主」的雙重目標，必須加快腳步將交通與能源兩大工業電力化，而電池則是支援的關鍵技術。因此2017年先成立歐洲電池聯盟(European Battery Alliance)，以減少歐盟對電池進口的依賴及加強在全球市場的競爭力，2018年推出「電池戰略行動計畫」(the Strategic Action Plan on Batteries)以發展歐洲夥伴關係，至2021年推出BATT4EU聯合計畫以共同發展電池價值鏈技術 。2023年透過歐洲關鍵原料法案(Critical Raw Materials Act, CRMA)及淨零產業法案(Net-Zero Industry Act, NZIA)來消除法規障礙，藉以強化電池價值鏈及淨零技術的自主權。此外，同年通過新修訂的Regulation (EU) 2023/1542的電池與廢電池法 (EU Batteries and Waste Batteries Regulation)，明訂廢電池中鋰的回收率在2027年要達到50%、鎳鎘電池在2025年底要達80%，以及電池內含回收原料的最低比例。同時，更進而導入電池護照制度來儲存回收資訊，促使電池價值鏈邁向數位化及綠色的雙重轉型。

三、價值鏈的戰略行動與研發優先項目
根據電池產業發展脈絡與能源技術戰略計畫(the Strategic Energy Technology Plan)、BATT4EU夥伴關係的目標，將價值鏈劃分成原料、先進材料、設計、製造、移動應用、定置型儲能應用、回收等領域作為研發重點(圖一)；以及1項為涵蓋整個價值鏈的橫向行動，如永續發展、教育、安全、數位化等；再加上1項為支援其他領域的協調工作。每項領域設定願景，提供2021年以來相關的Horizon Europe研發計畫，並訂定策略行動與時間表，時間表中明訂各項活動的技術準備度(Technology Readiness Level, TRL)的預計進度。以下簡述7個電池價值鏈的戰略行動及研發優先項目。

(一) 提升電池原料自主：願景為提高原料自主權、減輕對進口的依賴，因此除了積極開發鋰以外的材料，也要從回收電池或其他廢棄物中提取可再次利用的原物料。依據「關鍵原料法案」設定的2030年目標：10%來自境內開採、40%來自境內煉製、25%來自回收再利用。

戰略研發行動
1.電池原料的永續加工與精煉：適用於電池生態系的所有供應鏈，包括境內及國外進口電池原料，都必須減少有害化學物質及排碳量。例如開發具成本效益與高能源效率的鋰離子電池或鈉離子電池陰極、陽極材料，以及利用生物基原料生產電極材料。

2.整合來自廢棄物回收的次級原料：開發近零廢棄(near-zero waste)的回收、加工、精煉或無害回填的方法。

(二) 發展先進電池材料：提高電池能量密度是核心關鍵，因此具高容量及高電壓的材料，如鎳錳鋰電池(NMC)的陰極材料或矽碳基陽極材料是中短期首選，長期則以第4代固態鋰離子電池(含鋰或不含鋰金屬陽極的固態電解質solid electrolytes with/without metallic lithium anode)為發展目標；而高安全性的磷酸鐵鋰(LFP)、磷酸鋰鐵錳(LFMP)以及高能量密度的鈉離子(液態或固態)電池，也必須朝降低成本與關鍵材料依賴的方向開發。

戰略研發行動
1. 提高第3代液態鋰離子電池材料及優化回收流程：主要從降低成本及高性能化學材料兩方向著手，降低成本可從回收設計及生產流程的改善做起，高性能材料優先發展高電壓陰極、高矽含量(>10% wt)的陽極、可回收的黏著劑或電解質添加物等非活性材料，或用於無有機溶劑以及乾式製程的陰極材料。

2. 開發第4代固態鋰離子電池先進材料：更強調熱及電化學的穩定性，實現快速充電、循環充電安全性，材料開發包括含鋰或不含鋰金屬陽極(如碳矽複合材料)的固態電解質solid electrolytes with/without metallic lithium anode。

3. 研發可規模化生產之次世代永續移動電池：透過各種化學物質(目前TRL≤4)實現電動車的未來，並以擴大生產規模為目標。

4. 開發適合長期儲存之定置型非鋰離子電池：強調延長循環壽命，開發適合電網高功率應用、可長期儲存的次世代電池。考慮的技術從貼近市場，具高能量密度、客製化電極、永續性等特性的全釩氧化還原液流電池(VRFB)或創新的有機液流電池(organic flow batteries)等。

5. 開發安全且永續的定置型儲能與移動應用的鈉離子電池：具有安全、永續供應、循環壽命長的特性，包括第3代碳基或鈦基液態電池或第4代固態電池。

6. 發展延長電池壽命的可自我修復仿生材料：包括具自我修復功能的仿生隔離膜、含修復劑的微膠囊、建立電池自癒的標準與仿生活性材料等，旨在延長電池壽命。

7.導入多模態分析工具加速電池材料創新：利用AI模擬、高速運算與數據收集，以高通量機器人篩選、合成具潛力的新興電池材料組合，藉由Horizon 2020 計畫成果進一步推動介面工程及全自動材料開發加速平台。

(三) 以新興技術加速創新設計：單電池和系統設計不僅影響電池性能，還能影響整個價值鏈，包括原材料生產、電池壽命和回收。為確保競爭力，歐洲應利用數位技術及智慧功能和自我修復特性，透過創新設計和新化學配方，有助於提升價值鏈的資源效率。

戰略研發行動
1. 導入數位工具於安全且永續的電池設計：訂定電池產業的循環設計指南，透過再利用、回收和可修復性的角度評估電池設計和材料減少依賴關鍵材料，並強化數位工具應用等。

2. 智慧功能導入單電池與電池堆的設計：主要推動具智慧功能的單電池走向示範和生產。包含擴大自我修復材料和其單電池的生產規模，並研究嵌入智慧功能的適當回收方法，開發數位模型以優化感測器配置和提高感測器通訊技術，以及試驗具嵌入式功能的單電池生產的可行性等。

(四) 建置永續與韌性的製造：歐洲電池製造的創新研究戰略優先集中在兩個方面。首先，透過數位化和永續性的解決方案降低能源成本、碳排放並提高生產力。其次，建立可適應多樣化電池化學配方的韌性解決方案，並促進知識轉移和快速工業化，以確保新電池化學配方的競爭力。

戰略研發行動
1. 開發第3、第4代單電池與電池的永續製程：開發可應用於第3、第4代鋰離子電池的永續量產加工技術，包括減少化學品使用、降低能耗與排放、提高製程安全性及降低成本，同時驗證大規模的永續製造，以及整合永續製程技術和未來產線的創新生產方式。

2. 設計具韌性的生產線及製程：開發可兼容多種化學配方、電池規格和製程技術的創新多用途生產線，並評估及驗證其大規模生產的可行性。另一方面，強化既有鋰離子電池產線的能力，以因應各種情境以及未來新興材料與生產設備的影響。

3. 導入數位分身技術以優化製程：聚焦於優化感測器及線上量測技術，以先進的數位分身技術將既有產線即時修正優化，並透過整合建模加速新一代電池製程發展。

(五) 擴展移動及儲能應用領域
1. 移動應用：目前電池產業主要由電動車產業驅動創新，再延伸至所有類型的交通移動工具，每種應用都有獨特的要求與標準，尤其是在特殊的使用條件下，亟待進一步的創新。

戰略研發行動
(1) 優化符合移動應用所需之電池系統設計：優化電池的熱管理、先進冷卻系統(如液體浸沒式冷卻或冷卻劑等)和數位分身等技術，以提高電池在惡劣使用環境條件或快速充電週期下的運轉性能及設計。此外，亦包含輕量、緊密、高效的電池系統整合設計(如利用高電壓的鋰鎳錳氧電池LNMO或高電容的鎳錳鋰電池NMC的多重組合)，以及新興材料設計(如關鍵材料的依賴度、避免熱失控及防止水下應用腐蝕)。

(2) 以雲端整合多功能的先進電池管理系統：整合多感測功能的先進電池管理系統(Battery Management Systems, BMS)，並透過雲端進行升級維護，能更精準的計算電池狀態SoX(如充電狀態SoC、健康狀態SoH等)，得到最佳電池組合設計及生命週期管理。

(3) 導入虛擬技術驗證多項電池物理特性：導入虛擬技術驗證電池系統，縮短開發時間與成本，瞭解操作負載、故障與老化對安全性與可靠性的影響。

(4) 示範各種移動應用技術：示範各種技術準備度(Technology Readiness Level, TRL)的電池模組、電池更換技術在移動運輸的應用。 

2. 定置型儲能應用：電池儲能系統(Battery energy storage systems, BESS)可調節尖峰能源需求、支援再生能源電網的穩定供電，以促進電網的韌性。

戰略研發行動
(1) 開發及佈署長期儲能電池：開發及佈署超過10小時甚至100小時的次世代儲能電池，直到2030年可變性再生能源部署達到飽和為止。

(2) 電池管理系統的標準化與共享：電池管理系統架構標準化，以支援能量管理系統通用的相容性與擴充性，能支援多地、快速響應的電網服務，並達到數據共享的效果。

(3) 發展混合儲能系統：有效整合各種不同能源來源的電池儲能系統，並透過演算法分配各種混合儲能系統的電力到電網中，以提供快速響應的能源服務，進一步促進創新的能源市場發展(如虛擬電廠)。 

(六) 打造永續與韌性的回收流程：電池護照是電池的數位標籤，可以讓電池的化學組成、來源等資訊更加透明，有助於分類、拆解與回收。

戰略研發行動
1. 開發永續、安全且高效的新化學材料回收流程：開發新興化學品的回收流程，含鋰金屬電池、鈉離子電池、全釩氧化還原液流電池(Vanadium Redox Flow Battery, VRFB)及電池材料。

2. 發展具韌性的回收流程：開發可兼容不同化學成分的鋰離子電池回收流程，並優化既有回收技術以提高電解液、黏著材料與薄膜的回收率。

四、結論與未來展望
隨著全球對於移動應用與定置型儲能系統的需求高漲，電池的市場不斷擴大，而歐洲必須採取策略性行動來建構具競爭力的電池價值鏈，因此在新的策略性研究與創新議程中指出價值鏈紮根的6大關鍵，包括：
1. 藉由數位工具輔助及示範計畫來改善決策品質，確保研究成果能達到超級工廠與市場。
2. 建立本地與循環供應鏈，減少對進口關鍵材料的依賴。
3. 改善電池材料及推動新興電池在各種場域的最佳應用，以維持歐洲產業競爭力並加速綠色轉型。
4. 提高電池生產與回收系統的韌性，以快速因應產業變化。
5. 整合智慧功能以促進電池安全且永續性的設計架構。
6. 支持聯合研究與產學合作，讓研究及人才得以延續。