一、歐盟目標及目前電池政策
歐洲隱然成形的電池價值鏈，在地緣政治緊張後浮現供應鏈斷鏈以及淨零的危機，因此在電池2030+(Battery 2030+)路線圖的基礎上，藉由展望歐洲計畫(Horizon Europe)建立BATT4EU夥伴關係，希冀透過更緊密的技術創新及策略研究，強化歐洲的競爭力與韌性。為實現綠色新政的「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)，再推出「電池戰略行動計畫」(the Strategic Action Plan on Batteries)以發展歐洲夥伴關係，並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。此外，在2023年通過新修訂的「電池與廢電池法」，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。

二、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7個領域(原料、先進材料、設計、製造、移動應用、固定式儲能應用、拆解回收)作為研發重點。每項領域設定願景，提供2021年以來相關的展望歐洲研發計畫，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。

(一)原料：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。戰略研發行動包括：
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電池或鈉電池陰極、陽極材料，以及利用生物基原料生產電極材料。

2.來自廢棄物回收的次級原料整合：開發近零廢棄的回收、加工、精煉或無害回填的方法。

(二)先進材料：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，如高鎳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代固態鋰電池(含鋰或不含鋰金屬陽極)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。戰略研發行動包括：
1.第3代液態鋰電池：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，高性能材料優先考慮高壓陰極、高含量(>10% wt)的矽基陽極、回收的黏著劑或電解質添加物等非活性材料，或無有機溶劑、乾式製程。

2.第4代固態鋰電池：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，材料開發包括傳統碳矽複合材料(4a代)到鋰金屬陽極(4b、4c代)。

3.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.固定式儲能應用的非鋰離子電池：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等。

5.固定式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.可自我修復的仿生材料：包括仿生分離器、含修復劑的微膠囊、建立電池自癒的標準與仿生架構等，旨在延長電池壽命。

7.以多模態分析加速電池材料創新：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，在「展望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)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，歐洲應利用數位化設計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。戰略研發行動包括：
1.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.單電池功能與電池堆設計：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)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彈性解決方案，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。戰略研發行動包括：
1.單電池與電池的永續生產：開發可應用於第3、第4代鋰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.彈性的生產技術：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，強化現有鋰電池產線的能力，以因應各種情境以及未來新興材料與生產設備的影響。

3.採用先進的數位分身：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)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，亟待客製化的創新。戰略研發行動包括：
1.高性能、經濟且安全的電池系統設計：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LNMO或高電容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.基於雲端的多應用整合電池管理：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.加速驗證多物理測試：導入虛擬與實體的測試方法，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.移動應用示範：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。

(六)固定式儲能應用：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。戰略研發行動包括：
1.開發長期儲能電池：能超過10小時甚至100小時的次世代電池，直到2030年再生能源部署達到飽和為止。

2.電池管理的最佳化：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、快速反應的電網服務，並達到數據共享的效果。

3.整合固定式電池儲能：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)。

(七)拆解回收：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。戰略研發行動包括：
1.永續、安全且高效的回收流程：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.提高回收流程的彈性：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。

三、結論與未來展望
隨著全球對於移動應用與固定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大要件，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彈性，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。