工研院將廢電池效能重生 迎接綠色能源時代

工研院歷經四年的時間，透過人工智慧延長電池系統壽命，研發出「RAIBA可動態重組與自我調節之電池陣列系統」，榮獲2019年「全球百大科技研發獎」殊榮。

工研院資通所所長闕志克博士表示，RAIBA就是Reconfigurable Array of Inexpensive Batteries Architecture，就是將比較便宜的電池組起來，並且成為可重組性，這樣就可以把整個電池陣列的價值提高，延長電池系統壽命。

當初會做這件事情的起心動念，是因為台灣正在發展再生能源，但再生能源是不穩定的，因此需要一個能源儲存系統。現在大部分的能源儲存系統都是用化學電池，但相對的成本也就非常的昂貴。因此，我們就思考是否可以用便宜的電池來做再生能源的儲能裝置。

所以，我們就開始思考有什麼樣的電池是適合的，有沒有其他場域汰役下來的電池可以拿來做這種用途。我們想到的第一個可能性就是電動車的電池，因為很多電動車的電池用了五年後，就會汰換下來，例如NISSAN、Tesla這樣的品牌車。在車用電池中，發動是需要段時間能夠產生足夠的Power才能讓車子發動，但使用了五年後的老化電池，雖然效能還有，但卻無法瞬間提供足夠的POWER讓車子使用。然而，這些老化電池拿來做儲能其實足足有餘。因此，因為這樣的想法與概念，我們開始將電動車上汰換下來電池重新組裝，讓他可以變成儲能裝置。然而，用汰役電池來組裝儲能裝置，是大家所知道的想法，然而，大家所面臨的最大挑戰卻是在下一步，就是將普通電池組裝成一個儲能裝置，那每一個電池的特性要非常均勻。例如，這個儲能裝置裡面有50顆電池，這50顆電池放電跟充電的曲縣都要相容，假如其中有一個不相容，就會像一鍋粥中有個老鼠屎，就會把整個電池陣列破壞掉。這也是許多人在做儲能裝置中所面臨的最大挑戰。

一般來說，在建置儲能裝置的時候，是需要把每一個電池都經過仔細的篩選，然後確保他們的品質、放電或充電的特性是一致的，才敢擺進去儲能的裝置中。

而RAIBA idea的最大獨特性，就是跳脫需要所有電池都擁有一定的品質與穩定性的想法。一般在重組的電池陣列中，若是用淘汰下來的電池來做儲能裝置，但要確保每一個電池的品質一定，這是非常的辛苦。因為張三的車跟李四的車汰下來的電池的性能，就是不一樣，若要確保每個電池效能一致，有兩個方法：一個是你仔細的做每一個電池的檢測，然後只有達到一定效能的電池我才接受，不一樣的就不使用。為了能夠找到均勻性的電池，你就必須要篩選掉很多的電池，這種是比較傳統的的作法，在電池陣列中的電池都有一定的均勻性。然而，除了這樣的想法之外，我們也在思考，有沒有一種方式是不用篩選，不論是什麼樣的電池，都可以達到儲存效能的裝置。而這也就是RAIBA最大的獨特性所在。RAIBA就是一個不需要篩選電池的均勻性，就可以達到穩定的儲存效能的裝置，卻又保證的安全可用性。

RAIBA的研發，我們執行了四年的時間，現在也與許多的技轉廠商在做合作，並將產品送到歐洲做檢測，而這項技術也在2019年的R&D 100 Awards中獲獎。現階段來說，RAIBA已經是一個非常接近產品的東西，也是一套具備感知、思考、分析、重組等四大能力的電池系統，透過人工智慧控制電池模組的放電負載，讓良莠不齊的電池以有效率的方式互相搭配，減少電池系統無效能量並延長系統循環壽命。

我們曾經做過一個實驗，我們將老舊電池放到RAIBA的電池陣列裡面，然後經過反覆的充電、放電，我們發現，用傳統的方式跟RAIBA的方式來做，同樣一批電池，使用RAIBA的方式大概可以比傳統的方式多了三倍的放電時間。

迎接電動車綠色能源時代的來臨，在現階段還沒有大量綠色能源產品的產製之前，工研院就已經超前部署，做了一個很好的平台，讓所謂的綠色垃圾，經過RAIBA的方式，產生新的經濟循環概念，發展成綠色經濟鏈，成為綠色經濟奇蹟。

闕志克博士提到，我們設計的這一個電池陣列的架構，他可以將不同特性、效能的電池，在這個電池陣列裡，讓電池與電池之間的連接是可重組的，所以他的名字才叫做reconfigurable可重阻式的電子陣列。

為什麼電池之間的連結可重組是重要的呢？假設在裝置中有三個電池，其中一個電池不知道什麼原因老化了，在串聯的電池陣列中，他就會失去功能，無法運作，因為是串聯，所以環環相扣，只要有一個失去功能，就會讓整體無法再運行。

而RAIBA卻是可以重組並重新調配，假設其中一個電池不行了，他可以讓另外兩個電池持續運作，維持整體的正常性。

在RAIBA的電池陣列中，譬如有25個電池，我們可以在25個電池中，先選其中18個電池上場，其他的休息，或是在下一個階段選12個運行，13個休息。這樣的作法，可以讓效能比較好的電池多運行一些時間，直到這些電池的能力慢慢的弱的能力相同時，就可以讓所有的電池一起運行。因此，在RAIBA的架構來設計電池陣列會獲得很大的改善效果，並延長電池的效能達三倍之多。這樣的作法，可以讓電池的能量用到最極致，讓電池的效能完整的釋放出來。也因為這樣，才能會比傳統的作法多了3倍的放電時間。

RAIBA不只是將電池的能量完整釋放，他更是減少了篩選的過程，傳統篩選電池的做法，其實是一個蠻昂貴的過程，因為你每一次電池都要去測試，要先充電、放電，每一次的檢測都是以小時計算，不像IC幾秒鐘就可以完成檢測，而電池的檢測也不是一次就好，是需要經過反覆的測試，才能準確的判斷電池的效能特性。而RAIBA則可以減少檢測的時間，只要你將電池放進去就好，因為在運行中，他可以透過智慧判斷，來平均每個電池的效能與運行時間。也因為RAIBA有這樣的特性，除了原先做儲儲裝置的功能之外，也是可以做汰役電池的檢測。

工研院研發全球首創的的電池陣列技術，為汰役電池找到新生路，找出再生能源循環應用新模式，成功開創電池循環利用與共享的新經濟模組。