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預防斷電！台積電推「鋰鐵電池世代升級計畫」 一文看懂40.8萬顆電池安全再進化過程
【記者蕭文康／台北報導】停電或跳電對於晶圓代工廠必須24小時運作帶來極大風險及挑戰！台積電（2330）為了提升永續風險控管，在逐步將鋰鐵電池導入新建與既有廠區不斷電系統（UPS）、汰換鉛酸電池以達節能及環保效益的同時，為進一步強化作業環境安全與電池能源管理，攜手供應商及內外部專家啟動「鋰鐵電池世代升級計畫」，針對海內外廠區約40萬8000顆鋰鐵電池進行盤點與優化，並透過熱失控實驗（Thermal Runaway）驗證電池安全性能及電池管理系統（BMS）防護有效性。
三代演進，精進智慧安全管理
台積電在今年第1季成功將第一代及第二代鋰鐵電池管理系統全面升級至第三代，可精準偵測電壓、電量、電流、溫度與健康度，並將數據即時回傳至廠務監控及數據收集（SCADA）系統，有效強化儲能安全及管理效能。
鋰鐵電池以其高節能性、長循環壽命及環保特性，成為UPS穩定運作與優化能效的重要元件。台積電於2017年完成廠內產線驗證後，開始使用第一代鋰鐵電池，並透過採樣板（Sampling Board）監測電壓，確保系統運作安全；因應國際電工委員會（IEC）發布IEC 62619工業應用二次鋰離子電池安全標準，2018年台積電導入第二代鋰鐵電池，其搭載的BMS除電壓外，新增電量、溫度及健康度監測功能，提升電池狀態整體監控能力。
另外，為深化對電池技術的持續投入並遵循國際規範，以符合美國消防協會（NFPA）發布的NFPA 855固定式儲能系統安裝安全標準，2019年台積電與供應商展開第三代鋰鐵電池應用研究。
第三代BMS整體應變效率提升25%、預計2027年完成跳脫裝置安裝
第三代BMS具備監控電壓、電量、電流、溫度及健康度等關鍵參數功能，並整合廠內SCADA系統，實現即時回傳數據與遠端診斷，當異常發生時可立即判斷故障點，整體應變效率提升25%；2024年更進一步進行鋰鐵電池熱失控實驗，驗證其於極端條件下的安全性能，為既有系統升級奠定可靠基礎。
在全面升級鋰鐵電池管理系統至第三代的同時，台積電亦研發鋰鐵電池開關連動跳脫裝置，可於BMS偵測到電池異常時，自動切斷鋰鐵電池電力供應，避免潛在危害、提升系統運行安全；預計2027年完成跳脫裝置安裝，體現對電池安全最高標準的承諾。
三階段節能，不斷電系統總計年省1710萬度電
事實上，台積電早在2016年即領先業界首創智慧節能不斷電系統，2018年更進一步以環境友善的鋰鐵電池取代鉛酸電池，截至2020年9月已成功導入新建廠區晶圓12A／B廠、晶圓14B廠、晶圓15A／B廠及晶圓18Ａ／B廠；預計2030年前，台灣廠區不斷電系統將全面採用鋰鐵電池。
自啟用不斷電系統以來，台積電綠色製造團隊即透過改善電池運轉環境溫度、電池串重組測試與電池活化等方式，有效延長鉛酸電池壽命40%以上；同時不斷鑽研能效的提升之道，攜手供應商開發待機模式，於2016年完成「智慧節能不斷電系統」，大幅提升系統效能至99%，每年省電逾1440萬度。
此外，台積電也接續評估新世代電池技術導入的可能性，由廠務處、新廠設計與規畫資材供應鏈管理處與資訊技術組織跨單位合作評估，鎖定安全性最佳、循環壽命長且兼具環保的鋰鐵電池，於2017年完成廠內產線驗證後，逐步將鋰鐵電池導入新建廠區不斷電系統，同時汰換既有廠區系統的鉛酸電池，每年再省270萬度電。
