2026年1月14日 星期三

【CES 2026 深度解析】固態電池 vs. 超級電容:當界線模糊後,誰才是未來的能源霸主?

 



前言:被模糊的界線

剛結束的 CES 2026(消費電子展)無疑是電池技術的大爆發之年。我們看到了輝能科技 (ProLogium) 展示了「5 分鐘充飽 80%」的超流體全無機固態電池,也看到了 Verge Motorcycles 喊出車載電池具備「10 萬次循環」的驚人壽命。

這些數據一出,整個科技圈都沸騰了。因為在過去的認知裡,「極速充電」和「超長壽命」是 超級電容 (Supercapacitor) 的專利,而非鋰電池。

於是,一個問題開始在工程師社群中發酵:「如果固態電池已經能做到這些,超級電容是否即將走入歷史?」

今天這篇文章,我想跳脫廠商的行銷話術,從 物理本質工程應用 的角度,來聊聊這兩場能源革命背後的真相。


一、本質的差異:化學 vs. 物理

雖然 CES 上的數據讓兩者看起來很像,但它們運作的底層邏輯有著天壤之別:

  1. 固態電池 (Solid-State Battery):化學能的儲存者

    • 原理: 依靠鋰離子在正負極之間的嵌入與脫嵌(Rocking Chair mechanism)。

    • 進步點: 固態電解質解決了傳統液態電解液易燃、且離子傳導較慢的問題,讓它能承受更大的電流與更密集的能量堆疊。

    • 比喻: 它像是一個巨大的水庫。它的優勢是「水(能量)存得多」,但在放水時,仍受限於水管的流速(化學反應速率)。

  2. 超級電容 (Supercapacitor):物理能的搬運工

    • 原理: 依靠雙電層 (Electric Double Layer) 原理,電荷直接吸附在電極表面。過程中 沒有化學反應

    • 優勢: 因為不涉及化學鍵的斷裂與重組,它的充放電速度幾乎只受限於電路阻抗,且材料幾乎不會老化。

    • 比喻: 它像是一個高壓水槍或消防栓。水存得不多,但可以在開啟的瞬間,把所有的水一次噴發出來。


二、關鍵數據對決:能量密度 vs. 功率密度

這是在選型時,工程師最在意的兩個指標,也是這兩者無法互相取代的主因。

  • 能量密度 (Energy Density) —— 誰跑得遠?

    • 固態電池 (勝): 目前已邁向 400-500 Wh/kg。這是為什麼電動車能跑 800 公里的原因。

    • 超級電容 (敗): 即使有石墨烯加持,目前主流仍卡在 10-20 Wh/kg 上下。如果用超級電容做手機電池,大概滑個 5 分鐘就沒電了。

  • 功率密度 (Power Density) —— 誰爆發力強?

    • 超級電容 (勝): 能夠輕鬆應對瞬間的大電流(例如 100C 以上放電)。

    • 固態電池 (敗): 雖然比傳統鋰電池好,但面對毫秒級的瞬間尖峰電流(Spike),化學反應仍會跟不上,導致電壓驟降。


三、為什麼 NVIDIA GB200 與電動車還需要電容?

既然固態電池這麼強,為什麼最新的 AI 伺服器(如 NVIDIA GB200)或高性能電動車,依然不敢拋棄電容?

答案在於:濾波與削峰填谷。

在 AI 運算全速運轉、或是電動車起步/煞車的瞬間,電路中的電流會產生劇烈的波動。

  • 固態電池 反應較慢,來不及提供瞬間的大電流,也來不及吸收煞車回充的瞬間突波(這會傷電池)。

  • 超級電容 則能像「避震器」一樣,瞬間吞吐這些能量,保護後端的固態電池與精密晶片。


四、結論:未來的趨勢是「混合動力」

CES 2026 告訴我們的,並不是「固態電池將殺死超級電容」,而是**「固態電池正在補足它功率的短板」**。

未來的能源系統,極大機率是 Hybrid(混合式) 的:

  • 固態電池 負責 90% 的平穩供電(Base Load)。

  • 超級電容 負責 10% 的極端動態負載(Peak Load)。

這種「長跑選手」搭配「短跑選手」的組合,才是讓設備壽命極大化、性能最佳化的終極方案。

2026年1月11日 星期日

為何 Cybertruck 線束從 3 公里砍到剩 100 公尺?特斯拉 48V 革命

 



傳統燃油車的電線長達 3 公里,重達 60 公斤;但特斯拉 Cybertruck 卻只要 100 公尺?這場看不見的「減法革命」,才是馬斯克降低成本的真正秘密。
為什麼特斯拉要執著於消滅車裡的電線? 本集影片我們深入解析特斯拉的 48V 架構 與 乙太網區域控制(Etherloop) 技術。從 Model S 的 3 公里線束,到 Cybertruck 的 100 公尺目標,這不只是為了省銅線,更是為了實現汽車製造的終極聖杯——「全自動化組裝」。

當傳統車廠還在為 12V 供應鏈掙扎時,馬斯克已經把 48V 技術手冊開源給福特。這背後的陽謀是什麼?為什麼這項技術會讓對手感到絕望?
#特斯拉 #Tesla #Cybertruck #48V #線束 #WiringHarness #馬斯克 #ElonMusk #電動車 #EV #汽車製造 #Gigafactory #科技科普 #冷知識

2026年1月10日 星期六

(推薦)伺服馬達控制必學:搞懂「電子齒輪比」,讓你的 PLC 脈波與物理距離完美對應!

 

前言:為什麼寫 PLC 程式時,移動距離總是很難算?

身為自動化工程師,你是否曾經遇過這種情況:你想讓滑台移動 100mm,但在寫 PLC 程式計算脈波(Pulse)時,卻算出一個充滿小數點的奇怪數字?或者為了湊整數,導致機台跑了一段時間後出現累積誤差?

其實,這不是你的數學不好,而是你沒有設定好伺服驅動器中的關鍵參數——「電子齒輪比」(Electronic Gear Ratio)。

今天這篇文章,我們透過兩張圖的實際案例,直接算給你看,為什麼「電子齒輪比」是連結「數位訊號」與「物理世界」最重要的橋樑。

案例一:如果不設定電子齒輪比 (1:1 的原始狀態)

首先,我們來看看大多數新手容易踩的坑。假設我們使用一顆高解析度的伺服馬達,硬體規格如下:

• 馬達解析度: 1,280,000 pulse/rev (轉一圈需要 128 萬個脈波)

• 滾珠螺桿導程 (Pitch): 10mm (轉一圈移動 10,000 μm)

如果我們將驅動器的電子齒輪比設為預設的 1:1,這意味著 PLC 發送 1 個脈波,馬達就真的只走 1 個單位的解析度。

計算結果會非常崩潰:


這會造成什麼問題?

如果你想讓機構剛好移動 1 μm,你需要發送 128 個脈波。

如果你想移動 1 mm,你需要發送 128,000 個脈波。

雖然電腦算得出來,但對人類來說,這個「1 對 128」的換算關係非常不直觀,且在除法運算中容易產生浮點數誤差。

案例二:設定正確的電子齒輪比 (128:1 的魔法)

(建議在此處插入 128:1 的示意圖)

現在,為了讓程式好寫,我們希望達成一個目標:「PLC 發送 1 個脈波,機構剛好移動 1 μm」。

這時候,我們就需要調整驅動器內部的「電子齒輪比」。

我們將分子設為 128,分母設為 1。這代表 PLC 每送來 1 個指令,驅動器會自動將其「放大」128 倍給馬達。

神奇的變化發生了:

1. PLC 發送 1 pulse。

2. 驅動器放大訊號,命令馬達走 128 pulses。

3. 馬達實際轉動角度:\bm{128 / 1,280,000 = \mathbf{1/10,000 \text{ 圈}}}

4. 螺桿推進距離:\bm{10,000 \mu m \times (1/10,000) = \mathbf{1 \mu m}}

結果:

現在,你的 PLC 程式邏輯變得超級簡單!

• 要移動 50mm (50,000 μm)? \bm{\rightarrow} 發送 50,000 pulses。

• 要移動 0.01mm (10 μm)? \bm{\rightarrow} 發送 10 pulses。

結論:電子齒輪比的三大好處

透過上面的計算,我們可以歸納出設定電子齒輪比的三個核心價值:

1. 程式直觀化: 將複雜的機械參數(螺桿導程、減速機比)封裝在驅動器內,讓上位機(PLC)只需處理直觀的物理單位(如 mm 或 μm)。

2. 避免累積誤差: 透過分數形式(如 128/1)處理,避免了小數點除不盡造成的精度流失。

3. 提升頻寬效率: 在不需要極端精度的場合,適當的電子齒輪比可以降低 PLC 發送高頻脈波的負擔。

下次在設定伺服參數前,記得先拿出筆算一下。一個簡單的除法,可以省下你後續除錯的大把時間!