Pramonės naujienos

Ličio jonų baterijos pabrango 97 % – štai priežastys, lėmusios greitą kainų mažėjimą

2021-12-18

MIT mokslininkai nustatė, kad didžiausias veiksnys, dėl kurio pastaraisiais dešimtmečiais smarkiai sumažėjo ličio jonų baterijų sąnaudos, buvo moksliniai tyrimai ir plėtra, ypač chemijos ir medžiagų mokslo srityse. Kreditas: MIT News, iStockphoto

 

Naujas tyrimas rodo, kad investicijos į medžiagų ir chemijos mokslinius tyrimus ir plėtrą buvo labai svarbios, o masto ekonomija prisidėjo šiek tiek mažiau.

 

Ličio jonų baterijos – tie lengvos galios stebuklai, kurie tapo įmanomu šiandieniniu delninių elektronikos ir elektrinių transporto priemonių amžiumi, nuo tada, kai buvo pristatyti prieš tris dešimtmečius, kaina smuko panašiai kaip saulės baterijų kainų kritimas, kaip dokumentuota. pateikė astudijuotipaskelbta pernai kovą. Bet kas lėmė tokį stulbinantį išlaidų sumažėjimą, apie 97 proc.?

 

Kai kurie tyrėjai, atlikę šį ankstesnį tyrimą, dabar išanalizavo, kas lėmė nepaprastas santaupas. Jie nustatė, kad didžiausias veiksnys buvo moksliniai tyrimai ir plėtra, ypač chemijos ir medžiagų mokslo srityse. Tai buvo didesnė už masto ekonomijos naudą, nors tai buvo antra pagal dydį sumažinimų kategorija.

 

Naujos išvados buvo paskelbtos 2021 m. lapkričio 22 d. žurnale Energy and Environmental Science, MIT postdoc Micah Zieglerio, neseniai baigusio doktoranto Juhyun Song (19 m.) ir Jessika Trancik, MIT profesorės, straipsnyje. Duomenų, sistemų ir visuomenės institutas.

 

Pasak Tranciko, išvados gali būti naudingos politikos formuotojams ir planuotojams, padedantiems nustatyti išlaidų prioritetus, kad būtų galima toliau mažinti šios ir kitų svarbių energijos kaupimo technologijų sąnaudas. Jų darbas rodo, kad dar yra daug galimybių toliau tobulinti elektrocheminių baterijų technologijas, sako ji.

 

Norint atlikti analizę, reikėjo ieškoti įvairių šaltinių, nes daug svarbios informacijos sudaro glaudžiai saugomi patentuoti verslo duomenys. „Duomenų rinkimo pastangos buvo didelės“, – sako Ziegleris. âPeržiūrėjome akademinius straipsnius, pramonės ir vyriausybės ataskaitas, pranešimus spaudai ir specifikacijų lapus. Mes netgi peržiūrėjome kai kuriuos teisinius dokumentus. Turėjome surinkti duomenis iš daugelio skirtingų šaltinių, kad suprastume, kas vyksta.“ Jis sako, kad jie surinko „apie 15 000 kokybinių ir kiekybinių duomenų taškų iš 1 000 atskirų įrašų iš maždaug 280 nuorodų.â

 

Trancikas sako, kad sunkiausiai pasiekiami seniausių laikų duomenys ir jie gali turėti didžiausią neapibrėžtumą, tačiau lygindami skirtingus to paties laikotarpio duomenų šaltinius jie bandė atsižvelgti į šiuos neapibrėžtumus.

 

Apskritai, ji sako: „Mes apskaičiavome, kad didžioji dalis išlaidų sumažėjo, daugiau nei 50 procentų, susidarė dėl su moksliniais tyrimais ir plėtra susijusios veiklos“. Tai apėmė ir privatų sektorių, ir vyriausybės finansuojamus mokslinius tyrimus ir plėtrą, ir „didžiąją dalį“ išlaidų sumažėjimo toje MTEP kategorijoje sudarė chemijos ir medžiagų tyrimai.

 

Ji sako, kad tai buvo įdomus atradimas, nes „buvo tiek daug kintamųjų, kuriuos žmonės dirbo labai įvairiomis pastangomis“, įskaitant pačių baterijų elementų dizainą, jų gamybos sistemas, tiekimo grandines ir taip toliau. âSąnaudų padidėjimas atsirado dėl įvairių pastangų ir daugybės žmonių, o ne dėl kelių asmenų darbo.â

 

Ziegleris teigia, kad išvados apie investicijų į mokslinius tyrimus ir plėtrą svarbą buvo ypač svarbios, nes didžioji dalis šių investicijų įvyko po to, kai ličio jonų baterijų technologija buvo komercializuota, o kai kurie analitikai manė, kad indėlis į mokslinius tyrimus taps mažiau reikšmingas. Jis sako, kad maždaug per 20 metų laikotarpį, pradedant penkeriais metais po baterijų pristatymo praėjusio amžiaus dešimtojo dešimtmečio pradžioje, „didžiąją dalį sąnaudų vis tiek sumažino moksliniai tyrimai ir plėtra. Įnašas į mokslinius tyrimus ir plėtrą nesibaigė prasidėjus komercializacijai. Tiesą sakant, tai vis tiek labiausiai prisidėjo prie išlaidų mažinimo.â

 

Tyrimo metu buvo pasinaudota analitiniu metodu, kurį Trancik ir jos komanda iš pradžių sukūrė, siekdami išanalizuoti taip pat staigų kainų kritimą.siliciosaulės baterijų per pastaruosius kelis dešimtmečius. Jie taip pat taikė metodą, kad suprastųkylantis cbranduolinės energijos. „Tai tikrai susiję su pagrindiniais technologinių pokyčių mechanizmais“, – sako ji. âIr mes taip pat galime sukurti šiuos modelius, žvelgdami į ateitį, o tai leidžia mums atskleisti svertus, kuriuos žmonės galėtų panaudoti technologijoms tobulinti ateityje.â

 

Pasak jos, vienas iš Trancik ir jos kolegų sukurtos metodikos pranašumų yra tai, kad ji padeda išsiaiškinti santykinę skirtingų veiksnių svarbą, kai vienu metu keičiasi daug kintamųjų, o tai paprastai nutinka tobulėjant technologijai. „Tai nėra tiesiog šių kintamųjų sąnaudų poveikio sumavimas“, – sako ji, – nes daugelis šių kintamųjų turi įtakos daugeliui skirtingų išlaidų komponentų. Yra toks sudėtingas priklausomybių tinklas. Tačiau komandos metodika leidžia „pažvelgti, kaip tą bendrą sąnaudų pokytį galima priskirti tiems kintamiesiems, iš esmės nustatant tą priklausomybės“, – sako ji.

 

Tai gali padėti pateikti gaires dėl viešųjų išlaidų, privačių investicijų ir kitų paskatų. „Ką gali padaryti skirtingi sprendimus priimantys asmenys?“ – klausia ji. âKokius sprendimus jie gali priimti, kad galėtų patobulinti technologiją, kuri yra svarbi mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančių technologijų atveju, kai mes ieškome sprendimų dėl klimato kaitos, o turime ribotą laiką ir ribotus išteklius? Naujasis požiūris leidžia mums būti šiek tiek sąmoningesniems dėl to, kur investuojame laiką ir pinigus.â

 

„Šiame dokumente sistemingai renkami turimi duomenys, siekiant nustatyti ličio jonų baterijų kainos komponentų pokyčius 1990–1995 m. ir 2010–2015 m.“, – sako Laura Diaz Anadon, Kembridžo universiteto klimato kaitos politikos profesorė. , kuris nebuvo susijęs su šiuo tyrimu. âŠis laikotarpis buvo svarbus technologijos istorijoje, o sąnaudų komponentų raidos supratimas sudaro pagrindą būsimam darbui su mechanizmais ir gali padėti atlikti tyrimus kitų tipų baterijų srityje.â

 

Nuoroda: „Ličio jonų baterijų technologijos kainos mažėjimą lemiantys veiksniai“ – Micah S. Ziegler, Juhyun Song ir Jessika E. Trancik, 2021 m. lapkričio 22 d., Energetika ir aplinkos mokslas.
DOI: 10.1039/D1EE01313K

 

Tyrimą rėmė Alfredo P. Sloano fondas, Aplinkos apsaugos fondas ir MIT technologijų ir politikos programa.