Pramonės naujienos

Analizė atskleidžia ličio jonų akumuliatoriaus sąnaudų kritimą-galimas staigus sumažėjimas

2021-06-16
TEMOS:
Baterijų technologija, energija, žalia energija, ličio jonai, ličio jonų baterijos
DAVIDAS L. CHANDLERIS, MASSACHUSETTS TECHNOLOGY INSTITUTE 2021 m. Kovo 23 d.



Ličio jonų akumuliatorių technologijų kaina nuo 1991 m. Sumažėjo 97%. Kreditas: MIT News. Grafiko vaizdas sutiktas su tyrėjais.

Analizė kiekybiškai įvertina dramatišką kainų kritimą, kuris yra lygiavertis panašiam saulės ir vėjo energijos patobulinimui, ir rodo, kad gali būti dar labiau sumažėjęs.

Įkraunamų ličio jonų akumuliatorių, naudojamų telefonams, nešiojamiesiems kompiuteriams ir automobiliams, kaina per pastaruosius tris dešimtmečius smarkiai sumažėjo ir buvo pagrindinė šių technologijų sparčio augimo varomoji jėga. Tačiau bandymas kiekybiškai įvertinti tą išlaidų sumažėjimą davė dviprasmiškų ir prieštaringų rezultatų, kurie trukdė bandymams projektuoti šios technologijos ateitį arba sukurti naudingą politiką ir mokslinių tyrimų prioritetus.

Dabar MIT tyrėjai atliko išsamią tyrimų, kuriuose buvo nagrinėjamos šių baterijų, kurios yra dominuojanti įkraunama technologija šiandien, pasaulyje, kainų mažėjimą. Naujasis tyrimas apžvelgia daugiau nei tris dešimtmečius, įskaitant, kai įmanoma, išanalizavus pirminius duomenų rinkinius ir dokumentus, kad būtų galima susidaryti aiškų šios technologijos trajektorijos vaizdą.

Mokslininkai nustatė, kad šių baterijų kaina sumažėjo 97 procentais nuo tada, kai jos pirmą kartą buvo komerciškai pristatytos 1991 metais. Šis pagerėjimo tempas yra daug greitesnis, nei tvirtino daugelis analitikų, ir yra panašus į saulės fotoelektrinių plokščių, kurias kai kurie manė, kainą būti išskirtinis atvejis. Apie naujas išvadas šiandien pranešta žurnale „Energy and Environmental Science“, MIT postdoc Micah Ziegler ir docentės Jessikos Trancik dokumente.

Nors akivaizdu, kad kai kurios švarios energijos technologijos, tokios kaip saulė ir vėjas, smarkiai sumažėjo, Trancikas sako, kad pradėjus nagrinėti ličio jonų akumuliatorių kainų mažėjimą, mes matėme, kad iš esmės nesutariama dėl to, kaip greitai sumažėjo šių technologijų išlaidos. “Panašių nesutarimų atsirado atsekant kitus svarbius akumuliatorių kūrimo aspektus, pvz., nuolat gerėjantį energijos tankį (energiją, saugomą tam tikrame tūryje) ir specifinė energija (energija, saugoma tam tikroje masėje).

„Šios tendencijos yra labai svarbios norint patekti į tai, kur esame dabar, ir galvoti apie tai, kas gali nutikti ateityje“, - sako Trancikas, MIT duomenų instituto docentas, Sistemos ir visuomenė. Nors buvo žinoma, kad, pavyzdžiui, akumuliatorių sąnaudų mažėjimas paskatino pastaruoju metu augusį elektromobilių pardavimą, nebuvo aišku, koks buvo šis sumažėjimas. Atlikdama šią išsamią analizę, ji sako: „mes galėjome patvirtinti, kad taip, ličio jonų akumuliatorių technologijos patobulėjo, palyginti su saulės energijos technologija, ir ypač fotoelektriniai moduliai, kurių kaina yra panaši laikomas auksiniu švarios energijos naujovių standartu

Gali atrodyti keista, kad buvo toks didelis netikrumas ir nesutarimai dėl to, kiek sumažėjo ličio jonų akumuliatorių kaina ir kokie veiksniai tai lėmė, tačiau iš tikrųjų didžioji dalis informacijos pateikiama kaip glaudžiai laikomi įmonių duomenys, kuriems sunku tyrėjams prieiti. Dauguma ličio jonų akumuliatorių nėra parduodami tiesiogiai vartotojams-jūs negalite nubėgti į įprastą kampinę vaistinę pasiimti pakaitinės „iPhone“, kompiuterio ar elektromobilio baterijos. Vietoj to gamintojai perka ličio jonų akumuliatorius ir gamina juos į elektroniką bei automobilius. Didelės kompanijos, tokios kaip „Apple“ ar „Tesla“, perka milijonus baterijų arba gamina jas pačios už kainas, dėl kurių deramasi arba kurios yra apskaitytos viduje, bet niekada neatskleidžiamos.

Be to, kad padėtų paskatinti nuolatinį transporto elektrifikavimą, tolesnis ličio jonų akumuliatorių sąnaudų sumažėjimas taip pat gali padidinti baterijų naudojimą stacionariuose įrenginiuose, kad būtų galima kompensuoti pertraukiamą švarių energijos šaltinių, tokių kaip saulė ir vėjas, tiekimą . Abi programos gali atlikti svarbų vaidmenį padedant sumažinti pasaulio klimatą keičiančių šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą. „Negaliu pervertinti šių švarios energijos naujovių tendencijų svarbos, kad mus pasiektų ten, kur esame dabar, kur atrodo, kad galime pastebėti greitą transporto priemonių elektrifikavimą ir sparčiai augantį atsinaujinančių energijos šaltinių augimą. energetikos technologijas “, - sako Trancikas. „Žinoma, norint nugalėti klimato kaitą dar reikia daug nuveikti, tačiau tai tikrai pakeitė žaidimą.“

Ziegleris pažymi, kad naujos išvados yra ne tik akumuliatorių kūrimo istorijos peržiūra, bet ir padedančios nukreipti ateitį. Sujungęs visą paskelbtą literatūrą ličio jonų elementų kaštų mažinimo tema, jis nustatė „labai skirtingas istorinio pagerėjimo priemones. Įvairiuose dokumentuose tyrėjai naudojo šias tendencijas, kad pateiktų pasiūlymų, kaip dar labiau sumažinti ličio jonų technologijų sąnaudas arba kada jos gali pasiekti išlaidų tikslus. "Tačiau kadangi pagrindiniai duomenys labai skyrėsi," rekomendacijos, kurias pateikė mokslininkai, gali būti visai kitokios. “Kai kurie tyrimai parodė, kad ličio jonų akumuliatoriai tam tikroms reikmėms kainuos nepakankamai greitai, o kiti buvo daug optimistiškesni. Tokie duomenų skirtumai galiausiai gali turėti realios įtakos nustatant mokslinių tyrimų prioritetus ir vyriausybės paskatas.

Tyrėjai įsigilino į pradinius paskelbtų duomenų šaltinius, kai kuriais atvejais nustatė, kad tam tikri pirminiai duomenys buvo panaudoti keliuose tyrimuose, kurie vėliau buvo nurodyti kaip atskiri šaltiniai, arba kad pradiniai duomenų šaltiniai buvo prarasti. Ir nors dauguma tyrimų buvo orientuoti tik į išlaidas, Ziegleris teigia, kad paaiškėjo, jog tokia vienmatė analizė gali nuvertinti, kaip greitai pagerėjo ličio jonų technologijos; Be išlaidų, svoris ir tūris taip pat yra pagrindiniai transporto priemonių ir nešiojamos elektronikos veiksniai. Taigi komanda prie tyrimo pridėjo antrą takelį, analizuodama ir šių parametrų patobulinimus.

„Ličio jonų akumuliatoriai nebuvo priimti, nes tuo metu tai buvo pigiausia technologija“,-sako Ziegleris. â € œ Buvo prieinamos pigesnės baterijų technologijos. Ličio jonų technologija buvo pritaikyta, nes ji leidžia į ranką įdėti nešiojamąją elektroniką, nes ji leidžia gaminti ilgiau tarnaujančius ir daugiau energijos turinčius elektrinius įrankius ir leidžia mums sukurti automobilius, galinčius užtikrinti tinkamą vairavimo diapazoną. „Atrodė, kad vien žiūrėjimas į dolerius už kilovatvalandę pasakoja tik dalį istorijos“,-sako jis.

Ši platesnė analizė padeda apibrėžti, kas gali būti įmanoma ateityje, jis priduria: „Mes sakome, kad ličio jonų technologijos tam tikrose programose gali pagerėti greičiau, nei būtų galima prognozuoti, tik pažvelgus į vieną našumo rodiklį. Žvelgdami į kelias priemones, iš esmės susidarysite aiškesnį vaizdą apie pagerėjimo rodiklį, ir tai rodo, kad jie galėtų greičiau tobulėti tose programose, kuriose masės ir tūrio apribojimai yra sušvelninti. “

Trancikas priduria, kad naujas tyrimas gali atlikti svarbų vaidmenį formuojant su energija susijusią politiką. „Paskelbtos duomenų tendencijos apie kelias švarias technologijas, kurios ilgainiui smarkiai sumažėjo, vėjo, saulės ir dabar ličio jonų baterijos, dažnai ir vėl pateikiamos ne tik akademiniuose darbuose, bet ir politikos dokumentuose ir pramonės ataskaitas, - sako ji. „Daugelis svarbių klimato politikos išvadų yra pagrįstos šiomis keliomis tendencijomis. Dėl šios priežasties svarbu, kad jie būtų teisingi. Yra tikras poreikis atsargiai elgtis su duomenimis ir apskritai pagerinti mūsų žaidimą, susijusį su technologijų duomenimis ir šių tendencijų stebėjimu. “

„Akumuliatoriaus kaina lemia elektromobilių su vidaus degimo varikliais transporto priemonių kainų paritetą“, - sako Venkat Viswanathan, Carnegie Mellon universiteto mechanikos inžinerijos docentas, kuris nebuvo susijęs su šiuo darbu. „Taigi akumuliatoriaus sąnaudų mažėjimo prognozavimas tikriausiai yra vienas iš svarbiausių iššūkių užtikrinant tikslų supratimą apie elektrinių transporto priemonių priėmimą.“

Viswanathanas priduria, kad nustačius, kad išlaidos gali sumažėti greičiau, nei manyta anksčiau, bus galima plačiau taikyti, didinti apimtis ir toliau mažinti išlaidas. „Šiame dokumente kuruojami, analizuojami ir išleidžiami duomenų rinkiniai turės ilgalaikį poveikį bendruomenei.“

Nuoroda: „Micah S. Ziegler ir Jessika E. Trancik, 2021 m. Kovo 23 d.„ Iš naujo išnagrinėti ličio jonų akumuliatorių technologijos tobulinimo ir išlaidų mažėjimo tempus “, 2021 m. Kovo 23 d.
DOI: 10.1039/D0EE02681F

Darbą parėmė Alfredo P. Sloano fondas.