锂电池价格暴跌97%背后的秘密

电子2023

锂离子电池，是今天的手持式电子产品和电动汽车能够成为最举足轻重角色背后的奇迹。能达成这个成就，主要得益于其成本的骤降。据统计，其过去的价格下降幅度高达97%。但是是什么导致了如此惊人的成本下降？


早期研究背后的一些研究人员现在分析了导致超额节省的原因。他们发现，迄今为止最大的因素是研发工作，尤其是化学和材料科学。这超过了通过规模经济取得的收益，尽管结果证明这是第二大削减类别。




新发现于 2021 年 11 月 22 日发表在《能源与环境科学》杂志上，由麻省理工学院博士后 Micah Ziegler、研究生 Juhyun Song 和系统研究所教授 Jessika Trancik 共同撰文发表。


Trancik 表示，这些发现可能有助于政策制定者和规划者帮助指导在研发中的支出优先事项，以便继续朝着降低这种和其他关键储能技术的成本的道路前进。她说，他们的工作表明，电化学电池技术仍有相当大的改进空间。


分析需要挖掘各种来源，因为许多相关信息由密切持有的专有业务数据组成。“数据收集工作非常广泛，”Ziegler说。“我们查看了学术文章、行业和政府报告、新闻稿和规格表。我们甚至查看了一些出来的法律文件。我们必须将来自许多不同来源的数据拼凑在一起，以了解正在发生的事情。” 他说，他们收集了“大约 15,000 个定性和定量数据点，来自大约 280 个参考文献的 1,000 条个人记录。”


Trancik 说，最早时期的数据最难获取，不确定性最大，但通过比较同一时期的不同数据源，他们试图解释这些不确定性。


她说，总体而言，“我们估计成本下降的大部分（超过 50%）来自与研发相关的活动。” 这包括私营部门和政府资助的研发，而该研发类别中成本下降的“绝大多数”来自化学和材料研究。


她说，这是一个有趣的发现，因为“人们通过非常不同的努力来研究很多变量”，包括电池本身的设计、制造系统、供应链等。“成本的改善来自于多种努力和许多人的努力，而不是仅仅来自少数人的工作。”


Ziegler 说，关于研发投资重要性的发现尤其重要，因为大部分投资发生在锂离子电池技术商业化之后，一些分析师认为在这个阶段，研究贡献将变得不那么重要。他说，从 1990 年代初电池推出五年后开始的大约 20 年时间里，“大部分成本降低仍然来自研发。当商业化开始时，研发贡献并没有结束。事实上，它仍然是降低成本的最大贡献者。”


该研究利用了 Trancik 和她的团队最初开发的一种分析方法，用于分析过去几十年中硅太阳能电池板成本的类似急剧下降。他们还应用这种方法来了解核能成本的上升。“这确实了解了技术变革的基本机制，”她说。“而且我们还可以及时开发这些模型，这使我们能够发现人们可以用来改进未来技术的杠杆。”


她说， Trancik 和她的同事开发的方法的一个优点是，当许多变量同时发生变化时，它有助于理清不同因素的相对重要性，这通常是随着技术的进步而发生的。“这不是简单地将这些变量的成本影响相加，”她说，“因为其中许多变量会影响许多不同的成本组成部分。有这种复杂的依赖关系网。” 但该团队的方法使“通过从根本上绘制出依赖关系网络，查看总体成本变化如何归因于这些变量成为可能，”她说。


这个研究结果有助于政策制定者为公共支出、私人投资和其他激励措施提供指导。“不同的决策者可以做哪些事情？” 她问。“他们有什么决定权，以便他们可以改进技术，这对于低碳技术很重要，我们正在寻找气候变化的解决方案，而我们的时间和资源有限？新方法使我们有可能更专注于我们在哪里进行时间和金钱投资。”


“这篇论文以系统的方式收集了可用数据，以确定 1990-1995 年和 2010-2015 年之间锂离子电池成本构成的变化，”剑桥大学气候变化政策教授劳拉·迪亚兹·阿纳东 (Laura Diaz Anadon) 说，他没有与这项研究有关。“这一时期是该技术历史上的重要时期，了解成本组件的演变为未来的机制工作奠定了基础，并有助于为其他类型电池的研究工作提供信息。”

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