اخبار صنعت

تجزیه و تحلیل نشان می دهد که هزینه های باتری لیتیوم یون کاهش می یابد-کاهش شدید بیشتر ممکن است

2021-06-16
موضوعات:
فناوری باتری ، انرژی ، انرژی سبز ، لیتیوم یون ، باتری Li-Ion
توسط دیوید چاندلر ، موسسه فناوری MASSACHUSETTS 23 مارس 2021



قیمت فناوری های باتری Li-ion از سال 1991 تا کنون 97 درصد کاهش قیمت داشته است. اعتبار: اخبار MIT. تصویر گراف از محققان تهیه شده است.

تجزیه و تحلیل یک کاهش چشمگیر قیمت را که به موازات پیشرفت های مشابه در انرژی خورشیدی و باد است ، تعیین می کند و نشان می دهد که کاهش شدید بیشتر ممکن است.

هزینه باتری های لیتیوم یونی قابل شارژ که برای تلفن ها ، لپ تاپ ها و خودروها استفاده می شود در سه دهه گذشته به طور چشمگیری کاهش یافته است و محرک اصلی رشد سریع این فناوری ها بوده است. اما تلاش برای تعیین میزان کاهش هزینه نتایج مبهم و متضادی را به دنبال داشته است که تلاش برای پیش بینی آینده فناوری یا تدوین سیاست های مفید و اولویت های پژوهشی را با مشکل مواجه کرده است.

در حال حاضر ، محققان MIT تجزیه و تحلیل جامعی از مطالعاتی را انجام داده اند که به کاهش قیمت این باتری ها ، که فناوری غالب قابل شارژ در دنیای امروز هستند ، پرداخته اند. این مطالعه جدید به بیش از سه دهه می پردازد ، از جمله تجزیه و تحلیل مجموعه اصلی داده ها و اسناد اصلی در صورت امکان ، برای دستیابی به تصویری روشن از مسیر فناوری.

محققان دریافتند که هزینه این باتری ها از زمان عرضه تجاری آنها در سال 1991 تا کنون 97 درصد کاهش یافته است. این میزان بهبود بسیار سریعتر از آن چیزی است که بسیاری از تحلیلگران ادعا کرده بودند و با پانل های خورشیدی خورشیدی قابل مقایسه است. یک مورد استثنایی باشد یافته های جدید امروز در مجله Energy and Environmental Science ، در مقاله ای توسط میکا زیگلر ، فوق تخصص MIT و جسیکا ترانسیک ، دانشیار گزارش شده است.

در حالی که روشن است که هزینه های چشمگیری در برخی از فناوری های انرژی پاک مانند خورشید و باد کاهش یافته است ، ترانسیک می گوید ، هنگامی که آنها شروع به بررسی کاهش قیمت باتری های لیتیوم یونی کردند ، ما دیدیم که اختلاف فاحشی در مورد میزان سریع هزینه های این فناوری ها وجود داشت. اختلاف نظرهای مشابه در ردیابی سایر جنبه های مهم توسعه باتری ، مانند تراکم انرژی در حال بهبود روزافزون (انرژی ذخیره شده در یک حجم معین) و انرژی خاص (انرژی ذخیره شده در یک جرم معین).

"ترانسیک" ، دانشیار م Instituteسسه داده های MIT ، می گوید: "این روندها برای رسیدن ما به وضعیت فعلی و همچنین فکر کردن در مورد آنچه در آینده ممکن است بسیار مهم است." سیستم ها و جامعه در حالی که همه می دانستند کاهش هزینه های باتری عامل رشد اخیر فروش خودروهای برقی است ، اما هنوز مشخص نیست که این کاهش چقدر بزرگ بوده است. او می گوید ، با این تجزیه و تحلیل دقیق ، ما توانستیم تأیید کنیم که بله ، فناوری های باتری لیتیوم-یونی از نظر هزینه ، در مقایسه با فناوری انرژی خورشیدی و به طور خاص ماژول های فتوولتائیک ، که اغلب به عنوان نوعی از استاندارد طلا در نوآوری انرژی پاک به شمار می رود

ممکن است عجیب به نظر برسد که چنین عدم قطعیت و اختلاف نظر در مورد میزان کاهش هزینه باتری لیتیوم-یون و عوامل موثر بر آن وجود داشته باشد ، اما در واقع بسیاری از اطلاعات در قالب داده های سازمانی است که برای آنها دشوار است محققان برای دسترسی اکثر باتری های لیتیوم یونی مستقیماً به مصرف کنندگان فروخته نمی شوند-شما نمی توانید به داروخانه گوشه معمولی خود بروید تا باتری جایگزین iPhone ، رایانه شخصی یا ماشین برقی خود را بردارید. در عوض ، تولیدکنندگان باتری های لیتیوم یونی را خریداری می کنند و آنها را در لوازم الکترونیکی و اتومبیل می سازند. شرکت های بزرگی مانند اپل یا تسلا میلیون ها باتری می خرند یا خود آنها را تولید می کنند ، با قیمتی که در مورد آنها مذاکره شده یا داخلی حساب شده است اما هرگز به طور عمومی افشا نمی شود.

کاهش بیشتر هزینه های باتری لیتیوم-یون می تواند علاوه بر افزایش مصرف باتری در کاربردهای ثابت ، به عنوان راهی برای جبران تأمین متناوب منابع انرژی پاک مانند خورشید و باد باشد. به هر دو برنامه می توانند نقش مهمی در مهار انتشار گازهای گلخانه ای متغیر آب و هوا در جهان داشته باشند. من نمی توانم اهمیت این روندهای نوآوری در انرژی پاک را برای رساندن ما به جایی که در حال حاضر هستیم ، مضاعف کنم ، جایی که به نظر می رسد می توانیم برقی سریع وسایل نقلیه را ببینیم و شاهد رشد سریع انرژی های تجدیدپذیر هستیم. Trancik می گوید ، فن آوری های انرژی. البته ، برای مقابله با تغییرات آب و هوایی کارهای بیشتری باید انجام شود ، اما این واقعا تغییر دهنده بازی بوده است.

زیگلر خاطرنشان می کند که یافته های جدید فقط مربوط به بازنگری تاریخ توسعه باتری نیست ، بلکه کمک به هدایت آینده است. او با ادغام تمام ادبیات منتشر شده در زمینه کاهش هزینه سلولهای یون لیتیوم ، اقدامات مختلفی را برای بهبود تاریخی پیدا کرد. و در انواع مقاله های مختلف ، محققان از این روندها برای ارائه پیشنهاداتی در مورد چگونگی کاهش بیشتر هزینه های فناوری لیتیوم-یون یا زمانی که ممکن است اهداف هزینه را برآورده کنند ، استفاده کردند. اما به دلیل این که داده های زیرین بسیار متفاوت بود ، " توصیه هایی که محققان ارائه کرده اند می تواند کاملاً متفاوت باشد. برخی از مطالعات نشان می دهد که باتری های لیتیوم-یون به سرعت به اندازه کافی برای برخی از برنامه ها ارزان نمی شوند ، در حالی که برخی دیگر بسیار خوش بین بودند. چنین تفاوت هایی در داده ها می تواند در نهایت تأثیر واقعی بر تعیین اولویت های تحقیق و مشوق های دولتی داشته باشد.

محققان با جستجوی منابع اصلی داده های منتشر شده ، در برخی موارد دریافتند که برخی از داده های اولیه در مطالعات متعددی استفاده شده است که بعداً به عنوان منابع جداگانه ذکر شد ، یا منابع اصلی داده در این راه از بین رفته است. و در حالی که اکثر مطالعات تنها بر هزینه متمرکز شده اند ، زیگلر می گوید روشن شد که چنین تجزیه و تحلیل تک بعدی ممکن است سرعت پیشرفت فناوری لیتیوم-یون را دست کم بگیرد. علاوه بر هزینه ، وزن و حجم نیز فاکتورهای کلیدی برای وسایل نقلیه و لوازم الکترونیکی قابل حمل هستند. بنابراین ، تیم یک آهنگ دوم را به مطالعه اضافه کرد و پیشرفت این پارامترها را نیز تجزیه و تحلیل کرد.

زیگلر می گوید: "باتری های لیتیوم یونی به دلیل کم هزینه ترین فناوری در آن زمان مورد استفاده قرار نگرفتند." technologies € technologies فناوری های باتری ارزان تری در دسترس بود. فناوری لیتیوم-یون به این دلیل مورد استفاده قرار گرفت که به شما اجازه می دهد لوازم الکترونیکی قابل حمل را در دست خود قرار دهید ، زیرا به شما این امکان را می دهد که ابزارهای برقی طولانی مدت و قدرت بیشتری بسازید ، و به ما این امکان را می دهد که اتومبیل هایی بسازیم که می توانند محدوده رانندگی مناسبی را ارائه دهند. او می گوید: "به نظر می رسید که فقط نگاه کردن به دلار در هر کیلووات ساعت تنها بخشی از داستان را بیان می کند."

وی می افزاید: این تجزیه و تحلیل وسیع تر به تعریف آنچه در آینده ممکن است کمک می کند ، می گوید: "ما می گوییم که فناوری های لیتیوم-یون ممکن است برای برنامه های خاص سریعتر از آنچه که فقط با یک اندازه گیری عملکرد پیش بینی می شود ، سریعتر بهبود یابد. با مشاهده اقدامات متعدد ، اساساً تصویر واضح تری از میزان بهبود به دست می آورید ، و این نشان می دهد که ممکن است برای برنامه هایی که محدودیت های جرم و حجم کاهش یافته است ، سریعتر بهبود یابد.

ترانسیک می افزاید که مطالعه جدید می تواند نقش مهمی در سیاست گذاری مرتبط با انرژی ایفا کند. روندهای منتشر شده در مورد چند فناوری تمیز که در طول زمان کاهش چشمگیری در هزینه ها ، بادی ، خورشیدی و در حال حاضر باتری های لیتیوم-یون داشته اند ، بارها و بارها مورد ارجاع قرار می گیرند ، و نه تنها در مقالات دانشگاهی بلکه در اسناد خط مشی او می گوید و گزارشات صنعت ، conclusions € any بسیاری از نتیجه گیری های مهم سیاست آب و هوا بر اساس این چند روند است. به همین دلیل ، مهم است که آنها را درست انتخاب کنید. نیاز واقعی برای مراقبت از داده ها و بالا بردن بازی ما در برخورد با داده های فناوری و ردیابی این روندها وجود دارد.

ونکات ویسواناتان ، استادیار مهندسی مکانیک در دانشگاه کارنگی ملون ، که با این کار ارتباطی نداشت ، می گوید: هزینه های باتری برابری قیمت خودروهای برقی را با خودروهای موتور احتراق داخلی تعیین می کند. بنابراین ، پیش بینی کاهش هزینه باتری احتمالاً یکی از مهمترین چالش ها در حصول اطمینان از درک دقیق اتخاذ وسایل نقلیه برقی است.

ویسواناتان می افزاید که این یافته که کاهش هزینه ها ممکن است سریعتر از آنچه تصور می شد رخ دهد ، پذیرش گسترده تر ، افزایش حجم و کاهش بیشتر هزینه ها را ممکن می سازد. مجموعه های داده ای که با این مقاله انتخاب ، تجزیه و تحلیل و منتشر می شوند تأثیر ماندگاری بر جامعه خواهند داشت.

مرجع: "بررسی مجدد میزان بهبود فناوری لیتریوم یون و کاهش هزینه" توسط میکا اس زیگلر و جسیکا ای. ترانسیک ، 23 مارس 2021 ، انرژی و علوم محیط زیست.
DOI: 10.1039/D0EE02681F

این کار توسط بنیاد آلفرد پی اسلون پشتیبانی شد.