鉅大LARGE | 點擊量：512次 | 2021年12月17日
MIT對電池下滑的原因進行分析 助力電池技術(shù)發(fā)展更新
在過去30年里，用于手機、筆記本電腦和汽車的可充電鋰離子電池的成本已大幅下降，并成為這些技術(shù)快速增長的主要驅(qū)動力。但是，試圖量化成本下降的結(jié)果是模糊和相互矛盾的，這阻礙了預測該技術(shù)的未來或設計有用的政策和研究重點的嘗試。
現(xiàn)在，麻省理工學院的研究人員已經(jīng)對這些電池價格下降的研究進行了詳盡的分析，這些電池是當今世界上占主導地位的可充電技術(shù)。新的研究回顧了30多年的歷史，包括盡可能地分析原始的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集和文件，以得出該技術(shù)的發(fā)展軌跡。
研究人員發(fā)現(xiàn)，自1991年首次商用以來，這些電池的成本已經(jīng)下降了97%。這一改進速度比許多分析家所聲稱的要快得多，與太陽能光伏板的改進速度相當，有些人曾認為太陽能光伏板是個特例。新的研究結(jié)果今天在《能源與環(huán)境科學》雜志上報道了麻省理工學院博士后MicahZiegler和副教授JessikaTrancik的一篇論文。
Trancik說，雖然很明顯，一些清潔能源技術(shù)（如太陽能和風能）的成本已經(jīng)大幅下降，但當他們開始研究鋰離子電池的價格下降時，他們看到，對于這些技術(shù)的成本下降速度，存在很大的分歧。類似的分歧也出現(xiàn)在追溯電池發(fā)展的其他重要方面，比如不斷提高的能量密度（給定體積內(nèi)存儲的能量）和比能量（給定質(zhì)量內(nèi)存儲的能量）。
"這些趨勢對于讓我們走到現(xiàn)在的位置，以及對于思考未來可能發(fā)生的事情是如此的有影響。"Trancik說，他是麻省理工學院數(shù)據(jù)、系統(tǒng)和社會研究所的副教授。雖然大家都知道電池成本的下降是近期電動汽車銷量增長的助推器，但人們并不清楚這種下降的幅度有多大。她說："通過這種詳細的分析，我們能夠確認，鋰離子電池技術(shù)在成本方面已經(jīng)有所改善，其改善速度與太陽能技術(shù)，特別是光伏組件相當，而光伏組件通常被奉為清潔能源創(chuàng)新的一種黃金標準。"
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關(guān)于鋰離子電池成本下降了多少，以及是什么因素造成的，有如此大的不確定性和分歧，這似乎很奇怪，但事實上，很多信息都是以企業(yè)密切掌握的數(shù)據(jù)形式存在，研究人員很難獲得。大多數(shù)鋰離子電池并不直接出售給消費者--你不能跑到典型的街角藥店去為你的iPhone、你的PC或你的電動汽車購買替換電池。相反，制造商購買鋰離子電池，并將其用于電子產(chǎn)品和汽車。像蘋果或特斯拉這樣的大公司以數(shù)百萬計的價格購買電池，或者自己生產(chǎn)，價格是經(jīng)過協(xié)商或內(nèi)部核算的，但從未公開披露。
除了幫助推動正在進行的交通電氣化之外，鋰離子電池成本的進一步下降還可能增加電池在固定應用中的使用，以彌補太陽能和風能等清潔能源的間歇性供應。這兩種應用都可以在幫助遏制世界氣候改變溫室氣體的排放方面發(fā)揮重要作用。"我無法夸大清潔能源創(chuàng)新的這些趨勢對于讓我們走到現(xiàn)在的位置的重要性，在這里，我們開始看起來可以看到車輛的快速電氣化，我們看到可再生能源技術(shù)的快速增長，當然，應對氣候變化還有很多事情要做，但這確實是一個游戲規(guī)則的改變者。"Trancik說。
Ziegler指出，新的發(fā)現(xiàn)不僅僅是追溯電池發(fā)展的歷史，而是幫助指導未來。梳理所有已發(fā)表的關(guān)于鋰離子電池成本降低的文獻，他發(fā)現(xiàn)對歷史改進的衡量標準非常不同。而且在各種不同的論文中，研究人員都在利用這些趨勢來提出如何進一步降低鋰離子技術(shù)成本的建議，或者何時可以達到成本目標。但由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)差異太大，研究人員提出的建議可能大相徑庭。一些研究表明，對于某些應用來說，鋰離子電池的成本不會迅速下降，而其他研究則要樂觀得多。這種數(shù)據(jù)上的差異最終會對研究重點和政府激勵措施的設定產(chǎn)生實際影響。
研究人員對已公布數(shù)據(jù)的原始來源進行了挖掘，在某些情況下發(fā)現(xiàn)某些原始數(shù)據(jù)曾被多個研究使用，而這些研究后來被作為單獨的來源引用，或者原始數(shù)據(jù)來源在途中丟失。而大多數(shù)研究只關(guān)注成本，Ziegler說，很明顯，這樣的單維度分析可能會低估鋰離子技術(shù)的改進速度；除了成本，重量和體積也是汽車和便攜式電子產(chǎn)品的關(guān)鍵因素。所以，團隊在研究中增加了第二條軌道，對這些參數(shù)的改進也進行了分析。
鋰離子電池沒有被采用，因為它們有更便宜的電池技術(shù)可用。鋰離子技術(shù)之所以被采用，是因為它可以讓你把便攜式電子產(chǎn)品放在手中，因為它可以讓你制造出持續(xù)時間更長、功率更大的電動工具，而且它可以讓我們制造出可以提供足夠行駛里程的汽車。
他補充說，這種更廣泛的分析有助于定義未來可能的事情。鋰離子技術(shù)在某些應用上的改進可能比只看一個性能指標的預測更快。通過觀察多個衡量標準，你基本上可以更清楚地了解改進率，這表明它們也許可以為放寬質(zhì)量和體積限制的應用改進得更快。
Trancik補充說，新的研究可以在能源相關(guān)的政策制定中發(fā)揮重要作用。少數(shù)幾個隨著時間推移成本大幅下降的清潔技術(shù)例如風能、太陽能，以及現(xiàn)在的鋰離子電池的已發(fā)布數(shù)據(jù)趨勢往往會被反復引用，不僅在學術(shù)論文中，而且在政策文件和行業(yè)報告中，許多重要的氣候政策結(jié)論都是基于這幾個趨勢。出于這個原因，正確對待它們很重要。確實需要謹慎對待數(shù)據(jù)，并在處理技術(shù)數(shù)據(jù)和跟蹤這些趨勢時全面提高我們的游戲水平。
"池成本決定了電動汽車與內(nèi)燃機汽車的價格平價，卡內(nèi)基梅隆大學機械工程副教授VenkatViswanathan說，他沒有參與這項工作。因此，預測電池成本下降可能是確保準確理解電動汽車采用情況的最關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一。
Viswanathan補充說，"發(fā)現(xiàn)成本下降的速度可能比以前想象的更快，這將使更廣泛的采用，增加數(shù)量，并導致成本進一步下降。.........本文所策劃、分析和發(fā)布的數(shù)據(jù)集將對社會產(chǎn)生持久影響。"
