Стоимость литиевой батареи в расчете на шансы и риски кВт / ч

Литий-ионный аккумулятор (ЛИА), наиболее широко используемый в области бытовой электроники и электромобилей, тесно связан с нашей повседневной жизнью, где безопасность имеет первостепенное значение. Литий-ионный аккумулятор является типичным многопрофильным продуктом. Небольшая одиночная ячейка состоит из разномасштабных органических и неорганических материалов. Кроме того, его относительная закрываемость затрудняла онлайн-обучение, не говоря уже об уровне аккумуляторной батареи или системы. Безопасность, выражающаяся также в защите от неправильного обращения, включая механическое, электрическое и термическое воздействие, является очень сложной проблемой для ионно-литиевых батарей. В крупномасштабных установках необходимо обеспечить безопасность. Здесь будут рассмотрены основные материалы и методы разработки ячеек, имеющие отношение к вопросам безопасности, с указанием стоимости за кВт / ч. Основные компоненты батареи: катод, анод, электролит и сепаратор. Конструкция и методы производства элементов также имеют большое влияние на электрохимические характеристики и безопасность элемента. Здесь мы собираемся рассмотреть цикл теплового разгона одиночного элемента и некоторые недавние достижения в области материалов для аккумуляторов и компоновки элементов.

Сколько стоит литиевая батарея за киловатт-час?

Электрификация автомобилей и необходимость хранения электроэнергии, вырабатываемой из возобновляемых источников, в основном солнечной и ветровой, указывают на огромный спрос на литий-ионные батареи.

За последнее десятилетие цены на литий-ионные батареи резко упали. По данным Bloomberg NEF, в 2010 году цены на аккумуляторные батареи достигли 1160 долларов за киловатт-час, но в прошлом году упали до 176 долларов за киловатт-час, и эксперты предполагают, что к 2024 году они могут составить менее 100 долларов из-за развития. Принимая во внимание, что новые исследования предполагают, что цены на литий-ионные батареи могут резко упасть к 2020 году, что создаст условия для широкого внедрения на некоторых рынках электрифицированных транспортных средств.

Аккумуляторные технологии - впереди

Большинство экспертов согласны с тем, что в ближайшие годы цены на накопители энергии упадут, но не согласны с тем, насколько быстро и насколько быстро. Это важная дискуссия, потому что сильное падение цен на аккумуляторы может иметь далеко идущие последствия для разных отраслей и самого общества. В частности, более дешевые батареи могут способствовать более широкому внедрению электрифицированных транспортных средств, что потенциально может нарушить энергетический, транспортный и нефтяной секторы.

Мы построили исчерпывающую восходящую модель «будет стоить» для информирования участников дискуссии, которая оценивает, как цены на литий-ионные батареи в автомобильной промышленности будут развиваться к 2025 году. Наш анализ показывает, что цена полного автомобильного блока литий-ионных аккумуляторов может упасть с 500 до 600 долларов за киловатт-час (кВтч) к 2020 году примерно до 200 долларов за киловатт-час, а к 2025 году примерно до 160 долларов за киловатт-час. В Соединенных Штатах, где цены на бензин выше или ниже 3,50 долл. США за галлон, производители автомобилей, покупающие аккумуляторы по ценам ниже 250 долл. США за кВтч, могут конкурировать с электрифицированными автомобилями на основе общей стоимости владения с автомобилями, оснащенными современными двигателями внутреннего сгорания (см. ).

Естественно, помимо цен на аккумуляторы, темпы внедрения будут зависеть от ряда факторов. Важно провести макроэкономическую и нормативную проверку состояния аккумуляторных батарей, характеристик и надежности транспортных средств, а также предпочтений клиентов. И темпы, с которыми производители автомобилей осознают более низкие цены на аккумуляторы, могут отличаться на три-пять лет, а продолжительность цикла разработки продукта зависит от портфельных стратегий, принятых этими компаниями.

Кроме того, появление более дешевых батарей, вероятно, будет стимулировать дальнейшие инновации в других технологиях, таких как двигатели внутреннего сгорания. Эти достижения не только увеличат вероятность того, что в течение следующего десятилетия, но независимо от преобладающих технологий, транспортная экономика в целом также будет преобразована и развита.

Динамика стоимости литиевых батарей и риски

Ожидается, что при текущих расценках литий-ионные батареи достигнут 100 долларов США / кВтч до 2030 года на уровне постоянного тока и, вероятно, достигнут уровня 300 Втч / кг. Эти ставки кажутся линейными; эти показатели будут достигнуты намного раньше, если произойдет более крупное сложение. Основным драйвером этого развития является рост объемов производства, в первую очередь в автомобильной промышленности.

Тенденция, указанная на рисунке 1, разбивает цены на автомобильные аккумуляторные батареи на более чем 40 основных факторов, учитывает ожидаемые улучшения в таких областях, как обработка и производство материалов, а также накладные расходы и маржа для различных сегментов стоимости. цепочка, так что в ближайшие годы стоимость литий-ионных батарей снизится, а изобретения электромобилей или транспортных средств станут возможными. Это покомпонентное представление будущих цен на батареи основано на фундаментальных исследованиях, включая интервью с отраслевыми, академическими и правительственными экспертами.

Наша работа предполагает, что тот день, когда электрифицированные автомобили станут более убедительной альтернативой автомобилям с двигателями внутреннего сгорания, может быть усилен тремя факторами, по крайней мере, на основе общей стоимости владения.

• Развитие в масштабе. Эффект масштаба и повышение производительности в обрабатывающей промышленности в основном могут быть достигнуты к 2015 году, что составляет около одной трети потенциального снижения цен к 2025 году. Экономия выиграет, прежде всего, за счет оптимизации производственных процессов, стандартизации оборудования и распределения постоянных затрат между более крупными объемами производства. Таким образом, новые станции могут быть намного более конкурентоспособными, чем те, что находились в эксплуатации до 2010–2011 годов.

• Более низкие цены на материалы. Снижения цен на материалы и компоненты можно в основном достичь к 2020 году, что составляет около 25 процентов общей возможности экономии. Маржа EBIT может упасть до половины сегодняшних 20-40% под давлением конкуренции. Поставщики оборудования значительно сократят свои затраты за счет повышения производительности производства и переноса операций в места с оптимальными затратами.

• Технологии, повышающие емкость аккумулятора. Технические достижения в области катодов, анодов и электролитов могут увеличить емкость аккумуляторов на 80–110% к 2020–2025 гг. На эти усилия приходится от 40 до 45 процентов выявленного снижения цен. Новые катоды батарей со слоистой структурой устраняют мертвые зоны и могут увеличить емкость элементов на 40%. Производители производят кремниевые аноды большой емкости, которые сегодня могут увеличить емкость электролизера на 30% по сравнению с графитовыми анодами. И ученые разрабатывают пары катод-электролит, которые могут поднять напряжение элемента с 3,6 вольт к 2025 году до 4,2 вольт, что повысит эффективность элемента на 17 процентов по сравнению с нынешними стандартами - и, возможно, намного больше.

В других секторах, особенно в бытовой электронике, где высок мировой спрос на более дешевые и более эффективные аккумуляторы, большинство разработок, позволяющих снизить цены на автомобильные литий-ионные аккумуляторы, будут фактически реализованы первыми.