麻省理工EES: 哪些因素造成了锂离子电池技术的成本下降？

自30年前实现商业化以来，锂离子电池技术的成本迅速大幅下降，下降了约97%。许多关于该技术的努力有助于降低所观察到的成本，但这些努力的贡献及其相对重要性仍不清楚。

图1. 圆柱形（蓝色）和所有类型锂离子电池（橙色）的价格变化

在此，美国麻省理工学院Jessika E. Trancik等人通过开发一组成本变化模型来估计各种因素对锂离子电池成本下降的贡献。通过收集有关锂离子电池组件及其价格的数据，为这些电池开发了成本方程和成本变化方程，并估计不同初级成本降低机制的贡献，例如能量容量特性变化的影响、材料价格的降低和非材料成本的变化。

结果表明，在1990年代末~2010年代初，观察到的成本下降中约有38%是由于努力提高电池充电密度造成的。同时，正极材料价格的下降贡献了成本下降的18%，非材料成本的变化贡献了成本下降的14%。

充电容量利用率的提高也是成本下降的重要贡献者（9.5%），其他材料价格的下降在较小程度上降低了成本，而正极箔面积的增加则略微增加了成本。

图2. 初级机制对18650型锂离子电池成本下降的贡献

此外，作者还考虑了高级机制的贡献，包括研发 (R&D)、边干边学和规模经济。作者发现，成本变化的最大份额是由公共和私人研发驱动的，而规模经济的贡献较小。此外，大部分研发贡献可归因于化学和材料科学的进步。

这些结果表明，电化学电池技术的性质通常允许电极材料和电解液化学的许多不同组合，为电池的新方法和成本下降提供了进一步的机会。然而，可能需要公共政策来帮助避免过早固化，这可能是市场偏爱现有技术造成的。

作者希望随着更多关于电池组件和制造成本的数据公开可用，该建模方法可用于研究进一步的成本降低并阐明成本变化驱动因素的相对影响的变化，以促进电池研究和企业、政府的科学决策。

图3. 高级机制对锂离子电池成本下降的贡献

Determinants of lithium-ion battery technology cost decline, Energy & Environmental Science 2021. DOI: 10.1039/D1EE01313K

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