鋰離子電池，是今天的手持式電子產(chǎn)品和電動汽車能夠成為最舉足輕重角色背后的奇跡。能達成這個成就，主要得益于其成本的驟降。據(jù)統(tǒng)計，其過去的價格下降幅度高達97%。但是是什么導致了如此驚人的成本下降？
早期研究背后的一些研究人員現(xiàn)在分析了導致超額節(jié)省的原因。他們發(fā)現(xiàn)，迄今為止最大的因素是研發(fā)工作，尤其是化學和材料科學。這超過了通過規(guī)模經(jīng)濟取得的收益，盡管結(jié)果證明這是第二大削減類別。
新發(fā)現(xiàn)于 2021 年 11 月 22 日發(fā)表在《能源與環(huán)境科學》雜志上，由麻省理工學院博士后 Micah Ziegler、研究生 Juhyun Song 和系統(tǒng)研究所教授 Jessika Trancik 共同撰文發(fā)表。
Trancik 表示，這些發(fā)現(xiàn)可能有助于政策制定者和規(guī)劃者幫助指導在研發(fā)中的支出優(yōu)先事項，以便繼續(xù)朝著降低這種和其他關(guān)鍵儲能技術(shù)的成本的道路前進。她說，他們的工作表明，電化學電池技術(shù)仍有相當大的改進空間。
分析需要挖掘各種來源，因為許多相關(guān)信息由密切持有的專有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)組成。“數(shù)據(jù)收集工作非常廣泛，”Ziegler說。“我們查看了學術(shù)文章、行業(yè)和政府報告、新聞稿和規(guī)格表。我們甚至查看了一些出來的法律文件。我們必須將來自許多不同來源的數(shù)據(jù)拼湊在一起，以了解正在發(fā)生的事情。” 他說，他們收集了“大約 15,000 個定性和定量數(shù)據(jù)點，來自大約 280 個參考文獻的 1,000 條個人記錄。”
Trancik 說，最早時期的數(shù)據(jù)最難獲取，不確定性最大，但通過比較同一時期的不同數(shù)據(jù)源，他們試圖解釋這些不確定性。
她說，總體而言，“我們估計成本下降的大部分（超過 50%）來自與研發(fā)相關(guān)的活動。” 這包括私營部門和政府資助的研發(fā)，而該研發(fā)類別中成本下降的“絕大多數(shù)”來自化學和材料研究。
她說，這是一個有趣的發(fā)現(xiàn)，因為“人們通過非常不同的努力來研究很多變量”，包括電池本身的設(shè)計、制造系統(tǒng)、供應(yīng)鏈等。“成本的改善來自于多種努力和許多人的努力，而不是僅僅來自少數(shù)人的工作。”
Ziegler 說，關(guān)于研發(fā)投資重要性的發(fā)現(xiàn)尤其重要，因為大部分投資發(fā)生在鋰離子電池技術(shù)商業(yè)化之后，一些分析師認為在這個階段，研究貢獻將變得不那么重要。他說，從 1990 年代初電池推出五年后開始的大約 20 年時間里，“大部分成本降低仍然來自研發(fā)。當商業(yè)化開始時，研發(fā)貢獻并沒有結(jié)束。事實上，它仍然是降低成本的最大貢獻者。”
該研究利用了 Trancik 和她的團隊最初開發(fā)的一種分析方法，用于分析過去幾十年中硅太陽能電池板成本的類似急劇下降。他們還應(yīng)用這種方法來了解核能成本的上升。“這確實了解了技術(shù)變革的基本機制，”她說。“而且我們還可以及時開發(fā)這些模型，這使我們能夠發(fā)現(xiàn)人們可以用來改進未來技術(shù)的杠桿。”
她說， Trancik 和她的同事開發(fā)的方法的一個優(yōu)點是，當許多變量同時發(fā)生變化時，它有助于理清不同因素的相對重要性，這通常是隨著技術(shù)的進步而發(fā)生的。“這不是簡單地將這些變量的成本影響相加，”她說，“因為其中許多變量會影響許多不同的成本組成部分。有這種復雜的依賴關(guān)系網(wǎng)。” 但該團隊的方法使“通過從根本上繪制出依賴關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，查看總體成本變化如何歸因于這些變量成為可能，”她說。
這個研究結(jié)果有助于政策制定者為公共支出、私人投資和其他激勵措施提供指導。“不同的決策者可以做哪些事情？” 她問。“他們有什么決定權(quán)，以便他們可以改進技術(shù)，這對于低碳技術(shù)很重要，我們正在尋找氣候變化的解決方案，而我們的時間和資源有限？新方法使我們有可能更專注于我們在哪里進行時間和金錢投資。”
“這篇論文以系統(tǒng)的方式收集了可用數(shù)據(jù)，以確定 1990-1995 年和 2010-2015 年之間鋰離子電池成本構(gòu)成的變化，”劍橋大學氣候變化政策教授勞拉·迪亞茲·阿納東 （Laura Diaz Anadon） 說，他沒有與這項研究有關(guān)。“這一時期是該技術(shù)歷史上的重要時期，了解成本組件的演變?yōu)槲磥淼臋C制工作奠定了基礎(chǔ)，并有助于為其他類型電池的研究工作提供信息。”
