Den følgende historie er den første i en todelt serie og ser på grænserne for innovation inden for lithium-ion-batterier. Anden del af serien vil udpakke fremtiden for batterikemi i løbet af det kommende årti.
Almindelige lithium-ion-batterier, der nu driver et hurtigt voksende marked for elektriske køretøjer, var et dyrt forslag for blot ti år siden. Lithium-ion batteripakker kostede 1.183 USD pr. kilowatttime i 2010; ni år senere var prisen faldet næsten tidoblet til 156 USD/kWh i 2019, ifølge BloombergNEF-data.
Tempoet i omkostningsfaldet overraskede batterieksperter, herunder analytiker James Frith, BloombergNEFs chef for energilagring. "De er faldet hurtigere, end jeg har forudset hvert år," sagde Frith. "Det er bestemt overraskende."
Rebecca Ciez, en postdoc ved Princeton Universitys Andlinger Center for Energi og Miljø, som forsker i batteriomkostninger, var enig. "Det seneste fald er ret dramatisk," sagde Ciez. "Det er overraskende, hvordan markedet skiftede så hurtigt."
Eksperter pegede på momentum i at udvide produktionen som en årsag til prisfaldet såvel som trinvis innovation inden for batterikemi. Producenter har skiftet væk fra nogle dyrere batteriingredienser såsom kobolt, da de øger nikkel-tunge batteridesigns, der er blevet billigere at producere, efterhånden som fabrikkerne udvider.
Ciez bemærkede, at markedet for elektriske køretøjer for et årti siden netop kom under pres for at bygge biler og lastbiler på steder, hvor kulstofemissioner begyndte at blive reguleret, såsom i Californien. "Så du havde disse overholdelsesbiler, hvor producenterne sagde, 'OK, vi er nødt til at gøre denne [Toyota] RAV4 elektrisk'," sagde Ciez og brugte en fossilt brændstofdrevet bil som eksempel. "Og så de ville bare smække en masse bærbare batterier sammen, der var let tilgængelige."
Siden da har batterisektoren gjort store fremskridt med at reducere omkostningerne, justere materialer i batterier til at bruge billigere og mindre etisk tvivlsomme metaller, samtidig med at der er opnået stordriftsfordele.
100 USD/kWh er den hellige gral
Producenterne nærmer sig et punkt, hvor elektriske køretøjer vil nå omkostningsparitet med deres fossile brændstofdrevne fætre til omkring 100 USD/kWh, eller måske lidt mindre, sagde eksperter. Den pris ses bredt som et vendepunkt i sektoren, hvor forbrugerne ikke længere vil betragte elbiler som dyrere muligheder.
BloombergNEF forventer, at batteriomkostningerne falder til under 100 USD/kWh i 2024 og når omkring 60 USD/kWh i 2030, sagde Frith. Ligeledes har Bernstein-analytikere forudset 2024 som året, hvor almindelige elektriske køretøjer når omkostningsparitet med gas- og dieselkøretøjer, mens ledere af elektriske køretøjer i sektoren kan nå det samme punkt i 2022 eller 2023.
Selvom dette vil blive opnået uden større innovationer inden for lithium-ion-batterier, nærmer moden lithium-ion-teknologi sig hurtigt grænserne for, hvor meget den kan forbedres, fortalte eksperter til S&P Global Market Intelligence. En batterikemiker, en førende lithium-ion batteri videnskabsmand, der har udført forskning for en stor elbilproducent, der afhænger af teknologien, sagde lithium-ion batterier er begyndt at maxe på visse fronter såsom pris, energitæthed og opladningshastighed .
"Der kommer ikke noget kæmpe boost," sagde kemikeren. Fra hans synspunkt kan trinvise forbedringer være nok til at tilfredsstille forbrugerne, mens eventuelle batterirevolutioner fra uafprøvede teknologier forbliver år tilbage.
"Du kan gøre det rigtig godt med lithium-ion-batterier i dag," sagde han. "Og ved at hjælpe med at bringe omkostningerne ned - det vil forbedre markedspenetrationen af hele teknologien."
Venkat Viswanathan, lektor ved Institut for Mekanisk Teknik ved Carnegie Mellon University, var enig i, at teknologien nærmer sig sine grænser. Han forventer, at priserne på lithium-ion-batterier stadig kan falde med omkring 20% og 30%, men at de sandsynligvis ikke bliver meget billigere.
"Vi nærmer os hurtigt grænserne for råvareomkostninger," sagde Viswanathan.
