Poniższy artykuł jest pierwszym z dwuczęściowej serii i przedstawia granice innowacji w akumulatorach litowo-jonowych. Druga część serii odkryje przyszłość chemii akumulatorów w nadchodzącej dekadzie.
Popularne akumulatory litowo-jonowe, napędzające obecnie szybko rozwijający się rynek pojazdów elektrycznych, jeszcze dziesięć lat temu były kosztowną propozycją. Zestawy akumulatorów litowo-jonowych kosztowały w 2010 r. 1183 dolarów za kilowatogodzinę; Jak wynika z danych BloombergNEF, dziewięć lat później cena spadła prawie dziesięciokrotnie do 156 dolarów za kWh w 2019 roku.
Tempo spadku kosztów zaskoczyło ekspertów ds. akumulatorów, w tym analityka Jamesa Fritha, dyrektora ds. magazynowania energii w BloombergNEF. „Co roku spadają szybciej, niż przewidywałem” – powiedział Frith. „To z pewnością zaskakujące”.
Zgadza się z tym Rebecca Ciez, doktorantka w Andlinger Center for Energy and the Environment na Uniwersytecie Princeton, która bada koszty baterii. „Niedawny spadek jest dość dramatyczny” – powiedział Ciez. „To zaskakujące, jak rynek zmienił się tak szybko”.
Jako przyczynę spadku cen eksperci wskazali dynamikę wzrostu produkcji oraz rosnące innowacje w chemii akumulatorów. Producenci odchodzą od droższych składników akumulatorów, takich jak kobalt, wprowadzając na rynek konstrukcje akumulatorów zawierających dużo niklu, których produkcja stała się tańsza w miarę rozwoju fabryk.
Ciez zauważył, że dziesięć lat temu rynek pojazdów elektrycznych znalazł się pod presją, aby produkować samochody osobowe i ciężarowe w miejscach, w których zaczęto regulować emisję gazów cieplarnianych, np. w Kalifornii. „Mieliśmy więc samochody spełniające wymogi, o których producenci powiedzieli: «OK, musimy wyprodukować elektryczną Toyotę RAV4»” – powiedział Ciez, podając jako przykład samochód napędzany paliwami kopalnymi. „Więc po prostu składali razem kilka łatwo dostępnych baterii do laptopów”.
Od tego czasu sektor akumulatorów poczynił ogromne postępy w obniżaniu kosztów, udoskonalając materiały w akumulatorach, tak aby wykorzystywać tańsze i mniej wątpliwe etycznie metale, jednocześnie uzyskując korzyści skali.
100 dolarów za kWh to święty Graal
Producenci zbliżają się do punktu, w którym pojazdy elektryczne osiągną parytet kosztowy z ich kuzynami napędzanymi paliwami kopalnymi przy cenie około 100 dolarów za kWh, a może nieco mniej, twierdzą eksperci. Cena ta jest powszechnie postrzegana jako punkt zwrotny w branży, w którym konsumenci nie będą już postrzegać pojazdów elektrycznych jako droższej opcji.
BloombergNEF prognozuje, że koszty baterii spadną poniżej 100 USD/kWh w 2024 r. i osiągną poziom około 60 USD/kWh do 2030 r., powiedział Frith. Podobnie analitycy Bernstein prognozują, że rok 2024 będzie rokiem, w którym pojazdy elektryczne głównego nurtu osiągną parytet kosztów z pojazdami na benzynę i olej napędowy, podczas gdy liderzy pojazdów elektrycznych w branży mogą osiągnąć ten sam punkt do roku 2022 lub 2023.
Chociaż uda się to osiągnąć bez większych innowacji w akumulatorach litowo-jonowych, dojrzała technologia litowo-jonowa szybko zbliża się do granic możliwości jej ulepszenia, twierdzą eksperci S&P Global Market Intelligence. Jeden z chemików zajmujących się akumulatorami, czołowy naukowiec zajmujący się akumulatorami litowo-jonowymi, który przeprowadził badania dla głównego producenta pojazdów elektrycznych zależnego od technologii, stwierdził, że akumulatory litowo-jonowe zaczęły osiągać maksymalne wartości pod pewnymi względami, takimi jak cena, gęstość energii i prędkość ładowania .
„Nie nastąpi żadne gigantyczne przyspieszenie” – powiedział chemik. Z jego punktu widzenia stopniowe ulepszenia mogą wystarczyć, aby zadowolić konsumentów, podczas gdy na rewolucję akumulatorową w oparciu o niesprawdzone technologie trzeba poczekać latami.
„Dzisiaj można naprawdę dobrze sobie poradzić z bateriami litowo-jonowymi” – powiedział. „A pomagając w obniżeniu kosztów, poprawi to penetrację rynku przez całą technologię”.
Venkat Viswanathan, profesor nadzwyczajny na Wydziale Inżynierii Mechanicznej na Uniwersytecie Carnegie Mellon, zgodził się, że technologia zbliża się do granic swoich możliwości. Oczekuje, że ceny akumulatorów litowo-jonowych mogą w dalszym ciągu spaść o około 20–30%, ale prawdopodobnie nie spadną znacznie.
„Szybko zbliżamy się do limitów kosztów surowców” – powiedział Viswanathan.
