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自30年前實現(xiàn)商業(yè)化以來，鋰離子電池技術(shù)的成本迅速大幅下降，下降了約97%。許多關(guān)于該技術(shù)的努力有助于降低所觀察到的成本，但這些努力的貢獻及其相對重要性仍不清楚。

圖1. 圓柱形（藍色）和所有類型鋰離子電池（橙色）的價格變化

在此，美國麻省理工學院Jessika E. Trancik等人通過開發(fā)一組成本變化模型來估計各種因素對鋰離子電池成本下降的貢獻。通過收集有關(guān)鋰離子電池組件及其價格的數(shù)據(jù)，為這些電池開發(fā)了成本方程和成本變化方程，并估計不同初級成本降低機制的貢獻，例如能量容量特性變化的影響、材料價格的降低和非材料成本的變化。

結(jié)果表明，在1990年代末~2010年代初，觀察到的成本下降中約有38%是由于努力提高電池充電密度造成的。同時，正極材料價格的下降貢獻了成本下降的18%，非材料成本的變化貢獻了成本下降的14%。

充電容量利用率的提高也是成本下降的重要貢獻者（9.5%），其他材料價格的下降在較小程度上降低了成本，而正極箔面積的增加則略微增加了成本。

圖2. 初級機制對18650型鋰離子電池成本下降的貢獻

此外，作者還考慮了高級機制的貢獻，包括研發(fā) (R&D)、邊干邊學和規(guī)模經(jīng)濟。作者發(fā)現(xiàn)，成本變化的最大份額是由公共和私人研發(fā)驅(qū)動的，而規(guī)模經(jīng)濟的貢獻較小。此外，大部分研發(fā)貢獻可歸因于化學和材料科學的進步。

這些結(jié)果表明，電化學電池技術(shù)的性質(zhì)通常允許電極材料和電解液化學的許多不同組合，為電池的新方法和成本下降提供了進一步的機會。然而，可能需要公共政策來幫助避免過早固化，這可能是市場偏愛現(xiàn)有技術(shù)造成的。

作者希望隨著更多關(guān)于電池組件和制造成本的數(shù)據(jù)公開可用，該建模方法可用于研究進一步的成本降低并闡明成本變化驅(qū)動因素的相對影響的變化，以促進電池研究和企業(yè)、政府的科學決策。

圖3. 高級機制對鋰離子電池成本下降的貢獻

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

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麻省理工EES: 哪些因素造成了鋰離子電池技術(shù)的成本下降？

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