Chi phí của pin lithium-ion có thể sạc lại được sử dụng trong điện thoại di động, máy tính xách tay và ô tô đã giảm đáng kể trong 30 năm qua và là động lực chính cho sự phát triển nhanh chóng của những công nghệ này. Nhưng những nỗ lực định lượng mức giảm chi phí đã mang lại kết quả mơ hồ và mâu thuẫn, cản trở nỗ lực dự đoán tương lai của công nghệ hoặc thiết kế các ưu tiên nghiên cứu và chính sách hữu ích.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu của MIT đã tiến hành phân tích toàn diện về việc giảm giá của các loại pin này, công nghệ sạc lại chiếm ưu thế trên thế giới hiện nay. Nghiên cứu mới nhìn lại hơn 30 năm lịch sử, bao gồm phân tích các bộ dữ liệu và tài liệu cơ bản ban đầu càng nhiều càng tốt để rút ra quỹ đạo của công nghệ.
MIT
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng giá thành của những loại pin này đã giảm 97% kể từ khi chúng lần đầu tiên được bán trên thị trường vào năm 1991. Tốc độ cải thiện nhanh hơn nhiều so với tuyên bố của nhiều nhà phân tích và có thể so sánh với tốc độ của các tấm quang điện mặt trời, thứ mà một số người từng coi là trương hợp đặc biệt. Những phát hiện mới được báo cáo ngày hôm nay trên tạp chí Năng lượng và Khoa học Môi trường trong một bài báo của tiến sĩ hậu kỳ MIT Micah Ziegler và phó giáo sư Jessika Trancik.

Trancik nói rằng mặc dù rõ ràng là chi phí của một số công nghệ năng lượng sạch, chẳng hạn như năng lượng mặt trời và gió, đã giảm đáng kể, nhưng khi họ bắt đầu xem xét giá giảm của pin lithium-ion, họ thấy rằng có sự khác biệt rất lớn. Các phân kỳ tương tự xuất hiện khi theo dõi các khía cạnh quan trọng khác của quá trình phát triển pin, chẳng hạn như tăng mật độ năng lượng (năng lượng được lưu trữ trong một thể tích nhất định) và năng lượng cụ thể (năng lượng được lưu trữ trong một khối lượng nhất định).

Những xu hướng này có ảnh hưởng rất lớn đến việc đưa chúng ta đến vị trí hiện tại và suy nghĩ về những gì có thể xảy ra trong tương lai. Trancik, phó giáo sư tại Viện Dữ liệu, Hệ thống và Xã hội của MIT, cho biết. Mặc dù người ta biết rằng chi phí pin giảm đã thúc đẩy doanh số bán xe điện tăng gần đây, nhưng không rõ mức giảm sẽ lớn đến mức nào. "Thông qua phân tích chi tiết này, chúng tôi có thể xác nhận rằng công nghệ pin lithium-ion đã được cải thiện về mặt chi phí với tốc độ tương đương với công nghệ năng lượng mặt trời, đặc biệt là các mô-đun quang điện, thường được quảng cáo là nền tảng của đổi mới năng lượng sạch." cô ấy nói. Một tiêu chuẩn vàng.

Có vẻ kỳ lạ khi có quá nhiều sự không chắc chắn và bất đồng về việc chi phí pin lithium-ion đã giảm bao nhiêu và yếu tố nào gây ra điều đó, nhưng trên thực tế, phần lớn thông tin tồn tại ở dạng dữ liệu mà các công ty nắm giữ chặt chẽ, các nhà nghiên cứu cho biết. Khó nắm bắt. Hầu hết pin lithium-ion không được bán trực tiếp cho người tiêu dùng -- bạn không thể chạy đến hiệu thuốc điển hình ở góc phố để mua pin thay thế cho iPhone, PC hoặc ô tô điện của mình. Thay vào đó, các nhà sản xuất mua pin lithium-ion và sử dụng chúng trong thiết bị điện tử và ô tô. Các công ty lớn như Apple hoặc Tesla mua pin với số lượng hàng triệu chiếc, hoặc tự sản xuất, với mức giá được thương lượng hoặc hạch toán nội bộ nhưng không bao giờ được tiết lộ công khai.

Ngoài việc giúp thúc đẩy quá trình điện khí hóa phương tiện giao thông đang diễn ra, việc giảm thêm chi phí pin lithium-ion có thể làm tăng việc sử dụng pin trong các ứng dụng cố định để bù đắp cho việc cung cấp các nguồn năng lượng sạch không liên tục như năng lượng mặt trời và gió. Cả hai ứng dụng có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc giúp hạn chế lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính làm thay đổi khí hậu trên thế giới. Tôi không thể nói quá tầm quan trọng của những xu hướng đổi mới năng lượng sạch này trong việc đưa chúng ta đến vị trí hiện tại, nơi mà chúng ta bắt đầu thấy rằng chúng ta có thể thấy sự điện khí hóa nhanh chóng của các phương tiện, chúng ta đang chứng kiến ​​sự phát triển nhanh chóng của công nghệ năng lượng tái tạo, và tất nhiên, đối phó với Biến đổi khí hậu Vẫn còn nhiều việc phải làm, nhưng đây thực sự là một yếu tố thay đổi cuộc chơi. Trancik nói.

Ziegler lưu ý rằng những phát hiện mới không chỉ giúp theo dõi lịch sử phát triển của pin mà còn giúp định hướng cho tương lai. Sau khi xem xét tất cả các tài liệu đã xuất bản về việc giảm chi phí pin lithium-ion, ông nhận thấy rằng các biện pháp cải tiến trong lịch sử là rất khác nhau. Và trong nhiều bài báo khác nhau, các nhà nghiên cứu đang sử dụng những xu hướng này để đề xuất cách giảm hơn nữa chi phí của công nghệ lithium-ion hoặc khi nào có thể đạt được mục tiêu chi phí. Nhưng vì dữ liệu cơ bản rất khác nhau nên khuyến nghị của các nhà nghiên cứu có thể rất khác nhau. Một số nghiên cứu cho thấy rằng đối với một số ứng dụng, chi phí của pin lithium-ion sẽ không giảm nhanh như vậy, trong khi những nghiên cứu khác lạc quan hơn nhiều. Sự khác biệt về dữ liệu này cuối cùng có ý nghĩa thực tế đối với các ưu tiên nghiên cứu và thiết lập các ưu đãi của chính phủ.

Các nhà nghiên cứu đã khai thác các nguồn gốc của dữ liệu đã xuất bản và trong một số trường hợp phát hiện ra rằng một số dữ liệu gốc đã được sử dụng bởi nhiều nghiên cứu mà sau này được trích dẫn là các nguồn riêng biệt hoặc nguồn dữ liệu gốc đã bị mất trên đường đi. Ziegler cho biết, trong khi hầu hết các nghiên cứu chỉ tập trung vào chi phí, rõ ràng là phân tích một chiều như vậy có thể đánh giá thấp tốc độ cải tiến của công nghệ lithium-ion; Ngoài chi phí, trọng lượng và khối lượng cũng là những yếu tố chính trong ô tô và thiết bị điện tử cầm tay. Vì vậy, nhóm đã thêm một ca khúc thứ hai vào nghiên cứu, ca khúc này cũng phân tích những cải tiến trong các thông số này.

Pin lithium-ion không được sử dụng vì chúng có sẵn công nghệ pin rẻ hơn. Công nghệ lithium-ion đã được áp dụng vì nó cho phép bạn đặt các thiết bị điện tử cầm tay vào tay, vì nó cho phép bạn tạo ra các dụng cụ điện cầm tay lâu hơn và có nhiều năng lượng hơn, đồng thời nó cho phép chúng ta tạo ra các dụng cụ điện cầm tay có thể cung cấp đủ năng lượng cho một chiếc ô tô. số dặm.

Ông nói thêm, phân tích rộng hơn này giúp xác định những gì có thể xảy ra trong tương lai. Công nghệ lithium-ion có thể cải thiện trong một số ứng dụng nhanh hơn dự đoán nếu chỉ nhìn vào một thước đo hiệu suất. Bằng cách xem xét nhiều chỉ số, về cơ bản, bạn có thể có được bức tranh rõ ràng hơn về tốc độ cải thiện, cho thấy rằng chúng có thể cải thiện nhanh hơn đối với các ứng dụng nới lỏng các ràng buộc về khối lượng và âm lượng.

Trancik nói thêm rằng nghiên cứu mới có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc hoạch định chính sách liên quan đến năng lượng. Xu hướng dữ liệu đã công bố đối với một số công nghệ sạch có chi phí giảm đáng kể theo thời gian như năng lượng gió, năng lượng mặt trời và pin lithium-ion hiện nay có xu hướng được trích dẫn nhiều lần, không chỉ trong các bài báo học thuật mà còn trong các tài liệu chính sách và báo cáo ngành, Nhiều vấn đề khí hậu quan trọng kết luận chính sách dựa trên những xu hướng này. Vì lý do này, điều quan trọng là làm cho chúng đúng. Thực sự cần phải cẩn thận với dữ liệu và nâng cao trò chơi của chúng ta khi xử lý dữ liệu kỹ thuật và theo dõi các xu hướng này.

Venkat Viswanathan, phó giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Đại học Carnegie Mellon, người không tham gia nghiên cứu, cho biết giá thành của pin quyết định sự ngang giá về giá của xe điện so với xe động cơ đốt trong. Do đó, việc dự đoán mức giảm chi phí pin có thể là một trong những thách thức quan trọng nhất để đảm bảo hiểu biết chính xác về việc áp dụng xe điện.

Viswanathan nói thêm rằng chi phí khám phá có thể giảm nhanh hơn so với suy nghĩ trước đây sẽ cho phép áp dụng rộng rãi hơn, tăng khối lượng và dẫn đến giảm chi phí hơn nữa. ......... Các bộ dữ liệu được tuyển chọn, phân tích và xuất bản trong bài báo này sẽ có tác động lâu dài đến xã hội.