راه رسیدن به وسایل نقلیه برقی با قیمت کمتر از خودروهای بنزینی - هزینه باتری توضیح داده شده است

راه رسیدن به وسایل نقلیه برقی با قیمت کمتر از خودروهای بنزینی - هزینه باتری توضیح داده شده استتعویض اتومبیل های دارای گاز کربن با EV ، نیاز به کم کردن حق بیمه قیمت EV دارد ، و این به یک چیز کاهش می یابد: هزینه باتری. Westend61 از طریق Getty Images

فروش وسیله نقلیه برقی در سالهای اخیر بطور چشمگیری رشد کرده است و همراه با افت قیمت ها است. با این حال ، تصویب EVs توسط آنها محدود است قیمت برچسب بالاتر نسبت به وسایل نقلیه بنزین قابل مقایسه ، حتی اگر هزینه کلی مالکیت برای EVs کمتر است.

EV و وسایل نقلیه موتور احتراق داخلی احتمالاً در دهه آینده به برابری قیمت برچسب خواهند رسید. زمان بندی به یک عامل مهم وابسته است: هزینه باتری. باتری EV مربوط به تقریباً است یک چهارم از کل هزینه خودرو، آن را به مهمترین عامل در قیمت فروش تبدیل می کند.

قیمت بسته باتری به سرعت کاهش یافته است. یک باتری EV معمولی 10-100 کیلووات ساعت (کیلووات ساعت) برق را ذخیره می کند. به عنوان مثال میتسوبیشی i-MIEV دارای ظرفیت باتری 16 کیلو وات ساعت و برد 62 مایل است و مدل تسلا مدل S دارای ظرفیت باتری 100 کیلووات ساعت و برد 400 مایل است. در سال 2010 ، قیمت یک باتری EV بیش از 1,000 دلار در هر کیلووات ساعت بود. که به سقوط کرد 150 دلار در هر کیلووات ساعت در سال 2019. چالش صنعت خودروسازی این است که چگونه می توان هزینه ها را کاهش داد.

La هدف وزارت انرژی برای صنعت این است که قیمت باتری های کمتری را به کمتر از 100 دلار در کیلووات ساعت و در نهایت به حدود 80 دلار در کیلووات ساعت کاهش دهد. در این نقاط قیمت باتری ، قیمت برچسب EV احتمالاً پایین تر از خودروی موتور احتراق قابل مقایسه است.

پیش بینی زمان وقوع متقاطع قیمت نیاز به مدل هایی دارد که متغیرهای هزینه را شامل می شوند: طراحی ، مواد ، نیروی کار ، ظرفیت تولید و تقاضا. این مدل ها همچنین نشان می دهد که محققان و تولید کنندگان کوشش خود را برای کاهش هزینه های باتری متمرکز می کنند. گروه ما در دانشگاه کارنگی ملون ، مدلی از هزینه های باتری تهیه شده است که تمامی جنبه های تولید باتری EV را شامل می شود.

از پایین به بالا

مدل های مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل هزینه های باتری یا به عنوان "بالا به پایین" یا "پایین به پایین" طبقه بندی می شوند. مدل های از بالا به پایین هزینه را که اساساً بر اساس تقاضا و زمان است ، پیش بینی می کنند. یک مدل محبوب بالا به پایین که می تواند پیش بینی هزینه باتری قانون رایت است که پیش بینی می کند با تولید واحدهای بیشتر ، هزینه ها کاهش یابد. اقتصاد مقیاس و تجربه ای که یک صنعت با گذر زمان بدست می آورد باعث کاهش هزینه ها می شود.

قانون رایت عمومی است. کار می کند در تمام فن آوری ها، که امکان پیش بینی را ممکن می کند هزینه باتری بر اساس کاهش هزینه پانل خورشیدی کاهش می یابد. با این حال ، قانون رایت - مانند سایر مدل های از بالا به پایین - امکان تجزیه و تحلیل منابع کاهش هزینه را نمی دهد. برای این کار ، یک مدل از پایین به بالا لازم است.


آخرین مطالب را از InnerSelf دریافت کنید


باتری ، بلوک خاکستری بزرگ که شاسی را در این نمودار از یک اتومبیل برقی پر می کند ، بیشترین عناصر را در قیمت یک EV کمک می کند.باتری ، بلوک خاکستری بزرگ که شاسی را در این نمودار از یک اتومبیل برقی پر می کند ، بیشترین عناصر را در قیمت یک EV کمک می کند.. Sven Loeffler / iStock از طریق Getty Images

برای ساختن یک مدل هزینه از پایین به بالا ، مهم است که بدانید چه چیزی باعث ایجاد یک باتری می شود. باتری های لیتیوم یونی از یک الکترود مثبت ، کاتد ، یک الکترود منفی ، آند و یک الکترولیت و همچنین اجزای کمکی مانند پایانه ها و پوشش تشکیل شده است.

هر مؤلفه هزینه ای در رابطه با مواد ، ساخت ، مونتاژ ، هزینه های مربوط به نگهداری کارخانه و هزینه های سربار دارد. برای EV ها ، باتری ها نیز باید در گروه های کوچک سلول یا ماژول ها ، که سپس در بسته ها قرار می گیرند ، یکپارچه شوند.

ما منبع باتری ، مدل هزینه باتری از پایین به بالا از همان ساختار خود فرآیند تولید باتری پیروی می کند. این مدل از ورودی های فرایند تولید باتری به عنوان ورودی های مدل استفاده می کند ، از جمله مشخصات طراحی باتری ، کالاها و قیمت نیروی کار ، الزامات سرمایه گذاری مانند کارخانه ها و تجهیزات تولیدی ، نرخ سربار و حجم تولید برای پاسخگویی به مقیاس های اقتصادی. از این ورودی ها برای محاسبه هزینه های تولید ، هزینه های مواد و هزینه های سربار استفاده می کند ، و هزینه های آن خلاصه می شود تا به هزینه نهایی برسند.

فرصت های کاهش هزینه

با استفاده از مدل هزینه پایین به بالا ، می توانیم سهم هر قسمت از باتری را به کل هزینه باتری تقسیم کنیم و از آن بینش ها برای تحلیل تأثیر نوآوری های باتری بر هزینه EV استفاده کنیم. مواد تشکیل دهنده بزرگترین بخش از کل هزینه باتری ، تقریباً 50٪ است. کاتد حدود 43٪ هزینه مواد را به خود اختصاص داده است ، و سایر مواد سلولی حدود 36٪.

پیشرفت در مواد کاتدی مهمترین نوآوری است ، زیرا کاتد بزرگترین مؤلفه هزینه باتری است. این نیرو قوی است علاقه به قیمت کالاها.

متداول ترین مواد کاتدی برای وسایل نقلیه برقی اکسید آلومینیوم کبالت نیکل است مورد استفاده در وسایل نقلیه تسلااکسید کبالت منگنز نیکل مورد استفاده در اکثر وسایل نقلیه برقی، و فسفات آهن لیتیوم در اکثر اتوبوس های برقی استفاده می شود.

اکسید آلومینیوم کبالت نیکل دارای کمترین هزینه برای هر انرژی-محتوا و بالاترین انرژی در واحد-جرم یا انرژی خاص از این سه ماده است. هزینه کم برای هر واحد انرژی از یک انرژی خاص بالا ناشی می شود زیرا سلول های کمتری برای ساخت یک باتری نیاز دارند. این منجر به هزینه کمتری برای سایر مواد سلولی می شود. کبالت گرانترین ماده داخل کاتد است ، بنابراین فرمولاسیون این مواد با کبالت کمتری به طور معمول منجر به باتری های ارزان تر می شوند.

مواد سلولی غیرفعال مانند زبانهها و ظروف تقریباً 36٪ از کل هزینه مواد سلول را تشکیل می دهند. این مواد سلول دیگر محتوای انرژی را به باتری اضافه نمی کنند. بنابراین کاهش مواد غیرفعال بدون کاهش میزان انرژی باعث کاهش وزن و اندازه سلولهای باتری می شود. این علاقه به بهبود طراحی سلولی را با نوآوری هایی از جمله ایجاد می کند باتری های بدون سیم مانند کسانی که توسط تسلا اذیت می شوند.

هزینه بسته باتری نیز با افزایش تعداد سلولهای تولیدکننده سالانه ، به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. به عنوان کارخانه های باتری EV بیشتر بیا روی خطاقتصاد مقیاس و پیشرفت بیشتر در تولید و طراحی باتری باید به کاهش بیشتر هزینه ها منجر شود.

جاده به قیمت برابری

پیش بینی یک جدول زمانی برای برابری قیمت با وسایل نقلیه ICE نیاز به پیش بینی مسیر آینده هزینه های باتری دارد. ما تخمین می زنیم که کاهش هزینه های مواد اولیه ، پیشرفت در عملکرد و یادگیری با تولید با هم احتمالاً تا سال 80 منجر به باتری هایی با هزینه های بسته زیر 2025 دلار / کیلووات ساعت خواهد شد.

با فرض اینکه باتری ها نمایان هستند یک چهارم هزینه EV، یک باتری 100 کیلووات ساعت با 75 دلار در هر کیلووات ساعت هزینه حدود 30,000،XNUMX دلار را به همراه دارد. این باید منجر به قیمت برچسب EV شود که نسبت به قیمت برچسب برای مدلهای قابل مقایسه اتومبیل های دارای بنزین پایین باشد.

درباره نویسنده

ونکات ویسواناتان ، دانشیار مهندسی مکانیک ، دانشگاه کارنگی ملون؛ الکساندر بیلز ، دکتری کاندیدای مهندسی مکانیک ، دانشگاه کارنگی ملون، و Shashank Sripad ، دکتری کاندیدای مهندسی مکانیک ، دانشگاه کارنگی ملون

Abhinav Misalkar در حالی که دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه کارنگی ملون بود ، به این مقاله کمک کرد.گفتگو

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.

enafarZH-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

به دنبال InnerSelf در

فیس بوک، آیکونتوییتر آیکونrss-icon

دریافت آخرین با ایمیل

{emailcloak = خاموش}

بیشترین مطلب خوانده شده

Karmic Memory: Memory Triggers و Déjà Vu
Karmic Memory: Memory Triggers و Déjà Vu
by ژوان دی ماجیو

از سردبیران

Newsletter InnerSelf: September 6، 2020
by InnerSelf کارکنان
ما زندگی را از دریچه درک خود می بینیم. استفان آر. کووی نوشت: "ما جهان را می بینیم ، نه همانطور که هست ، بلکه همانطور که هستیم هستیم ، همانطور که برای دیدن آن مشروط هستیم." بنابراین این هفته ، نگاهی به برخی از ...
خبرنامه InnerSelf: آگوست 30 ، 2020
by InnerSelf کارکنان
جاده هایی که این روزها سفر می کنیم به اندازه زمان های قدیمی هستند ، اما برای ما جدید است. تجربیاتی که ما داریم به اندازه زمان های قدیمی است ، اما آنها نیز برای ما جدید هستند. در مورد ...
وقتی حقیقت بسیار وحشتناک است ، صدمه دیده ، اقدام کنید
by ماری ت. راسل، InnerSelf.com
در میان تمام وحشت هایی که این روزها اتفاق می افتد ، من از پرتوهای امید که می درخشد ، الهام می گیرم. مردم عادی ایستاده اند برای آنچه درست است (و در برابر آنچه اشتباه است). بازیکنان بیس بال ،…
وقتی پشتت رو به دیوار است
by ماری تی. راسل، InnerSelf
من عاشق اینترنت هستم. حالا می دانم که بسیاری از افراد چیزهای بدی برای گفتن در مورد آن دارند ، اما من آن را دوست دارم. درست مثل اینکه من مردم زندگی ام را دوست دارم - آنها کامل نیستند ، اما به هر حال آنها را دوست دارم.
خبرنامه InnerSelf: آگوست 23 ، 2020
by InnerSelf کارکنان
همه احتمالاً می توانند قبول کنند که ما در زمانهای عجیب زندگی می کنیم ... تجربیات جدید ، نگرش های جدید ، چالش های جدید. اما ما می توانیم به خاطر داشته باشیم که همه چیز همیشه در جریان است ، تشویق می شویم ...