Дорога к электромобилям с более низкими ценами на наклейки, чем для бензиновых автомобилей

Дорога к электромобилям с более низкими ценами на наклейки, чем для бензиновых автомобилейЗамена автомобилей, работающих на газе с выбросами углекислого газа, на электромобили требует сокращения ценовой премии электромобилей, и это сводится к одному: стоимости батареи. Westend61 через Getty Images

Продажа электромобилей выросли в геометрической прогрессии в последние годы, что сопровождается падением цен. Тем не менее, принятие электромобилей остается ограниченным их более высокая цена стикера относительно сопоставимых газовых транспортных средств, хотя общая стоимость владения для электромобилей ниже.

Автомобили EV и автомобили с двигателем внутреннего сгорания, вероятно, когда-нибудь достигнут паритетной цены в следующем десятилетии. Время зависит от одного важного фактора: стоимости батареи. Аккумулятор EV составляет около четверть общей стоимости автомобиля, что делает его наиболее важным фактором в цене продажи.

Цены на аккумуляторы быстро падают. Типичный аккумуляторный блок EV накапливает 10-100 киловатт-часов (кВтч) электроэнергии. Например, Mitsubishi i-MIEV имеет аккумулятор емкостью 16 кВт-ч и дальностью 62 мили, а модель Tesla S имеет аккумулятор емкостью 100 кВт-ч и дальностью 400 миль. В 2010 году цена на аккумуляторную батарею для электромобилей составляла более 1,000 долларов за кВтч. Это упало на 150 долларов США за кВтч в 2019 году, Задача для автомобильной промышленности состоит в том, чтобы выяснить, как снизить стоимость в дальнейшем.

Это Цель Министерства энергетики для промышленности - снизить цену батарейных блоков до уровня менее 100 долл. США / кВтч и, в конечном итоге, примерно до 80 долл. США / кВтч. В этих ценовых категориях батареи цена стикера электромобиля, вероятно, будет ниже, чем у аналогичного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания.

Для прогнозирования того, когда произойдет такое пересечение цен, требуются модели, учитывающие переменные стоимости: дизайн, материалы, рабочая сила, производственные мощности и спрос. Эти модели также показывают, где исследователи и производители концентрируют свои усилия на снижении затрат на аккумуляторы. Наша группа В университете Карнеги-Меллона была разработана модель затрат на аккумуляторы, которая учитывает все аспекты производства аккумуляторов EV.

Снизу вверх

Модели, используемые для анализа стоимости батарей, классифицируются как «сверху вниз» или «снизу вверх». Нисходящие модели прогнозируют стоимость, основываясь в первую очередь на спросе и времени. Одна популярная модель сверху вниз, которая может прогноз стоимости батареи это закон Райта, который предсказывает, что затраты будут снижаться по мере производства большего количества единиц. Экономия от масштаба и опыт, приобретаемый отраслью с течением времени, снижают затраты.

Закон Райта является общим. Оно работает по всем технологиям, что позволяет прогнозировать стоимость батареи снижается на основе снижения стоимости солнечной панели, Однако закон Райта, как и другие нисходящие модели, не позволяет анализировать источники снижения затрат. Для этого требуется восходящая модель.


Получите последние новости от InnerSelf


Аккумулятор, большой серый блок, заполняющий шасси на этой схеме электромобиля, вносит большую часть любого компонента в цену электромобиля.Аккумулятор, большой серый блок, заполняющий шасси на этой схеме электромобиля, вносит большую часть любого компонента в цену электромобиля.. Свен Лоффлер / iStock через Getty Images

Чтобы построить модель «снизу вверх», важно понимать, что входит в создание батареи. Литий-ионные аккумуляторы состоят из положительного электрода, катода, отрицательного электрода, анода и электролита, а также вспомогательных компонентов, таких как клеммы и корпус.

Каждый компонент имеет стоимость, связанную с его материалами, производством, сборкой, расходами, связанными с техническим обслуживанием завода, и накладными расходами. Для электромобилей батареи также должны быть интегрированы в небольшие группы элементов или модулей, которые затем объединяются в пакеты.

Наша модель с открытым исходным кодом, восходящая стоимость батареи следует той же структуре, что и сам процесс производства батареи. Модель использует входные данные для процесса производства аккумуляторов в качестве входных данных для модели, включая спецификации конструкции аккумуляторов, цены на товары и рабочую силу, требования к капитальным вложениям, таким как производственные установки и оборудование, накладные расходы и объем производства для учета эффекта масштаба. Он использует эти исходные данные для расчета производственных затрат, материальных затрат и накладных расходов, и эти затраты суммируются для получения окончательных затрат.

Возможности снижения затрат

Используя нашу модель «снизу вверх», мы можем разбить вклад каждой части батареи в общую стоимость батареи и использовать эту информацию для анализа влияния инноваций батареи на стоимость электромобиля. Материалы составляют большую часть общей стоимости батареи, около 50%. На катод приходится около 43% стоимости материалов, а на другие материалы для ячеек - около 36%.

Улучшения в катодных материалах являются наиболее важными инновациями, потому что катод является крупнейшим компонентом стоимости батареи. Это движет сильным интерес к ценам на сырье.

Наиболее распространенными катодными материалами для электромобилей являются никель, кобальт, оксид алюминия. используется в автомобилях Teslaникель-марганец оксид кобальта, используемый в большинство других электромобилейи литий-фосфат железа используется в большинстве электрических автобусов.

Оксид никеля-кобальта и алюминия имеет самое низкое значение цены на энергию и наибольшую энергию на единицу массы или удельную энергию из этих трех материалов. Низкая стоимость единицы энергии обусловлена ​​высокой удельной энергией, поскольку для сборки аккумуляторной батареи требуется меньше элементов. Это приводит к снижению стоимости других материалов ячеек. Кобальт является самым дорогим материалом в катоде, поэтому составы этих материалов с меньшим количеством кобальта обычно приводят к удешевлению батарей.

Неактивные материалы для ячеек, такие как вкладки и контейнеры, составляют примерно 36% от общей стоимости материалов для ячеек. Эти другие материалы ячеек не увеличивают содержание энергии в батарее. Следовательно, уменьшение неактивных материалов уменьшает вес и размер элементов батареи без снижения энергосодержания. Это стимулирует интерес к улучшению дизайна ячеек с помощью таких инноваций, как настольные батареи как те, которых дразнят Тесла.

Стоимость батарейного блока также значительно снижается с увеличением числа производителей элементов, производимых ежегодно. Как больше заводов батареи EV выйди в сетьэкономия от масштаба и дальнейшее совершенствование производства и дизайна аккумуляторов должны привести к дальнейшему снижению затрат.

Дорога к паритету цен

Для прогнозирования графика паритета цен на автомобили с ДВС необходимо прогнозировать будущую траекторию затрат на аккумуляторы. По нашим оценкам, снижение затрат на сырье, повышение производительности и обучения благодаря совместному производству, вероятно, приведут к тому, что к 80 году аккумуляторы будут стоить менее 2025 долл. США / кВтч.

Предполагая, что батареи представляют четверть стоимости электромобиляАккумуляторная батарея мощностью 100 кВт-ч по цене 75 долл. США за киловатт-час обойдется примерно в 30,000 XNUMX долл. США. Это должно привести к тому, что цены на наклейки EV будут ниже цен на наклейки для сопоставимых моделей автомобилей, работающих на бензине.

Об авторах

Венкат Вишванатан, доцент кафедры машиностроения, Университет Карнеги-Меллона; Александр Биллс, доктор философии Кандидат технических наук, Университет Карнеги-Меллонаи Шашанк Шрипад, доктор философии Кандидат технических наук, Университет Карнеги-Меллона

Абхинав Мисалкар сделал свой вклад в эту статью, когда он был аспирантом в Университете Карнеги-Меллона.Беседа

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

enafarZH-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

Следуйте за InnerSelf

facebook-значокTwitter-значокНовости-значок

Получить последнее по электронной почте

{Emailcloak = выкл}

ВНУТРЕННИЕ ГОЛОСЫ

САМОЕ ЧИТАЕМОЕ

ОТ РЕДАКТОРОВ

Информационный бюллетень InnerSelf: сентябрь 6, 2020
by InnerSelf персонала
Мы видим жизнь через призму нашего восприятия. Стивен Р. Кови писал: «Мы видим мир не таким, каков он есть, а такими, какие мы есть ──или так, как мы привыкли его видеть». Итак, на этой неделе мы рассмотрим некоторые…
InnerSelf Newsletter: август 30, 2020
by InnerSelf персонала
Дороги, по которым мы путешествуем сегодня, стары как времена, но для нас они новы. Переживания, которые мы переживаем, стары как времена, но они также новы для нас. То же самое и с…
Когда правда настолько ужасна, что причиняет боль, действуйте
by Мария Т. Рассел, InnerSelf.com
Среди всех ужасов, происходящих в наши дни, меня вдохновляют сияющие лучи надежды. Обычные люди, отстаивающие то, что правильно (и против того, что неправильно). Бейсболисты,…
Когда ты спиной к стене
by Мари Т. Рассел, Внутренний
Я люблю интернет. Теперь я знаю, что многие люди могут сказать об этом много плохого, но мне это нравится. Также как я люблю людей в моей жизни - они не идеальны, но я все равно их люблю.
InnerSelf Newsletter: август 23, 2020
by InnerSelf персонала
Все, наверное, согласятся, что мы живем в странные времена ... новые впечатления, новые взгляды, новые вызовы. Но нас можно воодушевить, вспомнив, что все всегда в движении, ...