Ang pagpapalit ng mga kotse na pinapagana ng gas na pinapagana ng gas sa mga EV ay nangangailangan ng pag-iwas sa presyo ng premium ng EVs, at bumaba sa isang bagay: gastos sa baterya. Westend61 sa pamamagitan ng Getty Images

Mga benta ng de-koryenteng sasakyan lumago nang malaki sa mga nagdaang taon, na sinamahan ng pagbagsak ng mga presyo. Gayunpaman, ang pag-aampon ng mga EV ay nananatiling limitado ng kanilang mas mataas na presyo ng sticker kamag-anak sa maihahambing na mga sasakyan sa gas, kahit na mas mababa ang pangkalahatang gastos ng pagmamay-ari para sa mga EV.

Ang mga EV at panloob na mga sasakyan ng pagkasunog ay malamang na maabot ang sticker na pagkakapareho ng presyo sa minsan sa susunod na dekada. Ang oras ng bisagra sa isang mahalagang kadahilanan: gastos sa baterya. Ang baterya ng isang pack ng baterya ng EV para sa tungkol sa isang quarter ng kabuuang gastos sa sasakyan, ginagawa itong pinakamahalagang kadahilanan sa presyo ng benta.

Ang mga presyo ng pack ng baterya ay bumabagsak nang mabilis. Nag-iimbak ang isang karaniwang EV baterya ng pack ng 10-100 kilowatt (kWh) ng koryente. Halimbawa, ang Mitsubishi i-MIEV ay may kapasidad ng baterya na 16 kWh at isang saklaw na 62 milya, at ang modelo ng Tesla S ay may kapasidad ng baterya na 100 kWh at isang saklaw na 400 milya. Noong 2010, ang presyo ng isang pack ng baterya ng EV ay higit sa $ 1,000 bawat kWh. Na nahulog sa $ 150 bawat kWh sa 2019. Ang hamon para sa industriya ng otomotiko ay nauunawaan kung paano mas maibabalik ang gastos.

Ang Ang layunin ng Kagawaran ng Enerhiya para sa industriya ay upang mabawasan ang presyo ng mga pack ng baterya nang mas mababa sa $ 100 / kWh at sa huli ay tungkol sa $ 80 / kWh. Sa mga puntong ito ng mga presyo ng baterya, ang presyo ng sticker ng isang EV ay malamang na mas mababa kaysa sa isang maihahambing na sasakyan ng pagkasunog.

Ang pagtataya kapag ang crossover ng presyo ay magaganap ay nangangailangan ng mga modelo na account para sa mga variable na gastos: disenyo, materyales, paggawa, kapasidad ng pagmamanupaktura at demand. Ipinapakita rin ng mga modelong ito kung saan nakatuon ang mga mananaliksik at tagagawa ng kanilang mga pagsisikap na mabawasan ang mga gastos sa baterya. Ang aming grupo sa Carnegie Mellon University ay nakabuo ng isang modelo ng mga gastos sa baterya na account para sa lahat ng aspeto ng paggawa ng baterya ng EV.

Mula sa ibaba pataas

Ang mga modelo na ginamit para sa pagsusuri ng mga gastos sa baterya ay naiuri ayon sa "top down" o "bottom up." Ang mga nangungunang modelo ay mahuhulaan ang batay sa gastos batay sa demand at oras. Isang sikat na modelong top-down na maaari forecast ng gastos sa baterya ay ang batas ni Wright, na hinuhulaan na ang mga gastos ay bababa habang maraming mga yunit ang ginawa. Mga ekonomiya ng scale at ang karanasan ng isang industriya na nakakakuha sa paglipas ng oras na ibababa ang mga gastos.

Ang batas ng Wright ay pangkaraniwan. Gumagana siya sa lahat ng mga teknolohiya, na ginagawang posible upang mahulaan ang pagtanggi ng baterya batay sa mga pagtanggi sa gastos sa solar panel. Gayunpaman, ang batas ni Wright - tulad ng iba pang mga nangungunang mga modelo - ay hindi pinapayagan para sa pagsusuri ng mga mapagkukunan ng pagtanggi sa gastos. Para dito, kinakailangan ang isang modelo ng ibaba.

Ang baterya pack, ang malaking kulay abong bloke na pinupuno ang tsasis sa diagram na ito ng isang de-koryenteng kotse, nag-aambag ng karamihan sa anumang sangkap sa presyo ng isang EV. Sven Loeffler / iStock sa pamamagitan ng Mga Larawan ng Getty

Upang makabuo ng isang modelo ng gastos sa ilalim, mahalaga na maunawaan kung ano ang napupunta sa paggawa ng isang baterya. Ang mga baterya ng Lithium-ion ay binubuo ng isang positibong elektrod, katod, isang negatibong elektrod, anod at isang electrolyte, pati na rin ang mga pantulong na sangkap tulad ng mga terminal at pambalot.

Ang bawat sangkap ay may gastos na nauugnay sa mga materyales, paggawa, pagpupulong, gastos na nauugnay sa pagpapanatili ng pabrika, at mga gastos sa overhead. Para sa mga EV, ang mga baterya ay kailangan ding maisama sa mga maliliit na grupo ng mga cell, o mga module, na pagkatapos ay pinagsama sa mga pack.

Ang aming bukas na mapagkukunan, modelo ng gastos sa baterya sa ibaba sumusunod sa parehong istraktura ng proseso ng paggawa ng baterya mismo. Ang modelo ay gumagamit ng mga input sa proseso ng paggawa ng baterya bilang mga input sa modelo, kabilang ang mga pagtutukoy sa disenyo ng baterya, mga bilihin at mga presyo sa paggawa, mga kinakailangan sa pamumuhunan ng kapital tulad ng mga halaman at kagamitan, mga rate ng overhead at dami ng pagmamanupaktura sa account para sa mga ekonomiya ng scale. Ginagamit nito ang mga input na ito upang makalkula ang mga gastos sa pagmamanupaktura, mga gastos sa materyal at mga gastos sa overhead, at ang mga gastos na iyon ay naipon upang makarating sa panghuling gastos.

Mga pagkakataon sa pagputol ng gastos

Gamit ang aming modelo ng gastos sa ibaba, maaari naming masira ang mga kontribusyon ng bawat bahagi ng baterya sa kabuuang halaga ng baterya at gamitin ang mga pananaw na iyon upang pag-aralan ang epekto ng mga pagbabago sa baterya sa gastos sa EV. Ang mga materyales ay bumubuo ng pinakamalaking bahagi ng kabuuang gastos sa baterya, sa paligid ng 50%. Ang cathode account para sa halos 43% ng mga materyales na gastos, at iba pang mga cell material account para sa halos 36%.

Ang mga pagpapabuti sa mga materyales sa katod ay ang pinakamahalagang pagbabago, dahil ang katod ay ang pinakamalaking bahagi ng gastos sa baterya. Ito ay nagtutulak ng malakas interes sa mga presyo ng bilihin.

Ang pinaka-karaniwang mga katod na materyales para sa mga de-koryenteng sasakyan ay ang nickel cobalt aluminum oxide ginamit sa mga sasakyan ng Tesla, nikelado na kobalt oxide na ginamit sa karamihan sa iba pang mga de-koryenteng sasakyan, at lithium iron phosphate ginamit sa karamihan ng mga electric bus.

Ang nickel cobalt aluminyo oksido ay may pinakamababang gastos-per-enerhiya-nilalaman at pinakamataas na enerhiya-per-unit-mass, o tiyak na enerhiya, sa tatlong mga materyales na ito. Ang isang mababang gastos sa bawat yunit ng enerhiya ay nagreresulta mula sa isang mataas na tiyak na enerhiya dahil mas kaunting mga cell ang kinakailangan upang makabuo ng isang pack ng baterya. Nagreresulta ito sa isang mas mababang gastos para sa iba pang mga materyales sa cell. Ang Cobalt ay ang pinakamahal na materyal sa loob ng katod, kaya ang mga formulasi ng mga materyales na may mas kaunting kobalt ay karaniwang humahantong sa mas murang mga baterya.

Ang hindi aktibong mga materyales sa cell tulad ng mga tab at mga lalagyan account para sa halos 36% ng kabuuang gastos sa mga materyales sa cell. Ang iba pang mga materyales sa cell ay hindi nagdaragdag ng nilalaman ng enerhiya sa baterya. Samakatuwid, ang pagbabawas ng mga hindi aktibong materyales ay binabawasan ang bigat at laki ng mga cell ng baterya nang hindi binabawasan ang nilalaman ng enerhiya. Nagdudulot ito ng interes sa pagpapabuti ng disenyo ng cell na may mga makabagong tulad ng mga baterya na walang tab tulad ng mga tinutukso ni Tesla.

Ang gastos ng baterya pack ay bumababa din nang malaki sa pagtaas ng bilang ng mga tagagawa ng mga cell taun-taon. Tulad ng higit pang mga pabrika ng baterya ng EV dumating sa linya, mga ekonomiya ng laki at karagdagang pagpapabuti sa paggawa ng baterya at disenyo ay dapat humantong sa karagdagang pagtanggi sa gastos.

Daan sa presyo-pagkakapareho

Ang paghula ng isang timeline para sa pagkakapareho ng presyo sa mga sasakyan ng ICE ay nangangailangan ng pagtataya sa isang hinaharap na tilapon ng mga gastos sa baterya. Tinatantya namin na ang pagbawas sa mga hilaw na gastos sa materyal, ang mga pagpapabuti sa pagganap at pag-aaral sa pamamagitan ng paggawa ng magkasama ay malamang na humantong sa mga baterya na may mga gastos sa pack sa ibaba $ 80 / kWh sa pamamagitan ng 2025.

Ang pagpapalagay ng baterya ay kumakatawan isang quarter ng gastos sa EV, isang 100 kWh baterya pack sa $ 75 bawat kilowatt hour ay nagbubunga ng isang gastos na halos $ 30,000. Dapat itong magresulta sa mga presyo ng sticker ng EV na mas mababa kaysa sa mga presyo ng sticker para sa maihahambing na mga modelo ng mga kotse na pinapagana ng gas.

Tungkol sa Ang May-akda

Venkat Viswanathan, Associate Professor ng Mechanical Engineering, Carnegie Mellon University; Alexander Bills, Ph.D. Kandidato sa Mechanical Engineering, Carnegie Mellon University, at Shashank Sripad, Ph.D. Kandidato sa Mechanical Engineering, Carnegie Mellon University

Nag-ambag si Abhinav Misalkar sa artikulong ito habang siya ay isang mag-aaral na nagtapos sa Carnegie Mellon University.

Ang artikulong ito ay muling nai-publish mula sa Ang pag-uusap sa ilalim ng lisensya ng Creative Commons. Basahin ang ang orihinal na artikulo.