Jalan Menuju Kendaraan Listrik Dengan Harga Stiker Lebih Rendah Daripada Mobil Gas - Biaya Baterai Dijelaskan

Jalan Menuju Kendaraan Listrik Dengan Harga Stiker Lebih Rendah Daripada Mobil Gas - Biaya Baterai DijelaskanMengganti mobil-mobil bertenaga gas yang memancarkan karbon dengan EVs membutuhkan pengurangan harga premium EVs, dan itu berujung pada satu hal: biaya baterai. Westend61 melalui Getty Images

Penjualan kendaraan listrik telah tumbuh secara eksponensial dalam beberapa tahun terakhir, disertai dengan penurunan harga. Namun, adopsi EV tetap dibatasi oleh mereka harga stiker lebih tinggi relatif terhadap kendaraan gas yang sebanding, meskipun biaya kepemilikan keseluruhan untuk EV lebih rendah.

EV dan kendaraan mesin pembakaran internal kemungkinan akan mencapai paritas harga stiker sekitar satu dekade mendatang. Pengaturan waktunya bergantung pada satu faktor penting: biaya baterai. Paket baterai EV sekitar seperempat dari total biaya kendaraan, menjadikannya faktor terpenting dalam harga jual.

Harga paket baterai telah jatuh dengan cepat. Paket baterai EV khas menyimpan 10-100 kilowatt jam (kWh) listrik. Sebagai contoh, Mitsubishi i-MIEV memiliki kapasitas baterai 16 kWh dan jangkauan 62 mil, dan Tesla model S memiliki kapasitas baterai 100 kWh dan kisaran 400 mil. Pada 2010, harga paket baterai EV lebih dari $ 1,000 per kWh. Itu jatuh ke $ 150 per kWh pada tahun 2019. Tantangan bagi industri otomotif adalah mencari tahu cara menurunkan biaya lebih lanjut.

The Tujuan Departemen Energi untuk industri adalah mengurangi harga paket baterai menjadi kurang dari $ 100 / kWh dan akhirnya menjadi sekitar $ 80 / kWh. Pada titik harga baterai ini, harga stiker EV kemungkinan lebih rendah daripada kendaraan mesin pembakaran yang sebanding.

Peramalan ketika crossover harga itu akan terjadi memerlukan model yang memperhitungkan variabel biaya: desain, bahan, tenaga kerja, kapasitas dan permintaan manufaktur. Model-model ini juga menunjukkan di mana para peneliti dan produsen memfokuskan upaya mereka untuk mengurangi biaya baterai. Grup kami di Carnegie Mellon University telah mengembangkan model biaya baterai yang mencakup semua aspek pembuatan baterai EV.

Dari bawah ke atas

Model yang digunakan untuk menganalisis biaya baterai diklasifikasikan sebagai "top down" atau "bottom up." Model top-down memprediksi biaya berdasarkan permintaan dan waktu. Salah satu model top-down populer yang bisa perkiraan biaya baterai adalah hukum Wright, yang memperkirakan bahwa biaya turun karena lebih banyak unit diproduksi. Skala ekonomi dan pengalaman yang diperoleh industri dari waktu ke waktu menurunkan biaya.

Hukum Wright bersifat generik. Berhasil di semua teknologi, yang memungkinkan untuk memprediksi penurunan biaya baterai berdasarkan penurunan biaya panel surya. Namun, hukum Wright - seperti model top-down lainnya - tidak memungkinkan untuk analisis sumber penurunan biaya. Untuk itu, diperlukan model bottom-up.


Dapatkan Yang Terbaru Dari Diri Sendiri


Paket baterai, blok abu-abu besar yang mengisi sasis pada diagram mobil listrik ini, berkontribusi paling besar pada komponen apa pun terhadap harga EVPaket baterai, blok abu-abu besar yang mengisi sasis pada diagram mobil listrik ini, berkontribusi paling besar pada komponen apa pun terhadap harga EV. Sven Loeffler / iStock via Getty Images

Untuk membangun model biaya bottom-up, penting untuk memahami apa yang digunakan untuk membuat baterai. Baterai lithium-ion terdiri dari elektroda positif, katoda, elektroda negatif, anoda dan elektrolit, serta komponen tambahan seperti terminal dan casing.

Setiap komponen memiliki biaya yang terkait dengan bahan, manufaktur, perakitan, biaya yang terkait dengan pemeliharaan pabrik, dan biaya overhead. Untuk EV, baterai juga perlu diintegrasikan ke dalam kelompok kecil sel, atau modul, yang kemudian digabungkan ke dalam paket.

Kami open source, model biaya baterai bottom-up mengikuti struktur yang sama dengan proses pembuatan baterai itu sendiri. Model ini menggunakan input untuk proses pembuatan baterai sebagai input ke model, termasuk spesifikasi desain baterai, harga komoditas dan tenaga kerja, persyaratan investasi modal seperti pabrik dan peralatan, tarif overhead dan volume produksi untuk memperhitungkan skala ekonomi. Ia menggunakan input ini untuk menghitung biaya produksi, biaya material dan biaya overhead, dan biaya-biaya tersebut dijumlahkan untuk sampai pada biaya akhir.

Peluang pemotongan biaya

Menggunakan model biaya bottom-up kami, kami dapat memecah kontribusi setiap bagian baterai terhadap total biaya baterai dan menggunakan wawasan tersebut untuk menganalisis dampak inovasi baterai pada biaya EV. Bahan merupakan bagian terbesar dari total biaya baterai, sekitar 50%. Katoda menyumbang sekitar 43% dari biaya bahan, dan bahan sel lainnya menyumbang sekitar 36%.

Perbaikan bahan katoda adalah inovasi yang paling penting, karena katoda adalah komponen terbesar dari biaya baterai. Ini drive yang kuat minat pada harga komoditas.

Bahan katoda yang paling umum untuk kendaraan listrik adalah nikel oksida aluminium kobalt digunakan dalam kendaraan Tesla, nikel kobalt oksida mangan yang digunakan dalam kebanyakan kendaraan listrik lainnya, dan litium besi fosfat digunakan di sebagian besar bus listrik.

Nikel kobalt aluminium oksida memiliki kandungan biaya-per-energi-terendah dan massa energi-per-unit-tertinggi, atau energi spesifik, dari ketiga bahan ini. Biaya per unit energi yang rendah dihasilkan dari energi spesifik yang tinggi karena lebih sedikit sel yang dibutuhkan untuk membangun paket baterai. Ini menghasilkan biaya yang lebih rendah untuk bahan sel lainnya. Cobalt adalah bahan yang paling mahal di dalam katoda, jadi formulasi bahan-bahan ini dengan lebih sedikit kobalt biasanya menghasilkan baterai yang lebih murah.

Bahan sel yang tidak aktif seperti tab dan wadah menyumbang sekitar 36% dari total biaya bahan sel. Bahan sel lain ini tidak menambah konten energi ke baterai. Oleh karena itu, mengurangi bahan yang tidak aktif mengurangi berat dan ukuran sel baterai tanpa mengurangi kandungan energi. Ini mendorong minat dalam meningkatkan desain sel dengan inovasi seperti baterai tabless seperti yang diejek oleh Tesla.

Biaya paket baterai juga berkurang secara signifikan dengan peningkatan jumlah produsen sel yang diproduksi setiap tahun. Semakin banyak pabrik baterai EV Ayo online, skala ekonomis dan peningkatan lebih lanjut dalam pembuatan dan desain baterai harus mengarah pada penurunan biaya lebih lanjut.

Jalan menuju paritas harga

Memprediksi garis waktu untuk paritas harga dengan kendaraan ICE membutuhkan perkiraan lintasan masa depan biaya baterai. Kami memperkirakan bahwa pengurangan biaya bahan baku, peningkatan kinerja dan pembelajaran dengan memproduksi bersama-sama cenderung mengarah pada baterai dengan biaya paket di bawah $ 80 / kWh pada tahun 2025.

Dengan asumsi baterai mewakili seperempat dari biaya EV, paket baterai 100 kWh dengan harga $ 75 per kilowatt hour menghasilkan biaya sekitar $ 30,000. Ini akan menghasilkan harga stiker EV yang lebih rendah dari harga stiker untuk model mobil bertenaga gas yang sebanding.

Tentang Penulis

Venkat Viswanathan, Associate Professor Teknik Mesin, Carnegie Mellon University; Alexander Bills, Ph.D. Calon Teknik Mesin, Carnegie Mellon University, dan Shashank Sripad, Ph.D. Calon Teknik Mesin, Carnegie Mellon University

Abhinav Misalkar berkontribusi pada artikel ini ketika ia masih mahasiswa pascasarjana di Universitas Carnegie Mellon.Percakapan

Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

ikuti InnerSelf di

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Dapatkan Terbaru Dengan Email

{Emailcloak = off}

DARI EDITOR

Hari Perhitungan Sudah Datang Untuk GOP
by Robert Jennings, InnerSelf.com
Partai Republik tidak lagi menjadi partai politik pro-Amerika. Ini adalah partai pseudo-politik tidak sah yang penuh dengan radikal dan reaksioner yang menyatakan tujuannya adalah untuk mengganggu, membuat tidak stabil, dan ...
Mengapa Donald Trump Bisa Menjadi Pecundang Terbesar dalam Sejarah
by Robert Jennings, InnerSelf.com
Diperbarui 2 Juli 20020 - Pandemi virus korona ini menghabiskan banyak uang, mungkin kekayaan 2 atau 3 atau 4, semua ukuran tidak diketahui. Oh ya, dan, ratusan ribu, mungkin satu juta, orang akan mati ...
Blue-Eyes vs Brown Eyes: Bagaimana Rasisme Diajarkan
by Marie T. Russell, InnerSelf
Dalam episode Oprah Show 1992 ini, aktivis dan pendidik anti-rasisme pemenang penghargaan Jane Elliott mengajarkan kepada para peserta pelajaran keras tentang rasisme dengan menunjukkan betapa mudahnya mempelajari prasangka.
Perubahan akan datang...
by Marie T. Russell, InnerSelf
(30 Mei 2020) Sewaktu saya menonton berita tentang peristiwa-peristiwa di Philadephia dan kota-kota lain di negeri ini, hati saya ingin apa yang terjadi. Saya tahu bahwa ini adalah bagian dari perubahan besar yang terjadi ...
Sebuah Lagu Dapat Mengangkat Hati dan Jiwa
by Marie T. Russell, InnerSelf
Saya memiliki beberapa cara yang saya gunakan untuk membersihkan kegelapan dari pikiran saya ketika saya menemukannya telah merayap masuk. Salah satunya adalah berkebun, atau menghabiskan waktu di alam. Yang lainnya adalah diam. Cara lain adalah membaca. Dan satu itu ...