MIT对电池下降的原因进行分析 助力电池技术发展更新

在过去30年里，用于手机、笔记本电脑和汽车的可充电锂离子电池的成本已大幅下降，并成为这些技术快速增长的主要驱动力。但是，试图量化成本下降的结果是模糊和相互矛盾的，这阻碍了预测该技术的未来或设计有用的政策和研究重点的尝试。

现在，麻省理工学院的研究人员已经对这些电池价格下降的研究进行了详尽的分析，这些电池是当今世界上占主导地位的可充电技术。新的研究回顾了30多年的历史，包括尽可能地分析原始的基础数据集和文件，以得出该技术的发展轨迹。

研究人员发现，自1991年首次商用以来，这些电池的成本已经下降了97%。这一改进速度比许多分析家所声称的要快得多，与太阳能光伏板的改进速度相当，有些人曾认为太阳能光伏板是个特例。新的研究结果今天在《能源与环境科学》杂志上报道了麻省理工学院博士后MicahZiegler和副教授JessikaTrancik的一篇论文。

Trancik说，虽然很明显，一些清洁能源技术（如太阳能和风能）的成本已经大幅下降，但当他们开始研究锂离子电池的价格下降时，他们看到，对于这些技术的成本下降速度，存在很大的分歧。类似的分歧也出现在追溯电池发展的其他重要方面，比如不断提高的能量密度（给定体积内存储的能量）和比能量（给定质量内存储的能量）。

这些趋势对于让我们走到现在的位置，以及对于思考未来可能发生的事情是如此的有影响。Trancik说，他是麻省理工学院数据、系统和社会研究所的副教授。虽然大家都知道电池成本的下降是近期电动汽车销量增长的助推器，但人们并不清楚这种下降的幅度有多大。她说：通过这种详细的分析，我们能够确认，锂离子电池技术在成本方面已经有所改善，其改善速度与太阳能技术，特别是光伏组件相当，而光伏组件通常被奉为清洁能源创新的一种黄金标准。

关于锂离子电池成本下降了多少，以及是什么因素造成的，有如此大的不确定性和分歧，这似乎很奇怪，但事实上，很多信息都是以企业密切掌握的数据形式存在，研究人员很难获得。大多数锂离子电池并不直接出售给消费者--你不能跑到典型的街角药店去为你的iPhone、你的PC或你的电动汽车购买替换电池。相反，制造商购买锂离子电池，并将其用于电子产品和汽车。像苹果或特斯拉这样的大公司以数百万计的价格购买电池，或者自己生产，价格是经过协商或内部核算的，但从未公开披露。

除了帮助推动正在进行的交通电气化之外，锂离子电池成本的进一步下降还可能增加电池在固定应用中的使用，以弥补太阳能和风能等清洁能源的间歇性供应。这两种应用都可以在帮助遏制世界气候改变温室气体的排放方面发挥重要作用。我无法夸大清洁能源创新的这些趋势对于让我们走到现在的位置的重要性，在这里，我们开始看起来可以看到车辆的快速电气化，我们看到可再生能源技术的快速增长，当然，应对气候变化还有很多事情要做，但这确实是一个游戏规则的改变者。Trancik说。

Ziegler指出，新的发现不仅仅是追溯电池发展的历史，而是帮助指导未来。梳理所有已发表的关于锂离子电池成本降低的文献，他发现对历史改进的衡量标准非常不同。而且在各种不同的论文中，研究人员都在利用这些趋势来提出如何进一步降低锂离子技术成本的建议，或者何时可以达到成本目标。但由于基础数据差异太大，研究人员提出的建议可能大相径庭。一些研究表明，对于某些应用来说，锂离子电池的成本不会迅速下降，而其他研究则要乐观得多。这种数据上的差异最终会对研究重点和政府激励措施的设定产生实际影响。

研究人员对已公布数据的原始来源进行了挖掘，在某些情况下发现某些原始数据曾被多个研究使用，而这些研究后来被作为单独的来源引用，或者原始数据来源在途中丢失。而大多数研究只关注成本，Ziegler说，很明显，这样的单维度分析可能会低估锂离子技术的改进速度；除了成本，重量和体积也是汽车和便携式电子产品的关键因素。所以，团队在研究中增加了第二条轨道，对这些参数的改进也进行了分析。

锂离子电池没有被采用，因为它们有更便宜的电池技术可用。锂离子技术之所以被采用，是因为它可以让你把便携式电子产品放在手中，因为它可以让你制造出持续时间更长、功率更大的电动工具，而且它可以让我们制造出可以提供足够行驶里程的汽车。

他补充说，这种更广泛的分析有助于定义未来可能的事情。锂离子技术在某些应用上的改进可能比只看一个性能指标的预测更快。通过观察多个衡量标准，你基本上可以更清楚地了解改进率，这表明它们也许可以为放宽质量和体积限制的应用改进得更快。

Trancik补充说，新的研究可以在能源相关的政策制定中发挥重要作用。少数几个随着时间推移成本大幅下降的清洁技术例如风能、太阳能，以及现在的锂离子电池的已发布数据趋势往往会被反复引用，不仅在学术论文中，而且在政策文件和行业报告中，许多重要的气候政策结论都是基于这几个趋势。出于这个原因，正确对待它们很重要。确实需要谨慎对待数据，并在处理技术数据和跟踪这些趋势时全面提高我们的游戏水平。

池成本决定了电动汽车与内燃机汽车的价格平价，卡内基梅隆大学机械工程副教授VenkatViswanathan说，他没有参与这项工作。因此，预测电池成本下降可能是确保准确理解电动汽车采用情况的最关键挑战之一。

Viswanathan补充说，发现成本下降的速度可能比以前想象的更快，这将使更广泛的采用，增加数量，并导致成本进一步下降。.........本文所策划、分析和发布的数据集将对社会产生持久影响。