Den følgende historien er den første av en todelt serie og ser på grensene for innovasjon innen litiumion-batterier. Den andre delen av serien vil pakke ut fremtiden for batterikjemi i løpet av det kommende tiåret.
Vanlige litium-ion-batterier, som nå driver et raskt voksende marked for elektriske kjøretøy, var et kostbart forslag for bare et tiår siden. Litium-ion batteripakker kostet USD 1183 per kilowattime i 2010; ni år senere hadde prisen falt nesten tidoblet til USD 156/kWh i 2019, ifølge BloombergNEF-data.
Tempoet i kostnadsnedgangen overrasket batterieksperter, inkludert analytiker James Frith, BloombergNEFs leder for energilagring. "De har kommet ned raskere enn jeg har spådd hvert år," sa Frith. "Det er absolutt overraskende."
Rebecca Ciez, en postdoktor ved Princeton Universitys Andlinger Center for Energy and the Environment som forsker på batterikostnader, var enig. "Den nyere nedgangen er ganske dramatisk," sa Ciez. "Det er overraskende hvordan markedet endret seg så raskt."
Eksperter pekte på momentum i å utvide produksjonen som en årsak til prisfallet samt inkrementell innovasjon innen batterikjemi. Produsenter har gått bort fra noen dyrere batteriingredienser som kobolt ettersom de øker nikkeltunge batteridesign som har blitt billigere å produsere etter hvert som fabrikkene utvides.
Ciez bemerket at for et tiår siden kom markedet for elektriske kjøretøyer under press for å bygge biler og lastebiler på steder der karbonutslipp begynte å bli regulert, for eksempel i California. "Så du hadde disse samsvarsbilene der produsentene sa: 'OK, vi må gjøre denne [Toyota] RAV4 elektrisk'," sa Ciez, og brukte en fossildrevet bil som et eksempel. "Og så de ville bare slå sammen en haug med bærbare batterier som var lett tilgjengelige."
Siden den gang har batterisektoren gjort store fremskritt med å redusere kostnadene, tilpasse materialer i batterier for å bruke billigere og mindre etisk tvilsomme metaller, samtidig som de oppnår stordriftsfordeler.
USD 100/kWh er den hellige gral
Produsenter nærmer seg et punkt der elektriske kjøretøyer vil nå kostnadsparitet med sine fossildrevne fettere på rundt 100 dollar/kWh, eller kanskje litt mindre, sa eksperter. Den prisen er mye sett på som et vippepunkt i sektoren, der forbrukere ikke lenger vil betrakte elbiler som dyrere alternativer.
BloombergNEF anslår at batterikostnadene faller under USD 100/kWh i 2024 og når rundt USD 60/kWh innen 2030, sa Frith. På samme måte har Bernstein-analytikere anslått 2024 som året da vanlige elektriske kjøretøy når kostnadsparitet med gass- og dieselbiler, mens ledere for elektriske kjøretøy i sektoren kan nå samme punkt innen 2022 eller 2023.
Selv om dette vil bli oppnådd uten store innovasjoner innen litium-ion-batterier, nærmer moden litium-ion-teknologi seg raskt grensene for hvor mye den kan forbedres, sa eksperter til S&P Global Market Intelligence. En batterikjemiker, en ledende litiumionbatteriforsker som har utført forskning for en stor produsent av elektriske kjøretøy som er avhengig av teknologien, sa at litiumionbatterier har begynt å maksere på visse fronter som pris, energitetthet og ladehastighet .
"Det kommer ikke noe gigantisk løft," sa kjemikeren. Fra hans synspunkt kan inkrementelle forbedringer være nok til å tilfredsstille forbrukere, mens eventuelle batterirevolusjoner fra uprøvde teknologier forblir årevis.
"Du kan gjøre det veldig bra med litium-ion-batterier i dag," sa han. "Og ved å bidra til å få ned kostnadene - det kommer til å forbedre markedspenetrasjonen for hele teknologien."
Venkat Viswanathan, førsteamanuensis ved Institutt for maskinteknikk ved Carnegie Mellon University, var enig i at teknologien nærmer seg grensene. Han forventer at prisene på litiumionbatterier fortsatt kan synke med rundt 20 % og 30 %, men at de sannsynligvis ikke vil bli mye billigere.
"Vi nærmer oss raskt grensene for råvarekostnader," sa Viswanathan.
