锂电池成本爆降97%,谁是头号功臣?
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移动式电子设备的普及是现代信息社会的重要支撑,电动汽车的快速发展则代表了未来低碳经济的重要方向,而这些新产品快速普及的背后,锂电池技术的快速发展和成本不断降低起到了很关键的作用。那么,让成本快速降低的原因是大量投资带来的规模效应吗?麻省理工的研究人员发现,这个效应只能排第二。
图源:MIT news
图源:MIT news
团队成员、麻省理工学院数据、系统研究所教授 Jessika Trancik 认为,总体而言,成本下降的大部分(超过 50%)来自与研发相关的活动,而其中的绝大多数又来自于化学和材料学的研究,规模效应的贡献约在30%左右。同时他们发现,与人们一般认为的“实验室创新—商业化应用—成本降低”的模式不同,大部分研发投资出现在锂电池技术商业化之后,从1990年代初之后的二十多年内,大部分成本降低仍然来自研发工作——商业化开始后,持续不断的研发工作还是降低成本的最大贡献者。
这反映了一种市场机制:有优势新产品出现,相对较贵—蚕食旧产品的市场份额—产生利润回报—鼓励继续扩大规模—同类产品竞争鼓励加大研发投入—性能不断提高、成本不断降低同时市场份额不断扩大——完全取代旧产品,改写整个行业版图。
这个研究结论看上去并没有什么稀奇的,“科学技术是第一生产力”对我们来说很熟悉,但是这个“第一”到底有多重要,对其进行定量的分析的确不容易做到。大部分信息都是以企业经营数据的形式存在的,很难获取。因为大多数锂电池并不直接出售给消费者,大多数时候锂电池都是电子产品和电动汽车的配件。像 Apple 或 Tesla 这样的大公司会采购数以百万计的电池或自己制造,价格是通过谈判或内部核算产生,很少会公开披露。同时,电池本身的设计、制造系统、供应链等都是潜在的影响因素,成本的改善来自于多方面的努力,而不仅仅来自少数人的工作。当许多市场变量发生变化时,会影响许多不同的成本构成,有着复杂的依赖关系,而该团队开发的方法使得“从根本上绘制依赖关系网络,查看总体成本变化如何归因于这些变量成为可能”。
Trancik 和她的团队利用这种分析方法,分析了硅太阳能电池板和风能产品成本的快速下降,同时也用这种方法预测了核能发电的成本会上升。Trancik 认为“这确实有助于了解技术变革的基本机制,而且我们还可以及时开发专用模型,让我们能够发现可以用来改进未来技术的关键因素。”新发现于 2021 年 11 月 22 日发表在 Energy and Environmental Science 上。
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