Den følgende historie er den første af en serie i to dele og omhandler grænserne for innovation inden for litium-ion-batterier. Den anden del af serien vil udpensle fremtiden for batterikemier i løbet af det kommende årti.
Mainstream litium-ion-batterier, der nu driver et hurtigt voksende marked for elbiler, var et dyrt tilbud for bare ti år siden. Lithium-ion-batteripakker kostede 1 183 USD pr. kilowatttime i 2010; ni år senere var prisen næsten ti gange så høj som i 2019 til 156 USD/kWh ifølge data fra BloombergNEF.
Tempoet i prisfaldet overraskede batterieksperter, herunder analytiker James Frith, BloombergNEF’s leder af energilagring. “De er kommet ned hurtigere, end jeg har forudset hvert år,” sagde Frith. “Det er bestemt overraskende.”
Rebecca Ciez, der er postdoc ved Princeton University’s Andlinger Center for Energy and the Environment, og som forsker i batteriomkostninger, var enig. “Det seneste fald er ret dramatisk,” sagde Ciez. “Det er overraskende, hvordan markedet ændrede sig så hurtigt.”
Eksperter pegede på momentum i udvidelsen af produktionen som en årsag til prisfaldet såvel som tiltagende innovation i batterikemien. Producenterne har skiftet væk fra nogle dyrere batteriingredienser såsom kobolt, mens de optrapper nikkel-tunge batteridesigns, der er blevet billigere at producere, efterhånden som fabrikkerne udvides.
Ciez bemærkede, at for ti år siden var markedet for elektriske køretøjer lige ved at komme under pres for at bygge biler og lastbiler på steder, hvor kulstofemissioner begyndte at blive reguleret, som f.eks. i Californien. “Så du havde disse overensstemmelsesbiler, hvor producenterne sagde: “Okay, vi er nødt til at lave denne RAV4 elektrisk”,” sagde Ciez og brugte en bil drevet af fossilt brændstof som et eksempel. “Og så ville de bare smække en masse bærbare batterier sammen, som var let tilgængelige.”
Siden da har batterisektoren gjort store fremskridt med hensyn til at nedbringe omkostningerne og justere materialerne i batterier for at bruge billigere og mindre etisk tvivlsomme metaller og samtidig udnytte stordriftsfordele.
US$100/kWh er den hellige gral
Fabrikanterne nærmer sig et punkt, hvor elbiler vil nå omkostningsmæssig lighed med deres fossilt drevne fætre ved omkring US$100/kWh, eller måske lidt mindre, siger eksperter. Denne pris betragtes generelt som et vendepunkt i sektoren, hvor forbrugerne ikke længere vil betragte elbiler som dyrere muligheder.
BloombergNEF forudser, at batteriomkostningerne vil falde til under 100 USD/kWh i 2024 og nå op på omkring 60 USD/kWh i 2030, sagde Frith. Ligeledes har Bernstein-analytikere fremskrevet 2024 som det år, hvor mainstream-elbiler når omkostningsparitet med gas- og dieselbiler, mens de førende elbiler i sektoren kan nå samme punkt i 2022 eller 2023.
Selv om dette vil blive opnået uden større innovationer inden for lithium-ion-batterier, nærmer den modne lithium-ion-teknologi sig hurtigt grænserne for, hvor meget den kan forbedres, sagde eksperter til S&P Global Market Intelligence. En batterikemiker, en førende videnskabsmand inden for lithium-ion-batterier, som har forsket for en stor producent af elbiler, der er afhængig af teknologien, sagde, at lithium-ion-batterier er begyndt at nå deres maksimum på visse fronter som f.eks. pris, energitæthed og opladningshastighed.
“Der er ikke noget gigantisk boost på vej”, sagde kemikeren. Efter hans mening kan trinvise forbedringer være nok til at tilfredsstille forbrugerne, mens eventuelle batterirevolutioner fra uprøvede teknologier stadig er år undervejs.
“Man kan gøre det rigtig godt med lithium-ion-batterier i dag”, sagde han. “Og ved at hjælpe med at få omkostningerne ned – det vil forbedre markedspenetrationen for hele teknologien.”
Venkat Viswanathan, lektor i Institut for Mekanisk Ingeniørvidenskab ved Carnegie Mellon University, var enig i, at teknologien nærmer sig sine grænser. Han forventer, at priserne på lithium-ion-batterier stadig kan falde med omkring 20 % og 30 %, men at de sandsynligvis ikke vil blive meget billigere.
“Vi nærmer os hurtigt grænsen for råmaterialeomkostningerne,” sagde Viswanathan.