Het volgende verhaal is het eerste van een tweedelige serie en gaat over de grenzen aan de innovatie van lithium-ion batterijen. In het tweede deel van de serie zal worden ingegaan op de toekomst van batterijchemicaliën in het komende decennium.
Hoofdstroom lithium-ionbatterijen, die nu een snel groeiende markt voor elektrische voertuigen aandrijven, waren nog maar tien jaar geleden een prijzige propositie. Lithium-ionbatterijpakken kostten in 2010 1.183 dollar per kilowattuur; negen jaar later was de prijs bijna vertienvoudigd tot 156 dollar/kWh in 2019, volgens gegevens van BloombergNEF.
Het tempo van de kostendaling verraste batterijdeskundigen, waaronder analist James Frith, het hoofd energieopslag van BloombergNEF. “Ze zijn sneller naar beneden gekomen dan ik elk jaar heb voorspeld,” zei Frith. “Dat is zeker verrassend.”
Rebecca Ciez, een postdoctorale fellow aan Princeton University’s Andlinger Center for Energy and the Environment die onderzoek doet naar de kosten van batterijen, was het daarmee eens. “De meer recente daling is vrij dramatisch,” zei Ciez. “Het is verrassend hoe de markt zo snel is verschoven.”
Deskundigen wijzen op het momentum in het uitbreiden van de productie als een reden voor de prijsdaling, evenals incrementele innovatie in de batterijchemie. Fabrikanten zijn afgestapt van een aantal duurdere batterij-ingrediënten zoals kobalt naarmate ze meer nikkel-zware batterij-ontwerpen hebben ontwikkeld die goedkoper te produceren zijn naarmate de fabrieken groeiden.
Ciez merkte op dat de markt voor elektrische voertuigen tien jaar geleden net onder druk kwam te staan om auto’s en vrachtwagens te bouwen op plaatsen waar de uitstoot van koolstof gereguleerd begon te worden, zoals in Californië. “Dus je had deze compliance-auto’s waar fabrikanten zeiden: ‘OK, we moeten deze RAV4 elektrisch maken,'” zei Ciez, met een auto op fossiele brandstof als voorbeeld. “En dus zouden ze gewoon een stel laptopbatterijen in elkaar flansen die gemakkelijk verkrijgbaar waren.”
Sindsdien heeft de batterijsector enorme stappen gezet in het terugdringen van de kosten, het aanpassen van materialen in batterijen om goedkopere en minder ethisch twijfelachtige metalen te gebruiken en tegelijkertijd schaalvoordelen te benutten.
US$100/kWh is de heilige graal
Fabrikanten naderen een punt waarop elektrische voertuigen kostengelijkheid zullen bereiken met hun door fossiele brandstoffen aangedreven neven bij ongeveer US$100/kWh, of misschien een beetje minder, zeiden deskundigen. Die prijs wordt algemeen gezien als een omslagpunt in de sector, waar consumenten elektrische voertuigen niet langer als duurdere opties zullen beschouwen.
BloombergNEF voorspelt dat de batterijkosten in 2024 onder US$ 100/kWh zullen vallen en in 2030 rond US$ 60/kWh zullen raken, zei Frith. Evenzo hebben analisten van Bernstein 2024 voorspeld als het jaar dat mainstream elektrische voertuigen kostenpariteit bereiken met gas- en dieselvoertuigen, terwijl leiders in de sector van elektrische voertuigen hetzelfde punt kunnen bereiken tegen 2022 of 2023.
Terwijl dit zal worden bereikt zonder grote innovaties in lithium-ion-batterijen, nadert de volwassen lithium-ion-technologie snel de grenzen van hoeveel het kan worden verbeterd, vertelden deskundigen S&P Global Market Intelligence. Een batterijchemicus, een vooraanstaande lithium-ion-batterijwetenschapper die onderzoek heeft gedaan voor een grote fabrikant van elektrische voertuigen die afhankelijk is van de technologie, zei dat lithium-ion-batterijen op bepaalde fronten, zoals prijs, energiedichtheid en laadsnelheid, het maximum beginnen te bereiken.
“Er is geen gigantische boost op komst,” zei de chemicus. Vanuit zijn oogpunt kunnen incrementele verbeteringen genoeg zijn om consumenten tevreden te stellen, terwijl eventuele revoluties in batterijen van onbewezen technologieën nog jaren wegblijven.
“Je kunt vandaag echt goed doen met lithium-ionbatterijen,” zei hij. “En door te helpen de kosten naar beneden te brengen – dat gaat de marktpenetratie van de hele technologie verbeteren.”
Venkat Viswanathan, universitair hoofddocent in het departement Werktuigbouwkunde aan de Carnegie Mellon University, was het ermee eens dat de technologie zijn grenzen nadert. Hij verwacht dat de prijzen van lithium-ion-batterijen nog met ongeveer 20% en 30% kunnen dalen, maar dat ze waarschijnlijk niet veel goedkoper zullen worden.
“We naderen snel de grenzen van de grondstofkosten,” zei Viswanathan.