绝了!原来锂离子电池技术的整体发展速度是这

  锂离子电池手艺正在当今社会繁荣以及阻挠天色转折方面的厉重位子显而易见。无误认识其繁荣潜力和趋向对大家策略的订定以及预测手艺的繁荣宗旨都拥有厉重的指引意旨。目前很多眷注锂离子电池手艺繁荣的探求职员、行业明白者都通过本钱转折的形象学模子来探求能量蓄积体例的本钱低落速度。可是险些一切这些明白都只眷注锂离子电池手艺的一个本能目标:单元能量容量的本钱或价值(USD/KWh)。然而,现实上正在锂离子电池繁荣的经过中,其能量密度、比能量、轮回寿命等多个维度的本能都取得了提拔,而且这些本能提拔是科研的重要探求对象以及手艺运用的驱动力,正在调查本钱和价值低落时却不时被消除正在表,这很不妨会扭曲敌手艺升高率的猜想。别的,区别数据统计体例和换算体例也会导致猜想数值的宏大分别。是以,暂时亟需一套新的数据统计体例和数学模子对锂离子电池手艺的繁荣举行加倍悉数和确实的评估。

  作家从学术机构、当局、贸易机构等起源体例采集了豪爽搜罗价值、墟市范畴、科研繁荣、锂离子电池本能等多种多样的数据系列(data series),通过比较、整合取得了拥有代表性的系列数据(representative series),并将其带入相应的数学模子对锂离子电池的繁荣情景举行猜想。本文中,作家重要从三个方面来对锂离子电池的提拔速度举行评判,搜罗(本钱)年均淘汰率(annual decrease ratio ADR)、进修率(learning rate LR)和出现生动度转折率(inventive activity rate IAR)。个中“进修率”是本钱的低落量与墟市范畴增量的比值,或者看作是墟市范畴每增进一倍,本钱的低落水平;“出现生动度”正在本文中代表年均专利申请数目,“出现生动度率”则代表出现生动度翻一番,本钱的低落水平。文中搜罗锂离子电池价值随岁月、墟市范畴、专利申请数目标消浸速率、ADR、LR、IAR等数据,为读者认识锂离子电池的繁荣速率及繁荣趋向供应了异常困难的视角(的确数据明白结果见下文)。

  普通,电池的所供应的单元办事被界说为电位价值的能量容量,而作家以为电池的能量密度、轮回寿命等等也该当纳入锂离子电池所供应的单元办事中。这是一种加倍悉数也加倍合理的策动体例,正如福特公司当年转换临蓐战术,不以每辆汽车的单价或者单元质地价值的低落来响应手艺进取,而是通过安适度、本能、安笑性等成分来从新界说办事并占定其赢得的进取。正在本文中,作家将能量密度这一成分纳入到考量范畴内,察觉,手艺进取的速率是更速的。反过来说,古板的猜想体例低估了锂离子电池手艺的进取速率。

  代表性数据系列是通过整合所采集来的数据(尽不妨囊括一切牢靠的数据;尽不妨宽的岁月范畴)通过比较和互相检修把它们加和到一齐,反复的局限则乞降取均匀来取得的。

  作家从采集的数据中获取了25个追踪锂离子电池价值随岁月转折的数据系列,取得了图1。把所少有据归纳起来考量,自1991年锂离子电池贸易化此后,其本钱低落了约97%。

  图1:锂离子电池价值。个中橙色和蓝色虚线分辨透露由代表性数据系列拟合出的一切类型电池和圆柱形电池价值随岁月转折的弧线,它们的年均价值低落率分辨是13%和14%。

  可是假设把这些数据系列分辨举行拟合后,察觉圆柱形电池的本钱年均低落率从4.8%到23%不等,而一切类型电池的本钱年均低落率正在11%-23%不等。如斯广泛的转折范畴极大地影响了对进修率的占定(14%-30%),也极大影响了大略的表延性预测结果,比如正在猜想价值正在何时会消浸到倾向值时,岁月差错抵达了数十年的跨度(如图2所示。)。

  其它,作家还摒挡出了记录锂离子电池墟市范畴(电池数目)随岁月转折的27组数据系列。并同样从这些数据系列中整合出了代表性数据系列。这些代表性系列证实,自1992年此后,圆柱形电池的墟市范畴延长了约3.4个数目级,而一切类型电池的墟市范畴延长了4.1个数目级(如图3所示)。别的,作家还以摒挡了以电池总能量容量权衡墟市范畴的趋向转折图(图4)。从图中可能看出墟市范畴正在1991年至1996年间神速延长,然后延长速度逐步放缓。以兆瓦幼时为单元的代表性系列证实,自1991年此后,墟市范畴增进了近6个数目级,自1992年此后增进了约4.7个数目级。

  图5是合连专利申请数目随岁月转折的趋向图。专利申请数目标延长代表科研生机的延长,这和电池产量的延长以及其运用的扩展是类似的。代表性数据系列证实自1997年此后,专利申请数目延长了快要4个数目级。

  图6分辨是1992到2016年间,一切类型电池和圆柱形电池的价值与岁月、墟市范畴以及专利申请数目之间的相干。个中,因为专利手艺平常合用于一切类型的电池,是以没有零丁对圆柱形电池举行考量。图中显示全电池品种以及圆柱形电池品种年均价值低落率分辨为13.1%和13.3%(图a);进修率分辨为20.4%和24%,差异较大(图b)。出现生动度转折率为40.1%

  文件报道的良多锂离子手艺提拔率都是基于单元能量容量单价,而进修率则是基于累计能量容量产量。正在本文中,作家也做了仿佛的事情,操纵代表性单元能量容量单价和基于能量容量的墟市范畴来猜想1991年到2016年之间七年(及大于七年的岁月间隔)内的进修率,取得了图7。结果证实,纵使是一个简单价值和墟市范畴的数据系列,正在区别岁月间隔内进修率的震撼也是显然的。当所调查的岁月间隔延伸或采用较新的岁月间隔时,进修率的离散度缩幼。

  图7:单元能量容量单价和基于能量容量的墟市范畴来猜想1991年到2016年之间七年(及大于七年的岁月间隔)内的进修率

  别的,作家还察觉,用区另表体例策动墟市范畴时,取得的进修率也有显然的分别。以电池能量容量来策动墟市范畴所取得的进修率显然低于以电池数目来策动墟市范畴时所取得的进修率。如下表所示。

  以上的数据明白的都是能量容量真正价值的进取(消浸)与合连成分之间的相干。然而,能量容量仅仅是电池中浩繁本能中的一个目标。其它目标诸如能量密度、比能量、轮回寿命、温度敏锐性等等也是科研界的中心探求对象,而且正在1990年此后也取得了极大的繁荣。这些本能的提拔都是由电池的运用驱动的。比方,幼型转移电子设置央浼电池拥有很高的能量密度,对待电动汽车来说,功率密度加倍厉重。是以,仅从能量容量的单价来权衡锂离子电池手艺的进取是不对理的。于是,作家应用一个与多属性效用表面仿佛的数学模子从新界说了电池的办事价格,将能量密度纳入个中。运用这个模子还可能将更多成分纳入到考量范畴中。

  当把能量密度酌量正在内,爱心彩!价值随岁月、墟市范畴、专利申请数目标低落速度都增进了(如图8所示),年均价值低落率以及进修率也都取得了提拔(图9)。也即是说,当把能量密度囊括到对锂离子电池手艺进取的评估中来时(而不单仅只酌量单元能量容量本钱),手艺进取的速率是更速的。反过来说,古板的猜想体例低估了锂离子电池手艺的进取速率。

  图9:把能量密度纳入考量范畴后,全类型电池及圆柱形电池的价值年低落率分辨从13.1%和13.3%提拔到了17.1%和17.4%;全类型电池及圆柱形电池的进修率延长到了26.6%和30.9%

  本文取得的经历改进的速度猜想值证实限度锂离子电池本钱低落的是本能央浼而不是单元能量容量本钱。而且,跟着电池手艺的繁荣和正在静态储能规模的运用,对电池体积和质地的央浼会放宽,而这将使电池的本钱杀青更迅疾的低落。当然,这一预测还须要须要基于工程的呆板本钱模子来进一步描写。本文中所应用的数据采集本事以及猜想出的提拔率可能行为一个范历来指引何如应用有限的数据做出一系列合于科技进取的评估绝了!原来锂离子电池技术的整体发展速度是这样评估的!


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