Alasan di balik penurunan biaya baterai lithium-ion yang cepat
Physics

Alasan di balik penurunan biaya baterai lithium-ion yang cepat

Baterai lithium-ion, keajaiban kekuatan ringan yang memungkinkan era elektronik genggam dan kendaraan listrik saat ini, telah jatuh biaya sejak diperkenalkan tiga dekade lalu pada tingkat yang mirip dengan penurunan harga panel surya, seperti yang didokumentasikan oleh sebuah penelitian. diterbitkan Maret lalu. Tetapi apa yang menyebabkan penurunan biaya yang begitu mencengangkan, sekitar 97 persen?

Beberapa peneliti di balik studi sebelumnya kini telah menganalisis apa yang menyebabkan penghematan luar biasa. Mereka menemukan bahwa sejauh ini faktor terbesar adalah penelitian dan pengembangan, khususnya di bidang kimia dan ilmu material. Ini melebihi keuntungan yang dicapai melalui skala ekonomi, meskipun itu ternyata menjadi kategori pengurangan terbesar kedua.

Temuan baru sedang dipublikasikan di jurnal Ilmu Energi dan Lingkungan, dalam sebuah makalah oleh MIT postdoc Micah Ziegler, mahasiswa pascasarjana baru-baru ini Juhyun Song PhD ’19, dan Jessika Trancik, seorang profesor di Institut MIT untuk Data, Sistem dan Masyarakat.

Temuan ini dapat berguna bagi pembuat kebijakan dan perencana untuk membantu memandu prioritas pengeluaran untuk melanjutkan jalur menuju biaya yang lebih rendah untuk ini dan teknologi penyimpanan energi penting lainnya, menurut Trancik. Pekerjaan mereka menunjukkan bahwa masih ada ruang yang cukup besar untuk perbaikan lebih lanjut dalam teknologi baterai elektrokimia, katanya.

Analisis tersebut memerlukan penggalian melalui berbagai sumber, karena sebagian besar informasi yang relevan terdiri dari data bisnis eksklusif yang dipegang erat. “Upaya pengumpulan data sangat luas,” kata Ziegler. “Kami melihat artikel akademis, laporan industri dan pemerintah, siaran pers, dan lembar spesifikasi. Kami bahkan melihat beberapa pengajuan hukum yang keluar. Kami harus mengumpulkan data dari berbagai sumber untuk memahami apa yang terjadi.” Dia mengatakan mereka mengumpulkan “sekitar 15.000 titik data kualitatif dan kuantitatif, di 1.000 catatan individu dari sekitar 280 referensi.”

Data dari masa paling awal paling sulit untuk diakses dan dapat memiliki ketidakpastian terbesar, kata Trancik, tetapi dengan membandingkan sumber data yang berbeda dari periode yang sama mereka telah berusaha untuk memperhitungkan ketidakpastian ini.

Secara keseluruhan, katanya, “kami memperkirakan bahwa sebagian besar penurunan biaya, lebih dari 50 persen, berasal dari kegiatan yang terkait dengan penelitian dan pengembangan.” Itu termasuk penelitian dan pengembangan yang didanai oleh sektor swasta dan pemerintah, dan “sebagian besar” penurunan biaya dalam kategori R&D itu berasal dari penelitian kimia dan material.

Itu adalah temuan yang menarik, katanya, karena “ada begitu banyak variabel yang dikerjakan orang melalui berbagai jenis upaya,” termasuk desain sel baterai itu sendiri, sistem manufakturnya, rantai pasokan, dan sebagainya. “Peningkatan biaya muncul dari serangkaian upaya yang beragam dan banyak orang, dan bukan dari pekerjaan hanya beberapa individu.”

Temuan tentang pentingnya investasi dalam R&D sangat signifikan, kata Ziegler, karena banyak dari investasi ini terjadi setelah teknologi baterai lithium-ion dikomersialkan, suatu tahap di mana beberapa analis berpikir kontribusi penelitian akan menjadi kurang signifikan. Selama kira-kira periode 20 tahun dimulai lima tahun setelah pengenalan baterai di awal 1990-an, katanya, “sebagian besar pengurangan biaya masih berasal dari R&D. Kontribusi R&D tidak berakhir ketika komersialisasi dimulai. Bahkan, itu masih menjadi penyumbang terbesar pengurangan biaya.”

Studi ini mengambil keuntungan dari pendekatan analitis yang awalnya dikembangkan oleh Trancik dan timnya untuk menganalisis penurunan biaya panel surya silikon yang sama tajamnya selama beberapa dekade terakhir. Mereka juga menerapkan pendekatan untuk memahami kenaikan biaya energi nuklir. “Ini benar-benar memahami mekanisme fundamental dari perubahan teknologi,” katanya. “Dan kami juga dapat mengembangkan model-model ini dengan melihat ke depan dalam waktu, yang memungkinkan kami untuk mengungkap pengungkit yang dapat digunakan orang untuk meningkatkan teknologi di masa depan.”

Salah satu keuntungan dari metodologi yang telah dikembangkan Trancik dan rekan-rekannya, katanya, adalah membantu memilah kepentingan relatif dari berbagai faktor ketika banyak variabel berubah sekaligus, yang biasanya terjadi seiring dengan peningkatan teknologi. “Ini tidak hanya menambahkan efek biaya dari variabel-variabel ini,” katanya, “karena banyak dari variabel-variabel ini mempengaruhi banyak komponen biaya yang berbeda. Ada semacam jaringan ketergantungan yang rumit.” Tetapi metodologi tim memungkinkan untuk “melihat bagaimana perubahan biaya keseluruhan dapat dikaitkan dengan variabel-variabel tersebut, dengan memetakan jaringan ketergantungan itu,” katanya.

Ini dapat membantu memberikan panduan tentang pengeluaran publik, investasi swasta, dan insentif lainnya. “Apa saja hal-hal yang dapat dilakukan oleh pengambil keputusan yang berbeda?” dia bertanya. “Keputusan apa yang mereka miliki agar mereka dapat meningkatkan teknologi, yang penting dalam kasus teknologi rendah karbon, di mana kami mencari solusi untuk perubahan iklim dan kami memiliki waktu dan sumber daya yang terbatas? Pendekatan baru ini memungkinkan kami untuk sedikit lebih berhati-hati tentang di mana kami melakukan investasi waktu dan uang tersebut.”

“Makalah ini mengumpulkan data yang tersedia secara sistematis untuk menentukan perubahan komponen biaya baterai lithium-ion antara 1990-1995 dan 2010-2015,” kata Laura Diaz Anadon, profesor kebijakan perubahan iklim di Universitas Cambridge, yang tidak berhubungan dengan penelitian ini. “Periode ini adalah periode yang penting dalam sejarah teknologi, dan pemahaman evolusi komponen biaya meletakkan dasar untuk pekerjaan di masa depan pada mekanisme dan dapat membantu menginformasikan upaya penelitian pada jenis baterai lain.”

Ditulis oleh David L. Chandler

Sumber: Institut Teknologi Massachusetts



Posted By : hk prize