在影響電動汽車銷售的因素當中,價格居高不下無疑是其中的關鍵。近兩年,隨著價格的下降,全球電動汽車銷量開始大幅增長。但是,和同類傳統(tǒng)燃油車相比,如果沒有各國政府的補貼,電動車仍然沒有價格優(yōu)勢。因此,現(xiàn)在需要想方設法降低電動汽車成本。由于電動車中的電池組占整車成本的1/4,可謂是影響其銷售價格的最重要因素。電動汽車和傳統(tǒng)燃油汽車何時才能達到同等價格,就取決于電池成本。
事實上,近年來,電池成本一直在快速下降。通常,一輛電動汽車的電池組存儲著10-100千瓦時(kWh)的電力。例如,三菱i-MIEV的電池容量為16 kWh,續(xù)駛里程為62英里,特斯拉Model S的電池容量為100 kWh,續(xù)駛里程為400英里。2010年時,電動汽車電池組的價格超過1000美元/kWh。到2019年,這一價格已經(jīng)跌至150美元/kWh。目前,汽車工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是如何進一步降低成本。對于該問題,美國卡內基梅隆大學機械工程副教授文卡特維斯瓦納坦(Venkat Viswanathan)和兩名機械工程博士候選人亞歷山大比爾斯(Alexander Bills)和沙尚斯里派德(Shashank Sripad)發(fā)表了一篇文章,提出了降低電池成本的兩個方法。
兩個模型分析電池成本
根據(jù)美國能源部的數(shù)據(jù),當每輛電動車中電池組的價格降低到100美元/ kWh,并最終降到80美元/ kWh時,電動汽車的售價才可能會低于同類的傳統(tǒng)燃油車。為了預測電池成本何時能夠下降到目標水平,維斯瓦納坦教授團隊開發(fā)了一個電池成本模型,該模型涵蓋了電動汽車電池制造的各個方面,該模型包含了以下變量:設計、材料、勞動力、生產(chǎn)能力和需求。這些模型也顯示了研究人員和制造商在降低電池成本方面的努力。
用于分析電池成本的模型分為“自上而下”或“自下而上”兩類。
“自上而下”的模型主要基于按需和時間來預測成本。萊特定律(Wright 's law)是一種流行的“自上而下”預測電池成本的模型,它預測電池成本會隨著產(chǎn)量的增加而下降,主要是規(guī)模和行業(yè)積累的經(jīng)驗降低了成本。例如,目前有部分汽車品牌推出無電池購車,即只需要購買該品牌的電動汽車,而不用購買其中的電池,可以從相關公司租賃電池使用。據(jù)外媒報道,印度中央政府于近日表示,將允許出售和注冊不配裝電池的電動汽車,這不僅可以大大降低電動汽車成本,還有可能促進電池交換行業(yè)的發(fā)展。此舉是在印度交通運輸部同意行業(yè)代表關于將電池成本(占總成本的30-40%)與車輛成本脫鉤的陳述之后決定的。
第二個模型是“自下而上”的成本模型,很重要的一點是要了解如何制造電池。鋰離子電池由正極、負極、正極、電解質以及端子、外殼等輔助部件組成。每個部件都有與其材料、制造、裝配相關的成本,工廠維護相關的費用,以及間接費用等有關。對于電動汽車來說,電池需要被整合成小組的電池或模塊,然后再組合成電池組。“自下而上”的電池成本模型則遵循與電池制造過程本身相同的結構。該模型會考量電池設計規(guī)格、商品和勞動力價格、資本投資要求(如制造工廠和設備)、管理費率和制造量等要素。通過計算制造成本、材料成本和管理費用等預測電池成本。
降低電池成本是關鍵
使用“自下而上”的成本模型,維斯瓦納坦將分解電池的每個部分對電池總成本的貢獻,并分析電池創(chuàng)新對電動汽車成本的影響。據(jù)悉,材料成本占電池總成本的最大比例,約為50%。其中,陰極材料成本約占材料成本的43%,其他電池材料成本約占36%。陰極材料的改進是最重要的創(chuàng)新,因為陰極是電池成本的最大組成部分。電動汽車最常見的正極材料是特斯拉汽車使用的鎳鈷鋁氧化物,其他大多數(shù)電動汽車使用的鎳錳鈷氧化物,以及大多數(shù)電動公交車使用的磷酸鐵鋰。在這三種材料中,鎳鈷氧化鋁的單位能量成本最低,單位質量能量或比能量最高。低成本的單位能量源于高比能,因為更少的電池需要建立一個電池組,這使得其他電池材料的成本更低。
鈷是陰極中最昂貴的材料,所以這些材料的配方中鈷含量較少通常會導致電池價格更低。近兩年,國內外電池企業(yè)和汽車制造商都在研發(fā)無“鈷“電池。維斯瓦納坦在開發(fā)由純鋰制成的電池陽極方面取得了重大進展,有望開發(fā)出一類新的電池,在同等重量下,該電池能容納更多的能量,輸出更大的功率。這將有望降低電動汽車、低排放飛機的制造成本。
2025年電動車售價有望低于燃油車
預測與傳統(tǒng)燃油車價格平價的時間線需要預測電池成本的未來軌跡。維斯瓦納坦估計,電池原材料成本的降低、性能的提高以及生產(chǎn)過程中的學習,可能會在2025年時將電池組的成本降低至80美元/kWh。假設電池成本占電動汽車成本的四分之一,那么每千瓦時75美元的100 kWh電池組的成本約為3萬美元,這將導致電動汽車的價格低于同類汽油動力汽車的價格。
原標題:2025年電動車售價有望低于燃油車