गैस कारों की तुलना में कम स्टीकर की कीमतों के साथ इलेक्ट्रिक वाहनों की सड़क - बैटरी की लागत की व्याख्या

गैस कारों की तुलना में कम स्टीकर की कीमतों के साथ इलेक्ट्रिक वाहनों की सड़क - बैटरी की लागत की व्याख्याईवीएस के साथ कार्बन-उत्सर्जक गैस-चालित कारों को प्रतिस्थापित करने के लिए ईवीएस की कीमत प्रीमियम को दूर करने की आवश्यकता होती है, और जो एक चीज़ के लिए नीचे आती है: बैटरी की लागत। गेटी इमेज के जरिए वेस्टेंड61

इलेक्ट्रिक वाहन की बिक्री हाल के वर्षों में तेजी से बढ़ी है, कीमतों में गिरावट के साथ। हालाँकि, ईवी को अपनाना उनके द्वारा सीमित रहता है अधिक स्टिकर मूल्य तुलनीय गैस वाहनों के सापेक्ष, भले ही ईवी के लिए स्वामित्व की कुल लागत कम है.

अगले दशक में ईवी और आंतरिक दहन इंजन वाहनों के स्टीकर मूल्य समता तक पहुंचने की संभावना है। समय एक महत्वपूर्ण कारक पर टिका है: बैटरी की लागत। ईवी के बैटरी पैक के बारे में जानकारी है कुल वाहन लागत का एक चौथाई, यह बिक्री मूल्य में सबसे महत्वपूर्ण कारक है।

बैटरी पैक की कीमतें तेजी से गिर रही हैं। एक विशिष्ट ईवी बैटरी पैक 10-100 किलोवाट घंटे (kWh) बिजली का भंडारण करता है। उदाहरण के लिए, मित्सुबिशी i-MIEV की बैटरी क्षमता 16 kWh और 62 मील की रेंज है, और टेस्ला मॉडल S की बैटरी क्षमता 100 kWh और 400 मील की रेंज है। 2010 में, EV बैटरी पैक की कीमत 1,000 डॉलर प्रति kWh से अधिक थी। कि गिर गया 150 में $ 2019 प्रति kWh। मोटर वाहन उद्योग के लिए चुनौती यह है कि लागत को और नीचे कैसे चलाया जाए।

पिछली कक्षा का ऊर्जा लक्ष्य विभाग उद्योग के लिए बैटरी पैक की कीमत को $ 100 / kWh से कम करना और अंत में लगभग $ 80 / kWh करना है। इन बैटरी मूल्य बिंदुओं पर, ईवी की स्टीकर कीमत एक तुलनात्मक दहन इंजन वाहन की तुलना में कम होने की संभावना है।

उस मूल्य क्रॉसओवर का पूर्वानुमान होने पर लागत चर के लिए मॉडल की आवश्यकता होती है: डिजाइन, सामग्री, श्रम, विनिर्माण क्षमता और मांग। ये मॉडल यह भी दिखाते हैं कि शोधकर्ता और निर्माता बैटरी की लागत कम करने के अपने प्रयासों पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। हमारा समूह कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय में बैटरी की लागत का एक मॉडल विकसित किया गया है जो ईवी बैटरी निर्माण के सभी पहलुओं के लिए जिम्मेदार है।

नीचे से ऊपर

बैटरी की लागत के विश्लेषण के लिए उपयोग किए जाने वाले मॉडल को "ऊपर नीचे" या "नीचे ऊपर" के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। टॉप-डाउन मॉडल मुख्य रूप से मांग और समय के आधार पर लागत की भविष्यवाणी करता है। एक लोकप्रिय टॉप-डाउन मॉडल जो कर सकता है बैटरी की लागत का पूर्वानुमान राइट का नियम है, जो अनुमान लगाता है कि लागत कम हो जाती है क्योंकि अधिक इकाइयाँ उत्पन्न होती हैं। पैमाने की अर्थव्यवस्थाएं और एक उद्योग जो अनुभव प्राप्त करता है वह समय के साथ लागत को कम करता है।

राइट का नियम सामान्य है। यह काम करता हैं सभी प्रौद्योगिकियों के पार, जो भविष्यवाणी करना संभव बनाता है सौर पैनल लागत में गिरावट के आधार पर बैटरी की लागत में गिरावट। हालांकि, राइट का नियम - अन्य टॉप-डाउन मॉडल की तरह - लागत में गिरावट के स्रोतों के विश्लेषण के लिए अनुमति नहीं देता है। उसके लिए, एक बॉटम-अप मॉडल की आवश्यकता होती है।


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बैटरी पैक, इलेक्ट्रिक कार के इस आरेख में चेसिस भरने वाला बड़ा ग्रे ब्लॉक, किसी भी घटक के ईवी की कीमत में सबसे अधिक योगदान देता है।बैटरी पैक, इलेक्ट्रिक कार के इस आरेख में चेसिस भरने वाला बड़ा ग्रे ब्लॉक, किसी भी घटक के ईवी की कीमत में सबसे अधिक योगदान देता है।. गेटी इमेज के माध्यम से स्वेन लोफ्लर / आईस्टॉक

बॉटम-अप कॉस्ट मॉडल बनाने के लिए, यह समझना महत्वपूर्ण है कि बैटरी बनाने में क्या जाता है। लिथियम-आयन बैटरी में एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड, कैथोड, एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड, एनोड और एक इलेक्ट्रोलाइट, साथ ही सहायक घटक जैसे टर्मिनलों और आवरण शामिल होते हैं।

प्रत्येक घटक की अपनी सामग्री, निर्माण, विधानसभा, कारखाने के रखरखाव से संबंधित खर्च और ओवरहेड लागत से जुड़ी लागत होती है। ईवीएस के लिए, बैटरी को कोशिकाओं, या मॉड्यूल के छोटे समूहों में एकीकृत करने की आवश्यकता होती है, जो तब पैक में संयुक्त होते हैं।

हमारे खुला स्रोत, नीचे-ऊपर बैटरी लागत मॉडल बैटरी निर्माण प्रक्रिया के रूप में ही संरचना का अनुसरण करता है। मॉडल बैटरी इनपुट प्रक्रिया के लिए इनपुट के रूप में मॉडल का उपयोग करता है, जिसमें बैटरी डिजाइन विनिर्देश, वस्तु और श्रम की कीमतें, विनिर्माण संयंत्रों और उपकरणों की पूंजी निवेश की आवश्यकताएं, पैमाने की अर्थव्यवस्थाओं के लिए खाते की ओवरहेड दरें और विनिर्माण मात्रा शामिल हैं। यह विनिर्माण लागत, सामग्री लागत और ओवरहेड लागत की गणना करने के लिए इन इनपुट का उपयोग करता है, और उन लागतों को अंतिम लागत पर पहुंचने के लिए अभिव्यक्त किया जाता है।

लागत में कटौती के अवसर

अपने बॉटम-अप कॉस्ट मॉडल का उपयोग करके, हम बैटरी के प्रत्येक भाग की कुल बैटरी लागत में योगदान को तोड़ सकते हैं और ईवी लागत पर बैटरी नवाचारों के प्रभाव का विश्लेषण करने के लिए उन अंतर्दृष्टि का उपयोग कर सकते हैं। सामग्री कुल बैटरी लागत का लगभग 50% का सबसे बड़ा हिस्सा बनाती है। कैथोड में लगभग 43% सामग्री लागत और अन्य सेल सामग्री लगभग 36% है।

कैथोड सामग्री में सुधार सबसे महत्वपूर्ण नवाचार हैं, क्योंकि कैथोड बैटरी लागत का सबसे बड़ा घटक है। इससे ड्राइव मजबूत होती है कमोडिटी की कीमतों में रुचि.

इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए सबसे आम कैथोड निकल निकल कोबाल्ट एल्यूमीनियम ऑक्साइड हैं टेस्ला वाहनों में उपयोग किया जाता है, निकेल मैंगनीज कोबाल्ट ऑक्साइड का उपयोग किया जाता है अधिकांश अन्य इलेक्ट्रिक वाहन, और लिथियम आयरन फॉस्फेट ज्यादातर इलेक्ट्रिक बसों में इस्तेमाल किया जाता है.

निकेल कोबाल्ट एल्यूमीनियम ऑक्साइड में सबसे कम लागत-प्रति-ऊर्जा-सामग्री और उच्चतम ऊर्जा-प्रति-इकाई-द्रव्यमान, या विशिष्ट ऊर्जा, इन तीन सामग्रियों की होती है। उच्च विशिष्ट ऊर्जा से ऊर्जा की प्रति यूनिट कम लागत का परिणाम होता है क्योंकि बैटरी पैक बनाने के लिए कम कोशिकाओं की आवश्यकता होती है। इससे अन्य सेल सामग्रियों के लिए कम लागत आती है। कोबाल्ट कैथोड के भीतर सबसे महंगी सामग्री है, इसलिए कम कोबाल्ट वाली इन सामग्रियों के योगों से आमतौर पर सस्ती बैटरी मिलती है।

निष्क्रिय सेल सामग्री जैसे टैब और कंटेनर कुल सेल सामग्री की लागत का लगभग 36% है। ये अन्य सेल सामग्री बैटरी में ऊर्जा सामग्री नहीं जोड़ते हैं। इसलिए, निष्क्रिय पदार्थों को कम करने से ऊर्जा सामग्री को कम किए बिना बैटरी कोशिकाओं के वजन और आकार में कमी आती है। यह इनोवेशन जैसे सेल डिजाइन को बेहतर बनाने में रुचि रखता है टैबलेस बैटरी टेस्ला द्वारा छेड़े जा रहे लोगों की तरह।

बैटरी पैक की लागत सालाना घटने वाली सेल निर्माताओं की संख्या में वृद्धि के साथ काफी कम हो जाती है। अधिक ईवी बैटरी कारखानों के रूप में ऑनलाइन आओ, पैमाने की अर्थव्यवस्थाओं और बैटरी निर्माण और डिजाइन में और सुधार के लिए आगे लागत में गिरावट का नेतृत्व करना चाहिए।

मूल्य-समता का मार्ग

ICE वाहनों के साथ मूल्य समता के लिए समयरेखा की भविष्यवाणी करने के लिए बैटरी की लागत के भविष्य के प्रक्षेपवक्र का पूर्वानुमान लगाने की आवश्यकता होती है। हम अनुमान लगाते हैं कि कच्चे माल की लागत में कमी, प्रदर्शन में सुधार और विनिर्माण द्वारा सीखने के साथ-साथ 80 तक $ 2025 / kWh से नीचे की पैक लागत वाली बैटरियों तक ले जाने की संभावना है।

बैटरी का प्रतिनिधित्व करते हैं EV लागत का एक चौथाई, 100 किलोवाट बैटरी पैक 75 डॉलर प्रति किलोवाट घंटे में लगभग 30,000 डॉलर की लागत आती है। इसके परिणामस्वरूप ईवी स्टिकर की कीमतें होनी चाहिए जो कि गैस से चलने वाली कारों के तुलनीय मॉडलों के लिए स्टिकर की कीमतों से कम हैं।

लेखक के बारे में

वेंकट विश्वनाथन, मैकेनिकल इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर, कारनेग मेलन यूनिवर्सिटी; अलेक्जेंडर बिल, पीएच.डी. मैकेनिकल इंजीनियरिंग में उम्मीदवार, कारनेग मेलन यूनिवर्सिटी, और शशांक श्रीपाद, पीएच.डी. मैकेनिकल इंजीनियरिंग में उम्मीदवार, कारनेग मेलन यूनिवर्सिटी

अभिनव मिशालकर ने इस लेख में योगदान दिया, जब वह कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय में स्नातक छात्र थे।वार्तालाप

इस लेख से पुन: प्रकाशित किया गया है वार्तालाप क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत। को पढ़िए मूल लेख.

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