Belangrijkste leerpunten:
- De kosten van lithiumbatterijen worden beïnvloed door factoren zoals celsamenstelling, batterijbeheersystemen, aangepast pack -ontwerp en testen/certificering.
- Het begrijpen van deze elementen is cruciaal voor het effectief beheren van kosten en het optimaliseren van de batterijprestaties.
Wanneer individuen of bedrijven kopen batterijpakketten, de kosten zijn een belangrijk aandachtspunt.
In 2023 is de gemiddelde kosten van een batterij van een elektrisch voertuig in 2023 $ 128/kWh. Dit is aanzienlijk lager dan de prijs in 2008, dat was $ 1.355/kWh. Het is echter vermeldenswaard dat lithiumbatterijen consequent aan de hogere kant van de kosten van de batterijchemie zijn geweest.
De prijs van lithiumbatterijen wordt beïnvloed door verschillende elementen. Deze omvatten de cel zelf, de batterijbeheersysteem (BMS), het totale batterijpakketsysteem, testen en verzendkosten.
Batterijcellen
De afzonderlijke batterijcellen vertegenwoordigen ongeveer 80% van de totale productiekosten. Een batterijcel bestaat uit verschillende delen: de kathode, anode, elektrolyt, scheider en de buitenste behuizing.
Kathodematerialen en hun productieprocessen zijn meestal de duurste elementen, met de kosten van anodes en scheiders die nauw achteraan staan.
De kathode bestaat voornamelijk uit lithium in combinatie met kobalt, nikkel of mangaan, terwijl grafiet meestal wordt gebruikt voor de anode. De marktprijzen voor deze materialen kunnen variëren op basis van vraag en aanbod, en de toenemende vraag naar krachtige elektronica en elektrische voertuigen heeft geresulteerd in een schaarste van deze metalen.
Er wordt verwacht dat de beschikbaarheid van wereldwijde middelen zal afnemen tegen het jaar 2050. Kwesties zoals warmtegolven die van invloed zijn op lithiumbenodigdheden in China en zorgen met betrekking tot kobalt mijnbouwpraktijken in de Democratische Republiek Congo hebben zowel milieu- als mensenrechtenkwesties aan de orde gesteld.
Vanwege politieke onrust in bepaalde regio's hebben fabrikanten in slechts enkele landen betrouwbare toegang tot grote hoeveelheden van deze materialen, wat leidt tot mogelijke verstoringen van de supply chain.
Als gevolg van deze factoren die kosten opleveren, zullen fabrikanten waarschijnlijk de celprijzen verhogen als reactie.
GBS
De bescherming en oplaadmechanismen van lithiumbatterijen hebben een aanzienlijk invloed op de productiekosten van batterijpakketten.
In overeenstemming met internationale voorschriften moeten alle op lithium gebaseerde batterijen worden uitgerust met een BMS. Dit systeem is belast met het bewaken van de ladingstoestand van de batterij (SOC) en zijn gezondheidsstatus (SOH), waardoor de batterij beschadigd wordt en zijn levensduur wordt verlengd door overladen of overmatige ontladen te voorkomen.
De kosten van BMS zijn afhankelijk van de functies die klanten op hun apparaten nodig hebben. Basis BMS -eenheden bewaken SOC, SOH en temperatuur. Geavanceerde eenheden kunnen batterijbalancering, realtime klokken, gegevensloggers en meer omvatten. Meer functies verhogen de BMS -kosten. Een duidelijk inzicht in de stroomvereisten is essentieel voor klanten om het juiste niveau van functies te bepalen dat in het BMS moet worden opgenomen.
Tijdens het laadproces worden geïntegreerde circuits (IC's) binnen de batterijlader gebruikt. Er zijn verschillende soorten IC's beschikbaar, zoals lineaire laders en schakelmodusladers. Deze IC's laden niet alleen de batterij op, maar bieden ook bescherming tegen overspanning en overstroom.
De kosten die gepaard gaan met batterijladers zijn afhankelijk van of klanten liever opladers hebben die bij het batterijpakket worden opgenomen voor onmiddellijk gebruik of eindgebruikers kunnen selecteren hun eigen opladers. De keuze tussen aangepaste en standaardladers heeft ook invloed op de kosten, waarbij aangepaste laders meestal duurder zijn.
Aangepaste batterijsysteem
Het batterijpakketsysteem bestaat uit een batterijbehuizing en een verscheidenheid aan componenten, waaronder bedrading, relais, connectoren, BMS -software en thermische beheersystemen voor verwarming en koeling. Deze componenten zorgen voor de stabiele voeding van lithiumbatterijen naar verschillende apparaten.
Hoewel kabelbomen, connectoren en BM's standaardcomponenten zijn, zijn andere elementen afgestemd op de specifieke behoeften van verschillende toepassingen.
Bij het ontwerpen van een aangepast batterijsysteem, zal het toevoegen van extra componenten de productiekosten verhoudingsgewijs verhogen.
Het is ook belangrijk op te merken dat het vervangen van bepaalde componenten met goedkopere materialen (zoals relais) de algehele prestaties en de levensduur van de batterij kan beïnvloeden. Klanten moeten rekening houden met de balans tussen de ontwerp- en productiekosten van het batterijsysteem en de prestaties en kwaliteit ervan.
In sommige gevallen kan het kiezen van een hogere kwaliteit batterijsysteem, ondanks de hogere kosten vooraf, leiden tot langdurige besparingen vanwege de verbeterde duurzaamheid van de batterij.
Testen en verzending
Fabrikanten van lithiumbatterijpakketten Moet lithiumbatterijpakketten certificeren voor veiligheid vóór het transport.
Sommige certificeringen, zoals CE, worden in eigen huis gedaan; Anderen hebben externe laboratoria nodig. De kosten variëren van $ 500 tot $ 30.000, afhankelijk van het certificeringstype. Voorbeeldpakketten zijn nodig voor zowel destructieve als niet-destructieve tests.
Herontwerp kan nodig zijn als de tests mislukken, waardoor de kosten worden verhoogd, omdat nieuwe ontwerpen ook moeten worden gecertificeerd. Schakelfabrikanten, zelfs met hetzelfde ontwerp, kunnen hertest en hercertificering eisen. Klanten moeten altijd budgetteren voor lithiumbatterijtests, certificering en transportvereisten.
Conclusie
Momenteel zijn de ontwerp- en productiekosten van lithiumbatterijen hoger dan die van andere soorten chemische batterijen.
Met voortdurende technologische vooruitgang werken fabrikanten echter actief om deze chemische samenstellingen kosteneffectiever te maken zonder de kracht die zij aan verschillende apparaten leveren in gevaar te brengen.
Voor diegenen die batterijpakketten en opladers willen aanpassen, is het cruciaal om de precieze vermogenseisen van hun toepassingen te begrijpen. Het verstrekken van fabrikanten met uitgebreide documentatie tijdens de ontwerpfase kan leiden tot meer kosteneffectieve oplossingen. Het boeien van fabrikanten vanaf het begin van het ontwerpproces kan ook helpen de productie-uitdagingen te verminderen en afval te verminderen, wat uiteindelijk leidt tot meer kosteneffectieve resultaten.
