Solid versus Liquid—A Bottom‐Up Calculation Model to Analyze the Manufacturing Cost of Future High‐Energy Batteries

阳极 工艺工程 生产(经济) 储能 环境科学 计算机科学 工程类 化学 电极 量子力学 物理 宏观经济学 物理化学 经济 功率(物理)
作者
Joscha Schnell,Heiko Knörzer,Anna Julia Imbsweiler,Gunther Reinhart
出处
期刊:Energy technology [Wiley]
卷期号:8 (3) 被引量:102
标识
DOI:10.1002/ente.201901237
摘要

All‐solid‐state batteries (ASSB) are promising candidates for future energy storage. However, only a little is known about the manufacturing costs for industrial production. Herein, a detailed bottom‐up calculation is performed to estimate the required investment and to facilitate comparison with conventional lithium‐ion batteries (LIB). Results indicate that sulfide‐based ASSBs can indeed be competitive if the material compatibility issues can be solved and production is successfully scaled. In contrast, oxide‐based ASSBs will probably not be able to compete if cost is the decisive factor. A sensitivity analysis with Monte Carlo simulation reveals that the inert gas atmosphere required for sulfide‐based ASSBs contributes little to the overall cell costs, whereas the sintering step for oxide‐based ASSBs is highly critical. The calculation also indicates that in‐house manufacturing of the lithium anode will be cheaper than purchasing the lithium foil externally if the cell producer has sufficient processing know‐how. Finally, the aerosol deposition method is investigated, revealing that a deposition rate far above 1000 mm 3 min −1 would be required to make the technology economically feasible in ASSB production. The results of this study will help researchers and industry prioritize development efforts and push the scale‐up of future high‐energy batteries with improved performance.
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