Rankiem 21 kwietnia 2014 r. Musk zrzucił na spadochronie w Pekinie Qiaofu Fangcao prywatnym samolotem i udał się do Ministerstwa Nauki i Technologii Chin na pierwszy przystanek w celu zbadania przyszłości wejścia Tesli do Chin.Ministerstwo nauki i technologii zawsze zachęcało Teslę, ale tym razem Musk zamknął drzwi i otrzymał następującą odpowiedź: Chiny rozważają reformę podatkową pojazdów elektrycznych.Przed zakończeniem reformy modele s nadal będą musiały płacić 25-procentową taryfę, podobnie jak pojazdy z tradycyjnym paliwem.

Dlatego Musk planuje „krzyczeć” podczas szczytu innowatorów w Parku Geeków.W głównej sali sali koncertowej Zhongshan na scenie siedzieli Yang Yuanqing, Zhou Hongyi, Zhang Yiming i inni.Musk czekał za sceną, wyjął komórkę i napisał na Twitterze.Kiedy zabrzmiała muzyka, wkroczył na scenę, wiwatując i oklaskując.Ale kiedy wrócił do Stanów Zjednoczonych, napisał na Twitterze i narzekał: „w Chinach jesteśmy jak raczkujące dziecko”.

Od tego czasu Tesla kilka razy była na skraju bankructwa, ponieważ rynek jest ogólnie niedźwiedzi, a problem dystocji doprowadził do półrocznego cyklu pozyskiwania klientów.W rezultacie piżm upadł, a nawet palił marihuanę na żywo, śpiąc codziennie w kalifornijskiej fabryce, aby monitorować postępy.Najlepszym sposobem rozwiązania problemu wydajności jest budowa superfabryk w Chinach.W tym celu Musk płakał w swoim przemówieniu w Hong Kongu: dla chińskich klientów nauczył się nawet korzystać z wechata.

Czas leci.7 stycznia 2020 r. Musk ponownie przybył do Szanghaju i dostarczył pierwszą partię krajowych kluczy do modelu 3 chińskim właścicielom samochodów w fabryce Tesla Shanghai Super.Jego pierwsze słowa brzmiały: Dziękuję chińskiemu rządowi.Na miejscu miał też taniec pocierania pleców.Od tego czasu, wraz z gwałtownym spadkiem cen krajowego modelu 3, wiele osób z branży i spoza niej mówiło z przerażeniem: nadchodzi koniec chińskich pojazdów napędzanych nową energią.

Jednak w ubiegłym roku Tesla doświadczyła incydentów dachowania na dużą skalę, w tym samozapłonu akumulatora, utraty kontroli nad silnikiem, odlatującego świetlika itp. A postawa Tesli stała się „rozsądna” lub arogancka.W ostatnim czasie, w związku z awarią zasilania nowych samochodów, Tesla została skrytykowana przez centralne media.Relatywnie rzecz biorąc, problem kurczenia się baterii Tesli jest bardzo powszechny, właściciele samochodów w Internecie wypowiadają się również jeden po drugim.

W związku z tym organy państwowe oficjalnie podjęły działania.Niedawno Generalna Administracja Nadzoru Rynku i pięć innych departamentów przeprowadziło wywiady z Teslą, które dotyczyły głównie problemów, takich jak nieprawidłowe przyspieszenie, pożar baterii, zdalna aktualizacja pojazdu itp. Jak wszyscy wiemy, domowe akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe są zasadniczo używane w modelach domowych 3 .

Jak ważna jest bateria litowa?Patrząc wstecz na przebieg rozwoju przemysłu, czy Chiny naprawdę rozumieją podstawową technologię?Jak osiągnąć sukces?

1/ Ważne narzędzie czasów

W XX wieku ludzkość stworzyła więcej bogactwa niż suma poprzednich 2000 lat.Wśród nich naukę i technologię można uznać za decydującą siłę w promowaniu globalnej cywilizacji i rozwoju gospodarczego.W ciągu ostatnich stu lat wynalazki naukowe i technologiczne stworzone przez ludzi były błyskotliwe jak gwiazdy, a dwa z nich uznano za mające dalekosiężny wpływ na proces historyczny.Pierwsza to tranzystory, bez których nie byłoby komputerów;druga to akumulatory litowo-jonowe, bez których świat byłby nie do pomyślenia.

Obecnie baterie litowe są co roku używane w miliardach telefonów komórkowych, laptopach i innych produktach elektronicznych, a także w milionach nowych pojazdów napędzanych energią, a nawet we wszystkich urządzeniach przenośnych na świecie, które wymagają ładowania.Ponadto wraz z nadejściem nowej rewolucji związanej z pojazdami energetycznymi i powstaniem większej liczby urządzeń mobilnych branża akumulatorów litowych będzie miała przed sobą świetlaną przyszłość.Na przykład roczna wartość produkcji samych ogniw litowych osiągnęła 200 miliardów juanów, a przyszłość jest tuż za rogiem.

„Wisienką na torcie” będą też plany i harmonogramy przyszłej eliminacji pojazdów spalinowych formułowane przez różne kraje świata.Najwcześniejszym z nich jest Norwegia w 2025 r., a Stany Zjednoczone, Japonia i wiele krajów europejskich około 2035 r. Chiny nie mają jasnego planu czasowego.Jeśli w przyszłości nie będzie nowej technologii, przemysł baterii litowych będzie się rozwijał przez dziesięciolecia.Można powiedzieć, że ktokolwiek jest właścicielem podstawowej technologii baterii litowej, oznacza posiadanie berła do zdominowania branży.

Kraje Europy Zachodniej ustaliły harmonogram wycofywania pojazdów napędzanych paliwem

Na przestrzeni lat Europa i Stany Zjednoczone, Chiny, Japonia i Korea Południowa rozpoczęły ostrą rywalizację, a nawet przepychanki w dziedzinie baterii litowych, w których bierze udział wielu znanych naukowców, wiele czołowych uniwersytetów i instytucji badawczych, a także gigantów i konsorcjów kapitałowych w przemysł naftowy, chemiczny, samochodowy, naukowy i technologiczny.Kto by pomyślał, że ścieżka rozwoju światowego przemysłu akumulatorów litowych była taka sama jak półprzewodników: powstał w Europie i Stanach Zjednoczonych, silniejszy niż Japonia i Korea Południowa, a ostatecznie został zdominowany przez Chiny.

W latach 70. i 80. w Europie i Ameryce pojawiła się technologia baterii litowych.Później Amerykanie kolejno wynaleźli akumulatory litowo-kobaltowe, litowo-manganowe i litowo-żelazowo-fosforanowe, które objęły wiodącą pozycję w branży.W 1991 roku Japonia jako pierwsza uprzemysłowiła akumulatory litowo-jonowe, ale potem rynek nadal się kurczył.Z drugiej strony Korea Południowa polega na państwie, które popchnie ją do przodu.Jednocześnie, przy silnym wsparciu rządu, Chiny krok po kroku uczyniły branżę baterii litowych pierwszą na świecie.

W ewolucji przemysłu akumulatorów litowych Europa, Ameryka i Japonia odegrały ważną rolę w promowaniu technologii.W 2019 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii otrzymali amerykańscy naukowcy John goodinaf, Stanley Whitingham i japoński naukowiec Yoshino w uznaniu ich wkładu w badania i rozwój akumulatorów litowo-jonowych.Odkąd naukowcy ze Stanów Zjednoczonych i Japonii zdobyli Nagrodę Nobla, czy Chiny naprawdę mogą objąć wiodącą rolę w podstawowej technologii baterii litowych?

2/Kołyska baterii litowej 

Rozwój globalnej technologii akumulatorów litowych ma przed sobą długą drogę.We wczesnych latach siedemdziesiątych, w odpowiedzi na kryzys naftowy, Exxon założył laboratorium badawcze w New Jersey, przyciągając wielu czołowych talentów w dziedzinie fizyki i chemii, w tym Stanleya Whitinghama, doktora habilitowanego z elektrochemii ciała stałego na Uniwersytecie Stanforda.Jej celem jest odbudowa nowego rozwiązania energetycznego, czyli opracowanie nowej generacji akumulatorów.

W tym samym czasie Bell Labs powołał zespół chemików i fizyków z Uniwersytetu Stanforda.Obie strony rozpoczęły niezwykle zaciekłą rywalizację w zakresie badań i rozwoju akumulatorów nowej generacji.Nawet jeśli badania są powiązane, „pieniądze nie stanowią problemu”.Po prawie pięciu latach ściśle poufnych badań Whitingham i jego zespół jako pierwsi opracowali pierwszą na świecie ładowalną baterię litowo-jonową.

Ta bateria litowa twórczo wykorzystuje siarczek tytanu jako materiał katodowy i lit jako materiał anodowy.Ma zalety niewielkiej wagi, dużej pojemności i braku efektu pamięci.Jednocześnie odrzuca wady poprzedniej baterii, co można uznać za skok jakościowy.W 1976 roku Exxon złożył wniosek o pierwszy na świecie patent na wynalazek baterii litowej, ale nie skorzystał z industrializacji.Nie wpływa to jednak na reputację Whitinghama jako „ojca litu” i jego status na świecie.

Chociaż wynalazek Whitinghama zainspirował przemysł, spalanie ładowania akumulatora i wewnętrzne zgniatanie bardzo niepokoiło zespół, w tym gudinaf.Dlatego on i dwaj asystenci ze stopniem doktora kontynuowali systematyczne badanie układu okresowego pierwiastków.W 1980 roku ostatecznie zdecydowali, że najlepszym materiałem jest kobalt.Tlenek litowo-kobaltowy, który może być używany jako katoda akumulatorów litowo-jonowych, znacznie przewyższa wszelkie inne materiały w tamtych czasach i szybko opanował rynek.

Od tego czasu technologia ludzkich baterii zrobiła znaczący krok naprzód.Co by się stało bez kobaltytu litu?Krótko mówiąc, dlaczego „duży telefon komórkowy” był tak duży i ciężki?To dlatego, że nie ma baterii litowo-kobaltowej.Jednakże, chociaż akumulator litowo-kobaltowy ma wiele zalet, jego wady są ujawniane po zastosowaniu na dużą skalę, w tym wysokie koszty, słaba odporność na przeładowanie i wydajność cyklu oraz poważne zanieczyszczenie odpadami.

Tak więc goodinav i jego uczeń Mike Thackeray kontynuowali poszukiwania lepszych materiałów.W 1982 roku Thackeray wynalazł pionierską baterię litowo-manganianową.Wkrótce jednak przeniósł się do Argonne National Laboratory (ANL), aby zbadać baterie litowe.Goodinaf i jego zespół nadal szukają alternatywnych materiałów, redukując listę do kombinacji żelaza i fosforu, ponownie systematycznie zamieniając metale w układzie okresowym.

Ostatecznie żelazo i fosfor nie utworzyły konfiguracji, jakiej chciał zespół, ale utworzyły inną strukturę: po licoo3 i LiMn2O4 oficjalnie narodził się trzeci materiał katodowy do akumulatorów litowo-jonowych: LiFePO4.Dlatego wszystkie trzy najważniejsze elektrody dodatnie akumulatorów litowo-jonowych narodziły się w laboratorium dinaf od czasów starożytnych.Stała się także kolebką baterii litowych na świecie, wraz z narodzinami dwóch wspomnianych wyżej chemików nagrodzonych Nagrodą Nobla.

W 1996 roku University of Texas złożył wniosek patentowy w imieniu laboratorium goodinaf.Jest to pierwszy podstawowy patent baterii LiFePO4.Od tego czasu Michelle Armand, francuski naukowiec zajmujący się litem, dołączyła do zespołu i wraz z dinaf złożyła wniosek o patent na technologię powlekania węglowego LiFePO4, stając się drugim podstawowym patentem LiFePO4.Te dwa patenty to patenty podstawowe, których w żadnym wypadku nie można ominąć.

3/ Transfer technologii

Wraz z rozwojem zastosowań technologii istnieje pilny problem do rozwiązania w elektrodzie ujemnej akumulatora litowo-tlenkowo-kobaltowego, więc nie został on szybko uprzemysłowiony.W tym czasie lit metaliczny był używany jako materiał anodowy baterii litowych.Chociaż mogło ono zapewnić dość dużą gęstość energii, było wiele problemów, w tym stopniowe sproszkowanie materiału anody i utrata aktywności, a wzrost dendrytów litu mógł przebić membranę, powodując zwarcie, a nawet spalenie i eksplozję bateria.

Kiedy problem był bardzo trudny, pojawili się Japończycy.Firma Sony od dawna opracowuje baterie litowe i zwraca szczególną uwagę na rozwój sytuacji na świecie.Nie ma jednak informacji, kiedy i gdzie uzyskano technologię litowo-kobaltytową.W 1991 roku firma Sony wypuściła pierwszą komercyjną baterię litowo-jonową w historii ludzkości i umieściła kilka cylindrycznych baterii litowo-kobaltowo-tlenkowych w najnowszym aparacie ccd-tr1.Od tego czasu oblicze światowej elektroniki użytkowej zostało napisane od nowa.

To Yoshino podjął tę ważną decyzję.Był pionierem w stosowaniu węgla (grafitu) zamiast litu jako anody baterii litowej i w połączeniu z katodą z tlenku kobaltu litu.To zasadniczo poprawia pojemność i żywotność baterii litowej oraz zmniejsza koszty, które są ostatnią siłą uprzemysłowienia baterii litowej.Od tego czasu chińskie i koreańskie przedsiębiorstwa weszły na falę przemysłu akumulatorów litowych i w tym czasie powstała nowa technologia energetyczna (ATL).

Z powodu kradzieży technologii „sojusz praw”, zainicjowany przez University of Texas i niektóre przedsiębiorstwa, dzierżył miecze na całym świecie, co doprowadziło do bójki patentowej z udziałem wielu krajów i firm.Podczas gdy ludzie nadal uważają, że LiFePO4 jest najbardziej odpowiednią baterią zasilającą, nowy system materiałów katodowych łączący zalety niobianu litu, kobaltu litu i manganu litu narodził się po cichu w laboratorium w Kanadzie.

W kwietniu 2001 roku Jeff Dann, profesor fizyki na Uniwersytecie Dalhous i główny naukowiec kanadyjskiej grupy 3M, wynalazł komercyjny trójskładnikowy kompozyt katodowy niklowo-kobaltowo-manganowy na dużą skalę, który promował przejście baterii litowej przez ostatni etap wejścia na rynek .27 kwietnia tego roku firma 3M złożyła wniosek do Stanów Zjednoczonych o udzielenie patentu, który jest podstawowym patentem rdzenia materiałów trójskładnikowych.Oznacza to, że tak długo, jak w systemie trójskładnikowym, nikt nie może się obejść.

Niemal w tym samym czasie Argonne National Laboratory (ANL) po raz pierwszy zaproponowało koncepcję bogatego litu i na tej podstawie wynalazło wieloskładnikowe trójskładnikowe materiały bogate w lit i mangan oraz pomyślnie złożyło wniosek patentowy w 2004 r. A osoba odpowiedzialna za tym rozwojem technologii jest thackerel, który wynalazł manganian litu.Do 2012 roku Tesla zaczęła wybijać impet stopniowego wzrostu.Musk zaoferował kilka razy wysoką pensję za rekrutację ludzi z działu badań i rozwoju baterii litowych 3M.

Wykorzystując tę ​​okazję, firma 3M pchnęła łódź z prądem, przyjęła strategię „ludzie idą, ale prawa patentowe pozostają”, całkowicie rozwiązała dział akumulatorów i osiągnęła większe zyski dzięki eksportowi patentów i współpracy technicznej.Patenty zostały przyznane wielu japońskim i koreańskim producentom baterii litowych, takim jak Elektron, Panasonic, Hitachi, Samsung, LG, L & F i SK, a także materiałom katodowym, takim jak Shanshan, Hunan Ruixiang i Beida Xianxian w Chinach łącznie ponad dziesięć przedsiębiorstw.

Patenty Anl są przyznawane tylko trzem firmom: BASF, niemieckiemu gigantowi chemicznemu, Toyoda Industries, japońskiej fabryce materiałów katodowych i LG, południowokoreańskiej firmie.Później, wokół głównego konkursu patentowego materiałów trójskładnikowych, powstały dwa czołowe uniwersyteckie sojusze badawcze.To praktycznie ukształtowało „wrodzoną” siłę technologiczną przedsiębiorstw zajmujących się bateriami litowymi na zachodzie, w Japonii i Korei Południowej, podczas gdy Chiny niewiele zyskały.

4/ Powstanie chińskich przedsiębiorstw

Ponieważ Chiny nie opanowały podstawowej technologii, w jaki sposób przełamały sytuację?Badania nad bateriami litowymi w Chinach nie są za późno, prawie zsynchronizowane ze światem.Pod koniec lat 70. XX wieku, z rekomendacji Chen Liquan, akademika Chińskiej Akademii Inżynierii w Niemczech, Instytut Fizyki Chińskiej Akademii Nauk utworzył pierwsze w Chinach laboratorium jonów ciała stałego i rozpoczął badania nad litem- przewodniki jonowe i baterie litowe.W 1995 roku w Instytucie Fizyki Chińskiej Akademii Nauk narodziła się pierwsza chińska bateria litowa.

W tym samym czasie, dzięki rozwojowi elektroniki użytkowej w latach 90., jednocześnie wzrosła liczba chińskich baterii litowych oraz pojawienie się „czterech gigantów”, a mianowicie Lishen, BYD, Bick i ATL.Chociaż Japonia przewodziła rozwojowi branży, ze względu na dylemat przetrwania, Sanyo Electric sprzedało firmę Panasonic, a Sony sprzedało swoją działalność w zakresie baterii litowych firmie Murata Production.W zaciekłej konkurencji na rynku tylko BYD i ATL są „wielką czwórką” w Chinach.

W 2011 r. „biała lista” subsydiów chińskiego rządu zablokowała przedsiębiorstwa finansowane z zagranicy.Po przejęciu przez kapitał japoński tożsamość ATL stała się nieaktualna.Tak więc Zeng Yuqun, założyciel ATL, planował uniezależnić biznes baterii zasilających, pozwolić chińskiemu kapitałowi na udział w nim i rozwodnić akcje spółki macierzystej TDK, ale nie uzyskał zgody.Tak więc Zeng Yuqun założył erę Ningde (catl) i poczynił postępy w akumulacji pierwotnej technologii, stając się czarnym koniem.

Jeśli chodzi o ścieżkę technologiczną, BYD wybiera bezpieczną i ekonomiczną baterię litowo-żelazowo-fosforanową, która różni się od trójskładnikowej baterii litowej o wysokiej gęstości energii w erze Ningde.Jest to związane z modelem biznesowym BYD.Wang Chuanfu, założyciel firmy, jest zwolennikiem „zjedzenia laski do końca”.Oprócz szyb i opon prawie wszystkie inne części samochodu są produkowane i sprzedawane samodzielnie, a następnie konkurują ze światem zewnętrznym przewagą cenową.Na tej podstawie BYD od dłuższego czasu zajmuje zdecydowanie drugie miejsce na rynku krajowym.

Ale zaletą BYD jest również jego słabość: produkuje akumulatory i sprzedaje samochody, co sprawia, że ​​inni producenci samochodów naturalnie nie ufają i wolą wydawać zamówienia konkurentom niż sobie.Na przykład Tesla, mimo że technologia akumulatorów LiFePO4 firmy BYD zgromadziła więcej, nadal wybiera tę samą technologię z ery Ningde.Aby zmienić tę sytuację, BYD planuje oddzielić akumulator zasilający i wprowadzić na rynek „akumulator ostrza”.

Od czasu reformy i otwarcia, bateria litowa jest jedną z niewielu dziedzin, które mogą dogonić kraje rozwinięte.Powody są następujące: po pierwsze, państwo przywiązuje dużą wagę do ochrony strategicznej;po drugie, nie jest za późno, aby zacząć;po trzecie, rynek krajowy jest wystarczająco duży;po czwarte, grupa aspirujących ekspertów technicznych i przedsiębiorców wspólnie pracuje nad przebiciem się.Ale jeśli przybliżymy, podobnie jak nazwa ery Ningde, to osiągnięcia gospodarcze Chin i era pojazdów elektrycznych kształtują erę Ningde.

Obecnie Chiny nie pozostają w tyle za krajami rozwiniętymi w badaniach materiałów anodowych i elektrolitów, ale nadal istnieją pewne niedociągnięcia, takie jak separator baterii litowych, gęstość energii i tak dalej.Oczywiście nagromadzenie technologii na Zachodzie, w Japonii i Korei Południowej nadal ma pewne zalety.Na przykład, chociaż Ningde Times zajmuje pierwsze miejsce na światowym rynku baterii od kilku lat, krajowe i zagraniczne raporty branżowe nadal wymieniają Panasonic i LG na pierwszym miejscu, podczas gdy Ningde Times i BYD zajmują drugie miejsce.

5. Wniosek
 

Niewątpliwie, wraz z dalszym rozwojem powiązanych badań w przyszłości, rozwój i zastosowanie baterii litowych na świecie zapoczątkuje szerszą perspektywę, która będzie promować reformę energetyczną i innowacje społeczeństwa ludzkiego oraz nadać nowy impet zrównoważonemu rozwojowi gospodarki i społeczeństwa oraz wzmocnienie ochrony środowiska.Jako wiodąca firma motoryzacyjna w branży, Tesla jest jak sum.Stymulując rozwój nowych pojazdów napędzanych energią, przejmuje również inicjatywę w kwestionowaniu otoczenia rynkowego akumulatorów litowych.

Zeng Yuqun ujawnił kiedyś wewnętrzną historię swojego sojuszu z Teslą: Musk cały dzień mówił o kosztach.Oznacza to, że Tesla obniża koszty akumulatorów.Należy jednak zauważyć, że w trakcie pośpiechu ery Tesli i Ningde na chińskim rynku, zarówno pojazd, jak i akumulator nie powinny ignorować problemu z jakością ze względu na koszty.Gdy tak się stanie, znaczenie pierwotnej krajowej serii polityk opartych na dobrych intencjach zostanie znacznie zmniejszone.

Do tego dochodzi szara rzeczywistość.Chociaż Chiny dominują na rynku baterii litowych, najbardziej podstawowe technologie i patenty dotyczące fosforanu litowo-żelazowego i trójskładnikowych materiałów nie są w rękach Chińczyków.W porównaniu z Japonią Chiny mają dużą lukę w inwestycjach ludzkich i kapitałowych w badania i rozwój baterii litowych.Podkreśla to znaczenie podstawowych badań naukowych, które zależą od długoterminowej wytrwałości i inwestycji państwa, instytucji naukowo-badawczych i przedsiębiorstw.

Obecnie baterie litowe zmierzają w kierunku trzeciej generacji po poprzednich dwóch generacjach tlenku litowo-kobaltowego, fosforanu litowo-żelazowego i trójskładnikowego litu.Ponieważ podstawowe technologie i patenty pierwszych dwóch generacji zostały podzielone przez zagraniczne firmy, Chiny nie mają wystarczających podstawowych zalet, ale być może będą w stanie odwrócić sytuację w następnej generacji dzięki wczesnemu układowi.Biorąc pod uwagę przemysłową ścieżkę rozwoju badań podstawowych i rozwojowych, badań aplikacyjnych i rozwoju produktów materiałów akumulatorowych, powinniśmy być przygotowani na długoterminową wojnę.

Należy zauważyć, że rozwój i zastosowanie baterii litowych w Chinach wciąż napotyka wiele wyzwań.Na przykład w rzeczywistym użytkowaniu nowych pojazdów energetycznych z akumulatorami litowymi nadal występują pewne problemy, takie jak niska gęstość energii, słaba wydajność w niskich temperaturach, długi czas ładowania, krótka żywotność i tak dalej.

Od 2019 roku Chiny anulowały „białą listę” baterii, a zagraniczne przedsiębiorstwa, takie jak LG i Panasonic, wróciły na chiński rynek z niezwykle szybką ofensywą layoutową.Jednocześnie, wraz z rosnącą presją na koszt baterii litowych, konkurencja na rynku krajowym staje się coraz bardziej intensywna.Zmusi to odpowiednie przedsiębiorstwa do zdobycia przewagi w pełnej konkurencji dzięki wyższej wydajności kosztowej produktu i szybszej zdolności reagowania na rynek, aby promować modernizację i ciągły rozwój chińskiego przemysłu baterii litowych.