Om morgenen den 21. april 2014 hoppede moskus i faldskærm i Beijing Qiaofu Fangcao med privatfly og tog til Kinas videnskabs- og teknologiministerium for det første stop for at udforske fremtiden for Teslas indtog i Kina.Ministeriet for videnskab og teknologi har altid opmuntret Tesla, men denne gang lukkede musk døren og fik følgende svar: Kina overvejer skattereformen af ​​elektriske køretøjer.Før reformens afslutning vil modeller stadig skulle betale 25 % takst ligesom traditionelle brændstofkøretøjer.

Så musk har planer om at "råbe" gennem nørdeparkens innovators topmøde.I Zhongshans hovedsal har Yang Yuanqing, Zhou Hongyi, Zhang Yiming og andre siddet på scenen.Og musk ventede bag scenen, tog sin mobiltelefon frem og tweetede.Da musikken lød, gik han hen til scenen, jublede og klappede.Men da han kom tilbage til USA, tweetede han og klagede: "I Kina er vi som en kravlende baby."

Siden da har Tesla været på randen af ​​konkurs i flere gange, da markedet generelt er bearish, og dystokiproblemet har ført til en halv år lang kundeindsamlingscyklus.Som et resultat kollapsede moskus og røg endda marihuana live og sov på en californisk fabrik hver dag for at overvåge fremskridt.Den bedste måde at løse kapacitetsproblemet på er at bygge superfabrikker i Kina.Til dette formål græd musk i sin tale i Hong Kong: For kinesiske kunder lærte han endda at bruge wechat.

Tiden flyver.Den 7. januar 2020 kom musk til Shanghai igen og leverede det første parti indenlandske model 3 nøgler til kinesiske bilejere på Tesla Shanghai Super-fabrikken.Hans første ord var: Tak til den kinesiske regering.Han havde også en ryggniddans på stedet.Siden da, med den kraftige prisnedsættelse af indenlandsk model 3, har mange mennesker i og uden for branchen sagt med rædsel: Enden på Kinas nye energikøretøjer er på vej.

Men i det seneste år har Tesla oplevet storstilede væltningshændelser, herunder selvantændelse af batteriet, motor ude af kontrol, ovenlys, der flyver væk osv. Og Teslas holdning er blevet "rimelig" eller arrogant.For nylig er Tesla på grund af strømsvigt i nye biler blevet kritiseret af de centrale medier.Relativt set, Tesla batteri krympning problem er meget almindeligt, bilejere på internettet til at fordømme stemmen også en efter en.

I lyset af dette greb statsorganerne officielt til handling.For nylig interviewede den generelle administration af markedstilsyn og andre fem afdelinger Tesla, som hovedsageligt involverede problemer såsom unormal acceleration, batteribrand, fjernopgradering af køretøjer osv. Som vi alle ved, bruges lithiumjernfosfatbatterier til husholdningsbrug grundlæggende i husholdningsmodel 3 .

Hvor vigtigt er lithiumbatteriet?Når man ser tilbage på forløbet af industriel udvikling, forstår Kina virkelig kerneteknologien?Hvordan opnår man succes?

1/ Tidens vigtige værktøj

I det 20. århundrede skabte menneskeheden mere rigdom end summen af ​​de foregående 2000 år.Blandt dem kan videnskab og teknologi betragtes som en afgørende kraft til at fremme global civilisation og økonomisk udvikling.I de sidste hundrede år er videnskabelige og teknologiske opfindelser skabt af mennesker lige så geniale som stjerner, og to af dem er anerkendt for at have vidtrækkende indflydelse på den historiske proces.Den første er transistorer, uden hvilke der ikke ville være nogen computere;det andet er lithium-ion-batterier, uden hvilke verden ville være utænkelig.

I dag er lithiumbatterier blevet brugt i milliarder af mobiltelefoner, bærbare computere og andre elektroniske produkter hvert år, såvel som millioner af nye energikøretøjer, og endda alle de bærbare enheder på jorden, der skal oplades.Derudover vil lithiumbatteriindustrien med fremkomsten af ​​den nye energikøretøjsrevolution og skabelsen af ​​flere mobile enheder have en lys fremtid.For eksempel er den årlige outputværdi for lithiumbattericeller alene nået op på 200 milliarder yuan, og fremtiden er lige rundt om hjørnet.

Planerne og tidsplanerne for den fremtidige eliminering af brændstofkøretøjer formuleret af forskellige lande i verden vil også være "prikken over i'et".Den tidligste er Norge i 2025, og USA, Japan og mange europæiske lande omkring 2035. Kina har ingen klar tidsplan.Hvis der ikke er nogen ny teknologi i fremtiden, vil lithiumbatteriindustrien fortsætte med at blomstre i årtier.Det kan siges, at den, der ejer lithiumbatteriets kerneteknologi, betyder, at han har sceptret til at dominere industrien.

Vesteuropæiske lande opstiller en tidsplan for udfasning af brændstofkøretøjer

I årenes løb har Europa og USA, Kina, Japan og Sydkorea lanceret hård konkurrence og endda skænderier inden for lithium-batterier, der involverer mange berømte videnskabsmænd, mange topuniversiteter og forskningsinstitutioner, såvel som giganter og kapitalkonsortier i olie-, kemi-, bil-, videnskabs- og teknologiindustrien.Hvem ville have troet, at udviklingsvejen for den globale lithiumbatteriindustri var den samme som for halvledere: den opstod i Europa og USA, stærkere end Japan og Sydkorea, og blev endelig domineret af Kina.

I 1970'erne og 1980'erne kom lithiumbatteriteknologien til i Europa og Amerika.Senere opfandt amerikanerne successivt lithium-koboltoxid-, lithiummanganoxid- og lithiumjernfosfatbatterier, som tog føringen i branchen.I 1991 var Japan de første til at industrialisere lithium-ion-batterier, men derefter fortsatte markedet med at skrumpe.Sydkorea er på den anden side afhængig af, at staten skubber det fremad.Samtidig har Kina med den stærke støtte fra regeringen gjort lithiumbatteriindustrien til den første i verden trin for trin.

I udviklingen af ​​lithiumbatteriindustrien har Europa, Amerika og Japan spillet en vigtig rolle i at fremme teknologi.I 2019 blev Nobelprisen i kemi tildelt de amerikanske videnskabsmænd John goodinaf, Stanley whitingham og den japanske videnskabsmand Yoshino som en anerkendelse af deres bidrag til forskning og udvikling af lithium-ion-batterier.Siden videnskabsmænd fra USA og Japan har vundet Nobelprisen, kan Kina så virkelig tage føringen inden for kerneteknologien af ​​lithiumbatterier?

2/ Vuggen af ​​lithium batteri 

Udviklingen af ​​global lithiumbatteriteknologi har et langt spor at følge.I begyndelsen af ​​1970'erne, som reaktion på oliekrisen, oprettede Exxon et forskningslaboratorium i New Jersey, som tiltrak et stort antal toptalenter inden for fysik og kemi, herunder Stanley whitingham, en postdoc-stipendiat i faststofelektrokemi ved Stanford University.Dens mål er at rekonstruere en ny energiløsning, det vil sige at udvikle en ny generation af genopladelige batterier.

Samtidig har Bell Labs oprettet et hold af kemikere og fysikere fra Stanford University.De to parter har lanceret en ekstrem hård konkurrence inden for forskning og udvikling af næste generations batterier.Selvom forskningen er relateret, "er penge ikke et problem".Efter næsten fem års meget fortrolig forskning udviklede whitingham og hans team først verdens første genopladelige lithium-ion-batteri.

Dette lithiumbatteri bruger kreativt titaniumsulfid som katodemateriale og lithium som anodemateriale.Det har fordelene ved let vægt, stor kapacitet og ingen hukommelseseffekt.Samtidig kasserer den manglerne ved det tidligere batteri, hvilket kan siges at være et kvalitativt spring.I 1976 ansøgte Exxon om verdens første patent på lithiumbatteriopfindelse, men nød ikke godt af industrialiseringen.Dette påvirker dog ikke Whitinghams ry som "lithiums fader" og hans status i verden.

Selvom Whitinghams opfindelse inspirerede industrien, bekymrede forbrændingen af ​​batteriopladning og intern knusning holdet meget, inklusive gudinaf.Derfor fortsatte han og to postdoc-assistenter med at udforske det periodiske system systematisk.I 1980 besluttede de endelig, at det bedste materiale var kobolt.Lithium-koboltoxid, som kan bruges som katode af lithium-ion-batterier, er langt overlegen i forhold til andre materialer på det tidspunkt og indtog hurtigt markedet.

Siden da har menneskelig batteriteknologi taget et væsentligt skridt fremad.Hvad ville der ske uden lithium cobaltite?Kort sagt, hvorfor var den "store mobiltelefon" så stor og tung?Det er fordi der ikke er noget lithium-koboltbatteri.Men selvom lithium cobalt oxid batteri har mange fordele, er dets ulemper udsat efter storskala anvendelse, herunder høje omkostninger, dårlig overladningsmodstand og cyklus ydeevne og alvorlig affaldsforurening.

Så goodinav og hans elev Mike Thackeray fortsatte med at lede efter bedre materialer.I 1982 opfandt Thackeray et banebrydende lithiummanganatbatteri.Men snart sprang han til Argonne National Laboratory (ANL) for at studere lithiumbatterier.Og goodinaf og hans team fortsætter med at lede efter alternative materialer og reducerer listen til en kombination af jern og fosfor ved endnu en gang systematisk at bytte metallerne i det periodiske system.

I sidste ende dannede jern og fosfor ikke den konfiguration, som holdet ønskede, men de dannede en anden struktur: efter licoo3 og LiMn2O4 blev det tredje katodemateriale til lithium-ion-batterier officielt født: LiFePO4.Derfor er de tre vigtigste lithium-ion batteri positive elektroder alle født i dinafs laboratorium siden oldtiden.Det er også blevet lithiumbatteriernes vugge i verden med fødslen af ​​de ovennævnte to nobelpriskemikere.

I 1996 ansøgte University of Texas om et patent på vegne af goodinafs laboratorium.Dette er det første grundlæggende patent på LiFePO4 batteri.Siden da har Michelle Armand, en fransk lithiumforsker, sluttet sig til holdet og ansøgt med dinaf om patentet på LiFePO4 kulstofbelægningsteknologi, hvilket er blevet det andet grundlæggende patent for LiFePO4.Disse to patenter er kernepatenter, som under ingen omstændigheder kan omgås.

3/ Teknologioverførsel

Med udviklingen af ​​teknologiapplikationer er der et presserende problem, der skal løses i den negative elektrode af lithium-koboltoxidbatteri, så det er ikke blevet industrialiseret hurtigt.På det tidspunkt blev lithiummetal brugt som anodemateriale af lithiumbatterier.Selvom det kunne give ret høj energitæthed, var der mange problemer, herunder den gradvise pudring af anodematerialet og tab af aktivitet, og væksten af ​​lithiumdendritter kunne trænge igennem membranen, hvilket resulterede i kortslutning eller endda forbrænding og eksplosion af membranen. batteri.

Da problemet var meget vanskeligt, dukkede japanerne op.Sony har udviklet lithium-batterier i lang tid, og har været meget opmærksom på den globale udvikling.Der er dog ingen oplysninger om, hvornår og hvor lithium-cobaltite-teknologien blev opnået.I 1991 frigav Sony det første kommercielle lithium-ion-batteri i menneskehedens historie og satte flere cylindriske lithium-koboltoxid-batterier i det seneste ccd-tr1-kamera.Siden da er ansigtet på verdens forbrugerelektronik blevet omskrevet.

Det var Yoshino, der tog denne vigtige beslutning.Han var banebrydende for brugen af ​​kulstof (grafit) i stedet for lithium som anode af lithiumbatteri, og kombineret med lithium cobaltoxid katode.Dette forbedrer fundamentalt lithiumbatteriets kapacitet og cykluslevetid og reducerer omkostningerne, som er den sidste kraft til industrialiseringen af ​​lithiumbatterier.Siden da har kinesiske og koreanske virksomheder strømmet ind i bølgen af ​​lithiumbatteriindustrien, og ny energiteknologi (ATL) blev etableret på dette tidspunkt.

På grund af tyveri af teknologi har "rettighedsalliancen", der blev indledt af University of Texas og nogle virksomheder, ført sværd over hele verden, hvilket har resulteret i patentstrid, der involverer mange lande og virksomheder.Mens folk stadig tror, ​​at LiFePO4 er det mest egnede strømbatteri, er et nyt katodematerialesystem, der kombinerer fordelene ved lithiumniobat, lithiumkobolt og lithiummangan, stille og roligt blevet født i et laboratorium i Canada.

I april 2001 opfandt Jeff Dann, professor i fysik ved dalhous University og chefforsker for 3M-gruppen Canada, et kommercielt nikkel-kobolt-mangan ternært komposit-katodemateriale i stor skala, som fremmede lithiumbatteriet til at bryde igennem det sidste trin i at komme ind på markedet .Den 27. april samme år ansøgte 3M USA om patentet, som er det grundlæggende kernepatent for ternære materialer.Det betyder, at så længe som i det ternære system, kan ingen komme udenom.

Næsten samtidig foreslog Argonne National Laboratory (ANL) først konceptet med rigt lithium, og opfandt på dette grundlag lagdelte lithiumrige og ternære materialer med højt manganindhold, og søgte med succes om patent i 2004. Og den ansvarlige for denne teknologiudvikling er thackerel, der opfandt lithiummanganat.Indtil 2012 begyndte Tesla at bryde frem momentum af gradvis stigning.Musk tilbød flere gange høj løn for at rekruttere folk fra 3M's lithiumbatteri R&D-afdeling.

Ved at benytte denne mulighed skubbede 3M båden langs strømmen, vedtog strategien om "folk går, men patentrettighederne forbliver", opløste batteriafdelingen fuldstændigt og opnåede større overskud ved at eksportere patenter og teknisk samarbejde.Patenterne blev givet til en række japanske og koreanske lithiumbatterivirksomheder såsom Elektron, Panasonic, Hitachi, Samsung, LG, L & F og SK, samt katodematerialer som Shanshan, Hunan Ruixiang og Beida Xianxian i Kina. mere end ti virksomheder i alt.

Anls patenter gives kun til tre virksomheder: BASF, en tysk kemigigant, Toyoda industries, en japansk katodematerialefabrik og LG, en sydkoreansk virksomhed.Senere, omkring kernepatentkonkurrencen af ​​ternære materialer, blev to topindustriuniversitetsforskningsalliancer dannet.Dette har nærmest formet den "medfødte" teknologiske styrke hos lithiumbatterivirksomheder i Vesten, Japan og Sydkorea, mens Kina ikke har vundet meget.

4/ Fremkomsten af ​​kinesiske virksomheder

Da Kina ikke har mestret kerneteknologien, hvordan brød det så situationen?Kinas lithium batteri forskning er ikke for sent, næsten synkroniseret med verden.I slutningen af ​​1970'erne, under anbefaling af Chen Liquan, en akademiker fra det kinesiske ingeniørakademi i Tyskland, etablerede Institut for fysik ved det kinesiske videnskabsakademi det første faststof-ion-laboratorium i Kina og startede forskningen i lithium- ionledere og lithiumbatterier.I 1995 blev Kinas første lithiumbatteri født i Institut for Fysik, Det Kinesiske Videnskabsakademi.

På samme tid, takket være fremkomsten af ​​forbrugerelektronik i 1990'erne, er Kinas lithiumbatterier steget samtidigt, og fremkomsten af ​​"fire giganter", nemlig Lishen, BYD, bick og ATL.Selvom Japan førte udviklingen af ​​industrien, solgte Sanyo Electric på grund af overlevelsesdilemmaet til Panasonic, og Sony solgte sin lithiumbatterivirksomhed til Murata-produktionen.I den hårde konkurrence på markedet er det kun BYD og ATL, der er de "fire store" i Kina.

I 2011 blokerede den kinesiske regerings "hvidliste" tilskud til udenlandsk finansierede virksomheder.Efter at være blevet erhvervet af japansk kapital, blev ATLs identitet forældet.Så Zeng Yuqun, grundlæggeren af ​​ATL, planlagde at gøre strømbatteriforretningen uafhængig, lade kinesisk kapital deltage i den og udvande aktierne i moderselskabet TDK, men han fik ikke godkendelse.Så Zeng Yuqun grundlagde Ningde-æraen (catl), og gjorde fremskridt i den oprindelige teknologiakkumulering og blev en sort hest.

Med hensyn til teknologisk vej vælger BYD et sikkert og omkostningseffektivt lithiumjernfosfatbatteri, som er forskelligt fra det ternære lithiumbatteri med høj energitæthed i Ningde-æraen.Dette hænger sammen med BYDs forretningsmodel.Wang Chuanfu, grundlæggeren af ​​virksomheden, går ind for "at spise en stok til ende".Bortset fra glasset og dækkene bliver næsten alle de andre dele af en bil produceret og solgt af sig selv, og konkurrerer så med omverdenen med en prisfordel.Baseret på dette har BYD i lang tid ligget solidt på andenpladsen på hjemmemarkedet.

Men BYD's fordel er også dens svaghed: den laver batterier og sælger biler, hvilket får andre bilproducenter til at have en naturlig mistro og foretrækker at give ordrer til konkurrenter frem for sig selv.For eksempel vælger Tesla, selvom BYDs LiFePO4 batteriteknologi har akkumuleret mere, stadig den samme teknologi fra Ningde-æraen.For at ændre situationen planlægger BYD at adskille strømbatteriet og starte "bladbatteriet".

Siden reformen og åbningen er lithiumbatteri et af de få felter, der kan hamle op med de udviklede lande.Årsagerne er som følger: For det første lægger staten stor vægt på strategisk beskyttelse;for det andet er det ikke for sent at starte;for det tredje er hjemmemarkedet stort nok;For det fjerde arbejder en gruppe håbefulde tekniske eksperter og virksomheder sammen for at bryde igennem.Men hvis vi zoomer ind, ligesom navnet på Ningde-æraen, er det Kinas økonomiske resultater og epoken med elektriske køretøjer, der former Ningde-æraen.

I dag halter Kina ikke efter de udviklede lande i forskningen i anodematerialer og elektrolytter, men der er stadig nogle mangler, såsom lithiumbatteriseparator, energitæthed og så videre.Det er klart, at teknologiakkumuleringen i Vesten, Japan og Sydkorea stadig har nogle fordele.For eksempel, selvom Ningde times har været placeret først på det globale batterimarked i flere år, viser indenlandske og udenlandske industriforskningsrapporter stadig Panasonic og LG i første række, mens Ningde times og BYD er i anden række.

5/ Konklusion
 

Med den videre udvikling af relateret forskning i fremtiden vil udviklingen og anvendelsen af ​​lithiumbatterier i verden utvivlsomt indlede et bredere perspektiv, som vil fremme energireformen og innovationen i det menneskelige samfund og tilføre ny dynamik i den bæredygtige udvikling økonomi og samfund og styrkelse af miljøbeskyttelse.Som en førende bilvirksomhed i branchen er Tesla som en havkat.Samtidig med at det stimulerer udviklingen af ​​nye energikøretøjer, tager det også føringen i at udfordre markedet for lithiumbatterier.

Zeng Yuqun afslørede engang den indre historie om sin alliance med Tesla: Musk har talt om omkostninger hele dagen.Implikationen er, at Tesla presser prisen på batterier ned.Det skal dog bemærkes, at i processen med både Tesla- og Ningde-æraens hastværk på det kinesiske marked, bør både køretøjet og batteriet ikke ignorere kvalitetsproblemet på grund af omkostningerne.Når det er tilfældet, vil den oprindelige indenlandske række af velmenende politikker blive stærkt reduceret i betydning.

Derudover er der en dyster virkelighed.Selvom Kina dominerer lithiumbatterimarkedet, er de mest kerneteknologier og patenter af lithiumjernfosfat og ternære materialer ikke i hænderne på det kinesiske folk.Sammenlignet med Japan har Kina et stort hul i menneskelige investeringer og kapitalinvesteringer i forskning og udvikling af lithiumbatterier.Dette understreger vigtigheden af ​​videnskabelig grundforskning, som afhænger af statens, videnskabelige forskningsinstitutioners og virksomheders langsigtede vedholdenhed og investeringer.

På nuværende tidspunkt bevæger lithiumbatterier sig mod tredje generation efter de to foregående generationer af lithium-koboltoxid, lithiumjernfosfat og lithium-ternært.Da de første to generationers kerneteknologier og patenter er blevet delt op af udenlandske virksomheder, har Kina ikke nok kernefordele, men det kan muligvis vende situationen i næste generation gennem tidlig layout.I lyset af den industrielle udviklingsvej for grundlæggende forskning og udvikling, applikationsforskning og produktudvikling af batterimaterialer, bør vi være forberedt på en langsigtet krig.

Det skal bemærkes, at udviklingen og anvendelsen af ​​lithiumbatterier i Kina stadig står over for mange udfordringer.For eksempel i den faktiske brug af lithium batteri nye energi køretøjer, er der stadig nogle problemer, såsom lav energitæthed, dårlig lav temperatur ydeevne, lang opladningstid, kort levetid og så videre.

Siden 2019 har Kina annulleret den "hvide liste" over batterier, og udenlandske virksomheder som LG og Panasonic er vendt tilbage til det kinesiske marked med en ekstrem hurtig layoutoffensiv.Samtidig med det stigende pres på prisen på lithiumbatterier bliver konkurrencen på hjemmemarkedet mere intens.Dette vil tvinge de relevante virksomheder til at vinde fordelen i fuld konkurrence med højere produktomkostningsydelse og hurtigere markedsreaktionsevne for at fremme opgraderingen og den fortsatte vækst af Kinas lithiumbatteriindustri.