Liderul pieței globale a bateriilor cu litiu înseamnă că China a stăpânit tehnologia de bază (1)

În dimineața zilei de 21 aprilie 2014, moscul s-a parașut în Beijing Qiaofu Fangcao cu un avion privat și a mers la Ministerul științei și tehnologiei din China pentru prima oprire pentru a explora viitorul intrării Tesla în China.Ministerul științei și tehnologiei a încurajat întotdeauna Tesla, dar de data aceasta Musk a închis ușa și a primit următorul răspuns: China are în vedere reforma fiscală a vehiculelor electrice.Înainte de finalizarea reformei, modelele vor trebui să plătească în continuare un tarif de 25% ca și vehiculele tradiționale cu combustibil.

Așa că Musk plănuiește să „stripe” prin summit-ul inovatorilor din Park.În sala principală a sălii de concerte Zhongshan, Yang Yuanqing, Zhou Hongyi, Zhang Yiming și alții au fost așezați pe scenă.Și Musk a așteptat în spatele scenei, și-a scos telefonul mobil și a trimis pe Twitter.Când s-a auzit muzica, a intrat cu pași mari spre scenă, aplauzând și aplauzând.Dar când s-a întors în Statele Unite, a scris pe Twitter și s-a plâns: „în China, suntem ca un bebeluș care se târăște”.

De atunci, Tesla a fost în pragul falimentului de mai multe ori, deoarece piața este în general ursară și problema distociei a dus la un ciclu de colectare a clienților de jumătate de an.Drept urmare, moscul s-a prăbușit și chiar a fumat marijuana în direct, dormind în fiecare zi într-o fabrică din California pentru a monitoriza progresul.Cel mai bun mod de a rezolva problema capacității este de a construi super fabrici în China.În acest scop, Musk a strigat în discursul său din Hong Kong: pentru clienții chinezi, a învățat chiar să folosească wechat.

 

Timpul zboara.Pe 7 ianuarie 2020, mosc a venit din nou la Shanghai și a livrat primul lot de chei autohtone model 3 proprietarilor de mașini chinezi în fabrica Tesla Shanghai Super.Primele sale cuvinte au fost: Mulțumesc guvernului chinez.A avut și un dans pe spate pe loc.De atunci, odată cu reducerea bruscă a prețului modelului autohton 3, mulți oameni din interiorul și din afara industriei au spus îngroziți: se apropie sfârșitul noilor vehicule energetice ale Chinei.

Cu toate acestea, în ultimul an, Tesla a experimentat incidente de răsturnare la scară largă, inclusiv arderea spontană a bateriei, motorul scăpat de sub control, luminatorul zburând, etc. Iar atitudinea Tesla a devenit „rezonabilă” sau arogantă.Recent, din cauza căderii de curent a mașinilor noi, Tesla a fost criticată de presa centrală.Relativ vorbind, problema de contracție a bateriei Tesla este foarte comună, proprietarii de mașini de pe Internet să denunțe vocea, de asemenea, unul după altul.

Având în vedere acest lucru, organele statului au luat oficial măsuri.Recent, Administrația Generală de Supraveghere a Pieței și alte cinci departamente au intervievat Tesla, care a implicat în principal probleme precum accelerarea anormală, incendiul bateriei, modernizarea vehiculului de la distanță etc. După cum știm cu toții, bateriile autohtone cu fosfat de fier litiu sunt utilizate practic în modelul autohton 3. .

Cât de importantă este bateria cu litiu?Privind înapoi la cursul dezvoltării industriale, China înțelege cu adevărat tehnologia de bază?Cum să obții succesul?

 

1/ Instrumentul important al vremurilor

 Liderul pieței globale a bateriilor cu litiu înseamnă că China a stăpânit tehnologia de bază (2)

În secolul al XX-lea, omenirea a creat mai multă bogăție decât suma celor 2000 de ani anteriori.Printre acestea, știința și tehnologia pot fi considerate o forță decisivă în promovarea civilizației globale și a dezvoltării economice.În ultima sută de ani, invențiile științifice și tehnologice create de ființe umane sunt la fel de strălucitoare ca stelele, iar două dintre ele sunt recunoscute ca având o influență de anvergură asupra procesului istoric.Primul este tranzistoarele, fără de care nu ar exista computere;al doilea sunt bateriile litiu-ion, fără de care lumea ar fi de neimaginat。

Astăzi, bateriile cu litiu au fost folosite în miliarde de telefoane mobile, laptopuri și alte produse electronice în fiecare an, precum și milioane de vehicule cu energie nouă și chiar toate dispozitivele portabile de pe pământ care au nevoie de încărcare.În plus, odată cu apariția revoluției vehiculelor noi cu energie și crearea mai multor dispozitive mobile, industria bateriilor cu litiu va avea un viitor strălucit.De exemplu, valoarea producției anuale a celulelor bateriei cu litiu a ajuns la 200 de miliarde de yuani, iar viitorul este chiar după colț.

Planurile și programele pentru eliminarea viitoare a vehiculelor cu combustibil formulate de diverse țări din lume vor fi, de asemenea, „cireașa de pe tort”.Cel mai vechi este Norvegia în 2025, iar Statele Unite, Japonia și multe țări europene în jurul anului 2035. China nu are un plan de timp clar.Dacă nu există o nouă tehnologie în viitor, industria bateriilor cu litiu va continua să înflorească timp de zeci de ani.Se poate spune că cine deține tehnologia de bază a bateriei cu litiu înseamnă să aibă sceptrul de a domina industria.

 

Țările din Europa de Vest au stabilit un calendar pentru eliminarea treptată a vehiculelor cu combustibil

De-a lungul anilor, Europa și Statele Unite, China, Japonia și Coreea de Sud au lansat concurență acerbă și chiar lupte în domeniul bateriilor cu litiu, implicând mulți oameni de știință celebri, multe universități și instituții de cercetare de top, precum și giganți și consorții de capital în industria petrolieră, chimică, auto, știință și tehnologie.Cine ar fi crezut că calea de dezvoltare a industriei globale a bateriilor cu litiu a fost aceeași cu cea a semiconductorilor: își are originea în Europa și Statele Unite, mai puternică decât Japonia și Coreea de Sud și, în cele din urmă, a devenit dominată de China.

În anii 1970 și 1980, tehnologia bateriilor cu litiu a luat ființă în Europa și America.Mai târziu, americanii au inventat succesiv bateriile cu oxid de litiu cobalt, oxid de litiu mangan și fosfat de fier, care au preluat conducerea în industrie.În 1991, Japonia a fost prima care a industrializat bateriile litiu-ion, dar apoi piața a continuat să se micșoreze.Coreea de Sud, pe de altă parte, se bazează pe stat pentru a o împinge înainte.În același timp, cu sprijinul puternic al guvernului, China a făcut ca industria bateriilor cu litiu să fie prima din lume pas cu pas.

În evoluția industriei bateriilor cu litiu, Europa, America și Japonia au jucat un rol important în promovarea tehnologiei.În 2019, Premiul Nobel pentru chimie a fost acordat oamenilor de știință americani John Goodinaf, Stanley Whitingham și savantului japonez Yoshino, ca recunoaștere a contribuțiilor lor la cercetarea și dezvoltarea bateriilor litiu-ion.Din moment ce oamenii de știință din Statele Unite și Japonia au câștigat Premiul Nobel, poate China să preia cu adevărat conducerea în tehnologia de bază a bateriilor cu litiu?

 

2/ Leagănul bateriei cu litiu 

Dezvoltarea tehnologiei globale a bateriilor cu litiu are o cale lungă de urmat.La începutul anilor 1970, ca răspuns la criza petrolului, Exxon a înființat un laborator de cercetare în New Jersey, atrăgând un număr mare de talente de top în fizică și chimie, printre care Stanley Whitingham, un post-doctorat în electrochimie în stare solidă la Universitatea Stanford.Scopul său este de a reconstrui o nouă soluție energetică, adică de a dezvolta o nouă generație de baterii reîncărcabile.

În același timp, Bell Labs a înființat o echipă de chimiști și fizicieni de la Universitatea Stanford.Cele două părți au lansat o competiție extrem de acerbă în cercetarea și dezvoltarea bateriilor de ultimă generație.Chiar dacă cercetarea este legată, „banii nu sunt o problemă”.După aproape cinci ani de cercetări extrem de confidențiale, Whitingham și echipa sa au dezvoltat prima baterie litiu-ion reîncărcabilă din lume.

Această baterie cu litiu folosește în mod creativ sulfura de titan ca material catod și litiu ca material anod.Are avantajele de greutate redusă, capacitate mare și fără efect de memorie.În același timp, elimină deficiențele bateriei anterioare, despre care se poate spune că este un salt calitativ.În 1976, Exxon a solicitat primul brevet de invenție pentru baterii cu litiu din lume, dar nu a beneficiat de industrializare.Cu toate acestea, acest lucru nu afectează reputația lui Whitingham de „părintele litiului” și statutul său în lume.

Deși invenția lui Whitingham a inspirat industria, arderea de încărcare a bateriei și zdrobirea internă au tulburat foarte mult echipa, inclusiv gudinaf.Prin urmare, el și doi asistenți postdoctorali au continuat să exploreze sistematic tabelul periodic.În 1980, au decis în cele din urmă că cel mai bun material a fost cobaltul.Oxidul de litiu cobalt, care poate fi folosit ca catod al bateriilor litiu-ion, este cu mult superior oricăror alte materiale la acea vreme și a ocupat rapid piața.

De atunci, tehnologia bateriilor umane a făcut un pas substanțial înainte.Ce s-ar întâmpla fără cobaltita de litiu?Pe scurt, de ce era „telefonul mobil mare” atât de mare și greu?Pentru că nu există baterie cu litiu-cobalt.Cu toate acestea, deși bateria cu oxid de litiu cobalt are multe avantaje, dezavantajele sale sunt expuse după aplicarea pe scară largă, inclusiv costul ridicat, rezistența slabă la supraîncărcare și performanța ciclului și poluarea gravă a deșeurilor.

Așa că goodinav și elevul său Mike Thackeray au continuat să caute materiale mai bune.În 1982, Thackeray a inventat o baterie de pionierat cu manganat de litiu.Dar în curând, a sărit la Laboratorul Național Argonne (ANL) pentru a studia bateriile cu litiu.Iar goodinaf și echipa sa continuă să caute materiale alternative, reducând lista la o combinație de fier și fosfor, schimbând din nou în mod sistematic metalele din tabelul periodic.

În cele din urmă, fierul și fosforul nu au format configurația pe care și-a dorit-o echipa, dar au format o altă structură: după licoo3 și LiMn2O4 s-a născut oficial al treilea material catodic pentru bateriile litiu-ion: LiFePO4.Prin urmare, cei mai importanți trei electrozi pozitivi ai bateriei litiu-ion s-au născut cu toții în laboratorul dinaf din cele mai vechi timpuri.A devenit, de asemenea, leagănul bateriilor cu litiu din lume, odată cu nașterea celor doi chimiști cu premii Nobel, menționați mai sus.

În 1996, Universitatea din Texas a solicitat un brevet în numele laboratorului Goodinaf.Acesta este primul brevet de bază al bateriei LiFePO4.De atunci, Michelle Armand, un om de știință francez în domeniul litiului, s-a alăturat echipei și a aplicat cu dinaf brevetul pentru tehnologia de acoperire cu carbon LiFePO4, devenind al doilea brevet de bază al LiFePO4.Aceste două brevete sunt brevetele de bază care nu pot fi ocolite în niciun caz.

 

3/ Transfer de tehnologie

Odată cu dezvoltarea aplicației tehnologiei, există o problemă urgentă care trebuie rezolvată în electrodul negativ al bateriei cu oxid de litiu-cobalt, așa că nu a fost industrializat rapid.La acea vreme, metalul de litiu era folosit ca material anodic al bateriilor cu litiu.Deși ar putea oferi o densitate de energie destul de mare, au existat multe probleme, inclusiv pulverizarea treptată a materialului anodic și pierderea activității, iar creșterea dendritelor de litiu ar putea străpunge diafragma, ducând la scurtcircuit sau chiar arderea și explozia baterie.

Când problema a fost foarte dificilă, au apărut japonezii.Sony a dezvoltat baterii cu litiu de mult timp și a acordat o atenție deosebită evoluțiilor globale.Cu toate acestea, nu există informații despre când și unde a fost obținută tehnologia cobaltitului de litiu.În 1991, Sony a lansat prima baterie comercială litiu-ion din istoria omenirii și a introdus mai multe baterii cilindrice cu oxid de litiu cobalt în cea mai recentă cameră ccd-tr1.De atunci, chipul electronicelor de larg consum din lume a fost rescris.

Yoshino a fost cel care a luat această decizie importantă.El a fost pionier în utilizarea carbonului (grafit) în loc de litiu ca anod al bateriei cu litiu și combinat cu catod de oxid de litiu cobalt.Acest lucru îmbunătățește în mod fundamental capacitatea și ciclul de viață al bateriei cu litiu și reduce costul, care este ultima forță pentru industrializarea bateriei cu litiu.De atunci, întreprinderile chineze și coreene s-au revărsat în valul industriei bateriilor cu litiu, iar în acest moment a fost înființată o nouă tehnologie energetică (ATL).

Datorită furtului de tehnologie, „alianța pentru drepturi” inițiată de Universitatea din Texas și unele întreprinderi a mânuit săbii în întreaga lume, rezultând în conflict de brevete care a implicat multe țări și companii.În timp ce oamenii încă cred că LiFePO4 este cea mai potrivită baterie de putere, un nou sistem de materiale catodice care combină avantajele niobatului de litiu, cobaltul de litiu și manganul de litiu a luat naștere într-un laborator din Canada.

În aprilie 2001, Jeff Dann, profesor de fizică la Universitatea Dalhous și om de știință șef al grupului 3M Canada, a inventat un material catodic compozit ternar de nichel cobalt mangan comercial la scară largă, care a promovat ca bateria cu litiu să treacă prin ultimul pas de intrare pe piață. .La 27 aprilie a acelui an, 3M a solicitat brevetului Statelor Unite, care este brevetul de bază de bază al materialelor ternare.Aceasta înseamnă că atâta timp cât în ​​sistemul ternar, nimeni nu se poate deplasa.

Aproape în același timp, Laboratorul Național Argonne (ANL) a propus pentru prima dată conceptul de litiu bogat și, pe această bază, a inventat materiale ternare stratificate bogate în litiu și bogat în mangan și a solicitat cu succes un brevet în 2004. Și persoana responsabilă de această dezvoltare tehnologică este thackerel, care a inventat manganatul de litiu.Până în 2012, Tesla a început să izbucnească din impulsul creșterii treptate.Musk a oferit de mai multe ori un salariu mare pentru a recruta oameni din departamentul de cercetare și dezvoltare a bateriilor cu litiu al 3M.

Profitând de această ocazie, 3M a împins barca de-a lungul curentului, a adoptat strategia „oamenii pleacă, dar drepturile de brevet rămân”, a desființat complet departamentul de baterii și a obținut profituri mai mari prin exportul de brevete și cooperarea tehnică.Brevetele au fost acordate unui număr de întreprinderi japoneze și coreene de baterii cu litiu, cum ar fi Elektron, Panasonic, Hitachi, Samsung, LG, L & F și SK, precum și materiale catodice precum Shanshan, Hunan Ruixiang și Beida Xianxian în China. peste zece întreprinderi în total.

Brevetele Anl sunt acordate doar la trei companii: BASF, un gigant chimic german, Toyoda industries, o fabrică japoneză de materiale catodice și LG, o companie sud-coreeană.Mai târziu, în jurul competiției de bază de brevete a materialelor ternare, s-au format două alianțe de cercetare universitară de top din industrie.Acest lucru a modelat practic puterea tehnologică „înnăscută” a întreprinderilor de baterii cu litiu din vest, Japonia și Coreea de Sud, în timp ce China nu a câștigat prea mult.

 

4/ Apariția întreprinderilor chineze

Din moment ce China nu a stăpânit tehnologia de bază, cum a spart situația?Cercetarea bateriei cu litiu din China nu este prea târziu, aproape sincronizată cu lumea.La sfârșitul anilor 1970, la recomandarea lui Chen Liquan, un academician al Academiei Chineze de Inginerie din Germania, Institutul de fizică al Academiei Chineze de Științe a înființat primul laborator de ioni în stare solidă din China și a început cercetările asupra litiului- conductoare ionice și baterii cu litiu.În 1995, prima baterie cu litiu din China a luat naștere la Institutul de fizică, Academia Chineză de Științe.

În același timp, datorită ascensiunii electronice de larg consum în anii 1990, bateriile cu litiu din China au crescut simultan și apariția a „patru giganți”, și anume Lishen, BYD, bick și ATL.Deși Japonia a condus dezvoltarea industriei, din cauza dilemei de supraviețuire, Sanyo Electric a vândut către Panasonic, iar Sony și-a vândut afacerea cu baterii cu litiu producției Murata.În concurența acerbă de pe piață, doar BYD și ATL sunt „patru mari” din China.

În 2011, „lista albă” de subvenții a guvernului chinez a blocat întreprinderile finanțate din străinătate.După ce a fost achiziționată de capitalul japonez, identitatea ATL a devenit depășită.Așadar, Zeng Yuqun, fondatorul ATL, a plănuit să facă afacerea cu bateriile de putere independentă, să lase capitalul chinez să participe la ea și să dilueze acțiunile companiei-mamă TDK, dar nu a obținut aprobarea.Deci Zeng Yuqun a fondat epoca Ningde (catl) și a făcut progrese în acumularea de tehnologie originală și a devenit un cal negru.

În ceea ce privește calea tehnologiei, BYD alege o baterie cu litiu fosfat de fier sigură și rentabilă, care este diferită de bateria ternară cu litiu cu densitate mare de energie din era Ningde.Acest lucru este legat de modelul de afaceri al BYD.Wang Chuanfu, fondatorul companiei, susține „a mânca un trestie până la capăt”.În afară de sticlă și anvelope, aproape toate celelalte părți ale unei mașini sunt produse și vândute de la sine și apoi concurează cu lumea exterioară cu un avantaj de preț.Pe baza acestui fapt, BYD a fost ferm pe locul doi pe piața internă de mult timp.

Dar avantajul BYD este și slăbiciunea sa: produce baterii și vinde mașini, ceea ce îi face pe alți producători de automobile să nu aibă încredere și să preferă să dea ordine concurenților mai degrabă decât ei înșiși.De exemplu, Tesla, chiar dacă tehnologia bateriei LiFePO4 de la BYD a acumulat mai mult, alege în continuare aceeași tehnologie a erei Ningde.Pentru a schimba situația, BYD intenționează să separe bateria de alimentare și să lanseze „bateria cu lamă”.

De la reforma și deschiderea, bateria cu litiu este unul dintre puținele domenii care pot ajunge din urmă cu țările dezvoltate.Motivele sunt următoarele: în primul rând, statul acordă o mare importanță protecției strategice;în al doilea rând, nu este prea târziu pentru a începe;în al treilea rând, piața internă este suficient de mare;în al patrulea rând, un grup de experți tehnici și antreprenori care aspiră lucrează împreună pentru a pătrunde.Dar dacă am mări, la fel ca numele epocii Ningde, realizările economice ale Chinei și epoca vehiculelor electrice sunt cele care modelează era Ningde.

În zilele noastre, China nu rămâne în urma țărilor dezvoltate în cercetarea materialelor anodice și a electroliților, dar există încă unele deficiențe, cum ar fi separatorul bateriei cu litiu, densitatea energiei și așa mai departe.În mod evident, acumularea de tehnologie din vest, Japonia și Coreea de Sud are încă unele avantaje.De exemplu, deși Ningde times s-a clasat pe primul loc pe piața globală a bateriilor de câțiva ani, rapoartele de cercetare din industria autohtonă și străină încă listează Panasonic și LG pe primul loc, în timp ce Ningde times și BYD sunt pe locul doi.

 

5. Concluzie
 

Fără îndoială, odată cu dezvoltarea în continuare a cercetării aferente în viitor, dezvoltarea și aplicarea bateriilor cu litiu în lume va introduce o perspectivă mai largă, care va promova reforma energetică și inovarea societății umane și va injecta un nou impuls dezvoltării durabile. a economiei şi societăţii şi întărirea protecţiei mediului.Fiind o companie auto lider în industrie, Tesla este ca un somn.În timp ce stimulează dezvoltarea de noi vehicule cu energie, preia, de asemenea, conducerea în provocarea mediului de piață a bateriilor cu litiu.

Zeng Yuqun a dezvăluit odată povestea interioară a alianței sale cu Tesla: mosc a vorbit despre cost toată ziua.Implicația este că Tesla reduce costul bateriilor.Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că, în procesul de grabă a erei Tesla și Ningde pe piața chineză, atât vehiculul, cât și bateria nu ar trebui să ignore problema calității din cauza costului.Odată așa, seria internă originală de politici bine intenționate va fi mult redusă în semnificație.

În plus, există o realitate sumbră.Deși China domină piața bateriilor cu litiu, cele mai multe tehnologii de bază și brevete de fosfat de fier litiu și materiale ternare nu sunt în mâinile poporului chinez.În comparație cu Japonia, China are un decalaj mare în investițiile umane și de capital în cercetarea și dezvoltarea bateriilor cu litiu.Aceasta evidențiază importanța cercetării științifice de bază, care depinde de persistența și investiția pe termen lung a statului, a instituțiilor de cercetare științifică și a întreprinderilor.

În prezent, bateriile cu litiu se îndreaptă spre a treia generație după cele două generații anterioare de oxid de litiu cobalt, fosfat de fier litiu și ternar de litiu.Întrucât tehnologiile și brevetele de bază ale primelor două generații au fost împărțite de companii străine, China nu are suficiente avantaje de bază, dar poate fi capabilă să inverseze situația în generația următoare prin layout-ul timpuriu.Având în vedere calea de dezvoltare industrială a cercetării și dezvoltării de bază, a cercetării aplicative și a dezvoltării de produse a materialelor bateriilor, ar trebui să fim pregătiți pentru un război pe termen lung.

Trebuie remarcat faptul că dezvoltarea și aplicarea bateriilor cu litiu în China se confruntă încă cu multe provocări.De exemplu, în utilizarea efectivă a vehiculelor cu energie nouă a bateriei cu litiu, există încă unele probleme, cum ar fi densitatea scăzută de energie, performanța slabă la temperatură scăzută, timpul lung de încărcare, durata de viață scurtă și așa mai departe.

Din 2019, China a anulat „lista albă” a bateriilor, iar întreprinderi străine precum LG și Panasonic au revenit pe piața chineză, cu o ofensivă de layout extrem de rapidă.În același timp, odată cu creșterea presiunii asupra costului bateriilor cu litiu, concurența pe piața internă devine din ce în ce mai intensă.Acest lucru va forța întreprinderile relevante să câștige avantajul în concurență deplină cu o performanță mai mare a costurilor de produs și o capacitate de reacție mai rapidă a pieței, astfel încât să promoveze modernizarea și creșterea continuă a industriei bateriilor cu litiu din China.


Ora postării: 16-mar-2021
Căutați mai multe informații despre produsele profesionale și soluțiile de alimentare ale DET Power?Avem o echipă de experți gata să vă ajute mereu.Vă rugăm să completați formularul și reprezentantul nostru de vânzări vă va contacta în cel mai scurt timp.