2014. április 21-én délelőtt pézsma ejtőernyővel ugrott Pekingben, Qiaofu Fangcaoban magánrepülővel, és elment a Kínai Tudományos és Technológiai Minisztériumba, hogy meglátogassa a Tesla Kínába való belépésének jövőjét.A Tudományos és Technológiai Minisztérium mindig is bátorította a Teslát, de ezúttal a pézsma becsukta az ajtót, és a következő választ kapta: Kína fontolgatja az elektromos járművek adóreformját.A reform befejezése előtt az s modelleknek továbbra is 25%-os tarifát kell fizetniük, mint a hagyományos üzemanyaggal működő járműveknek.

Tehát Musk azt tervezi, hogy "kiáltja" a geek Park újítóinak csúcstalálkozóját.A Zhongshan koncertterem nagytermében Yang Yuanqing, Zhou Hongyi, Zhang Yiming és mások ültek a színpadon.Pézsma pedig a színpad mögött várakozott, elővette a mobilját, és csiripelt.Amikor megszólalt a zene, ujjongva és tapssal a színpadhoz lépett.Ám amikor visszatért az Egyesült Államokba, Twitteren így panaszkodott: „Kínában olyanok vagyunk, mint egy csúszó-mászó baba”.

Azóta a Tesla többször is a csőd szélén állt, mivel a piac általában bedőlt, és a disztócia-probléma fél éves ügyfélgyűjtési ciklushoz vezetett.Ennek eredményeként a pézsma összeesett, és még élőben is marihuánát szívott, és minden nap egy kaliforniai gyárban aludt, hogy figyelemmel kísérje a fejlődést.A kapacitásprobléma megoldásának legjobb módja a szupergyárak építése Kínában.Ennek érdekében pézsma elsírta magát hongkongi beszédében: a kínai vásárlók számára még a wechat használatát is megtanulta.

Repül az idő.2020. január 7-én a musk ismét Sanghajba érkezett, és a Tesla Shanghai Super gyárába szállította az első adag hazai Model 3 kulcsot a kínai autótulajdonosoknak.Első szavai a következők voltak: Köszönöm a kínai kormánynak.A helyszínen hátdörzsölő táncot is tartott.Azóta a 3-as hazai modell drasztikus árcsökkentésével az iparágon belül és kívül is sokan rémülten mondják: közeleg a kínai új energiajárművek vége.

Az elmúlt évben azonban a Tesla nagyszabású borulási eseményeket tapasztalt, beleértve az akkumulátor spontán égését, a motor irányíthatatlanságát, a tetőablak kirepülését stb. A Tesla hozzáállása pedig „ésszerűvé” vagy arrogánssá vált.A közelmúltban az új autók áramkimaradása miatt a Teslát bírálta a központi média.Viszonylagosan elmondható, hogy a Tesla akkumulátor-zsugorodási problémája nagyon gyakori, az autótulajdonosok az interneten is egymás után feljelentik a hangot.

Erre tekintettel az állami szervek hivatalosan is intézkedtek.A közelmúltban a piacfelügyelet általános adminisztrációja és további öt részleg interjút készített a Teslával, amelyek főként olyan problémákkal jártak, mint a rendellenes gyorsulás, az akkumulátor kigyulladása, a jármű távoli frissítése stb. Mint mindannyian tudjuk, a hazai lítium-vas-foszfát akkumulátorokat alapvetően a hazai 3-as modellben használják. .

Mennyire fontos a lítium akkumulátor?Ha visszatekintünk az ipari fejlődés menetére, Kína valóban felfogja az alapvető technológiát?Hogyan lehet sikert elérni?

1/ A kor fontos eszköze

A 20. században az emberiség több vagyont teremtett, mint az előző 2000 év összege.Közülük a tudomány és a technológia a globális civilizáció és a gazdasági fejlődés előmozdításában meghatározó erőnek tekinthető.Az elmúlt száz évben az emberi lények által alkotott tudományos és technológiai találmányok olyan zseniálisak voltak, mint a csillagok, és ezek közül kettőről elismerik, hogy messzemenő hatással van a történelmi folyamatra.Az első a tranzisztorok, amelyek nélkül nem lennének számítógépek;a második a lítium-ion akkumulátorok, amelyek nélkül elképzelhetetlen lenne a világ.

Napjainkban a lítium akkumulátorokat mobiltelefonok, laptopok és egyéb elektronikai termékek milliárdjaiban használják évente, valamint több millió új energiahordozó járműben, sőt a Föld összes hordozható eszközében is, amelyek töltésre szorulnak.Ezen túlmenően, az új energetikai járművek forradalmának megjelenésével és több mobileszköz létrehozásával a lítium akkumulátoripar fényes jövő előtt áll.Például csak a lítium akkumulátorcellák éves kibocsátási értéke elérte a 200 milliárd jüant, és a jövő a sarkon van.

A világ különböző országai által megfogalmazott tervek és ütemtervek az üzemanyag-járművek jövőbeni megszüntetésére szintén „hab a tortán”.A legkorábbi Norvégia 2025-ben, az Egyesült Államok, Japán és számos európai ország pedig 2035 körül. Kínának nincs egyértelmű időterve.Ha a jövőben nem lesz új technológia, a lítiumelem-ipar évtizedekig virágzik.Elmondható, hogy aki birtokolja a lítium akkumulátor alaptechnológiáját, az azt jelenti, hogy a jogar uralja az ipart.

A nyugat-európai országok ütemtervet határoztak meg az üzemanyaggal közlekedő járművek fokozatos megszüntetésére

Az évek során Európa és az Egyesült Államok, Kína, Japán és Dél-Korea heves versenyt, sőt összetűzést indított a lítium akkumulátorok területén, számos híres tudós, számos vezető egyetem és kutatóintézet, valamint óriások és tőkekonzorciumok bevonásával. kőolaj, vegyipar, autóipar, tudomány és technológia.Ki gondolta volna, hogy a globális lítiumelem-ipar fejlődési pályája megegyezik a félvezetőkével: Európából és az Egyesült Államokból indult ki, erősebb, mint Japán és Dél-Korea, végül Kína uralma alá került.

Az 1970-es és 1980-as években a lítium akkumulátor technológia Európában és Amerikában jelent meg.Később az amerikaiak egymás után feltalálták a lítium-kobalt-oxidot, a lítium-mangán-oxidot és a lítium-vas-foszfát akkumulátorokat, amelyek átvették a vezető szerepet az iparágban.1991-ben Japán volt az első, amely iparosította a lítium-ion akkumulátorokat, de aztán a piac tovább zsugorodott.Dél-Korea viszont az államra támaszkodik, hogy előmozdítsa.Ugyanakkor a kormány erőteljes támogatásával Kína lépésről lépésre a világ elsőjévé tette a lítiumelem-ipart.

A lítium akkumulátoripar fejlődésében Európa, Amerika és Japán fontos szerepet játszott a technológia népszerűsítésében.2019-ben a kémiai Nobel-díjat John Goodinaf, Stanley whitingham és Yoshino japán tudósok kapták a lítium-ion akkumulátorok kutatásához és fejlesztéséhez való hozzájárulásuk elismeréseként.Mivel az Egyesült Államokból és Japánból származó tudósok elnyerték a Nobel-díjat, Kína valóban átveheti a vezető szerepet a lítium akkumulátorok alapvető technológiájában?

2/ A lítium akkumulátor bölcsője 

A globális lítium akkumulátor-technológia fejlődése hosszú távon áll előttünk.Az 1970-es évek elején, válaszul az olajválságra, az Exxon kutatólaboratóriumot hozott létre New Jersey-ben, amely számos fizika és kémia kiemelkedő tehetségét vonzotta, köztük Stanley whitinghamet, a Stanford Egyetem szilárdtest-elektrokémiájának posztdoktori ösztöndíjasát.Célja egy új energetikai megoldás rekonstrukciója, vagyis az újratölthető akkumulátorok új generációjának kifejlesztése.

Ezzel egy időben a Bell Labs felállított egy csapatot a Stanford Egyetem vegyészeiből és fizikusaiból.A két fél rendkívül kiélezett versenyt indított a következő generációs akkumulátorok kutatásában és fejlesztésében.Még ha a kutatás összefügg is, „a pénz nem probléma”.Közel öt év rendkívül bizalmas kutatás után whitingham és csapata először fejlesztette ki a világ első újratölthető lítium-ion akkumulátorát.

Ez a lítium akkumulátor kreatívan titán-szulfidot használ katódanyagként és lítiumot anódanyagként.Előnye a könnyű súly, a nagy kapacitás és a memóriaeffektus hiánya.Ugyanakkor elveti az előző akkumulátor hiányosságait, ami minőségi ugrásnak mondható.1976-ban az Exxon kérelmezte a világ első lítium akkumulátor találmányának szabadalmát, de nem részesült az iparosításból.Ez azonban nem befolyásolja whitingham „lítium atyja” hírnevét és a világban elfoglalt helyzetét.

Bár whitingham találmánya ihlette az ipart, az akkumulátor töltési égése és a belső zúzás nagy gondot okozott a csapatnak, beleértve a gudinafot is.Ezért ő és két posztdoktori asszisztens folytatta a periódusos rendszer szisztematikus feltárását.1980-ban végül úgy döntöttek, hogy a legjobb anyag a kobalt.A lítium-ion akkumulátorok katódjaként használható lítium-kobalt-oxid messze felülmúlja az akkori bármely más anyagot, és gyorsan elfoglalta a piacot.

Azóta az emberi akkumulátor-technológia jelentős lépést tett előre.Mi történne lítium-kobaltit nélkül?Röviden, miért volt a „nagy mobiltelefon” olyan nagy és nehéz?Ez azért van, mert nincs lítium-kobalt akkumulátor.Bár a lítium-kobalt-oxid akkumulátornak számos előnye van, hátrányai a nagyszabású alkalmazás után nyilvánvalóvá válnak, beleértve a magas költségeket, a rossz túltöltési ellenállást és a ciklusteljesítményt, valamint a súlyos hulladékszennyezést.

Tehát goodinav és tanítványa, Mike Thackeray továbbra is jobb anyagok után kutattak.1982-ben Thackeray feltalált egy úttörő lítium-manganát akkumulátort.De hamarosan az Argonne Nemzeti Laboratóriumba (ANL) ugrott, hogy tanulmányozza a lítium akkumulátorokat.Goodinaf és csapata pedig továbbra is alternatív anyagok után kutat, és a listát a vas és a foszfor kombinációjára redukálják azáltal, hogy ismét szisztematikusan felcserélik a fémeket a periódusos rendszerben.

A vas és a foszfor végül nem azt a konfigurációt alkotta, amit a csapat akart, hanem egy másik szerkezetet alkottak: a licoo3 és a LiMn2O4 után hivatalosan is megszületett a lítium-ion akkumulátorok harmadik katódanyaga: a LiFePO4.Ezért a három legfontosabb lítium-ion akkumulátor pozitív elektróda mind a dinaf laboratóriumában született ősidők óta.A lítium akkumulátorok bölcsőjévé is vált a világon, a fent említett két Nobel-díjas vegyész születésével.

1996-ban a Texasi Egyetem szabadalmat kért Goodinaf laboratóriuma nevében.Ez a LiFePO4 akkumulátor első alapszabadalma.Azóta Michelle Armand francia lítiumtudós csatlakozott a csapathoz, és a dinaffal együtt kérvényezte a LiFePO4 szénbevonat technológia szabadalmát, amely a LiFePO4 második alapszabadalma lett.Ez a két szabadalom az alapvető szabadalom, amelyet semmi esetre sem lehet megkerülni.

3/ Technológia transzfer

A technológiai alkalmazás fejlődésével sürgősen megoldandó probléma merült fel a lítium-kobalt-oxid akkumulátor negatív elektródájában, ezért azt nem sikerült gyorsan iparosítani.Abban az időben a fém lítiumot a lítium akkumulátorok anódanyagaként használták.Bár meglehetősen nagy energiasűrűséget tudott biztosítani, számos probléma merült fel, beleértve az anód anyagának fokozatos porosodását és az aktivitás elvesztését, valamint a lítium-dendritek növekedése áthatolhat a membránon, ami rövidzárlatot, vagy akár égést és felrobbanást eredményezhet. akkumulátor.

Amikor a probléma nagyon nehéz volt, megjelentek a japánok.A Sony már régóta fejleszt lítium akkumulátorokat, és nagy figyelmet fordított a globális fejlesztésekre.Arról azonban nincs információ, hogy mikor és hol szerezték be a lítium-kobaltit technológiát.1991-ben a Sony kiadta az emberiség történetének első kereskedelmi forgalomban kapható lítium-ion akkumulátorát, és több lítium-kobalt-oxid hengeres akkumulátort helyezett a legújabb ccd-tr1 kamerába.Azóta a világ szórakoztató elektronikájának arca újraíródott.

Yoshino volt az, aki meghozta ezt a fontos döntést.Úttörő szerepet játszott a szén (grafit) használatában a lítium helyett a lítium akkumulátor anódjaként, és lítium-kobalt-oxid katóddal kombinálva.Ez alapvetően javítja a lítium akkumulátor kapacitását és élettartamát, és csökkenti a költségeket, ami az utolsó erő a lítium akkumulátor iparosításához.Azóta a kínai és a koreai vállalatok beözönlöttek a lítium akkumulátoripar hullámába, és ekkor jött létre az új energiatechnológia (ATL).

A technológialopás miatt a Texasi Egyetem és egyes vállalkozások által kezdeményezett „jogi szövetség” világszerte kardot forgat, aminek eredményeként számos ország és vállalat érintette a szabadalmi viszályt.Míg az emberek még mindig azt gondolják, hogy a LiFePO4 a legalkalmasabb akkumulátor, egy kanadai laboratóriumban csendben megszületett egy új katódanyag-rendszer, amely egyesíti a lítium-niobát, a lítium-kobalt és a lítium-mangán előnyeit.

2001 áprilisában Jeff Dann, a Dalhous Egyetem fizikaprofesszora és a 3M csoport Kanada vezető tudósa feltalált egy nagyméretű kereskedelmi nikkel-kobalt-mangán hármas kompozit katódot, amely elősegítette a lítium akkumulátor áttörését a piacra lépés utolsó lépésén. .Ugyanezen év április 27-én a 3M kérte az Egyesült Államokban a szabadalmat, amely a háromkomponensű anyagok alapvető alapszabadalma.Ez azt jelenti, hogy amíg a hármas rendszerben van, senki sem tud megkerülni.

Szinte ezzel egy időben az Argonne National Laboratory (ANL) először javasolta a gazdag lítium fogalmát, és ennek alapján feltalálta a réteges lítiumban gazdag és magas mangántartalmú háromkomponensű anyagokat, és 2004-ben sikeresen kérelmezte a szabadalmat. És a felelős személy ez a technológiai fejlesztés a lítium-manganátot feltaláló thackerel.2012-ig a Tesla elkezdte kitörni a fokozatos emelkedés lendületét.Musk többszörösen magas fizetést ajánlott fel, hogy embereket toborozzon a 3M lítium akkumulátorok kutatás-fejlesztési részlegéről.

Ezt a lehetőséget kihasználva a 3M az áramlat mentén haladt, átvette az „emberek mennek, de a szabadalmi jogok megmaradnak” stratégiáját, teljesen feloszlatta az akkumulátor részleget, és szabadalmak exportjával és műszaki együttműködéssel nagyobb profitra tett szert.A szabadalmakat számos japán és koreai lítium akkumulátor-gyártó vállalat kapta meg, mint például az Elektron, a Panasonic, a Hitachi, a Samsung, az LG, az L & F és az SK, valamint olyan katódanyagokat, mint a Shanshan, Hunan Ruixiang és Beida Xianxian Kínában. összesen több mint tíz vállalkozás.

Az Anl szabadalmait csak három vállalat kapja meg: a BASF, egy német vegyipari óriás, a Toyoda Industries, egy japán katódanyaggyár és az LG, egy dél-koreai vállalat.Később, a háromkomponensű anyagok alapvető szabadalmi versenye körül, két vezető ipari egyetemi kutatási szövetség jött létre.Ez gyakorlatilag formálta a nyugati, japán és dél-koreai lítiumelemes vállalkozások „veleszületett” technológiai erejét, miközben Kína nem sokat nyert.

4/ A kínai vállalatok felemelkedése

Mivel Kína nem sajátította el az alapvető technológiát, hogyan törte meg a helyzetet?A kínai lítium akkumulátor kutatás még nem késő, szinte szinkronban van a világgal.Az 1970-es évek végén Chen Liquan, a németországi Kínai Műszaki Akadémia akadémikusa javaslatára a Kínai Tudományos Akadémia Fizikai Intézete létrehozta az első szilárdtest-ion-laboratóriumot Kínában, és megkezdte a lítium-kutatást. ionvezetők és lítium akkumulátorok.1995-ben megszületett Kína első lítium akkumulátora a Kínai Tudományos Akadémia Fizikai Intézetében.

Ugyanakkor a fogyasztói elektronika 1990-es évekbeli térnyerésének köszönhetően a kínai lítium akkumulátorok egyidejűleg emelkedtek, valamint a „négy óriás”, nevezetesen a Lishen, a BYD, a bick és az ATL megjelenése.Noha Japán vezette az iparág fejlődését, a túlélési dilemma miatt a Sanyo Electric eladta a Panasonicnak, a Sony pedig a lítium akkumulátor üzletágát a Murata gyártásának.A kiélezett piaci versenyben csak a BYD és az ATL a „négy nagy” Kínában.

2011-ben a kínai kormány támogatási „fehér listája” blokkolta a külföldről finanszírozott vállalkozásokat.Miután a japán tőke megszerezte az ATL személyazonosságát, elavulttá vált.Zeng Yuqun, az ATL alapítója tehát azt tervezte, hogy függetleníti az akkumulátor-üzletágat, engedi, hogy a kínai tőke részt vegyen benne, és felhígítsa az anyavállalat, a TDK részvényeit, de nem kapott jóváhagyást.Így Zeng Yuqun megalapította a Ningde-korszakot (catl), és előrehaladt az eredeti technológiai felhalmozásban, és fekete lóvá vált.

Ami a technológiai utat illeti, a BYD biztonságos és költséghatékony lítium-vas-foszfát akkumulátort választ, amely különbözik a Ningde-korszak nagy energiasűrűségű háromkomponensű lítium akkumulátorától.Ez összefügg a BYD üzleti modelljével.Wang Chuanfu, a cég alapítója azt szorgalmazza, hogy „egy vesszőt a végéig”.Az üvegeken és a gumikon kívül az autó szinte minden alkatrészét saját maga gyártja és értékesíti, majd árelőnnyel felveszi a versenyt a külvilággal.Ez alapján a BYD hosszú ideje szilárdan a második helyen áll a hazai piacon.

De a BYD előnye a gyengesége is: akkumulátorokat gyárt és autókat ad el, ami miatt a többi autógyártó természetesen bizalmatlanná teszi, és inkább a versenytársaknak adnak meg parancsokat, nem pedig maguknak.Például a Tesla, bár a BYD LiFePO4 akkumulátortechnológiája többet halmozott fel, továbbra is a Ningde-korszak ugyanazt a technológiát választja.A helyzet megváltoztatása érdekében a BYD azt tervezi, hogy szétválasztja az akkumulátort, és elindítja a „blade akkumulátort”.

A reform és a nyitás óta a lítium akkumulátor azon kevés szakterületek egyike, amelyek felzárkózhatnak a fejlett országokhoz.Az okok a következők: egyrészt az állam nagy jelentőséget tulajdonít a stratégiai védelemnek;másodszor, még nem késő elkezdeni;harmadszor, a hazai piac elég nagy;Negyedszer, a feltörekvő műszaki szakértők és vállalkozók egy csoportja együttműködik az áttörésen.De ha ráközelítünk, akárcsak a Ningde-korszak neve, akkor Kína gazdasági vívmányai és az elektromos járművek korszaka alakítja a Ningde-korszakot.

Napjainkban Kína nem marad le a fejlett országok mögött az anódanyagok és elektrolitok kutatásában, de még mindig vannak hiányosságok, mint például a lítium akkumulátor leválasztó, az energiasűrűség stb.Nyilvánvaló, hogy Nyugat, Japán és Dél-Korea technológiai felhalmozódása még mindig rendelkezik bizonyos előnyökkel.Például bár a Ningde times több éve az első helyen áll a globális akkumulátorpiacon, a hazai és külföldi iparági kutatási jelentések még mindig a Panasonicot és az LG-t sorolják az első helyen, míg a Ningde times és a BYD a második helyen állnak.

5/ Következtetés
 

Kétségtelen, hogy a kapcsolódó kutatások további fejlődésével a jövőben a lítium akkumulátorok fejlesztése és alkalmazása a világban egy szélesebb perspektívát nyit, amely elősegíti az emberi társadalom energiareformját és innovációját, és új lendületet ad a fenntartható fejlődésnek. gazdaság és társadalom, valamint a környezetvédelem erősítése.Az iparág vezető autóipari vállalataként a Tesla olyan, mint egy harcsa.Miközben ösztönzi az új energetikai járművek fejlesztését, vezető szerepet tölt be a lítium akkumulátorok piaci környezetének kihívásaiban.

Zeng Yuqun egyszer nyilvánosságra hozta a Teslával kötött szövetség belső történetét: pézsma egész nap a költségekről beszél.Ebből az következik, hogy a Tesla csökkenti az akkumulátorok árát.Megjegyzendő azonban, hogy mind a Tesla, mind a Ningde korszak rohanásában a kínai piacon a jármű és az akkumulátor sem hagyhatja figyelmen kívül a minőségi problémát a költségek miatt.Ha így lesz, a jó szándékú politikák eredeti hazai sorozatának jelentősége jelentősen csökken.

Ráadásul van egy komor valóság is.Bár Kína uralja a lítium akkumulátorok piacát, a lítium-vas-foszfát és a háromkomponensű anyagok legfontosabb technológiái és szabadalmai nem a kínaiak kezében vannak.Ha Japánnal hasonlítjuk össze, Kínában jelentős hiányosságok mutatkoznak a lítiumelemek kutatására és fejlesztésére irányuló humán- és tőkebefektetések terén.Ez rávilágít a tudományos alapkutatások fontosságára, amely az állam, a tudományos kutatóintézetek és a vállalkozások hosszú távú kitartásán és befektetésén múlik.

Jelenleg a lítium akkumulátorok a harmadik generáció felé haladnak a lítium-kobalt-oxid, a lítium-vas-foszfát és a háromkomponensű lítium-oxid előző két generációja után.Mivel az első két generáció alapvető technológiáit és szabadalmait külföldi cégek osztották fel, Kína nem rendelkezik elegendő alapvető előnnyel, de a következő generációban a korai elrendezéssel meg tudja fordítani a helyzetet.Tekintettel az alapkutatás-fejlesztés, az alkalmazáskutatás és az akkumulátoranyagok termékfejlesztésének ipari fejlődési pályájára, egy hosszú távú háborúra kell felkészülnünk.

Meg kell jegyezni, hogy a lítium akkumulátorok fejlesztése és alkalmazása Kínában még mindig számos kihívással néz szembe.Például a lítium akkumulátoros új energiájú járművek tényleges használata során még mindig vannak problémák, mint például az alacsony energiasűrűség, a gyenge teljesítmény alacsony hőmérsékleten, a hosszú töltési idő, a rövid élettartam és így tovább.

2019 óta Kína törölte az akkumulátorok „fehér listáját”, és olyan külföldi vállalatok, mint az LG és a Panasonic, visszatértek a kínai piacra, rendkívül gyors elrendezési offenzívával.Ugyanakkor a lítium akkumulátorok költségeire nehezedő nyomás hatására a hazai piacon egyre élesebb a verseny.Ez arra kényszeríti az érintett vállalkozásokat, hogy a teljes versenyben előnyt szerezzenek magasabb termékköltség-teljesítménnyel és gyorsabb piaci reakcióképességgel, hogy elősegítsék a kínai lítiumelem-ipar korszerűsítését és folyamatos növekedését.