Ráno 21. dubna 2014 pižmo seskočilo na padáku v Pekingu Qiaofu Fangcao soukromým letadlem a vydalo se na ministerstvo vědy a technologie Číny na první zastávku, aby prozkoumalo budoucnost vstupu Tesly do Číny.Ministerstvo vědy a techniky vždy Teslu povzbuzovalo, ale tentokrát musk zavřel dveře a dostal následující odpověď: Čína zvažuje daňovou reformu elektromobilů.Před dokončením reformy budou muset modely stále platit 25% sazbu jako vozidla na tradiční paliva.

Musk tedy plánuje „zakřičet“ na summitu inovátorů v parku geek.V hlavním sále koncertní síně Zhongshan byli na pódiu usazeni Yang Yuanqing, Zhou Hongyi, Zhang Yiming a další.A pižmo čekal za pódiem, vytáhl mobil a tweetoval.Když zazněla hudba, vykročil na pódium, jásal a tleskal.Ale když se vrátil do Spojených států, tweetoval a stěžoval si: „V Číně jsme jako lezoucí dítě.

Od té doby byla Tesla již několikrát na pokraji bankrotu, protože trh je obecně medvědí a problém dystokie vedl k půlročnímu cyklu shromažďování zákazníků.V důsledku toho pižmo zkolabovalo a dokonce kouřilo marihuanu naživo a každý den spalo v kalifornské továrně, aby sledovalo pokrok.Nejlepší způsob, jak vyřešit problém s kapacitou, je postavit super továrny v Číně.Musk za tímto účelem plakal ve svém projevu v Hongkongu: pro čínské zákazníky se dokonce naučil používat wechat.

Čas letí.ledna 2020 pižmo znovu přijelo do Šanghaje a dodalo první várku domácích klíčů modelu 3 čínským majitelům aut v továrně Tesla Shanghai Super.Jeho první slova byla: Děkuji čínské vládě.Na místě měl také tanec na masáž zad.Od té doby, s prudkým snížením ceny domácího modelu 3, mnoho lidí v tomto odvětví i mimo něj s hrůzou prohlásilo: blíží se konec čínských nových energetických vozidel.

V minulém roce však Tesla zažila rozsáhlé incidenty převrácení, včetně samovznícení baterie, vymknutí motoru z kontroly, odlétnutí střešního okna atd. A Teslovin postoj se stal „rozumným“ nebo arogantním.Teslu v poslední době kvůli výpadku proudu u nových aut kritizovala centrální média.Relativně řečeno, problém se smršťováním baterie Tesla je velmi běžný, majitelé automobilů na internetu odsoudili hlas také jeden po druhém.

S ohledem na to státní orgány oficiálně zasáhly.Nedávno provedla Generální správa dozoru nad trhem a dalších pět oddělení rozhovor s Teslou, což se týkalo především problémů, jako je abnormální zrychlení, požár baterie, vzdálený upgrade vozidla atd. Jak všichni víme, domácí lithium-železofosfátové baterie se v zásadě používají v domácím modelu 3 .

Jak důležitá je lithiová baterie?Když se podíváme zpět na průběh průmyslového rozvoje, skutečně Čína chápe základní technologii?Jak dosáhnout úspěchu?

1/ Důležitý nástroj doby

Ve 20. století lidstvo vytvořilo více bohatství než za předchozích 2000 let.Mezi nimi lze vědu a techniku ​​považovat za rozhodující sílu při podpoře globální civilizace a hospodářského rozvoje.V posledních sto letech jsou vědecké a technologické vynálezy vytvořené lidskými bytostmi brilantní jako hvězdy a u dvou z nich se uznává, že mají dalekosáhlý vliv na historický proces.První jsou tranzistory, bez kterých by nebyly počítače;druhým jsou lithium-iontové baterie, bez kterých by byl svět nepředstavitelný.

Dnes jsou lithiové baterie každý rok používány v miliardách mobilních telefonů, notebooků a dalších elektronických produktech, stejně jako v milionech nových energetických vozidel a dokonce ve všech přenosných zařízeních na Zemi, která potřebují nabíjení.Navíc s příchodem nové revoluce energetických vozidel a vytvořením více mobilních zařízení bude mít průmysl lithiových baterií světlou budoucnost.Například roční výstupní hodnota samotných lithiových bateriových článků dosáhla 200 miliard juanů a budoucnost je za rohem.

„Třešničkou na dortu“ budou také plány a harmonogramy budoucího vyřazení vozidel na pohon paliva formulované různými zeměmi světa.První z nich je Norsko v roce 2025 a Spojené státy, Japonsko a mnoho evropských zemí kolem roku 2035. Čína nemá jasný časový plán.Pokud se v budoucnu neobjeví žádná nová technologie, bude průmysl lithiových baterií vzkvétat po celá desetiletí.Dá se říci, že kdo vlastní základní technologii lithiové baterie, znamená mít žezlo ovládnout průmysl.

Západoevropské země stanovily harmonogram vyřazování palivových vozidel

V průběhu let spustily Evropa a Spojené státy, Čína, Japonsko a Jižní Korea na poli lithiových baterií tvrdou konkurenci a dokonce rvačky, do které se zapojilo mnoho slavných vědců, mnoho špičkových univerzit a výzkumných institucí, stejně jako giganti a kapitálová konsorcia v ropný, chemický, automobilový, vědecký a technologický průmysl.Kdo by si pomyslel, že vývoj globálního průmyslu lithiových baterií je stejný jako vývoj polovodičů: vznikl v Evropě a Spojených státech, silnější než Japonsko a Jižní Korea, a nakonec se stal dominantním v Číně.

V 70. a 80. letech se v Evropě a Americe objevila technologie lithiových baterií.Později Američané postupně vynalezli lithium-kobaltový oxid, lithium-manganový oxid a lithium-železo-fosfátové baterie, které zaujaly vedoucí postavení v tomto odvětví.V roce 1991 Japonsko jako první industrializovalo lithium-iontové baterie, ale poté se trh dále zmenšoval.Jižní Korea naopak spoléhá na stát, že ji bude tlačit kupředu.Čína zároveň se silnou podporou vlády udělala z průmyslu lithiových baterií krok za krokem první na světě.

Ve vývoji průmyslu lithiových baterií hrály Evropa, Amerika a Japonsko důležitou roli při podpoře technologie.V roce 2019 byla Nobelova cena za chemii udělena americkým vědcům Johnu Goodinafovi, Stanleymu whitinghamovi a japonskému vědci Yoshinovi jako uznání jejich přínosu k výzkumu a vývoji lithium-iontových baterií.Vzhledem k tomu, že vědci ze Spojených států a Japonska získali Nobelovu cenu, může se Čína skutečně ujmout vedení v základní technologii lithiových baterií?

2/ Kolébka lithiové baterie 

Vývoj globální technologie lithiových baterií má před sebou dlouhou cestu.Na začátku 70. let, v reakci na ropnou krizi, Exxon zřídil výzkumnou laboratoř v New Jersey, která přilákala velké množství špičkových talentů ve fyzice a chemii, včetně Stanleyho whitinghama, postdoktorského pracovníka v oboru elektrochemie pevných látek na Stanfordské univerzitě.Jeho cílem je rekonstruovat nové energetické řešení, tedy vyvinout novou generaci dobíjecích baterií.

Bell Labs zároveň vytvořilo tým chemiků a fyziků ze Stanfordské univerzity.Obě strany zahájily extrémně tvrdou soutěž ve výzkumu a vývoji baterií nové generace.I když výzkum souvisí, „peníze nejsou problém“.Po téměř pěti letech vysoce důvěrného výzkumu Whitingham a jeho tým poprvé vyvinuli první dobíjecí lithium-iontovou baterii na světě.

Tato lithiová baterie kreativně využívá sulfid titanu jako materiál katody a lithium jako materiál anody.Výhodou je nízká hmotnost, velká kapacita a žádný paměťový efekt.Zároveň zahazuje nedostatky předchozí baterie, o které se dá říci, že jde o kvalitativní skok.V roce 1976 společnost Exxon požádala o patent na vynález první lithiové baterie na světě, ale z industrializace netěžila.To však neovlivňuje Whitinghamovu pověst „otce lithia“ a jeho postavení ve světě.

Ačkoli Whitinghamův vynález inspiroval průmysl, spalování nabíjení baterie a vnitřní drcení značně znepokojovalo tým, včetně gudinaf.Proto on a dva postdoktorandi pokračovali v systematickém zkoumání periodické tabulky.V roce 1980 se nakonec rozhodli, že nejlepším materiálem je kobalt.Oxid lithný a kobaltnatý, který lze použít jako katodu lithium-iontových baterií, je mnohem lepší než jakékoli jiné materiály v té době a rychle obsadil trh.

Od té doby udělala technologie lidských baterií podstatný krok vpřed.Co by se stalo bez kobaltitu lithného?Stručně řečeno, proč byl „velký mobilní telefon“ tak velký a těžký?Je to proto, že tam není lithiová kobaltová baterie.Nicméně, ačkoli lithium-kobaltoxidová baterie má mnoho výhod, její nevýhody jsou odhaleny po použití ve velkém měřítku, včetně vysoké ceny, špatné odolnosti proti přebíjení a cyklického výkonu a vážného znečištění odpadem.

Goodinav a jeho student Mike Thackeray tedy pokračovali v hledání lepších materiálů.V roce 1982 Thackeray vynalezl průkopnickou lithium-manganátovou baterii.Ale brzy skočil do Argonne National Laboratory (ANL), aby studoval lithiové baterie.Goodinaf a jeho tým pokračují v hledání alternativních materiálů a redukují seznam na kombinaci železa a fosforu tím, že opět systematicky vyměňují kovy v periodické tabulce.

Železo a fosfor nakonec nevytvořily konfiguraci, kterou tým chtěl, ale vytvořily jinou strukturu: po licoo3 a LiMn2O4 se oficiálně zrodil třetí katodový materiál pro lithium-iontové baterie: LiFePO4.Proto se tři nejdůležitější kladné elektrody lithium-iontových baterií všechny zrodily v laboratoři dinaf již od starověku.Stala se také kolébkou lithiových baterií ve světě, když se narodili výše zmínění dva chemici Nobelovy ceny.

V roce 1996 požádala Texaská univerzita o patent jménem Goodinafovy laboratoře.Jedná se o první základní patent LiFePO4 baterie.Od té doby se k týmu připojila Michelle Armand, francouzská vědkyně v oblasti lithia, a požádala společnost dinaf o patent technologie uhlíkového povlaku LiFePO4, čímž se stal druhým základním patentem LiFePO4.Tyto dva patenty jsou základními patenty, které nelze v žádném případě obejít.

3/ Transfer technologií

S rozvojem technologické aplikace existuje naléhavý problém, který je třeba vyřešit v záporné elektrodě lithiové baterie s oxidem kobaltu, takže nebyla rychle industrializována.V té době se kov lithia používal jako anodový materiál lithiových baterií.I když to mohlo poskytnout poměrně vysokou hustotu energie, vyskytlo se mnoho problémů, včetně postupného práškování materiálu anody a ztráty aktivity a růst lithiových dendritů mohl prorazit membránu, což mělo za následek zkrat nebo dokonce spalování a výbuch baterie.

Když byl problém velmi obtížný, objevili se Japonci.Společnost Sony vyvíjí lithiové baterie již dlouhou dobu a věnuje velkou pozornost globálnímu vývoji.Neexistují však žádné informace o tom, kdy a kde byla získána technologie kobaltitu lithia.V roce 1991 společnost Sony uvedla na trh první komerční lithium-iontovou baterii v historii lidstva a do nejnovějšího fotoaparátu ccd-tr1 vložila několik válcovitých lithiových baterií s oxidem kobaltu.Od té doby byla tvář světové spotřební elektroniky přepsána.

Byl to Yoshino, kdo učinil toto důležité rozhodnutí.On propagoval použití uhlíku (grafit) místo lithia jako anoda lithiové baterie, a kombinoval s lithiem kobalt oxid katoda.To zásadně zlepšuje kapacitu a životnost lithiové baterie a snižuje náklady, což je poslední síla pro industrializaci lithiové baterie.Od té doby se čínské a korejské podniky vrhly na vlnu průmyslu lithiových baterií a v této době byla založena nová energetická technologie (ATL).

Kvůli krádeži technologií se „aliance za práva“ iniciovaná Texaskou univerzitou a některými podniky oháněla meči po celém světě, což vedlo k patentové potyčce, do které bylo zapojeno mnoho zemí a společností.Zatímco si lidé stále myslí, že LiFePO4 je nejvhodnější napájecí baterie, v laboratoři v Kanadě se v tichosti zrodil nový systém katodového materiálu kombinující výhody niobátu lithia, kobaltu lithia a manganu.

V dubnu 2001 vynalezl Jeff Dann, profesor fyziky na Dalhous University a hlavní vědec 3M group Canada, ve velkém měřítku komerční ternární kompozitní katodový materiál na bázi niklu, kobaltu a manganu, který propagoval lithiovou baterii k prolomení posledního kroku vstupu na trh. .27. dubna téhož roku společnost 3M požádala Spojené státy o patent, který je základním základním patentem ternárních materiálů.To znamená, že dokud v ternárním systému, nikdo nemůže obejít.

Téměř ve stejnou dobu Argonne National Laboratory (ANL) poprvé navrhla koncept bohatého lithia a na tomto základě vynalezla vrstvené ternární materiály bohaté na lithium a s vysokým obsahem manganu a úspěšně požádala o patent v roce 2004. A osoba odpovědná za tento technologický vývoj je thackerel, který vynalezl manganát lithný.Až do roku 2012 začala Tesla nabírat tempo postupného vzestupu.Musk nabídl několikanásobně vysoký plat, aby získal lidi z oddělení výzkumu a vývoje lithiových baterií 3M.

3M využil této příležitosti a posunul loď podél proudu, přijal strategii „lidé jdou, ale patentová práva zůstávají“, zcela rozpustil oddělení baterií a dosáhl vyšších zisků exportem patentů a technickou spoluprací.Patenty byly uděleny řadě japonských a korejských výrobců lithiových baterií, jako jsou Elektron, Panasonic, Hitachi, Samsung, LG, L & F a SK, stejně jako katodové materiály, jako jsou Shanshan, Hunan Ruixiang a Beida Xianxian v Číně. celkem více než deset podniků.

Anlovy patenty jsou uděleny pouze třem společnostem: BASF, německému chemickému gigantu, Toyoda industry, japonské továrně na katodové materiály a LG, jihokorejské společnosti.Později, kolem hlavní patentové soutěže ternárních materiálů, byly vytvořeny dvě špičkové průmyslové univerzitní výzkumné aliance.To prakticky formovalo „vrozenou“ technologickou sílu podniků s lithiovými bateriemi na západě, Japonsku a Jižní Koreji, zatímco Čína příliš nezískala.

4/ Vzestup čínských podniků

Vzhledem k tomu, že Čína nezvládla základní technologii, jak narušila situaci?Čínský výzkum lithiových baterií není příliš pozdě, téměř synchronizován se světem.Na konci 70. let na doporučení Chena Liquana, akademika Čínské akademie inženýrství v Německu, založil Fyzikální ústav Čínské akademie věd první iontovou laboratoř v pevném stavu v Číně a zahájil výzkum lithium- iontové vodiče a lithiové baterie.V roce 1995 se ve Fyzikálním ústavu Čínské akademie věd zrodila první čínská lithiová baterie.

Ve stejné době, díky vzestupu spotřební elektroniky v 90. letech 20. století, současně stouply čínské lithiové baterie a objevily se „čtyři giganti“, jmenovitě Lishen, BYD, bick a ATL.Ačkoli Japonsko vedlo vývoj tohoto odvětví, kvůli dilematu přežití Sanyo Electric prodalo společnosti Panasonic a společnost Sony prodala svůj obchod s lithiovými bateriemi výrobě Murata.V tvrdé konkurenci na trhu jsou v Číně „velkou čtyřkou“ pouze BYD a ATL.

V roce 2011 dotační „bílá listina“ čínské vlády zablokovala podniky financované ze zahraničí.Po akvizici japonským kapitálem se identita ATL stala zastaralou.Zeng Yuqun, zakladatel ATL, tedy plánoval osamostatnit byznys s napájecími bateriemi, nechat na něm podílet se čínský kapitál a rozředit akcie mateřské společnosti TDK, ale nedostal souhlas.Zeng Yuqun tedy založil éru Ningde (catl) a udělal pokrok v akumulaci původní technologie a stal se černým koněm.

Pokud jde o cestu technologie, BYD volí bezpečnou a nákladově efektivní lithium-železo fosfátovou baterii, která se liší od lithiové ternární baterie s vysokou hustotou energie v éře Ningde.To souvisí s obchodním modelem společnosti BYD.Wang Chuanfu, zakladatel společnosti, obhajuje „jíst hůl až do konce“.Kromě skel a pneumatik si téměř všechny ostatní díly auta vyrábí a prodává sám a s vnějším světem pak konkuruje cenovým zvýhodněním.Na základě toho se BYD dlouhodobě drží na domácím trhu pevně na druhém místě.

Výhodou BYD je ale také jeho slabina: vyrábí baterie a prodává auta, což přirozeně vyvolává nedůvěru ostatních výrobců automobilů a dává přednost rozkazům konkurentům než sobě.Například Tesla, i když technologie LiFePO4 baterií BYD nashromáždila více, stále volí stejnou technologii z éry Ningde.Aby se situace změnila, BYD plánuje oddělit napájecí baterii a spustit „lopatkovou baterii“.

Od reformy a otevření je lithiová baterie jednou z mála oblastí, která může dohnat vyspělé země.Důvody jsou následující: za prvé, stát přikládá velký význam strategické ochraně;za druhé, ještě není pozdě začít;za třetí, domácí trh je dostatečně velký;za čtvrté, skupina začínajících technických expertů a podnikatelů spolupracuje na prolomení.Ale když přiblížíme, stejně jako název éry Ningde, jsou to ekonomické úspěchy Číny a éra elektrických vozidel, které utvářejí éru Ningde.

Čína v dnešní době nezaostává za vyspělými zeměmi ve výzkumu anodových materiálů a elektrolytů, ale stále existují určité nedostatky, jako je separátor lithiových baterií, hustota energie a tak dále.Je zřejmé, že akumulace technologií na západě, Japonsku a Jižní Koreji má stále nějaké výhody.Například ačkoliv Ningde times je již několik let na prvním místě na globálním trhu s bateriemi, domácí i zahraniční průmyslové výzkumné zprávy stále uvádějí Panasonic a LG na prvním místě, zatímco Ningde times a BYD jsou na druhém místě.

5/ Závěr
 

Nepochybně s dalším rozvojem souvisejícího výzkumu v budoucnu vývoj a aplikace lithiových baterií ve světě přinese širší vyhlídky, které podpoří energetickou reformu a inovace lidské společnosti a vnesou nový impuls do udržitelného rozvoje. hospodářství a společnosti a posílení ochrany životního prostředí.Tesla jako přední automobilová společnost v oboru je jako sumec.Zatímco podněcuje vývoj nových energetických vozidel, ujímá se také vedení při zpochybňování tržního prostředí lithiových baterií.

Zeng Yuqun jednou odhalil vnitřní příběh svého spojenectví s Teslou: Musk celý den mluvil o nákladech.Z toho vyplývá, že Tesla tlačí ceny baterií dolů.Je však třeba poznamenat, že v procesu spěchu éry Tesly a Ningde na čínském trhu by vozidlo i baterie neměly ignorovat problém s kvalitou kvůli nákladům.Jakmile se tak stane, význam původní domácí série dobře míněných politik bude značně omezen.

Navíc je tu chmurná realita.Ačkoli Čína dominuje trhu s lithiovými bateriemi, nejzákladnější technologie a patenty fosforečnanu lithného a ternárních materiálů nejsou v rukou čínského lidu.Ve srovnání s Japonskem má Čína velký rozdíl v lidských a kapitálových investicích do výzkumu a vývoje lithiových baterií.To podtrhuje význam základního vědeckého výzkumu, který závisí na dlouhodobé vytrvalosti a investicích státu, vědeckovýzkumných institucí a podniků.

V současné době se lithiové baterie posouvají ke třetí generaci po předchozích dvou generacích lithium-kobaltoxidu, lithium-železofosfátu a lithium ternární.Vzhledem k tomu, že základní technologie a patenty prvních dvou generací byly rozděleny zahraničními společnostmi, Čína nemá dostatek hlavních výhod, ale může být schopna zvrátit situaci v příští generaci prostřednictvím včasného uspořádání.S ohledem na cestu průmyslového rozvoje základního výzkumu a vývoje, aplikačního výzkumu a produktového vývoje bateriových materiálů bychom měli být připraveni na dlouhodobou válku.

Je třeba poznamenat, že vývoj a aplikace lithiových baterií v Číně stále čelí mnoha výzvám.Například při skutečném používání nových energetických vozidel s lithiovými bateriemi stále existují určité problémy, jako je nízká hustota energie, špatný výkon při nízkých teplotách, dlouhá doba nabíjení, krátká životnost a tak dále.

Od roku 2019 Čína zrušila „bílou listinu“ baterií a zahraniční podniky jako LG a Panasonic se vrátily na čínský trh s extrémně rychlou ofenzívou rozložení.S rostoucím tlakem na cenu lithiových baterií je přitom na tuzemském trhu stále intenzivnější konkurence.To donutí příslušné podniky získat výhodu v plné konkurenci s vyšší výkonností z hlediska nákladů na produkt a rychlejší reakcí trhu, aby se podpořila modernizace a neustálý růst čínského průmyslu lithiových baterií.