Om morgenen 21. april 2014 hoppet musk i fallskjerm i Beijing Qiaofu Fangcao med privatfly og dro til departementet for vitenskap og teknologi i Kina for første stopp for å utforske fremtiden for Teslas inntog i Kina.Vitenskaps- og teknologidepartementet har alltid oppmuntret Tesla, men denne gangen lukket musk døren og fikk følgende svar: Kina vurderer skattereformen av elektriske kjøretøy.Før fullføringen av reformen vil modellene fortsatt måtte betale 25 % tariff som tradisjonelle drivstoffbiler.

Så musk planlegger å "rope" gjennom geek Park innovators toppmøtet.I hovedsalen i Zhongshan konsertsal har Yang Yuanqing, Zhou Hongyi, Zhang Yiming og andre sittet på scenen.Og musk ventet bak scenen, tok frem mobilen og tvitret.Da musikken hørtes, skred han til scenen, jublet og applaus.Men da han kom tilbake til USA, tvitret han og klaget: «i Kina er vi som en krypende baby.»

Siden den gang har Tesla vært på randen av konkurs flere ganger ettersom markedet generelt er bearish og dystokiproblemet har ført til et halvt år lang kundeinnsamlingssyklus.Som et resultat kollapset musk og til og med røykte marihuana live, og sov på en fabrikk i California hver dag for å overvåke fremgangen.Den beste måten å løse kapasitetsproblemet på er å bygge superfabrikker i Kina.For dette formål gråt musk i sin tale i Hong Kong: For kinesiske kunder lærte han til og med å bruke wechat.

Tiden flyr.7. januar 2020 kom musk til Shanghai igjen og leverte det første partiet med innenlandske modell 3-nøkler til kinesiske bileiere i Tesla Shanghai Super-fabrikken.Hans første ord var: Takk til den kinesiske regjeringen.Han hadde også en rygggniddans på stedet.Siden den gang, med den kraftige prisreduksjonen på innenlandsk modell 3, har mange mennesker i og utenfor industrien sagt forferdet: slutten på Kinas nye energibiler kommer.

Imidlertid har Tesla det siste året opplevd storskala veltehendelser, inkludert spontan forbrenning av batteri, motor ute av kontroll, takvindu som flyr bort, osv. Og Teslas holdning har blitt "rimelig" eller arrogant.Den siste tiden, på grunn av strømbruddet til nye biler, har Tesla blitt kritisert av sentrale medier.Relativt sett, Tesla batteri krymping problem er svært vanlig, bileiere på Internett fordømme stemmen også en etter en.

I lys av dette tok statsorganene offisielt grep.Nylig intervjuet General Administration of Market Supervision og andre fem avdelinger Tesla, som hovedsakelig involverte problemer som unormal akselerasjon, batteribrann, ekstern oppgradering av kjøretøy osv. Som vi alle vet, brukes innenlandske litiumjernfosfatbatterier i hovedsak i innenlands modell 3 .

Hvor viktig er litiumbatteri?Når vi ser tilbake på forløpet av industriell utvikling, forstår Kina virkelig kjerneteknologien?Hvordan oppnå suksess?

1/ Tidens viktige verktøy

På 1900-tallet skapte menneskeheten mer rikdom enn summen av de foregående 2000 årene.Blant dem kan vitenskap og teknologi betraktes som en avgjørende kraft for å fremme global sivilisasjon og økonomisk utvikling.I løpet av de siste hundre årene har vitenskapelige og teknologiske oppfinnelser skapt av mennesker vært like strålende som stjerner, og to av dem er anerkjent for å ha vidtrekkende innflytelse på den historiske prosessen.Den første er transistorer, uten hvilke det ikke ville vært noen datamaskiner;det andre er litium-ion-batterier, uten hvilke verden ville vært utenkelig.

I dag har litiumbatterier blitt brukt i milliarder av mobiltelefoner, bærbare datamaskiner og andre elektroniske produkter hvert år, så vel som millioner av nye energikjøretøyer, og til og med alle de bærbare enhetene på jorden som trenger lading.I tillegg, med fremveksten av den nye energibilrevolusjonen og etableringen av flere mobile enheter, vil litiumbatteriindustrien ha en lys fremtid.For eksempel har den årlige produksjonsverdien for litiumbattericeller alene nådd 200 milliarder yuan, og fremtiden er rett rundt hjørnet.

Planene og tidsplanene for fremtidig eliminering av drivstoffkjøretøyer som er formulert av forskjellige land i verden, vil også være "glasur på kaken".Den tidligste er Norge i 2025, og USA, Japan og mange europeiske land rundt 2035. Kina har ingen klar tidsplan.Hvis det ikke kommer ny teknologi i fremtiden, vil litiumbatteriindustrien fortsette å blomstre i flere tiår.Det kan sies at den som eier kjerneteknologien til litiumbatteri betyr å ha septeret til å dominere industrien.

Vesteuropeiske land setter en tidsplan for utfasing av drivstoffkjøretøyer

I løpet av årene har Europa og USA, Kina, Japan og Sør-Korea lansert hard konkurranse og til og med krangel innen litiumbatterier, og har involvert mange kjente forskere, mange toppuniversiteter og forskningsinstitusjoner, samt giganter og kapitalkonsortier i petroleums-, kjemisk-, bil-, vitenskaps- og teknologiindustrien.Hvem ville trodd at utviklingsveien til den globale litiumbatteriindustrien var den samme som for halvledere: den oppsto i Europa og USA, sterkere enn Japan og Sør-Korea, og ble til slutt dominert av Kina.

På 1970- og 1980-tallet kom litiumbatteriteknologi i Europa og Amerika.Senere oppfant amerikanerne suksessivt litiumkoboltoksid, litiummanganoksid og litiumjernfosfatbatterier, som tok ledelsen i bransjen.I 1991 var Japan først med å industrialisere litium-ion-batterier, men så fortsatte markedet å krympe.Sør-Korea på sin side er avhengig av at staten presser det frem.Samtidig, med sterk støtte fra regjeringen, har Kina gjort litiumbatteriindustrien til den første i verden steg for steg.

I utviklingen av litiumbatteriindustrien har Europa, Amerika og Japan spilt en viktig rolle i å fremme teknologi.I 2019 ble Nobelprisen i kjemi tildelt amerikanske forskere John goodinaf, Stanley whitingham og japanske forskeren Yoshino som en anerkjennelse for deres bidrag til forskning og utvikling av litiumion-batterier.Siden forskere fra USA og Japan har vunnet Nobelprisen, kan Kina virkelig ta ledelsen i kjerneteknologien til litiumbatterier?

2/ Vuggen til litiumbatteri 

Utviklingen av global litiumbatteriteknologi har et langt spor å følge.På begynnelsen av 1970-tallet, som svar på oljekrisen, etablerte Exxon et forskningslaboratorium i New Jersey, og tiltrakk seg et stort antall topptalenter innen fysikk og kjemi, inkludert Stanley whitingham, en postdoktor i faststoffelektrokjemi ved Stanford University.Målet er å rekonstruere en ny energiløsning, det vil si å utvikle en ny generasjon oppladbare batterier.

Samtidig har Bell Labs satt opp et team av kjemikere og fysikere fra Stanford University.De to sidene har lansert en ekstremt hard konkurranse innen forskning og utvikling av neste generasjons batterier.Selv om forskningen er relatert, "er ikke penger et problem".Etter nesten fem år med svært konfidensiell forskning utviklet whitingham og teamet hans først verdens første oppladbare litium-ion-batteri.

Dette litiumbatteriet bruker kreativt titansulfid som katodemateriale og litium som anodemateriale.Den har fordelene med lav vekt, stor kapasitet og ingen minneeffekt.Samtidig forkaster den manglene til det forrige batteriet, som kan sies å være et kvalitativt sprang.I 1976 søkte Exxon om verdens første litiumbatterioppfinnelsespatent, men tjente ikke på industrialiseringen.Dette påvirker imidlertid ikke Whitinghams rykte som "far til litium" og hans status i verden.

Selv om Whitinghams oppfinnelse inspirerte industrien, uroet forbrenningen av batterilading og intern knusing teamet, inkludert gudinaf.Derfor fortsatte han og to postdoktorassistenter å utforske det periodiske systemet systematisk.I 1980 bestemte de seg endelig for at det beste materialet var kobolt.Litiumkoboltoksid, som kan brukes som katode for litiumionbatterier, er langt overlegen alle andre materialer på den tiden og okkuperte raskt markedet.

Siden den gang har menneskelig batteriteknologi tatt et betydelig skritt fremover.Hva ville skje uten litiumkoboltitt?Kort sagt, hvorfor var den "store mobiltelefonen" så stor og tung?Det er fordi det ikke er noe litiumkoboltbatteri.Men selv om litiumkoboltoksidbatteri har mange fordeler, er dets ulemper utsatt etter storskala påføring, inkludert høye kostnader, dårlig overladingsmotstand og syklusytelse og alvorlig avfallsforurensning.

Så goodinav og hans student Mike Thackeray fortsatte å lete etter bedre materialer.I 1982 oppfant Thackeray et banebrytende litiummanganatbatteri.Men snart hoppet han til Argonne National Laboratory (ANL) for å studere litiumbatterier.Og goodinaf og teamet hans fortsetter å lete etter alternative materialer, og reduserer listen til en kombinasjon av jern og fosfor ved nok en gang systematisk å bytte ut metallene i det periodiske systemet.

Til slutt dannet ikke jern og fosfor konfigurasjonen som teamet ønsket, men de dannet en annen struktur: etter licoo3 og LiMn2O4 ble det tredje katodematerialet for litiumionbatterier offisielt født: LiFePO4.Derfor ble de tre viktigste lithium-ion batteri positive elektrodene alle født i dinafs laboratorium siden antikken.Det har også blitt vuggen til litiumbatterier i verden, med fødselen til de ovenfor nevnte to nobelpriskjemikerne.

I 1996 søkte University of Texas om patent på vegne av goodinafs laboratorium.Dette er det første grunnleggende patentet til LiFePO4-batteri.Siden den gang har Michelle Armand, en fransk litiumforsker, sluttet seg til teamet og søkt med dinaf om patentet på LiFePO4 karbonbeleggsteknologi, og har blitt det andre grunnleggende patentet til LiFePO4.Disse to patentene er kjernepatentene som i alle fall ikke kan omgås.

3/ Teknologioverføring

Med utviklingen av teknologiapplikasjoner er det et presserende problem som skal løses i den negative elektroden til litiumkoboltoksidbatteriet, så det har ikke blitt industrialisert raskt.På den tiden ble litiummetall brukt som anodemateriale til litiumbatterier.Selv om det kunne gi ganske høy energitetthet, var det mange problemer, inkludert gradvis pulverisering av anodematerialet og tap av aktivitet, og veksten av litiumdendritter kunne trenge membranen, noe som resulterte i kortslutning eller til og med forbrenning og eksplosjon av membranen. batteri.

Da problemet var veldig vanskelig, dukket japanerne opp.Sony har utviklet litiumbatterier i lang tid, og har fulgt nøye med på den globale utviklingen.Det er imidlertid ingen informasjon om når og hvor litiumkoboltittteknologien ble oppnådd.I 1991 ga Sony ut det første kommersielle litium-ion-batteriet i menneskets historie, og satte flere sylindriske litium-koboltoksid-batterier inn i det nyeste ccd-tr1-kameraet.Siden den gang har ansiktet til verdens forbrukerelektronikk blitt skrevet om.

Det var Yoshino som tok denne viktige avgjørelsen.Han var banebrytende for bruken av karbon (grafitt) i stedet for litium som anode til litiumbatteri, og kombinert med litiumkoboltoksidkatode.Dette forbedrer fundamentalt kapasiteten og levetiden til litiumbatterier, og reduserer kostnadene, som er den siste kraften for industrialiseringen av litiumbatterier.Siden den gang har kinesiske og koreanske bedrifter strømmet inn i bølgen av litiumbatteriindustrien, og ny energiteknologi (ATL) ble etablert på dette tidspunktet.

På grunn av tyveri av teknologi har "rettighetsalliansen" initiert av University of Texas og noen bedrifter brukt sverd over hele verden, noe som har resultert i patentstrid som involverer mange land og selskaper.Mens folk fortsatt tror at LiFePO4 er det mest passende strømbatteriet, har et nytt katodematerialsystem som kombinerer fordelene med litiumniobat, litiumkobolt og litiummangan blitt født i et laboratorium i Canada.

I april 2001 oppfant Jeff Dann, professor i fysikk ved dalhous University og sjefforsker i 3M-gruppen Canada, et kommersielt nikkel-kobolt-mangan ternært sammensatt katodemateriale i stor skala, som fremmet litiumbatteriet til å bryte gjennom det siste trinnet med å komme inn på markedet. .Den 27. april samme år søkte 3M USA om patentet, som er det grunnleggende kjernepatentet for ternære materialer.Dette betyr at så lenge som i det ternære systemet, kan ingen komme seg rundt.

Nesten samtidig foreslo Argonne National Laboratory (ANL) først konseptet med rikt litium, og på dette grunnlaget oppfant de lagdelte litiumrike og høymangan ternære materialer, og søkte med hell om patent i 2004. Og den ansvarlige for denne teknologiutviklingen er thackerel, som oppfant litiummanganat.Fram til 2012 begynte Tesla å bryte ut momentumet av gradvis oppgang.Musk tilbød flere ganger høy lønn for å rekruttere folk fra 3Ms FoU-avdeling for litiumbatterier.

Ved å benytte denne muligheten, presset 3M båten langs strømmen, tok i bruk strategien «folk går, men patentrettigheter forblir», oppløste batteriavdelingen fullstendig og oppnådde høyere fortjeneste ved å eksportere patenter og teknisk samarbeid.Patentene ble gitt til en rekke japanske og koreanske litiumbatteribedrifter som Elektron, Panasonic, Hitachi, Samsung, LG, L & F og SK, samt katodematerialer som Shanshan, Hunan Ruixiang og Beida Xianxian i Kina. mer enn ti virksomheter totalt.

Anls patenter gis bare til tre selskaper: BASF, en tysk kjemisk gigant, Toyoda industries, en japansk katodematerialfabrikk og LG, et sørkoreansk selskap.Senere, rundt kjernepatentkonkurransen for ternære materialer, ble to toppindustriuniversitetsforskningsallianser dannet.Dette har praktisk talt formet den "medfødte" teknologiske styrken til litiumbatteribedrifter i vest, Japan og Sør-Korea, mens Kina ikke har fått mye.

4/ Fremveksten av kinesiske bedrifter

Siden Kina ikke har mestret kjerneteknologien, hvordan brøt den situasjonen?Kinas litiumbatteriforskning er ikke for sent, nesten synkronisert med verden.På slutten av 1970-tallet, under anbefaling av Chen Liquan, en akademiker ved det kinesiske ingeniørakademiet i Tyskland, etablerte Institutt for fysikk ved det kinesiske vitenskapsakademiet det første faststoff-ion-laboratoriet i Kina, og startet forskningen på litium- ioneledere og litiumbatterier.I 1995 ble Kinas første litiumbatteri født i Institute of physics, Chinese Academy of Sciences.

Samtidig, takket være fremveksten av forbrukerelektronikk på 1990-tallet, har Kinas litiumbatterier steget samtidig, og fremveksten av "fire giganter", nemlig Lishen, BYD, bick og ATL.Selv om Japan ledet utviklingen av industrien, solgte Sanyo Electric på grunn av overlevelsesdilemmaet til Panasonic, og Sony solgte sin litiumbatterivirksomhet til Murata-produksjonen.I den harde konkurransen i markedet er det bare BYD og ATL som er de "fire store" i Kina.

I 2011 blokkerte den kinesiske regjeringens "hvite liste" utenlandsk finansierte foretak.Etter å ha blitt kjøpt opp av japansk kapital, ble ATLs identitet utdatert.Så Zeng Yuqun, grunnleggeren av ATL, planla å gjøre kraftbatterivirksomheten uavhengig, la kinesisk kapital delta i den og vanne ut aksjene til morselskapet TDK, men han fikk ikke godkjenning.Så Zeng Yuqun grunnla Ningde-tiden (catl), og gjorde fremskritt i den opprinnelige teknologiakkumuleringen, og ble en svart hest.

Når det gjelder teknologivei, velger BYD et trygt og kostnadseffektivt litiumjernfosfatbatteri, som er forskjellig fra det ternære litiumbatteriet med høy energitetthet i Ningde-tiden.Dette er knyttet til BYDs forretningsmodell.Wang Chuanfu, grunnleggeren av selskapet, tar til orde for "å spise en stokk til slutten".Bortsett fra glasset og dekkene, produseres og selges nesten alle de andre delene av en bil av seg selv, og konkurrerer deretter med omverdenen med en prisfordel.Basert på dette har BYD ligget solid på andreplass på hjemmemarkedet i lang tid.

Men BYDs fordel er også svakheten: den lager batterier og selger biler, noe som gjør at andre bilprodusenter naturlig mistillit og foretrekker å gi ordre til konkurrenter i stedet for seg selv.For eksempel velger Tesla, selv om BYDs LiFePO4-batteriteknologi har akkumulert mer, fortsatt den samme teknologien fra Ningde-tiden.For å endre situasjonen planlegger BYD å skille strømbatteriet og starte "bladbatteriet".

Siden reformen og åpningen er litiumbatteri et av få felt som kan hamle opp med utviklede land.Årsakene er som følger: For det første legger staten stor vekt på strategisk beskyttelse;for det andre er det ikke for sent å starte;for det tredje er hjemmemarkedet stort nok;For det fjerde jobber en gruppe ambisiøse tekniske eksperter og bedrifter sammen for å slå gjennom.Men hvis vi zoomer inn, akkurat som navnet på Ningde-tiden, er det Kinas økonomiske prestasjoner og epoken med elektriske kjøretøy som former Ningde-tiden.

I dag henger ikke Kina etter de utviklede landene i forskningen på anodematerialer og elektrolytter, men det er fortsatt noen mangler, som litiumbatteriseparator, energitetthet og så videre.Tydeligvis har teknologiakkumuleringen i Vesten, Japan og Sør-Korea fortsatt noen fordeler.For eksempel, selv om Ningde times har vært rangert først i det globale batterimarkedet i flere år, viser innenlandske og utenlandske industriforskningsrapporter fortsatt Panasonic og LG i første rangering, mens Ningde times og BYD er i andre rangering.

5. Konklusjon
 

Utvilsomt, med den videre utviklingen av relatert forskning i fremtiden, vil utviklingen og bruken av litiumbatterier i verden innlede et bredere perspektiv, som vil fremme energireformen og innovasjonen i det menneskelige samfunn, og injisere nytt momentum i bærekraftig utvikling økonomi og samfunn og styrking av miljøvern.Som et ledende bilselskap i bransjen er Tesla som en steinbit.Samtidig som den stimulerer utviklingen av nye energikjøretøyer, tar den også ledelsen i å utfordre markedet for litiumbatterier.

Zeng Yuqun avslørte en gang historien om alliansen hans med Tesla: Musk har snakket om kostnad hele dagen.Implikasjonen er at Tesla presser ned kostnadene for batterier.Imidlertid bør det bemerkes at i prosessen med både Tesla- og Ningde-tidens rush på det kinesiske markedet, bør både kjøretøyet og batteriet ikke ignorere kvalitetsproblemet på grunn av kostnadene.Når det er tilfelle, vil den opprinnelige serien av velmente politikker bli sterkt redusert i betydning.

I tillegg er det en dyster virkelighet.Selv om Kina dominerer litiumbatterimarkedet, er de mest kjerneteknologiene og patentene på litiumjernfosfat og ternære materialer ikke i hendene på det kinesiske folket.Sammenlignet med Japan har Kina et stort gap i menneskelige og kapitalinvesteringer i forskning og utvikling av litiumbatterier.Dette fremhever viktigheten av grunnleggende vitenskapelig forskning, som er avhengig av langsiktig utholdenhet og investeringer fra staten, vitenskapelige forskningsinstitusjoner og bedrifter.

For tiden beveger litiumbatterier seg mot tredje generasjon etter de to foregående generasjonene av litiumkoboltoksid, litiumjernfosfat og litium ternært.Ettersom kjerneteknologiene og patentene til de to første generasjonene har blitt delt opp av utenlandske selskaper, har ikke Kina nok kjernefordeler, men det kan være i stand til å snu situasjonen i neste generasjon gjennom tidlig layout.Med tanke på den industrielle utviklingsveien for grunnleggende forskning og utvikling, applikasjonsforskning og produktutvikling av batterimaterialer, bør vi være forberedt på en langsiktig krig.

Det skal bemerkes at utviklingen og bruken av litiumbatterier i Kina fortsatt står overfor mange utfordringer.For eksempel, i den faktiske bruken av litiumbatteri nye energikjøretøyer, er det fortsatt noen problemer, for eksempel lav energitetthet, dårlig lavtemperaturytelse, lang ladetid, kort levetid og så videre.

Siden 2019 har Kina kansellert den "hvite listen" over batterier, og utenlandske foretak som LG og Panasonic har returnert til det kinesiske markedet, med en ekstremt rask layoutoffensiv.Samtidig, med det økende presset på kostnadene for litiumbatterier, blir konkurransen på hjemmemarkedet mer intens.Dette vil tvinge de relevante foretakene til å vinne fordelen i full konkurranse med høyere produktkostnadsytelse og raskere markedsreaksjonsevne, for å fremme oppgradering og kontinuerlig vekst av Kinas litiumbatteriindustri.