Ujutro 21. travnja 2014., Musk je privatnim zrakoplovom skočio padobranom u Peking Qiaofu Fangcao i otišao u Ministarstvo znanosti i tehnologije Kine na prvu stanicu kako bi istražio budućnost Teslinog ulaska u Kinu.Ministarstvo znanosti i tehnologije oduvijek je ohrabrivalo Teslu, no ovoga puta Musk je zatvorio vrata i dobio sljedeći odgovor: Kina razmatra poreznu reformu električnih vozila.Prije dovršetka reforme, model S će i dalje morati plaćati tarifu od 25% kao i vozila s tradicionalnim gorivom.

Dakle, Musk planira "viknuti" kroz summit inovatora u geek Parku.U glavnoj dvorani koncertne dvorane Zhongshan, Yang Yuanqing, Zhou Hongyi, Zhang Yiming i drugi su sjedili na pozornici.A Musk je čekao iza pozornice, izvadio mobitel i tvitao.Kad se začula glazba, on je koračao na pozornicu, navijajući i plješćući.Ali kad se vratio u Sjedinjene Države, tvitao je i požalio se: "U Kini smo kao beba koja puzi."

Od tada je Tesla nekoliko puta bila na rubu bankrota jer je tržište općenito medvjeđe, a problem distocije doveo je do pola godine dugog ciklusa prikupljanja kupaca.Kao rezultat toga, Musk je kolabirao i čak je pušio marihuanu uživo, spavajući u tvornici u Kaliforniji svaki dan kako bi pratio napredak.Najbolji način da se riješi problem kapaciteta je izgradnja super tvornica u Kini.U tu svrhu, Musk je povikao u svom govoru u Hong Kongu: za kineske kupce čak je naučio koristiti wechat.

Vrijeme leti.7. siječnja 2020. Musk je ponovno došao u Šangaj i isporučio prvu seriju ključeva domaćeg modela 3 kineskim vlasnicima automobila u tvornici Tesla Shanghai Super.Njegove prve riječi bile su: Hvala kineskoj vladi.Na licu mjesta imao je i ples trljanja leđa.Od tada, s oštrim smanjenjem cijene domaćeg modela 3, mnogi ljudi unutar i izvan industrije užasnuto govore: dolazi kraj kineskih novih energetskih vozila.

Međutim, u protekloj godini, Tesla je iskusio incidente velikih razmjera s prevrtanjem, uključujući spontano sagorijevanje baterije, motor izvan kontrole, odlijetanje krovnog prozora, itd. A Teslin stav je postao "razuman" ili arogantan.U posljednje vrijeme, zbog nestanka struje novih automobila, Tesla je kritiziran od strane središnjih medija.Relativno govoreći, problem skupljanja Teslinih baterija je vrlo čest, vlasnici automobila na Internetu također osuđuju glas jedan za drugim.

S obzirom na to, državni organi su službeno poduzeli mjere.Nedavno su Opća uprava za nadzor tržišta i ostalih pet odjela intervjuirali Teslu, što je uglavnom uključivalo probleme kao što su abnormalno ubrzanje, požar baterije, daljinska nadogradnja vozila itd. Kao što svi znamo, domaće litij-željezo-fosfatne baterije u osnovi se koriste u domaćem modelu 3 .

Koliko je važna litijska baterija?Gledajući unatrag na tijek industrijskog razvoja, shvaća li Kina doista temeljnu tehnologiju?Kako postići uspjeh?

1/ Važan alat vremena

U 20. stoljeću čovječanstvo je stvorilo više bogatstva nego u zbroju prethodnih 2000 godina.Među njima, znanost i tehnologija mogu se smatrati odlučujućom silom u promicanju globalne civilizacije i gospodarskog razvoja.U proteklih stotinu godina znanstveni i tehnološki izumi koje su stvorila ljudska bića briljantni su poput zvijezda, a za dva od njih prepoznato je da imaju dalekosežan utjecaj na povijesni proces.Prvi su tranzistori, bez kojih ne bi bilo računala;drugi su litij-ionske baterije bez kojih bi svijet bio nezamisliv.

Danas se litijske baterije koriste u milijardama mobilnih telefona, prijenosnih računala i drugih elektroničkih proizvoda svake godine, kao i u milijunima novih energetskih vozila, pa čak i u svim prijenosnim uređajima na svijetu kojima je potrebno punjenje.Osim toga, s dolaskom revolucije novih energetskih vozila i stvaranjem više mobilnih uređaja, industrija litijskih baterija imat će svijetlu budućnost.Na primjer, godišnja vrijednost proizvodnje samo litijevih baterijskih ćelija dosegla je 200 milijardi juana, a budućnost je pred vratima.

Planovi i rasporedi za buduću eliminaciju vozila na gorivo koje su izradile razne zemlje u svijetu također će biti "šlag na torti".Najraniji je Norveška 2025., a Sjedinjene Države, Japan i mnoge europske zemlje oko 2035. Kina nema jasan vremenski plan.Ako u budućnosti ne bude nove tehnologije, industrija litijskih baterija nastavit će cvjetati desetljećima.Može se reći da onaj tko posjeduje temeljnu tehnologiju litijskih baterija znači imati žezlo za dominaciju industrijom.

Zapadnoeuropske zemlje odredile su raspored za postupno ukidanje vozila na gorivo

Tijekom godina, Europa i Sjedinjene Američke Države, Kina, Japan i Južna Koreja pokrenule su oštro natjecanje, pa čak i svađu na području litijevih baterija, uključujući mnoge poznate znanstvenike, mnoga vrhunska sveučilišta i istraživačke institucije, kao i divove i kapitalne konzorcije u naftna, kemijska, automobilska, znanstvena i tehnološka industrija.Tko bi rekao da je razvojni put globalne industrije litijevih baterija bio isti kao i onaj poluvodiča: nastala je u Europi i Sjedinjenim Državama, jača od Japana i Južne Koreje, da bi konačno postala dominirana Kinom.

U 1970-ima i 1980-ima tehnologija litijskih baterija pojavila se u Europi i Americi.Kasnije su Amerikanci izumili litij kobalt oksid, litij mangan oksid i litij željezo fosfat baterije, koje su preuzele vodstvo u industriji.Godine 1991. Japan je prvi industrijalizirao litij-ionske baterije, no tada se tržište nastavilo smanjivati.Južna Koreja, s druge strane, oslanja se na državu da je gura naprijed.U isto vrijeme, uz snažnu potporu vlade, Kina je korak po korak napravila industriju litijskih baterija prvom u svijetu.

U evoluciji industrije litijevih baterija, Europa, Amerika i Japan odigrali su važnu ulogu u promicanju tehnologije.Godine 2019. Nobelovu nagradu za kemiju dobili su američki znanstvenici John Goodinaf, Stanley Whitingham i japanski znanstvenik Yoshino kao priznanje za njihov doprinos istraživanju i razvoju litij-ionskih baterija.Budući da su znanstvenici iz Sjedinjenih Država i Japana osvojili Nobelovu nagradu, može li Kina doista preuzeti vodstvo u temeljnoj tehnologiji litijevih baterija?

2/ Kolijevka litijske baterije 

Razvoj globalne tehnologije litijskih baterija ima dug put koji treba slijediti.Početkom 1970-ih, kao odgovor na naftnu krizu, Exxon je uspostavio istraživački laboratorij u New Jerseyu, privlačeći veliki broj vrhunskih talenata u fizici i kemiji, uključujući Stanleyja Whitinghama, postdoktoranda u elektrokemiji čvrstog stanja na Sveučilištu Stanford.Cilj mu je rekonstruirati novo energetsko rješenje, odnosno razviti novu generaciju punjivih baterija.

U isto vrijeme, Bell Labs je osnovao tim kemičara i fizičara sa Sveučilišta Stanford.Dvije su strane pokrenule iznimno žestoko natjecanje u istraživanju i razvoju baterija sljedeće generacije.Čak i ako je istraživanje povezano, “novac nije problem”.Nakon gotovo pet godina vrlo povjerljivog istraživanja, Whitingham i njegov tim prvi su razvili prvu punjivu litij-ionsku bateriju na svijetu.

Ova litijeva baterija kreativno koristi titanijev sulfid kao materijal katode i litij kao materijal anode.Ima prednosti male težine, velikog kapaciteta i nema efekta pamćenja.Istovremeno odbacuje nedostatke prethodne baterije, što se može reći kao kvalitativni skok.Godine 1976. Exxon je prijavio prvi svjetski patent za izum litijske baterije, ali nije imao koristi od industrijalizacije.Međutim, to ne utječe na ugled Whitinghama kao “oca litija” i njegov status u svijetu.

Iako je Whitinghamov izum nadahnuo industriju, izgaranje punjenja baterije i unutarnje drobljenje uvelike su smetali timu, uključujući gudinaf.Stoga su on i dva poslijedoktoranda nastavili sustavno istraživati ​​periodni sustav elemenata.Godine 1980. konačno su odlučili da je najbolji materijal kobalt.Litij kobalt oksid, koji se može koristiti kao katoda litij-ionskih baterija, daleko je superiorniji od bilo kojeg drugog materijala u to vrijeme i brzo je okupirao tržište.

Od tada je tehnologija ljudskih baterija napravila značajan korak naprijed.Što bi se dogodilo bez litij kobaltita?Ukratko, zašto je "veliki mobitel" bio tako velik i težak?To je zato što ne postoji litij kobaltna baterija.Međutim, iako litij-kobalt-oksidna baterija ima mnoge prednosti, njezini su nedostaci razotkriveni nakon velike primjene, uključujući visoku cijenu, lošu otpornost na prekomjerno punjenje i performanse ciklusa te ozbiljno zagađenje otpadom.

Tako su Goodinav i njegov učenik Mike Thackeray nastavili tražiti bolje materijale.Godine 1982. Thackeray je izumio pionirsku litij-manganatnu bateriju.Ali ubrzo je skoknuo do Argonne National Laboratory (ANL) kako bi proučavao litijeve baterije.A goodinaf i njegov tim nastavljaju tražiti alternativne materijale, smanjujući popis na kombinaciju željeza i fosfora ponovnom sustavnom zamjenom metala u periodnom sustavu.

Na kraju, željezo i fosfor nisu formirali konfiguraciju koju je tim želio, ali su formirali drugu strukturu: nakon licoo3 i LiMn2O4, službeno je rođen treći katodni materijal za litij-ionske baterije: LiFePO4.Stoga su tri najvažnije pozitivne elektrode litij-ionske baterije rođene u dinafovom laboratoriju od davnina.Također je postao kolijevkom litijevih baterija u svijetu, rođenjem gore spomenute dvojice kemičara dobitnika Nobelove nagrade.

Godine 1996. Sveučilište Texas prijavilo je patent u ime goodinafovog laboratorija.Ovo je prvi osnovni patent LiFePO4 baterije.Od tada se Michelle Armand, francuska znanstvenica za litij, pridružila timu i s dinafom prijavila patent za tehnologiju presvlake LiFePO4 ugljikom, čime je postao drugi temeljni patent LiFePO4.Ova dva patenta su ključni patenti koji se ni u kojem slučaju ne mogu zaobići.

3/ Prijenos tehnologije

S razvojem primjene tehnologije, postoji hitan problem koji treba riješiti u negativnoj elektrodi litij-kobalt-oksidne baterije, tako da nije brzo industrijalizirana.U to se vrijeme metalni litij koristio kao anodni materijal za litijeve baterije.Iako je mogao osigurati prilično visoku gustoću energije, bilo je mnogo problema, uključujući postupno raspršivanje anodnog materijala i gubitak aktivnosti, a rast litijevih dendrita mogao bi probiti dijafragmu, rezultirajući kratkim spojem ili čak izgaranjem i eksplozijom baterija.

Kad je problem bio jako težak, pojavili su se Japanci.Sony je dugo vremena razvijao litijske baterije i pazio je na globalni razvoj.Međutim, nema podataka o tome kada i gdje je dobivena tehnologija litij kobaltita.Godine 1991. Sony je izdao prvu komercijalnu litij-ionsku bateriju u povijesti čovječanstva i stavio nekoliko cilindričnih baterija od litij-kobalt-oksida u najnoviju kameru ccd-tr1.Od tada je lice svjetske potrošačke elektronike ponovno ispisano.

Yoshino je bio taj koji je donio ovu važnu odluku.On je bio pionir u korištenju ugljika (grafita) umjesto litija kao anode litijeve baterije, te u kombinaciji s katodom od litij kobalt oksida.To iz temelja poboljšava kapacitet i životni ciklus litijske baterije i smanjuje troškove, što je posljednja snaga za industrijalizaciju litijske baterije.Otada su se kineska i korejska poduzeća uključila u val industrije litijevih baterija, a u to je vrijeme uspostavljena nova energetska tehnologija (ATL).

Zbog krađe tehnologije, "savez za prava" koji su pokrenuli Sveučilište u Teksasu i neka poduzeća vitlaju mačevima po cijelom svijetu, što je rezultiralo patentnom tučnjavom u koju su uključene mnoge zemlje i tvrtke.Dok ljudi još uvijek misle da je LiFePO4 najprikladnija baterija za napajanje, novi sustav katodnog materijala koji kombinira prednosti litij niobata, litij kobalta i litij mangana tiho je rođen u laboratoriju u Kanadi.

U travnju 2001. Jeff Dann, profesor fizike na Sveučilištu Dalhous i glavni znanstvenik 3M grupe Kanada, izumio je veliki komercijalni katodni kompozitni materijal nikal kobalt mangan ternarni, koji je promovirao litijsku bateriju da probije posljednji korak ulaska na tržište .Dana 27. travnja te godine, 3M je podnio zahtjev Sjedinjenim Državama za patent, koji je osnovni temeljni patent trokomponentnih materijala.To znači da sve dok je u trojnom sustavu, nitko se ne može kretati.

Gotovo u isto vrijeme, Argonne National Laboratory (ANL) prvi je predložio koncept bogatog litija, i na toj osnovi izumio slojevite ternarne materijale bogate litijem i visokim sadržajem mangana, te uspješno podnio zahtjev za patent 2004. A osoba zadužena za ovaj tehnološki razvoj je thackerel, koji je izumio litijev manganat.Sve do 2012. Tesla je počeo izbijati zamah postupnog uspona.Musk je ponudio nekoliko puta veću plaću za zapošljavanje ljudi iz 3M-ovog odjela za istraživanje i razvoj litijskih baterija.

Iskoristivši ovu priliku, 3M je gurnuo brod uz struju, prihvatio strategiju “ljudi odlaze, ali patentna prava ostaju”, potpuno raspustio odjel baterija i ostvario veći profit izvozom patenata i tehničkom suradnjom.Patenti su odobreni brojnim japanskim i korejskim tvrtkama za proizvodnju litijskih baterija kao što su Elektron, Panasonic, Hitachi, Samsung, LG, L & F i SK, kao i katodnim materijalima kao što su Shanshan, Hunan Ruixiang i Beida Xianxian u Kini. više od deset poduzeća ukupno.

Anlovi patenti dodijeljeni su samo trima tvrtkama: BASF-u, njemačkom kemijskom divu, Toyoda Industries, japanskoj tvornici katodnog materijala i LG-u, južnokorejskoj tvrtki.Kasnije, oko temeljnog patentnog natjecanja ternarnih materijala, formirana su dva vrhunska sveučilišna istraživačka saveza industrije.To je praktički oblikovalo "urođenu" tehnološku snagu poduzeća za proizvodnju litijskih baterija na zapadu, u Japanu i Južnoj Koreji, dok Kina nije puno dobila.

4/ Uspon kineskih poduzeća

Budući da Kina nije ovladala temeljnom tehnologijom, kako je prekinula situaciju?Kinesko istraživanje litijskih baterija nije prekasno, gotovo je usklađeno sa svijetom.U kasnim 1970-ima, prema preporuci Chen Liquana, akademika Kineske inženjerske akademije u Njemačkoj, Institut za fiziku Kineske akademije znanosti osnovao je prvi ionski laboratorij čvrstog stanja u Kini i započeo istraživanje litija. ionske vodiče i litijeve baterije.Godine 1995. prva kineska litijska baterija rođena je u Institutu za fiziku Kineske akademije znanosti.

U isto vrijeme, zahvaljujući usponu potrošačke elektronike u 1990-ima, kineske litijeve baterije su porasle istovremeno i pojava “četiri diva”, naime Lishen, BYD, bick i ATL.Iako je Japan prednjačio u razvoju industrije, Sanyo Electric je zbog dileme preživljavanja prodao Panasonicu, a Sony svoj posao s litijskim baterijama prodao Murata production.U oštroj konkurenciji na tržištu samo su BYD i ATL “velika četvorka” u Kini.

Godine 2011. kineska vlada je na "bijelom popisu" subvencija blokirala poduzeća financirana iz inozemstva.Nakon što ga je kupio japanski kapital, ATL-ov identitet je zastario.Tako je Zeng Yuqun, osnivač ATL-a, planirao osamostaliti posao s baterijama, pustiti kineski kapital da u tome sudjeluje i razrijediti dionice matične tvrtke TDK, ali nije dobio odobrenje.Tako je Zeng Yuqun utemeljio eru Ningde (catl), i napravio napredak u izvornoj akumulaciji tehnologije, i postao crni konj.

Što se tiče tehnološkog puta, BYD odabire sigurnu i isplativu litij željezo fosfatnu bateriju, koja se razlikuje od litijeve ternarne baterije visoke gustoće energije u eri Ningde.To je povezano s poslovnim modelom tvrtke BYD.Wang Chuanfu, osnivač tvrtke, zagovara "jedenje trske do kraja".Osim stakla i guma, gotovo sve ostale dijelove automobila proizvodi i prodaje sam, a zatim se cjenovno nadmeće s vanjskim svijetom.Na temelju toga BYD je već duže vrijeme čvrsto na drugom mjestu na domaćem tržištu.

Ali BYD-ova prednost je i njegova slabost: proizvodi baterije i prodaje automobile, zbog čega drugi proizvođači automobila prirodno nemaju povjerenja i radije daju naredbe konkurenciji nego sebi.Na primjer, Tesla, iako je BYD-ova LiFePO4 tehnologija baterija nakupila više, i dalje odabire istu tehnologiju iz Ningde ere.Kako bi se situacija promijenila, BYD planira odvojiti pogonsku bateriju i lansirati “blade bateriju”.

Od reforme i otvaranja, litijska baterija jedno je od rijetkih područja koja mogu sustići razvijene zemlje.Razlozi su sljedeći: prvo, država pridaje veliku važnost strateškoj zaštiti;drugo, još nije kasno za početak;treće, domaće tržište je dovoljno veliko;četvrto, skupina ambicioznih tehničkih stručnjaka i poduzetnika radi zajedno kako bi se probili.Ali ako povećamo, baš kao i naziv ere Ningde, kineska ekonomska dostignuća i era električnih vozila oblikuju eru Ningde.

Danas Kina ne zaostaje za razvijenim zemljama u istraživanju anodnih materijala i elektrolita, ali još uvijek postoje neki nedostaci, kao što su separator litijskih baterija, gustoća energije i tako dalje.Očito, akumulacija tehnologije na zapadu, Japanu i Južnoj Koreji još uvijek ima neke prednosti.Na primjer, iako je Ningde times već nekoliko godina prvi na svjetskom tržištu baterija, domaća i strana industrijska izvješća još uvijek navode Panasonic i LG na prvom mjestu, dok su Ningde times i BYD na drugom mjestu.

5. Zaključak
 

Bez sumnje, s daljnjim razvojem srodnih istraživanja u budućnosti, razvoj i primjena litijevih baterija u svijetu otvorit će širu perspektivu, koja će promicati energetsku reformu i inovacije ljudskog društva, te ubrizgati novi zamah u održivi razvoj. gospodarstva i društva te jačanje zaštite okoliša.Kao vodeća automobilska tvrtka u industriji, Tesla je poput soma.Dok potiče razvoj novih energetskih vozila, također preuzima vodstvo u izazovnom tržišnom okruženju litijskih baterija.

Zeng Yuqun je jednom otkrio unutrašnju priču o svom savezništvu s Teslom: Musk cijeli dan govori o troškovima.Implikacija je da Tesla snižava cijenu baterija.Međutim, treba napomenuti da u procesu navale Tesle i Ningdeove ere na kinesko tržište, ni vozilo ni baterija ne bi trebali zanemariti problem kvalitete zbog cijene.Jednom kada bude tako, izvorni domaći niz dobronamjernih politika bit će uvelike smanjen na značaju.

Osim toga, postoji sumorna stvarnost.Iako Kina dominira tržištem litijevih baterija, najvažnije tehnologije i patenti litij željezo fosfata i ternarnih materijala nisu u rukama Kineza.U usporedbi s Japanom, Kina ima veliki jaz u ljudskim i kapitalnim ulaganjima u istraživanje i razvoj litijskih baterija.Time se ističe važnost temeljnih znanstvenih istraživanja koja ovise o dugoročnoj upornosti i ulaganju države, znanstvenoistraživačkih institucija i poduzeća.

Trenutačno se litijeve baterije kreću prema trećoj generaciji nakon prethodne dvije generacije litij kobalt oksida, litij željezo fosfata i litij ternarnog.Budući da su temeljne tehnologije i patente prve dvije generacije podijelile strane tvrtke, Kina nema dovoljno temeljnih prednosti, ali bi mogla preokrenuti situaciju u sljedećoj generaciji putem ranog izgleda.S obzirom na put industrijskog razvoja temeljnog istraživanja i razvoja, istraživanja primjene i razvoja proizvoda baterijskih materijala, trebali bismo biti spremni na dugoročni rat.

Treba napomenuti da se razvoj i primjena litijevih baterija u Kini još uvijek suočavaju s mnogim izazovima.Na primjer, u stvarnom korištenju novih energetskih vozila s litijevim baterijama, još uvijek postoje neki problemi, kao što su niska gustoća energije, loše performanse pri niskim temperaturama, dugo vrijeme punjenja, kratak radni vijek i tako dalje.

Od 2019. godine Kina je ukinula "bijelu listu" baterija, a strane tvrtke poput LG-a i Panasonica vratile su se na kinesko tržište, s iznimno brzom ofenzivom izgleda.U isto vrijeme, sa sve većim pritiskom na cijenu litijevih baterija, konkurencija na domaćem tržištu postaje sve intenzivnija.To će natjerati relevantna poduzeća da steknu prednost u punoj konkurenciji s višim učinkom troškova proizvoda i sposobnošću brže reakcije tržišta, kako bi se promicala nadogradnja i kontinuirani rast kineske industrije litijevih baterija.