Дали водењето на глобалниот пазар на литиумски батерии значи дека Кина ја совлада основната технологија (1)

Утрото на 21 април 2014 година, мошус падна со падобран во Пекинг Киаофу Фангкао со приватен авион и отиде во Министерството за наука и технологија на Кина на првата станица за да ја истражи иднината за влезот на Тесла во Кина.Министерството за наука и технологија отсекогаш ја охрабрувало Тесла, но овој пат Маск ја затвори вратата и го доби следниот одговор: Кина размислува за даночна реформа на електричните возила.Пред завршувањето на реформата, моделот s сепак ќе мора да плаќа 25% тарифа како возилата со традиционални гориво.

Така, Маск планира да „вика“ преку самитот на иноватори на џиковите паркови.Во главната сала на концертната сала Жонгшан, на сцената седнаа Јанг Јуанкинг, Џоу Хонгји, Џанг Јиминг и други.А Маск чекаше зад бината, го извади мобилниот телефон и твитна.Кога музиката се огласи, тој чекореше кон сцената, со овации и аплаузи.Но, кога се врати во Соединетите држави, тој твитна и се пожали: „Во Кина, ние сме како бебе кое ползи“.

Оттогаш, Тесла беше на работ на банкрот неколку пати бидејќи пазарот е генерално нарушен, а проблемот со дистоција доведе до циклус на собирање клиенти долг половина година.Како резултат на тоа, мошус пропадна, па дури и пушеше марихуана во живо, спиејќи во фабрика во Калифорнија секој ден за да го следи напредокот.Најдобар начин да се реши проблемот со капацитетот е да се изградат супер фабрики во Кина.За таа цел, Маск заплака во својот говор во Хонг Конг: за кинеските клиенти, тој дури научи да користи вечет.

 

Времето лета.На 7 јануари 2020 година, мошусот повторно дојде во Шангај и ја предаде првата серија клучеви од домашниот модел 3 на кинеските сопственици на автомобили во фабриката Тесла Шангај Супер.Неговите први зборови беа: Благодарам на кинеската влада.На лице место имаше и танц за триење на грбот.Оттогаш, со наглото намалување на цената на домашниот модел 3, многу луѓе во и надвор од индустријата со ужас рекоа: доаѓа крајот на новите енергетски возила во Кина.

Меѓутоа, во изминатата година, Тесла доживеа големи инциденти со превртување, вклучувајќи спонтано согорување на батеријата, моторот надвор од контрола, одлетувањето на светларникот итн. А ставот на Тесла стана „разумен“ или арогантен.Неодамна, поради прекин на струја на новите автомобили, Tesla беше критикуван од централните медиуми.Релативно кажано, проблемот со собирање на батеријата на Tesla е многу чест, сопствениците на автомобили на Интернет го осудуваат гласот, исто така, еден по друг.

Со оглед на тоа, државните органи официјално презедоа акција.Неодамна, Генералната управа за надзор на пазарот и другите пет оддели ја интервјуираа Тесла, која главно вклучуваше проблеми како што се ненормално забрзување, палење на батериите, далечинско надградба на возилото итн. Како што сите знаеме, домашните литиум железо фосфатни батерии во основа се користат во домашниот модел 3 .

Колку е важна литиумската батерија?Гледајќи наназад на текот на индустрискиот развој, дали Кина навистина ја разбира основната технологија?Како да се постигне успех?

 

1/ Важната алатка на времето

 Дали водењето на глобалниот пазар на литиумски батерии значи дека Кина ја совлада основната технологија (2)

Во 20 век, човештвото создало повеќе богатство од сумата од претходните 2000 години.Меѓу нив, науката и технологијата може да се сметаат како одлучувачка сила во промовирањето на глобалната цивилизација и економскиот развој.Во изминатите сто години, научните и технолошките пронајдоци создадени од човечки суштества се брилијантни како ѕвездите, а две од нив се препознаваат дека имаат големо влијание врз историскиот процес.Првиот е транзистори, без кои нема да има компјутери;второто е литиум-јонските батерии, без кои светот би бил незамислив.

Денес, литиумските батерии се користат во милијарди мобилни телефони, лаптопи и други електронски производи секоја година, како и во милиони возила со нова енергија, па дури и во сите преносливи уреди на земјата кои треба да се полнат.Покрај тоа, со доаѓањето на новата револуција на енергетските возила и создавањето на повеќе мобилни уреди, индустријата за литиумски батерии ќе има светла иднина.На пример, годишната излезна вредност само на ќелиите на литиумските батерии достигна 200 милијарди јуани, а иднината е веднаш зад аголот.

Плановите и распоредите за идното елиминирање на возилата со гориво формулирани од различни земји во светот исто така ќе бидат „шлаг на тортата“.Најраниот е Норвешка во 2025 година, а САД, Јапонија и многу европски земји околу 2035 година. Кина нема јасен временски план.Ако во иднина нема нова технологија, индустријата за литиумски батерии ќе продолжи да цвета со децении.Може да се каже дека кој ја поседува основната технологија на литиумските батерии значи да има жезол да доминира во индустријата.

 

Западноевропските земји поставија распоред за постепено укинување на возилата со гориво

Со текот на годините, Европа и САД, Кина, Јапонија и Јужна Кореја започнаа жестока конкуренција, па дури и тепачка на полето на литиумските батерии, во која се вклучени многу познати научници, многу врвни универзитети и истражувачки институции, како и гиганти и капитални конзорциуми во нафтената, хемиската, автомобилската, науката и технолошката индустрија.Кој би помислил дека развојот на глобалната индустрија за литиумски батерии е ист како оној на полупроводниците: таа потекнува од Европа и САД, посилна од Јапонија и Јужна Кореја, а конечно станала доминирана од Кина.

Во 1970-тите и 1980-тите, технологијата на литиумски батерии се појави во Европа и Америка.Подоцна, Американците последователно измислија литиум кобалт оксид, литиум манган оксид и литиум железо фосфат батерии, кои го презедоа водството во индустријата.Во 1991 година, Јапонија беше првата што ги индустријализираше литиум-јонските батерии, но тогаш пазарот продолжи да се намалува.Јужна Кореја, од друга страна, се потпира на државата да ја турка напред.Во исто време, со силна поддршка од владата, Кина чекор по чекор ја направи индустријата за литиумски батерии прва во светот.

Во еволуцијата на индустријата за литиумски батерии, Европа, Америка и Јапонија одиграа важна улога во промовирањето на технологијата.Во 2019 година, Нобеловата награда за хемија им беше доделена на американските научници Џон Гудинаф, Стенли Витингем и јапонскиот научник Јошино како признание за нивниот придонес во истражувањето и развојот на литиум-јонските батерии.Бидејќи научниците од Соединетите Американски Држави и Јапонија ја добија Нобеловата награда, дали Кина навистина може да го преземе водството во основната технологија на литиумските батерии?

 

2/ Лулка на литиумска батерија 

Развојот на глобалната технологија за литиумски батерии треба да следи долг пат.Во раните 1970-ти, како одговор на нафтената криза, Ексон формираше истражувачка лабораторија во Њу Џерси, привлекувајќи голем број врвни таленти во физиката и хемијата, вклучувајќи го и Стенли Витингем, постдокторски соработник по електрохемија во цврста состојба на Универзитетот Стенфорд.Неговата цел е да реконструира ново енергетско решение, односно да развие нова генерација на батерии на полнење.

Во исто време, Bell Labs формираше тим од хемичари и физичари од Универзитетот Стенфорд.Двете страни започнаа исклучително жестока конкуренција во истражувањето и развојот на батериите од следната генерација.Дури и ако истражувањето е поврзано, „парите не се проблем“.По речиси пет години високо доверливо истражување, Витингем и неговиот тим првпат ја развија првата литиум-јонска батерија на полнење во светот.

Оваа литиумска батерија креативно користи титаниум сулфид како катоден материјал и литиум како аноден материјал.Има предности на мала тежина, голем капацитет и нема мемориски ефект.Во исто време, ги отфрла недостатоците на претходната батерија, што може да се каже дека е квалитативен скок.Во 1976 година, Exxon аплицираше за првиот патент за изум на литиумски батерии во светот, но немаше корист од индустријализацијата.Сепак, ова не влијае на репутацијата на Витингем како „татко на литиумот“ и неговиот статус во светот.

Иако пронајдокот на Витингем ја инспирираше индустријата, согорувањето на батеријата и внатрешното дробење го вознемируваа тимот, вклучително и гудинаф.Затоа, тој и двајца постдокторски асистенти продолжија систематски да го истражуваат периодниот систем.Во 1980 година, тие конечно одлучија дека најдобриот материјал е кобалтот.Литиум кобалт оксидот, кој може да се користи како катода на литиум-јонските батерии, е далеку супериорен во однос на сите други материјали во тоа време и брзо го окупираше пазарот.

Оттогаш, технологијата за човечка батерија направи значителен чекор напред.Што би се случило без литиум кобалтит?Накратко, зошто „големиот мобилен телефон“ беше толку голем и тежок?Тоа е затоа што нема литиумска кобалтна батерија.Сепак, иако батеријата со литиум кобалт оксид има многу предности, нејзините недостатоци се откриваат по примената во големи размери, вклучувајќи висока цена, слаба отпорност на преполнување и перформанси на циклусот и сериозно загадување со отпад.

Така Гудинав и неговиот ученик Мајк Такери продолжија да бараат подобри материјали.Во 1982 година, Такери измислил пионерска батерија од литиум манганат.Но, наскоро, тој скокна во Националната лабораторија Argonne (ANL) за да ги проучува литиумските батерии.И Goodinaf и неговиот тим продолжуваат да бараат алтернативни материјали, сведувајќи ја листата на комбинација од железо и фосфор со уште еднаш систематски менување на металите во периодниот систем.

На крајот, железото и фосфорот не ја формираа конфигурацијата што ја сакаше тимот, туку формираа друга структура: по licoo3 и LiMn2O4, официјално се роди третиот катоден материјал за литиум-јонски батерии: LiFePO4.Затоа, трите најважни позитивни електроди на литиум-јонска батерија се родени во лабораторијата на Динаф уште од античко време.Таа, исто така, стана лулка на литиумските батерии во светот, со раѓањето на горенаведените двајца хемичари со Нобелова награда.

Во 1996 година, Универзитетот во Тексас поднесе барање за патент во име на лабораторијата на Goodinaf.Ова е првиот основен патент на батеријата LiFePO4.Оттогаш, Мишел Арман, француски научник за литиум, се приклучи на тимот и аплицираше со динаф за патент на технологијата за јаглеродно обложување LiFePO4, со што стана вториот основен патент на LiFePO4.Овие два патенти се основните патенти кои во никој случај не можат да се заобиколат.

 

3/ Трансфер на технологија

Со развојот на технолошката апликација, постои итен проблем што треба да се реши во негативната електрода на батеријата од литиум кобалт оксид, така што таа не се индустријализираше брзо.Во тоа време, литиум метал се користеше како аноден материјал на литиумските батерии.Иако можеше да обезбеди доста висока енергетска густина, имаше многу проблеми, вклучувајќи го постепеното прашкање на анодниот материјал и губењето на активноста, а растот на литиумските дендрити може да ја пробие дијафрагмата, што резултира со краток спој или дури и согорување и експлозија на батерија.

Кога проблемот беше многу тежок, се појавија Јапонците.Sony веќе долго време развива литиумски батерии и посветува големо внимание на глобалните случувања.Сепак, нема информации кога и каде е добиена технологијата на литиум кобалтит.Во 1991 година, Sony ја издаде првата комерцијална литиум-јонска батерија во историјата на човештвото и стави неколку цилиндрични батерии од литиум кобалт оксид во најновата ccd-tr1 камера.Оттогаш, лицето на светската потрошувачка електроника е препишано.

Јошино ја донесе оваа важна одлука.Тој беше пионер во употребата на јаглерод (графит) наместо литиум како анода на литиумската батерија и комбинирана со литиум кобалт оксид катода.Ова фундаментално го подобрува капацитетот и животниот век на литиумската батерија и ги намалува трошоците, што е последната сила за индустријализација на литиумската батерија.Оттогаш, кинеските и корејските претпријатија се влегоа во бранот на индустријата за литиумски батерии и во тоа време беше воспоставена нова енергетска технологија (ATL).

Поради кражбата на технологијата, „сојузот за права“ инициран од Универзитетот во Тексас и некои претпријатија се мачеше низ целиот свет, што резултираше со тепачка за патенти во која беа вклучени многу земји и компании.Додека луѓето сè уште мислат дека LiFePO4 е најсоодветната батерија за напојување, нов систем на катоден материјал кој ги комбинира предностите на литиум ниобат, литиум кобалт и литиум манган е тивко роден во лабораторија во Канада.

Во април 2001 година, Џеф Дан, професор по физика на Универзитетот Далхус и главен научник на 3M групата Канада, измислил комерцијален троен композитен материјал од никел кобалт манган од големи размери, кој промовирал литиумската батерија да го пробие последниот чекор од влегувањето на пазарот. .На 27 април истата година, 3M поднесе барање до Соединетите Американски Држави за патентот, кој е основен јадро патент на тројни материјали.Ова значи дека се додека во тројниот систем, никој не може да се заобиколи.

Речиси во исто време, Националната лабораторија Argonne (ANL) првпат го предложи концептот на богат литиум, и врз основа на тоа, измисли слоевити тројни материјали богати со литиум и богат со манган, и успешно аплицираше за патент во 2004 година. И одговорното лице за овој развој на технологијата е такерел, кој го измислил литиум манганат.До 2012 година, Тесла почна да го пробива моментумот на постепен пораст.Маск понуди неколкукратна висока плата за да регрутира луѓе од одделот за истражување и развој на литиумски батерии на 3M.

Искористувајќи ја оваа можност, 3M го турна бродот по струјата, ја усвои стратегијата „луѓето одат, но правата на патент остануваат“, целосно го распушти одделот за батерии и оствари поголем профит со извоз на патенти и техничка соработка.Патентите беа доделени на голем број јапонски и корејски претпријатија за литиумски батерии како што се Elektron, Panasonic, Hitachi, Samsung, LG, L & F и SK, како и катодни материјали како што се Shanshan, Hunan Ruixiang и Beida Xianxian во Кина. вкупно повеќе од десет претпријатија.

Патентите на Анл се доделуваат само на три компании: BASF, германски хемиски гигант, Toyoda индустрии, јапонска фабрика за катодни материјали и LG, јужнокорејска компанија.Подоцна, околу основната конкуренција за патенти на тројни материјали, беа формирани два врвни индустриски универзитетски истражувачки сојузи.Ова практично ја обликуваше „вродената“ технолошка сила на претпријатијата за литиумски батерии на запад, Јапонија и Јужна Кореја, додека Кина не доби многу.

 

4/ Подемот на кинеските претпријатија

Бидејќи Кина не ја совлада основната технологија, како ја разби ситуацијата?Истражувањето на кинеската литиумска батерија не е доцна, речиси синхронизирано со светот.Во доцните 1970-ти, по препорака на Чен Ликван, академик на Кинеската академија за инженерство во Германија, Институтот за физика на Кинеската академија на науки ја основа првата лабораторија за јони во цврста состојба во Кина и започна со истражување на литиум- јонски проводници и литиумски батерии.Во 1995 година, првата кинеска литиумска батерија е родена во Институтот за физика, Кинеската академија на науките.

Во исто време, благодарение на подемот на потрошувачката електроника во 1990-тите, кинеските литиумски батерии се зголемија истовремено, и појавата на „четири гиганти“, имено Lishen, BYD, bick и ATL.Иако Јапонија го предводеше развојот на индустријата, поради дилемата за преживување, Sanyo Electric продаде на Panasonic, а Sony го продаде својот бизнис со литиумски батерии на производството Murata.Во жестоката конкуренција на пазарот, само BYD и ATL се „големата четворка“ во Кина.

Во 2011 година, кинеската влада за субвенционирање „бел список“ ги блокираше претпријатијата финансирани од странство.Откако беше купен од јапонскиот капитал, идентитетот на ATL стана застарен.Така, Зенг Јукун, основачот на ATL, планираше да го направи независен бизнис на батериите за напојување, да дозволи кинески капитал да учествува во него и да ги разводни акциите на матичната компанија TDK, но тој не доби одобрение.Така, Зенг Јукун ја основал ерата Нингде (catl), и напредувал во оригиналната технолошка акумулација и станал црн коњ.

Во однос на технолошкиот пат, BYD избира безбедна и исплатлива литиумска железна фосфатна батерија, која е различна од литиумската тројна батерија со висока енергетска густина во ерата на Нинде.Ова е поврзано со бизнис моделот на BYD.Ванг Чуанфу, основачот на компанијата, се залага „да се јаде бастун до крај“.Освен стаклото и гумите, речиси сите останати делови од автомобилот се произведуваат и продаваат сам, а потоа се натпреваруваат со надворешниот свет со ценовна предност.Врз основа на ова, BYD веќе подолго време е цврсто на второто место на домашниот пазар.

Но, предноста на BYD е и неговата слабост: произведува батерии и продава автомобили, што ги тера другите производители на автомобили природно да имаат недоверба и претпочитаат да им даваат наредби на конкурентите, а не на самите себе.На пример, Tesla, иако технологијата на батерии LiFePO4 на BYD се акумулираше повеќе, сепак ја избира истата технологија од ерата на Ningde.Со цел да се промени ситуацијата, BYD планира да ја одвои батеријата за напојување и да ја лансира „батеријата на сечилото“.

Од реформите и отворањето, литиумската батерија е едно од ретките полиња што може да ги достигне развиените земји.Причините се следните: прво, државата придава големо значење на стратешката заштита;второ, не е доцна за почеток;трето, домашниот пазар е доволно голем;четврто, група аспиранти технички експерти и претпријатија работат заедно за да се пробијат.Но, ако зумираме, исто како и името на ерата на Нингде, економските достигнувања на Кина и ерата на електрични возила се тие што ја обликуваат ерата на Нингде.

Во денешно време, Кина не заостанува зад развиените земји во истражувањето на анодни материјали и електролити, но сепак има некои недостатоци, како сепаратор на литиумски батерии, густина на енергија и сл.Очигледно, технолошката акумулација на западот, Јапонија и Јужна Кореја сè уште има некои предности.На пример, иако Ningde Times е рангирана на прво место на глобалниот пазар на батерии веќе неколку години, извештаите за истражување на домашната и странската индустрија сè уште ги наведуваат Panasonic и LG на првото место, додека Ningde times и BYD се на второто место.

 

5/ Заклучок
 

Несомнено, со понатамошниот развој на поврзаните истражувања во иднина, развојот и примената на литиумските батерии во светот ќе внесе поширока перспектива, која ќе ги промовира енергетските реформи и иновациите на човечкото општество и ќе внесе нов импулс во одржливиот развој на економијата и општеството и зајакнување на заштитата на животната средина.Како водечка автомобилска компанија во индустријата, Тесла е како сом.И покрај тоа што го стимулира развојот на нови енергетски возила, исто така го презема водството во предизвикување на опкружувањето на пазарот на литиумски батерии.

Зенг Јукун еднаш ја откри внатрешната приказна за неговиот сојуз со Тесла: мошус зборува за трошоците цел ден.Импликацијата е дека Тесла ја намалува цената на батериите.Сепак, треба да се напомене дека во процесот на налетот на ерата на Tesla и Ningde на кинескиот пазар, и возилото и батеријата не треба да го игнорираат проблемот со квалитетот поради трошоците.Штом се случи, првобитната домашна серија на добронамерни политики ќе биде значително намалена во значење.

Покрај тоа, постои мрачна реалност.Иако Кина доминира на пазарот на литиумски батерии, повеќето основни технологии и патенти за литиум железо фосфат и тројни материјали не се во рацете на кинескиот народ.Ако се спореди со Јапонија, Кина има голем јаз во човечки и капитални инвестиции во истражување и развој на литиумски батерии.Ова ја истакнува важноста на основното научно истражување, кое зависи од долгорочната истрајност и вложување на државата, научноистражувачките институции и претпријатијата.

Во моментов, литиумските батерии се движат кон третата генерација по претходните две генерации на литиум кобалт оксид, литиум железо фосфат и литиум троен.Бидејќи основните технологии и патентите на првите две генерации се поделени од странски компании, Кина нема доволно основни предности, но можеби ќе може да ја промени ситуацијата во следната генерација преку раниот распоред.Со оглед на индустрискиот развојен пат на основни истражувања и развој, истражување на апликации и развој на производи на материјали за батерии, треба да бидеме подготвени за долготрајна војна.

Треба да се напомене дека развојот и примената на литиумските батерии во Кина сè уште се соочуваат со многу предизвици.На пример, при реалната употреба на нови енергетски возила со литиумски батерии, сè уште има некои проблеми, како што се мала густина на енергија, слаби перформанси при ниска температура, долго време на полнење, краток век на траење и така натаму.

Од 2019 година, Кина ја укина „белата листа“ на батерии, а странските претпријатија како LG и Panasonic се вратија на кинескиот пазар, со екстремно брза офанзива на распоред.Истовремено, со зголемениот притисок врз цената на литиумските батерии, конкуренцијата на домашниот пазар станува се поинтензивна.Ова ќе ги принуди релевантните претпријатија да ја освојат предноста во целосна конкуренција со повисоки перформанси на трошоците на производот и побрза способност за реакција на пазарот, за да се промовира надградбата и континуираниот раст на кинеската индустрија за литиумски батерии.


Време на објавување: Мар-16-2021 година
Дали барате повеќе информации за професионалните производи и решенијата за напојување на DET Power?Имаме стручен тим подготвен секогаш да ви помогне.Ве молиме пополнете го формуларот и нашиот претставник за продажба ќе ве контактира наскоро.