Op de ochtend van 21 april 2014 parachuteerde muskus in Beijing Qiaofu Fangcao met een privévliegtuig en ging naar het ministerie van wetenschap en technologie van China voor de eerste stop om de toekomst voor Tesla's intrede in China te verkennen.Het ministerie van wetenschap en technologie heeft Tesla altijd aangemoedigd, maar deze keer sloot Musk de deur en kreeg het volgende antwoord: China overweegt belastinghervorming van elektrische voertuigen.Voordat de hervorming is voltooid, moeten modellen nog steeds 25% tarief betalen, zoals traditionele brandstofvoertuigen.

Dus Musk is van plan om te "schreeuwen" via de geek Park innovators summit.In de grote zaal van de concertzaal van Zhongshan hebben Yang Yuanqing, Zhou Hongyi, Zhang Yiming en anderen op het podium gezeten.En Musk wachtte achter het podium, pakte zijn mobiele telefoon en tweette.Toen de muziek klonk, beende hij juichend en applaudisserend het podium op.Maar toen hij terugkeerde naar de Verenigde Staten, twitterde hij en klaagde: "in China zijn we als een kruipende baby."

Sindsdien heeft Tesla verschillende keren op de rand van het faillissement gestaan, omdat de markt over het algemeen bearish is en het dystokieprobleem heeft geleid tot een half jaar durende incassocyclus van klanten.Als gevolg hiervan stortte muskus in en rookte zelfs live marihuana, elke dag slapend in een fabriek in Californië om de voortgang te volgen.De beste manier om het capaciteitsprobleem op te lossen, is door superfabrieken te bouwen in China.Daartoe riep Musk in zijn toespraak in Hong Kong: voor Chinese klanten leerde hij zelfs wechat gebruiken.

De tijd vliegt.Op 7 januari 2020 kwam Musk opnieuw naar Shanghai en leverde de eerste partij binnenlandse model 3-sleutels aan Chinese autobezitters in de Tesla Shanghai Super-fabriek.Zijn eerste woorden waren: Dank aan de Chinese regering.Hij had ook een rugwrijfdans ter plekke.Sindsdien hebben veel mensen binnen en buiten de industrie, met de scherpe prijsverlaging van het binnenlandse model 3, met afgrijzen gezegd: het einde van China's nieuwe energievoertuigen komt eraan.

Het afgelopen jaar heeft Tesla echter te maken gehad met grootschalige rollover-incidenten, waaronder zelfontbranding van de batterij, uitgevallen motor, wegvliegend dakraam, enz. En de houding van Tesla is 'redelijk' of arrogant geworden.De laatste tijd is Tesla vanwege stroomuitval van nieuwe auto's bekritiseerd door de centrale media.Relatief gezien is het probleem van het krimpen van de Tesla-batterij heel gebruikelijk, autobezitters op internet klagen ook de ene na de andere stem aan.

Met het oog hierop kwamen de staatsorganen officieel in actie.Onlangs hebben de Algemene Administratie van Markttoezicht en andere vijf afdelingen Tesla geïnterviewd, waarbij het vooral ging om problemen zoals abnormale acceleratie, batterijbrand, upgrade van voertuigen op afstand, enz. Zoals we allemaal weten, worden huishoudelijke lithium-ijzerfosfaatbatterijen voornamelijk gebruikt in huishoudelijk model 3 .

Hoe belangrijk is een lithiumbatterij?Begrijpt China, terugkijkend op de loop van de industriële ontwikkeling, de kerntechnologie echt?Hoe succes behalen?

1/ Het belangrijkste instrument van deze tijd

In de 20e eeuw heeft de mensheid meer rijkdom gecreëerd dan de som van de voorgaande 2000 jaar.Onder hen kunnen wetenschap en technologie worden beschouwd als een beslissende kracht bij het bevorderen van wereldwijde beschaving en economische ontwikkeling.In de afgelopen honderd jaar zijn door mensen gecreëerde wetenschappelijke en technologische uitvindingen zo briljant als sterren, en van twee ervan wordt erkend dat ze verreikende invloed hebben op het historische proces.De eerste zijn transistors, zonder welke er geen computers zouden zijn;de tweede zijn lithium-ionbatterijen, zonder welke de wereld onvoorstelbaar zou zijn。

Tegenwoordig worden lithiumbatterijen elk jaar gebruikt in miljarden mobiele telefoons, laptops en andere elektronische producten, evenals in miljoenen nieuwe energievoertuigen en zelfs in alle draagbare apparaten op aarde die moeten worden opgeladen.Bovendien zal de lithiumbatterij-industrie, met de komst van de nieuwe energierevolutie en de creatie van meer mobiele apparaten, een mooie toekomst tegemoet gaan.De jaarlijkse outputwaarde van alleen lithiumbatterijcellen heeft bijvoorbeeld 200 miljard yuan bereikt en de toekomst staat voor de deur.

De plannen en schema's voor de toekomstige afschaffing van brandstofvoertuigen die door verschillende landen in de wereld zijn geformuleerd, zullen ook "kers op de taart" zijn.De vroegste is Noorwegen in 2025 en de Verenigde Staten, Japan en veel Europese landen rond 2035. China heeft geen duidelijk tijdschema.Als er in de toekomst geen nieuwe technologie komt, zal de lithiumbatterij-industrie tientallen jaren blijven floreren.Men kan zeggen dat degene die de kerntechnologie van lithiumbatterijen bezit, betekent dat hij de scepter heeft om de industrie te domineren.

West-Europese landen hebben een tijdschema opgesteld voor het uitfaseren van brandstofvoertuigen

In de loop der jaren hebben Europa en de Verenigde Staten, China, Japan en Zuid-Korea hevige concurrentie en zelfs handgemeen ontketend op het gebied van lithiumbatterijen, waarbij vele beroemde wetenschappers, vele topuniversiteiten en onderzoeksinstellingen, evenals reuzen en kapitaalconsortia in aardolie-, chemische, automobiel-, wetenschaps- en technologie-industrieën.Wie had gedacht dat het ontwikkelingspad van de wereldwijde lithiumbatterij-industrie hetzelfde was als dat van halfgeleiders: het ontstond in Europa en de Verenigde Staten, sterker dan Japan en Zuid-Korea, en werd uiteindelijk gedomineerd door China.

In de jaren zeventig en tachtig ontstond de lithiumbatterijtechnologie in Europa en Amerika.Later vonden de Amerikanen achtereenvolgens lithiumkobaltoxide, lithiummangaanoxide en lithiumijzerfosfaatbatterijen uit, die de leiding namen in de industrie.In 1991 was Japan de eerste die lithium-ionbatterijen industrialiseerde, maar daarna bleef de markt krimpen.Zuid-Korea vertrouwt daarentegen op de staat om het vooruit te helpen.Tegelijkertijd heeft China, met de sterke steun van de regering, stap voor stap de lithiumbatterij-industrie tot de eerste ter wereld gemaakt.

In de evolutie van de lithiumbatterij-industrie hebben Europa, Amerika en Japan een belangrijke rol gespeeld bij het promoten van technologie.In 2019 werd de Nobelprijs voor scheikunde toegekend aan de Amerikaanse wetenschappers John Goodinaf, Stanley Whitingham en de Japanse wetenschapper Yoshino als erkenning voor hun bijdragen aan het onderzoek naar en de ontwikkeling van lithium-ionbatterijen.Kan China, aangezien wetenschappers uit de Verenigde Staten en Japan de Nobelprijs hebben gewonnen, echt het voortouw nemen in de kerntechnologie van lithiumbatterijen?

2/ De wieg van de lithiumbatterij 

De ontwikkeling van de wereldwijde lithiumbatterijtechnologie heeft nog een lange weg te gaan.Begin jaren zeventig richtte Exxon als reactie op de oliecrisis een onderzoekslaboratorium op in New Jersey, waar een groot aantal toptalenten op het gebied van natuurkunde en scheikunde naar toe trok, waaronder Stanley Whitingham, een postdoctoraal onderzoeker in vastestofelektrochemie aan Stanford University.Het doel is om een ​​nieuwe energieoplossing te reconstrueren, dat wil zeggen om een ​​nieuwe generatie oplaadbare batterijen te ontwikkelen.

Tegelijkertijd heeft Bell Labs een team van scheikundigen en natuurkundigen van Stanford University opgezet.De twee partijen hebben een extreem felle concurrentie op gang gebracht in het onderzoek naar en de ontwikkeling van batterijen van de volgende generatie.Ook als het onderzoek gerelateerd is, “geld is geen probleem”.Na bijna vijf jaar zeer vertrouwelijk onderzoek ontwikkelden Whitingham en zijn team eerst 's werelds eerste oplaadbare lithium-ionbatterij.

Deze lithiumbatterij gebruikt op creatieve wijze titaniumsulfide als kathodemateriaal en lithium als anodemateriaal.Het heeft de voordelen van licht gewicht, grote capaciteit en geen geheugeneffect.Tegelijkertijd verwerpt het de tekortkomingen van de vorige batterij, wat een kwalitatieve sprong voorwaarts kan worden genoemd.In 1976 vroeg Exxon 's werelds eerste octrooi voor de uitvinding van lithiumbatterijen aan, maar profiteerde niet van de industrialisatie.Dit heeft echter geen invloed op de reputatie van Whitingham als "vader van lithium" en zijn status in de wereld.

Hoewel de uitvinding van Whitingham de industrie inspireerde, baarde het team, inclusief gudinaf, grote zorgen over het opladen van de batterij en de interne verplettering.Daarom bleef hij samen met twee postdoctorale assistenten het periodiek systeem systematisch verkennen.In 1980 besloten ze uiteindelijk dat kobalt het beste materiaal was.Lithium-kobaltoxide, dat kan worden gebruikt als de kathode van lithium-ionbatterijen, was in die tijd veel beter dan alle andere materialen en nam snel de markt in beslag.

Sindsdien heeft de menselijke batterijtechnologie een flinke stap voorwaarts gemaakt.Wat zou er gebeuren zonder lithiumkobaltiet?Kortom, waarom was de "grote mobiele telefoon" zo groot en zwaar?Het is omdat er geen lithium-kobaltbatterij is.Hoewel een lithium-kobaltoxidebatterij veel voordelen heeft, worden de nadelen ervan zichtbaar na grootschalige toepassing, waaronder hoge kosten, slechte weerstand tegen overbelasting en slechte cyclusprestaties, en ernstige afvalvervuiling.

Dus bleven Goodinav en zijn leerling Mike Thackeray zoeken naar betere materialen.In 1982 vond Thackeray een baanbrekende lithiummanganaatbatterij uit.Maar al snel sprong hij naar het Argonne National Laboratory (ANL) om lithiumbatterijen te bestuderen.En goodinaf en zijn team blijven zoeken naar alternatieve materialen, waarbij ze de lijst terugbrengen tot een combinatie van ijzer en fosfor door de metalen in het periodiek systeem opnieuw systematisch om te wisselen.

Uiteindelijk vormden ijzer en fosfor niet de configuratie die het team wilde, maar vormden ze een andere structuur: na licoo3 en LiMn2O4 werd officieel het derde kathodemateriaal voor lithium-ionbatterijen geboren: LiFePO4.Daarom werden de drie belangrijkste positieve elektroden van de lithium-ionbatterij allemaal sinds de oudheid geboren in het laboratorium van dinaf.Het is ook de bakermat van lithiumbatterijen in de wereld geworden, met de geboorte van de bovengenoemde twee Nobelprijs-chemici.

In 1996 vroeg de Universiteit van Texas patent aan namens het laboratorium van goodinaf.Dit is het eerste basispatent van de LiFePO4-batterij.Sindsdien heeft Michelle Armand, een Franse lithiumwetenschapper, zich bij het team gevoegd en samen met dinaf het patent aangevraagd voor de LiFePO4-koolstofcoatingtechnologie, waarmee het het tweede basisoctrooi van LiFePO4 werd.Deze twee octrooien zijn de kernoctrooien die in geen geval kunnen worden omzeild.

3/ Technologieoverdracht

Met de ontwikkeling van technologische toepassingen is er een urgent probleem dat moet worden opgelost in de negatieve elektrode van lithium-kobaltoxidebatterijen, dus het is niet snel geïndustrialiseerd.In die tijd werd lithiummetaal gebruikt als anodemateriaal van lithiumbatterijen.Hoewel het een behoorlijk hoge energiedichtheid kon bieden, waren er veel problemen, waaronder het geleidelijk verpoederen van het anodemateriaal en het verlies van activiteit, en de groei van lithiumdendrieten kon het diafragma doorboren, wat resulteerde in kortsluiting of zelfs verbranding en explosie van de accu.

Toen het probleem erg moeilijk was, verschenen de Japanners.Sony is al geruime tijd bezig met de ontwikkeling van lithiumbatterijen en heeft de wereldwijde ontwikkelingen nauwlettend in de gaten gehouden.Er is echter geen informatie over wanneer en waar lithiumkobaltiettechnologie werd verkregen.In 1991 bracht Sony de eerste commerciële lithium-ionbatterij in de menselijke geschiedenis uit en plaatste verschillende cilindrische lithium-kobaltoxidebatterijen in de nieuwste ccd-tr1-camera.Sindsdien is het gezicht van 's werelds consumentenelektronica herschreven.

Het was Yoshino die deze belangrijke beslissing nam.Hij was een pionier in het gebruik van koolstof (grafiet) in plaats van lithium als de anode van een lithiumbatterij, en in combinatie met een lithium-kobaltoxide-kathode.Dit verbetert fundamenteel de capaciteit en levensduur van lithiumbatterijen en verlaagt de kosten, wat de laatste kracht is voor de industrialisatie van lithiumbatterijen.Sindsdien hebben Chinese en Koreaanse ondernemingen zich in de golf van de lithiumbatterij-industrie gestort en werd op dat moment nieuwe energietechnologie (ATL) tot stand gebracht.

Vanwege de diefstal van technologie heeft de "rechtenalliantie", geïnitieerd door de Universiteit van Texas en enkele ondernemingen, over de hele wereld met zwaarden gezwaaid, resulterend in het patentgevecht waarbij veel landen en bedrijven betrokken waren.Terwijl mensen nog steeds denken dat LiFePO4 de meest geschikte batterij is, is in een laboratorium in Canada stilletjes een nieuw kathodemateriaalsysteem ontstaan ​​dat de voordelen van lithiumniobaat, lithiumkobalt en lithiummangaan combineert.

In april 2001 vond Jeff Dann, hoogleraar natuurkunde aan de universiteit van Dalhous en hoofdwetenschapper van 3M Group Canada, een grootschalig commercieel nikkel-kobalt-mangaan ternair composiet kathodemateriaal uit, dat de lithiumbatterij promootte om de laatste stap van het betreden van de markt te doorbreken. .Op 27 april van dat jaar vroeg 3M het patent aan bij de Verenigde Staten, het basispatent voor ternaire materialen.Dit betekent dat zolang in het ternaire systeem niemand er omheen kan.

Bijna tegelijkertijd stelde het Argonne National Laboratory (ANL) voor het eerst het concept van rijk lithium voor, en op basis hiervan vond het gelaagde lithiumrijke en mangaanrijke ternaire materialen uit, en vroeg met succes een patent aan in 2004. En de persoon die verantwoordelijk was voor deze technologische ontwikkeling is Thackerel, de uitvinder van lithiummanganaat.Tot 2012 begon Tesla het momentum van geleidelijke stijging door te breken.Musk bood verschillende keren een hoog salaris aan om mensen te werven van de R & D-afdeling voor lithiumbatterijen van 3M.

3M maakte van deze gelegenheid gebruik, duwde de boot langs de stroming, nam de strategie aan van "mensen gaan, maar patentrechten blijven", ontbond de batterijafdeling volledig en maakte hogere winsten door patenten te exporteren en technische samenwerking.De patenten werden verleend aan een aantal Japanse en Koreaanse lithiumbatterijbedrijven zoals Elektron, Panasonic, Hitachi, Samsung, LG, L & F en SK, evenals kathodematerialen zoals Shanshan, Hunan Ruixiang en Beida Xianxian in China. in totaal meer dan tien ondernemingen.

De patenten van Anl worden slechts verleend aan drie bedrijven: BASF, een Duitse chemische gigant, Toyoda Industries, een Japanse fabriek voor kathodematerialen, en LG, een Zuid-Koreaans bedrijf.Later, rond de kernoctrooiconcurrentie van ternaire materialen, werden twee allianties voor universitair onderzoek aan de top van de industrie gevormd.Dit heeft de "aangeboren" technologische kracht van lithiumbatterijbedrijven in het westen, Japan en Zuid-Korea vrijwel gevormd, terwijl China niet veel heeft gewonnen.

4/ De opkomst van Chinese ondernemingen

Aangezien China de kerntechnologie niet onder de knie heeft, hoe heeft het de situatie doorbroken?China's onderzoek naar lithiumbatterijen is niet te laat, bijna gesynchroniseerd met de wereld.In de late jaren 1970, op aanbeveling van Chen Liquan, een academicus van de Chinese Academie voor Ingenieurswetenschappen in Duitsland, richtte het Instituut voor Natuurkunde van de Chinese Academie van Wetenschappen het eerste solid-state ionlaboratorium in China op en startte het onderzoek naar lithium- ionengeleiders en lithiumbatterijen.In 1995 werd China's eerste lithiumbatterij geboren in het Instituut voor Natuurkunde, de Chinese Academie van Wetenschappen.

Tegelijkertijd zijn dankzij de opkomst van consumentenelektronica in de jaren negentig de Chinese lithiumbatterijen gelijktijdig in opkomst, en de opkomst van "vier reuzen", namelijk Lishen, BYD, Bick en ATL.Hoewel Japan de ontwikkeling van de industrie leidde, verkocht Sanyo Electric vanwege het overlevingsdilemma aan Panasonic en verkocht Sony zijn lithiumbatterijbedrijf aan de productie van Murata.In de hevige concurrentie op de markt zijn alleen BYD en ATL de "grote vier" in China.

In 2011 blokkeerde de "witte lijst" van de Chinese overheid door het buitenland gefinancierde ondernemingen.Na te zijn overgenomen door Japans kapitaal, raakte de identiteit van ATL achterhaald.Dus Zeng Yuqun, de oprichter van ATL, was van plan om de power battery-business onafhankelijk te maken, Chinees kapitaal erin te laten participeren en de aandelen van het moederbedrijf TDK te verwateren, maar hij kreeg geen goedkeuring.Dus richtte Zeng Yuqun het Ningde-tijdperk (catl) op, boekte vooruitgang in de oorspronkelijke technologische accumulatie en werd een zwart paard.

Wat het technologische pad betreft, kiest BYD voor een veilige en kosteneffectieve lithium-ijzerfosfaatbatterij, die verschilt van de lithium-ternaire batterij met hoge energiedichtheid in het Ningde-tijdperk.Dit heeft te maken met het businessmodel van BYD.Wang Chuanfu, de oprichter van het bedrijf, pleit voor "het eten van een stok tot het einde".Behalve het glas en de banden worden bijna alle andere onderdelen van een auto zelf geproduceerd en verkocht, om vervolgens met een prijsvoordeel de concurrentie met de buitenwereld aan te gaan.Op basis hiervan staat BYD al lange tijd stevig op de tweede plaats op de binnenlandse markt.

Maar BYD's voordeel is ook zijn zwakte: het maakt batterijen en verkoopt auto's, wat andere autofabrikanten natuurlijk wantrouwt en liever orders geeft aan concurrenten dan aan zichzelf.Tesla kiest bijvoorbeeld, hoewel BYD's LiFePO4-batterijtechnologie meer heeft verzameld, nog steeds voor dezelfde technologie uit het Ningde-tijdperk.Om de situatie te veranderen, is BYD van plan de stroombatterij te scheiden en de "blade-batterij" te lanceren.

Sinds de hervorming en openstelling is lithiumbatterij een van de weinige velden die de ontwikkelde landen kunnen inhalen.De redenen zijn als volgt: ten eerste hecht de staat veel belang aan strategische bescherming;ten tweede is het niet te laat om te beginnen;ten derde is de binnenlandse markt groot genoeg;ten vierde werkt een groep aspirant-technische experts en ondernemers samen om door te breken.Maar als we inzoomen, net als de naam van het Ningde-tijdperk, zijn het de economische prestaties van China en het tijdperk van elektrische voertuigen die het Ningde-tijdperk vormgeven.

Tegenwoordig loopt China niet achter op de ontwikkelde landen in het onderzoek naar anodematerialen en elektrolyten, maar er zijn nog enkele tekortkomingen, zoals lithiumbatterijscheider, energiedichtheid enzovoort.Het is duidelijk dat de technologische accumulatie van het westen, Japan en Zuid-Korea nog steeds enkele voordelen heeft.Hoewel Ningde Times bijvoorbeeld al enkele jaren op de eerste plaats staat op de wereldwijde batterijmarkt, staan ​​Panasonic en LG nog steeds op de eerste plaats in binnen- en buitenlandse onderzoeksrapporten, terwijl Ningde Times en BYD op de tweede plaats staan.

5. Conclusie
 

Met de verdere ontwikkeling van gerelateerd onderzoek in de toekomst zal de ontwikkeling en toepassing van lithiumbatterijen in de wereld ongetwijfeld een breder perspectief inluiden, wat de energiehervorming en innovatie van de menselijke samenleving zal bevorderen en een nieuwe impuls zal geven aan de duurzame ontwikkeling van economie en samenleving en versterking van de milieubescherming.Als toonaangevend autobedrijf in de branche is Tesla als een meerval.Terwijl het de ontwikkeling van nieuwe energievoertuigen stimuleert, neemt het ook het voortouw in het uitdagen van de marktomgeving voor lithiumbatterijen.

Zeng Yuqun onthulde ooit het inside-verhaal van zijn alliantie met Tesla: Musk heeft het de hele dag over kosten gehad.De implicatie is dat Tesla de kosten van batterijen naar beneden duwt.Er moet echter worden opgemerkt dat in het proces van zowel het Tesla- als het Ningde-tijdperk op de Chinese markt, zowel het voertuig als de batterij het kwaliteitsprobleem niet mogen negeren vanwege de kosten.Als dat eenmaal zo is, zal de oorspronkelijke binnenlandse reeks van goedbedoelde beleidsmaatregelen sterk aan belang worden ingeboet.

Daarnaast is er een grimmige realiteit.Hoewel China de markt voor lithiumbatterijen domineert, zijn de meeste kerntechnologieën en patenten van lithiumijzerfosfaat en ternaire materialen niet in handen van het Chinese volk.In vergelijking met Japan heeft China een grote kloof in menselijke en kapitaalinvesteringen in onderzoek en ontwikkeling van lithiumbatterijen.Dit benadrukt het belang van fundamenteel wetenschappelijk onderzoek, dat afhangt van de volharding en investeringen op lange termijn van de staat, wetenschappelijke onderzoeksinstellingen en ondernemingen.

Momenteel evolueren lithiumbatterijen naar de derde generatie na de vorige twee generaties lithiumkobaltoxide, lithiumijzerfosfaat en lithiumternair.Aangezien de kerntechnologieën en patenten van de eerste twee generaties zijn verdeeld door buitenlandse bedrijven, heeft China niet genoeg kernvoordelen, maar het kan de situatie in de volgende generatie mogelijk omkeren door een vroege lay-out.Gezien het industriële ontwikkelingspad van fundamenteel onderzoek en ontwikkeling, toepassingsonderzoek en productontwikkeling van batterijmaterialen, moeten we voorbereid zijn op een langdurige oorlog.

Opgemerkt moet worden dat de ontwikkeling en toepassing van lithiumbatterijen in China nog steeds voor veel uitdagingen staat.Bij het daadwerkelijke gebruik van nieuwe energievoertuigen met lithiumbatterijen zijn er bijvoorbeeld nog enkele problemen, zoals een lage energiedichtheid, slechte prestaties bij lage temperaturen, lange oplaadtijd, korte levensduur enzovoort.

Sinds 2019 heeft China de "witte lijst" van batterijen geannuleerd en zijn buitenlandse ondernemingen zoals LG en Panasonic teruggekeerd naar de Chinese markt, met een extreem snel lay-outoffensief.Tegelijkertijd wordt, met de toenemende druk op de kosten van lithiumbatterijen, de concurrentie op de binnenlandse markt heviger.Dit zal de relevante ondernemingen dwingen om het voordeel te behalen in volledige concurrentie met hogere productkostenprestaties en een sneller reactievermogen van de markt, om zo de upgrade en continue groei van de Chinese lithiumbatterij-industrie te bevorderen.