Zjutraj 21. aprila 2014 je Musk z zasebnim letalom skočil s padalom v Peking Qiaofu Fangcao in odšel na kitajsko ministrstvo za znanost in tehnologijo, da bi najprej raziskal prihodnost Teslinega vstopa na Kitajsko.Ministrstvo za znanost in tehnologijo je Teslo vedno spodbujalo, tokrat pa je Musk zaprl vrata in dobil odgovor: Kitajska razmišlja o davčni reformi električnih vozil.Pred zaključkom reforme bo model s še vedno moral plačati 25-odstotno tarifo kot vozila s tradicionalnim gorivom.

Tako namerava Musk "kričati" skozi vrh inovatorjev v parku geekov.V glavni dvorani koncertne dvorane Zhongshan so na odru sedeli Yang Yuanqing, Zhou Hongyi, Zhang Yiming in drugi.Musk pa je počakal za odrom, vzel mobilni telefon in tvitnil.Ko je zaslišala glasba, je z navdušenjem in aplavzom stopil na oder.Ko pa se je vrnil v ZDA, je tvitnil in se pritoževal: "na Kitajskem smo kot plazeči se dojenček."

Od takrat je bil Tesla že nekajkrat na robu bankrota, saj je trg na splošno medvedji, problem distocije pa je povzročil pol leta dolg cikel zbiranja strank.Posledično je Musk propadel in celo v živo kadil marihuano ter vsak dan spal v kalifornijski tovarni, da bi spremljal napredek.Najboljši način za rešitev problema zmogljivosti je gradnja super tovarn na Kitajskem.V ta namen je Musk v svojem govoru v Hongkongu zajokal: za kitajske stranke se je celo naučil uporabljati wechat.

Čas beži.7. januarja 2020 je Musk ponovno prišel v Šanghaj in kitajskim lastnikom avtomobilov v tovarni Tesla Shanghai Super dostavil prvo serijo domačih ključev modela 3.Njegove prve besede so bile: Hvala kitajski vladi.Na mestu je imel tudi drgnjenje hrbta.Od takrat, z močnim znižanjem cen domačega modela 3, je veliko ljudi znotraj in zunaj industrije zgroženo reklo: prihaja konec kitajskih novih energetskih vozil.

Vendar pa je v preteklem letu Tesla doživela obsežne incidente s prevračanjem, vključno s spontanim vžigom akumulatorja, izpadom nadzora nad motorjem, odletom strešnega okna itd. In Teslin odnos je postal »razumen« ali aroganten.V zadnjem času je bila Tesla zaradi izpada električne energije novih avtomobilov deležna kritik osrednjih medijev.Relativno gledano, Tesla baterija krčenje problem je zelo pogost, lastniki avtomobilov na internetu, da odpovejo glas tudi enega za drugim.

Glede na to so državni organi uradno ukrepali.Pred kratkim so generalna uprava za nadzor trga in drugih pet oddelkov intervjuvali Teslo, ki je vključevala predvsem težave, kot so nenormalno pospeševanje, požar akumulatorja, nadgradnja vozila na daljavo itd. Kot vsi vemo, se domače litij-železo-fosfatne baterije v osnovi uporabljajo v domačem modelu 3 .

Kako pomembna je litijeva baterija?Če pogledamo nazaj na potek industrijskega razvoja, ali Kitajska res dojame temeljno tehnologijo?Kako do uspeha?

1/ Pomembno orodje časa

V 20. stoletju je človeštvo ustvarilo več bogastva kot vsota prejšnjih 2000 let.Med njimi lahko znanost in tehnologijo štejemo za odločilno silo pri spodbujanju svetovne civilizacije in gospodarskega razvoja.V zadnjih sto letih so znanstveni in tehnološki izumi, ki so jih ustvarili ljudje, briljantni kot zvezde, dva od njih pa imata daljnosežen vpliv na zgodovinski proces.Prvi so tranzistorji, brez katerih ne bi bilo računalnikov;drugo so litij-ionske baterije, brez katerih si sveta ne bi bilo več mogoče predstavljati.

Danes se litijeve baterije vsako leto uporabljajo v milijardah mobilnih telefonov, prenosnih računalnikih in drugih elektronskih izdelkih, pa tudi v milijonih novih energetskih vozil in celo v vseh prenosnih napravah na svetu, ki potrebujejo polnjenje.Poleg tega bo imela industrija litijevih baterij svetlo prihodnost s prihodom revolucije novih energetskih vozil in ustvarjanjem več mobilnih naprav.Na primer, samo letna proizvodnja litijevih baterijskih celic je dosegla 200 milijard juanov in prihodnost je tik za vogalom.

"Češnja na torti" bodo tudi načrti in načrti za prihodnjo odpravo vozil na gorivo, ki so jih oblikovale različne države po svetu.Najzgodnejša je Norveška leta 2025, ZDA, Japonska in številne evropske države pa okoli leta 2035. Kitajska nima jasnega časovnega načrta.Če v prihodnosti ne bo nove tehnologije, bo industrija litijevih baterij cvetela še desetletja.Lahko rečemo, da kdor ima v lasti osrednjo tehnologijo litijeve baterije, pomeni žezlo za prevlado v industriji.

Zahodnoevropske države so določile časovni načrt za postopno opuščanje vozil na gorivo

V preteklih letih so Evropa in ZDA, Kitajska, Japonska in Južna Koreja sprožile ostro konkurenco in celo prepir na področju litijevih baterij, v katerega so bili vključeni številni znani znanstveniki, številne vrhunske univerze in raziskovalne ustanove, pa tudi velikani in kapitalski konzorciji v naftna, kemična, avtomobilska, znanstvena in tehnološka industrija.Kdo bi si mislil, da je bila razvojna pot svetovne industrije litijevih baterij enaka kot pri polprevodnikih: nastala je v Evropi in ZDA, močnejša od Japonske in Južne Koreje, nazadnje pa je prevladala Kitajska.

V sedemdesetih in osemdesetih letih prejšnjega stoletja se je v Evropi in Ameriki pojavila tehnologija litijevih baterij.Kasneje so Američani zaporedoma izumili litij-kobaltov oksid, litij-manganov oksid in litij-železofosfatne baterije, ki so prevzele vodilno vlogo v industriji.Leta 1991 je Japonska prva industrializirala litij-ionske baterije, potem pa se je trg še naprej krčil.Južna Koreja pa se zanaša na državo, ki jo bo potisnila naprej.Obenem je Kitajska z močno podporo vlade korak za korakom naredila industrijo litijevih baterij prva na svetu.

V razvoju industrije litijevih baterij so Evropa, Amerika in Japonska igrale pomembno vlogo pri spodbujanju tehnologije.Leta 2019 so Nobelovo nagrado za kemijo prejeli ameriški znanstveniki John Goodinaf, Stanley Whitingham in japonski znanstvenik Yoshino kot priznanje za njihov prispevek k raziskavam in razvoju litij-ionskih baterij.Odkar so znanstveniki iz Združenih držav in Japonske prejeli Nobelovo nagrado, ali lahko Kitajska res prevzame vodilno vlogo v osnovni tehnologiji litijevih baterij?

2/ Zibelka litijeve baterije 

Razvoj globalne tehnologije litijevih baterij ima še dolgo pot.V zgodnjih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja je Exxon kot odgovor na naftno krizo ustanovil raziskovalni laboratorij v New Jerseyju, s čimer je pritegnil veliko število vrhunskih talentov na področju fizike in kemije, vključno s Stanleyjem Whitinghamom, podoktorskim sodelavcem na področju elektrokemije trdnih snovi na univerzi Stanford.Njegov cilj je rekonstrukcija nove energetske rešitve, to je razvoj nove generacije akumulatorskih baterij.

Hkrati je Bell Labs ustanovil skupino kemikov in fizikov z univerze Stanford.Obe strani sta sprožili izjemno ostro konkurenco pri raziskavah in razvoju baterij naslednje generacije.Tudi če je raziskava povezana, »denar ni problem«.Po skoraj petih letih zelo zaupnih raziskav sta Whitingham in njegova ekipa najprej razvila prvo polnilno litij-ionsko baterijo na svetu.

Ta litijeva baterija kreativno uporablja titanov sulfid kot katodni material in litij kot anodni material.Njegove prednosti so majhna teža, velika zmogljivost in brez spominskega učinka.Hkrati odpravlja pomanjkljivosti prejšnje baterije, kar lahko rečemo za kvalitativni preskok.Leta 1976 je Exxon zaprosil za prvi patent za izum litijeve baterije na svetu, vendar ni imel koristi od industrializacije.Vendar to ne vpliva na ugled Whitinghama kot "očeta litija" in njegov status v svetu.

Čeprav je Whitinghamov izum navdihnil industrijo, sta zgorevanje pri polnjenju akumulatorja in notranje drobljenje močno motila ekipo, vključno z gudinafom.Zato je z dvema podoktorskima asistentoma nadaljeval s sistematičnim raziskovanjem periodnega sistema.Leta 1980 so se dokončno odločili, da je najboljši material kobalt.Litijev kobaltov oksid, ki se lahko uporablja kot katoda litij-ionskih baterij, je veliko boljši od vseh drugih materialov v tistem času in je hitro zasedel trg.

Od takrat je tehnologija človeških baterij naredila pomemben korak naprej.Kaj bi se zgodilo brez litijevega kobaltita?Skratka, zakaj je bil »velik mobitel« tako velik in težak?To je zato, ker ni litij kobaltne baterije.Kljub temu, da ima litij-kobalt-oksidna baterija veliko prednosti, se njene pomanjkljivosti pokažejo po obsežni uporabi, vključno z visokimi stroški, slabo odpornostjo na prenapolnjenost in nizko zmogljivost cikla ter resno onesnaženje z odpadki.

Goodinav in njegov študent Mike Thackeray sta torej nadaljevala z iskanjem boljših materialov.Leta 1982 je Thackeray izumil pionirsko litijevo manganatno baterijo.Toda kmalu je skočil v nacionalni laboratorij Argonne (ANL), da bi preučil litijeve baterije.In goodinaf in njegova ekipa še naprej iščeta alternativne materiale, seznam zmanjšata na kombinacijo železa in fosforja s ponovno sistematično zamenjavo kovin v periodnem sistemu.

Na koncu železo in fosfor nista tvorila konfiguracije, ki si jo je ekipa želela, ampak sta oblikovala drugo strukturo: po licoo3 in LiMn2O4 se je uradno rodil tretji katodni material za litij-ionske baterije: LiFePO4.Zato so bile vse tri najpomembnejše pozitivne elektrode litij-ionske baterije rojene v dinafovem laboratoriju že od antičnih časov.Postala je tudi zibelka litijevih baterij v svetu, z rojstvom zgoraj omenjenih dveh kemikov Nobelovih nagrajencev.

Leta 1996 je Univerza v Teksasu zaprosila za patent v imenu Goodinafovega laboratorija.To je prvi osnovni patent baterije LiFePO4.Od takrat se je Michelle Armand, francoska znanstvenica za litij, pridružila ekipi in skupaj z dinafom prijavila patent za tehnologijo prevleke z ogljikom LiFePO4, ki je postala drugi osnovni patent za LiFePO4.Ta dva patenta sta temeljna patenta, ki ju v nobenem primeru ne moremo zaobiti.

3/ Prenos tehnologije

Z razvojem uporabe tehnologije obstaja nujen problem, ki ga je treba rešiti v negativni elektrodi litij-kobalt-oksidne baterije, zato ni bila hitro industrializirana.Takrat je bil kovinski litij uporabljen kot anodni material litijevih baterij.Čeprav bi lahko zagotovil precej visoko energijsko gostoto, je bilo veliko težav, vključno s postopnim prašenjem anodnega materiala in izgubo aktivnosti, rast litijevih dendritov pa bi lahko predrla diafragmo, kar bi povzročilo kratek stik ali celo zgorevanje in eksplozijo baterijo.

Ko je bil problem zelo težak, so se pojavili Japonci.Sony že dolgo razvija litijeve baterije in je pozorno spremljal globalni razvoj.Ni pa podatkov o tem, kdaj in kje je bila pridobljena tehnologija litij-kobaltita.Leta 1991 je Sony izdal prvo komercialno litij-ionsko baterijo v zgodovini človeštva in v najnovejšo kamero ccd-tr1 vgradil več cilindričnih baterij iz litij-kobalt-oksida.Od takrat je bil obraz svetovne zabavne elektronike napisan na novo.

To pomembno odločitev je sprejel Yoshino.Bil je začetnik uporabe ogljika (grafita) namesto litija kot anode litijeve baterije in v kombinaciji s katodo iz litijevega kobaltovega oksida.To bistveno izboljša zmogljivost in življenjsko dobo litijeve baterije ter zmanjša stroške, kar je zadnja sila za industrializacijo litijeve baterije.Od takrat so se kitajska in korejska podjetja prelila v val industrije litijevih baterij in v tem času je bila vzpostavljena nova energetska tehnologija (ATL).

Zaradi kraje tehnologije je »zavezništvo za pravice«, ki so ga sprožili Univerza v Teksasu in nekatera podjetja, vihtelo meče po vsem svetu, kar je povzročilo patentni boj, v katerega so vpletene številne države in podjetja.Medtem ko ljudje še vedno mislijo, da je LiFePO4 najprimernejša baterija za napajanje, se je v laboratoriju v Kanadi tiho rodil nov sistem katodnega materiala, ki združuje prednosti litijevega niobata, litijevega kobalta in litijevega mangana.

Aprila 2001 je Jeff Dann, profesor fizike na Univerzi Dalhous in glavni znanstvenik skupine 3M Kanada, izumil obsežen komercialni nikelj-kobalt-mangan ternarni kompozitni katodni material, ki je spodbudil litijevo baterijo, da se prebije skozi zadnji korak vstopa na trg. .27. aprila istega leta je 3M v ZDA zaprosil za patent, ki je osnovni temeljni patent za trikomponentne materiale.To pomeni, da dokler je v trojnem sistemu, nihče ne more priti naokoli.

Skoraj istočasno je nacionalni laboratorij Argonne (ANL) prvič predlagal koncept bogatega litija in na tej podlagi izumil plastne ternarne materiale, bogate z litijem in visoko vsebnostjo mangana, ter leta 2004 uspešno prijavil patent. In oseba, odgovorna za ta tehnološki razvoj je thackerel, ki je izumil litijev manganat.Do leta 2012 je Tesla začela prebijati zagon postopnega vzpona.Musk je ponudil večkrat visoko plačo, da bi zaposlil ljudi iz oddelka za raziskave in razvoj litijevih baterij 3M.

Ob tej priložnosti je 3M pognal čoln po toku, sprejel strategijo »ljudje gredo, patentne pravice pa ostanejo«, popolnoma razpustil oddelek za baterije in z izvozom patentov in tehničnim sodelovanjem ustvaril večje dobičke.Patenti so bili podeljeni številnim japonskim in korejskim podjetjem za litijeve baterije, kot so Elektron, Panasonic, Hitachi, Samsung, LG, L & F in SK, ter katodnim materialom, kot so Shanshan, Hunan Ruixiang in Beida Xianxian na Kitajskem. skupaj več kot deset podjetij.

Anlovi patenti so podeljeni le trem podjetjem: BASF, nemškemu kemičnemu velikanu, Toyoda industries, japonski tovarni katodnega materiala, in LG, južnokorejskemu podjetju.Kasneje sta se okrog osrednje patentne konkurence ternarnih materialov oblikovali dve vrhunski industrijski univerzitetni raziskovalni zvezi.To je tako rekoč oblikovalo "prirojeno" tehnološko moč podjetij z litijevimi baterijami na zahodu, na Japonskem in v Južni Koreji, medtem ko Kitajska ni veliko pridobila.

4/ Vzpon kitajskih podjetij

Ker Kitajska ni obvladala osnovne tehnologije, kako je prekinila situacijo?Kitajske raziskave litijevih baterij niso prepozne, skoraj sinhronizirane s svetom.V poznih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja je Inštitut za fiziko Kitajske akademije znanosti na priporočilo Chena Liquana, akademika Kitajske inženirske akademije v Nemčiji, ustanovil prvi laboratorij za trdne ione na Kitajskem in začel raziskave litija. ionski prevodniki in litijeve baterije.Leta 1995 je bila na Inštitutu za fiziko Kitajske akademije znanosti rojena prva litijeva baterija na Kitajskem.

Hkrati so se zaradi vzpona potrošniške elektronike v devetdesetih letih prejšnjega stoletja dvignile kitajske litijeve baterije in pojav "štirih velikanov", in sicer Lishen, BYD, bick in ATL.Čeprav je Japonska vodila razvoj industrije, je Sanyo Electric zaradi dileme preživetja prodal Panasonicu, Sony pa je prodal svojo dejavnost litijskih baterij podjetju Murata production.V ostri konkurenci na trgu sta samo BYD in ATL »velika četverica« na Kitajskem.

Leta 2011 je "beli seznam" subvencij kitajske vlade blokiral podjetja, financirana iz tujine.Po prevzemu japonskega kapitala je ATL-jeva identiteta zastarela.Tako je Zeng Yuqun, ustanovitelj ATL, nameraval osamosvojiti posel z električnimi baterijami, pustiti v njem sodelovanje kitajskemu kapitalu in razredčiti deleže matične družbe TDK, a ni dobil odobritve.Tako je Zeng Yuqun ustanovil dobo Ningde (catl) in dosegel napredek v kopičenju prvotne tehnologije ter postal črni konj.

Kar zadeva tehnološko pot, BYD izbere varno in stroškovno učinkovito litij-železo-fosfatno baterijo, ki se razlikuje od litijeve ternarne baterije z visoko energijsko gostoto v dobi Ningde.To je povezano s poslovnim modelom BYD.Wang Chuanfu, ustanovitelj podjetja, zagovarja "pojesti trs do konca".Razen stekla in pnevmatik skoraj vse ostale dele avtomobila proizvaja in prodaja sam, nato pa s cenovno prednostjo tekmuje z zunanjim svetom.Na podlagi tega je BYD že dolgo časa trdno na drugem mestu na domačem trgu.

Toda prednost BYD je tudi njegova slabost: izdeluje baterije in prodaja avtomobile, zaradi česar drugi avtomobilski proizvajalci seveda ne zaupajo in raje naročajo tekmecem kot sebi.Na primer, Tesla, čeprav je BYD-jeva baterijska tehnologija LiFePO4 nabrala več, še vedno izbere isto tehnologijo iz obdobja Ningde.Da bi spremenili situacijo, BYD načrtuje ločitev napajalne baterije in lansiranje "rezilne baterije".

Od reforme in odprtja je litijeva baterija eno redkih področij, ki lahko dohitijo razvite države.Razlogi so naslednji: prvič, država pripisuje velik pomen strateški zaščiti;drugič, ni prepozno začeti;tretjič, domači trg je dovolj velik;četrtič, skupina ambicioznih tehničnih strokovnjakov in podjetnikov sodeluje pri preboju.Toda če povečamo, tako kot ime obdobja Ningde, so gospodarski dosežki Kitajske in doba električnih vozil tisti, ki oblikujejo obdobje Ningde.

Danes Kitajska ne zaostaja za razvitimi državami pri raziskavah anodnih materialov in elektrolitov, vendar še vedno obstajajo nekatere pomanjkljivosti, kot so separator litijeve baterije, energijska gostota in tako naprej.Očitno ima kopičenje tehnologije zahoda, Japonske in Južne Koreje še vedno nekaj prednosti.Na primer, čeprav je Ningde Times že nekaj let na prvem mestu na svetovnem trgu baterij, poročila o raziskavah domače in tuje industrije še vedno navajajo Panasonic in LG na prvem mestu, medtem ko sta Ningde Times in BYD na drugem mestu.

5/ Zaključek
 

Nedvomno bosta z nadaljnjim razvojem sorodnih raziskav v prihodnosti razvoj in uporaba litijevih baterij v svetu odprla širšo perspektivo, ki bo spodbujala energetsko reformo in inovacije človeške družbe ter vlila nov zagon v trajnostni razvoj. gospodarstva in družbe ter krepitev varstva okolja.Kot vodilno avtomobilsko podjetje v industriji je Tesla kot som.Medtem ko spodbuja razvoj novih energetskih vozil, prevzema tudi vodilno vlogo pri izzivanju tržnega okolja litijevih baterij.

Zeng Yuqun je nekoč razkril notranjo zgodbo svojega zavezništva s Teslo: Musk ves dan govori o stroških.Posledica tega je, da Tesla znižuje stroške baterij.Vendar je treba opozoriti, da v procesu hitenja Tesle in Ningdejeve dobe na kitajskem trgu tako vozilo kot baterija ne bi smela prezreti težave s kakovostjo zaradi stroškov.Ko bo tako, bo pomen izvirne domače serije dobronamernih politik močno zmanjšan.

Poleg tega obstaja mračna resničnost.Čeprav Kitajska prevladuje na trgu litijevih baterij, najpomembnejše tehnologije in patenti litijevega železovega fosfata in ternarnih materialov niso v rokah Kitajcev.V primerjavi z Japonsko ima Kitajska veliko vrzel v človeških in kapitalskih naložbah v raziskave in razvoj litijevih baterij.To poudarja pomen temeljnega znanstvenega raziskovanja, ki je odvisno od dolgoročne vztrajnosti in vlaganja države, znanstvenoraziskovalnih ustanov in podjetij.

Trenutno se litijeve baterije premikajo proti tretji generaciji po prejšnjih dveh generacijah litijevega kobaltovega oksida, litijevega železovega fosfata in litijevega ternarnega.Ker so si osrednje tehnologije in patente prvih dveh generacij razdelila tuja podjetja, Kitajska nima dovolj osrednjih prednosti, vendar bo morda lahko obrnila situacijo v naslednji generaciji z zgodnjo postavitvijo.Glede na industrijsko razvojno pot temeljnih raziskav in razvoja, aplikativnih raziskav in razvoja izdelkov baterijskih materialov bi morali biti pripravljeni na dolgoročno vojno.

Opozoriti je treba, da se razvoj in uporaba litijevih baterij na Kitajskem še vedno soočata s številnimi izzivi.Na primer, pri dejanski uporabi novih energetskih vozil z litijevo baterijo je še vedno nekaj težav, kot so nizka gostota energije, slaba zmogljivost pri nizkih temperaturah, dolg čas polnjenja, kratka življenjska doba in tako naprej.

Od leta 2019 je Kitajska preklicala »beli seznam« baterij, tuja podjetja, kot sta LG in Panasonic, pa so se vrnila na kitajski trg z izjemno hitro ofenzivo postavitve.Hkrati z naraščajočim pritiskom na stroške litijevih baterij postaja konkurenca na domačem trgu vse močnejša.To bo prisililo ustrezna podjetja, da pridobijo prednost v popolni konkurenci z višjo stroškovno učinkovitostjo izdelkov in hitrejšo sposobnostjo tržne reakcije, da bi spodbudili nadgradnjo in stalno rast kitajske industrije litijevih baterij.