21 Nisan 2014 sabahı musk, Tesla'nın Çin'e girişinin geleceğini keşfetmek için özel uçakla Pekin Qiaofu Fangcao'da paraşütle atladı ve ilk durak olarak Çin Bilim ve Teknoloji Bakanlığı'na gitti.Bilim ve teknoloji bakanlığı her zaman Tesla'yı teşvik etmişti ama bu sefer misk kapıyı kapattı ve şu yanıtı aldı: Çin, elektrikli araçlara vergi reformu düşünüyor.Reform tamamlanmadan önce model ler, geleneksel yakıtlı araçlar gibi yine de %25 tarife ödemek zorunda kalacak.

Musk, inek Park yenilikçileri zirvesi aracılığıyla "bağırmayı" planlıyor.Zhongshan konser salonunun ana salonunda Yang Yuanqing, Zhou Hongyi, Zhang Yiming ve diğerleri sahneye oturdu.Ve Musk sahne arkasında bekledi, cep telefonunu çıkardı ve tweet attı.Müzik çaldığında, tezahürat ve alkışlarla sahneye çıktı.Ancak Amerika Birleşik Devletleri'ne geri döndüğünde tweet attı ve "Çin'de emekleyen bir bebek gibiyiz" diye şikayet etti.

O zamandan beri Tesla birkaç kez iflasın eşiğine geldi çünkü pazar genel olarak düşüş eğilimi gösteriyor ve distosi sorunu yarım yıllık bir müşteri toplama döngüsüne yol açtı.Sonuç olarak, misk çöktü ve hatta canlı olarak esrar içti, ilerlemeyi izlemek için her gün Kaliforniya'daki bir fabrikada uyuyordu.Kapasite sorununu çözmenin en iyi yolu Çin'de süper fabrikalar kurmaktır.Musk bu amaçla Hong Kong'daki konuşmasında ağladı: Çinli müşteriler için wechat kullanmayı bile öğrendi.

Zaman uçar.7 Ocak 2020'de Musk tekrar Şanghay'a gelerek Tesla Şangay Süper fabrikasında yerli model 3 anahtarlarının ilk partisini Çinli otomobil sahiplerine teslim etti.İlk sözleri şuydu: Çin hükümetine teşekkürler.Ayrıca yerinde sırt ovma dansı yaptı.O zamandan beri, yerli model 3'ün keskin fiyat indirimiyle birlikte, sektör içinden ve dışından pek çok kişi dehşet içinde şunları söyledi: Çin'in yeni enerji araçlarının sonu geliyor.

Ancak geçen yıl Tesla, akünün kendiliğinden yanması, motorun kontrolden çıkması, tavan penceresinin uçup gitmesi vb. dahil olmak üzere büyük ölçekli devrilme olayları yaşadı.Son zamanlarda, yeni arabaların elektrik kesintisi nedeniyle Tesla, merkezi medya tarafından eleştirildi.Nispeten konuşursak, Tesla'nın pilinin çekmesi sorunu çok yaygın, araç sahipleri internet üzerinden de birbiri ardına seslerini ihbar ediyorlar.

Bunun üzerine devlet organları resmen harekete geçti.Son zamanlarda, Piyasa Denetimi Genel İdaresi ve diğer beş departman, esas olarak anormal hızlanma, pil yangını, uzaktan araç yükseltme vb. .

Lityum pil ne kadar önemlidir?Geriye dönüp endüstriyel gelişmenin gidişatına baktığınızda, Çin gerçekten temel teknolojiyi kavrıyor mu?Başarıya nasıl ulaşılır?

1/ Zamanın önemli aracı

20. yüzyılda insanlık, önceki 2000 yılın toplamından daha fazla servet yarattı.Bunların arasında bilim ve teknoloji, küresel uygarlığı ve ekonomik kalkınmayı teşvik etmede belirleyici bir güç olarak kabul edilebilir.Son yüz yılda, insanoğlunun yarattığı bilimsel ve teknolojik buluşlar yıldızlar kadar parlaktır ve bunlardan ikisinin tarihsel süreç üzerinde geniş kapsamlı bir etkiye sahip olduğu kabul edilmektedir.Birincisi, onsuz bilgisayar olmayacak olan transistörlerdir;ikincisi, dünyanın onsuz düşünülemeyeceği lityum-iyon pillerdir.

Günümüzde lityum piller, her yıl milyarlarca cep telefonu, dizüstü bilgisayar ve diğer elektronik ürünlerin yanı sıra milyonlarca yeni enerji aracında ve hatta yeryüzünde şarj edilmesi gereken tüm taşınabilir cihazlarda kullanılmaktadır.Ayrıca, yeni enerji taşıtı devriminin ortaya çıkması ve daha fazla mobil cihazın yaratılmasıyla, lityum pil endüstrisi parlak bir geleceğe sahip olacak.Örneğin, yalnızca lityum pil hücrelerinin yıllık çıkış değeri 200 milyar yuan'a ulaştı ve gelecek hemen köşede.

Dünyadaki çeşitli ülkeler tarafından formüle edilen yakıtlı araçların gelecekte ortadan kaldırılmasına yönelik planlar ve programlar da "pastanın üzerindeki krema" olacaktır.En eskisi 2025'te Norveç ve 2035 civarında Amerika Birleşik Devletleri, Japonya ve birçok Avrupa ülkesi. Çin'in net bir zaman planı yok.Gelecekte yeni bir teknoloji olmazsa, lityum pil endüstrisi onlarca yıl gelişmeye devam edecek.Lityum pilin çekirdek teknolojisine kim sahip olursa olsun, sektöre hakim olacak asaya sahip olmak demektir denilebilir.

Batı Avrupa ülkeleri, yakıtlı araçları aşamalı olarak kullanımdan kaldırmak için bir takvim belirledi

Yıllar geçtikçe, Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri, Çin, Japonya ve Güney Kore, lityum piller alanında birçok ünlü bilim adamını, birçok üst düzey üniversiteyi ve araştırma kurumunu ve ayrıca devleri ve sermaye konsorsiyumunu içeren şiddetli bir rekabet ve hatta çekişme başlattı. petrol, kimya, otomobil, bilim ve teknoloji endüstrileri.Küresel lityum pil endüstrisinin gelişim yolunun yarı iletkenle aynı olduğunu kim düşünebilirdi: Japonya ve Güney Kore'den daha güçlü olan Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'nde ortaya çıktı ve sonunda Çin'in hakimiyetine girdi.

1970'lerde ve 1980'lerde lityum pil teknolojisi Avrupa ve Amerika'da ortaya çıktı.Daha sonra Amerikalılar art arda lityum kobalt oksit, lityum manganez oksit ve lityum demir fosfat pilleri icat ederek endüstride başı çekti.1991'de Japonya, lityum iyon pilleri ilk sanayileştiren ülke oldu, ancak daha sonra pazar küçülmeye devam etti.Öte yandan Güney Kore, ilerlemek için devlete güveniyor.Aynı zamanda Çin, hükümetinin güçlü desteğiyle adım adım lityum pil sektörünü dünyada bir ilk haline getirdi.

Lityum pil endüstrisinin evriminde, Avrupa, Amerika ve Japonya teknolojinin desteklenmesinde önemli bir rol oynamıştır.2019 yılında, kimya dalında Nobel Ödülü, lityum iyon pillerin araştırma ve geliştirilmesine katkılarından dolayı Amerikalı bilim adamları John goodinaf, Stanley Whitingham ve Japon bilim adamı Yoshino'ya verildi.Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya'dan bilim adamları Nobel Ödülü kazandığına göre, Çin lityum pillerin çekirdek teknolojisinde gerçekten liderliği ele geçirebilir mi?

2/ Lityum pilin beşiği 

Küresel lityum pil teknolojisinin gelişiminin takip etmesi gereken uzun bir yol var.1970'lerin başında, petrol krizine yanıt olarak Exxon, New Jersey'de bir araştırma laboratuvarı kurdu ve Stanford Üniversitesi'nde katı hal elektrokimyası alanında doktora sonrası araştırmacı olan Stanley Whitingham da dahil olmak üzere fizik ve kimya alanında çok sayıda üst düzey yeteneği kendine çekti.Amacı, yeni bir enerji çözümünü yeniden oluşturmak, yani yeni nesil şarj edilebilir piller geliştirmektir.

Aynı zamanda Bell Labs, Stanford Üniversitesi'nden kimyagerler ve fizikçilerden oluşan bir ekip kurdu.İki taraf, yeni nesil pillerin araştırılması ve geliştirilmesi konusunda son derece şiddetli bir rekabet başlattı.Araştırma ilgili olsa bile “para sorun değil.”Yaklaşık beş yıllık son derece gizli araştırmaların ardından, Whitingham ve ekibi ilk olarak dünyanın ilk şarj edilebilir lityum-iyon pilini geliştirdi.

Bu lityum pil, katot malzemesi olarak titanyum sülfidi ve anot malzemesi olarak lityumu yaratıcı bir şekilde kullanır.Hafif, büyük kapasiteli ve hafıza etkisi olmayan avantajlara sahiptir.Aynı zamanda önceki bataryanın niteliksel bir sıçrama olduğu söylenebilecek eksikliklerini de ortadan kaldırıyor.1976'da Exxon, dünyanın ilk lityum pil buluşu için patent başvurusunda bulundu, ancak sanayileşmeden fayda görmedi.Ancak bu, Whitingham'ın “lityumun babası” olarak ününü ve dünyadaki statüsünü etkilemez.

Whitingham'ın icadı endüstriye ilham vermesine rağmen, batarya şarj yanması ve dahili ezilme, gudinaf da dahil olmak üzere ekibi büyük ölçüde rahatsız etti.Bu nedenle, o ve iki doktora sonrası asistanı sistematik olarak periyodik tabloyu keşfetmeye devam ettiler.1980'de nihayet en iyi malzemenin kobalt olduğuna karar verdiler.Lityum-iyon pillerin katodu olarak kullanılabilen lityum kobalt oksit, o dönemde diğer tüm malzemelerden çok daha üstündü ve kısa sürede pazarı işgal etti.

O zamandan beri, insan pil teknolojisi ileriye doğru önemli bir adım attı.Lityum kobaltit olmasaydı ne olurdu?Kısacası, “büyük cep telefonu” neden bu kadar büyük ve ağırdı?Çünkü lityum kobalt pil yok.Bununla birlikte, lityum kobalt oksit pilin birçok avantajı olmasına rağmen, büyük ölçekli uygulamalardan sonra yüksek maliyet, zayıf aşırı şarj direnci ve döngü performansı ve ciddi atık kirliliği gibi dezavantajları ortaya çıkar.

Goodinav ve öğrencisi Mike Thackeray daha iyi malzemeler aramaya devam ettiler.1982'de Thackeray, öncü bir lityum manganat pili icat etti.Ancak çok geçmeden lityum pilleri incelemek için Argonne Ulusal Laboratuvarı'na (ANL) atladı.Goodinaf ve ekibi, periyodik tablodaki metalleri bir kez daha sistematik olarak değiştirerek listeyi bir demir ve fosfor kombinasyonuna indirgeyerek alternatif malzemeler aramaya devam ediyor.

Sonunda, demir ve fosfor ekibin istediği konfigürasyonu oluşturmadı, ancak başka bir yapı oluşturdular: licoo3 ve LiMn2O4'ten sonra, lityum iyon piller için üçüncü katot malzemesi resmen doğdu: LiFePO4.Bu nedenle, en önemli üç lityum-iyon pil pozitif elektrodu, eski zamanlardan beri dinaf'ın laboratuvarında doğdu.Ayrıca, yukarıda adı geçen iki Nobel ödüllü kimyagerin doğumuyla, dünyadaki lityum pillerin beşiği haline geldi.

1996 yılında Teksas Üniversitesi, goodinaf'ın laboratuvarı adına patent başvurusunda bulundu.Bu, LiFePO4 pilinin ilk temel patentidir.O zamandan beri, bir Fransız lityum bilim adamı olan Michelle Armand ekibe katıldı ve LiFePO4 karbon kaplama teknolojisinin patenti için dinaf ile başvurdu ve LiFePO4'ün ikinci temel patenti oldu.Bu iki patent, hiçbir durumda atlanamayan temel patentlerdir.

3/ Teknoloji transferi

Teknoloji uygulamasının gelişmesiyle birlikte, lityum kobalt oksit pilin negatif elektrotunda çözülmesi gereken acil bir sorun var, bu nedenle hızla sanayileşmedi.O zamanlar, lityum pillerin anot malzemesi olarak lityum metali kullanılıyordu.Oldukça yüksek enerji yoğunluğu sağlayabilse de, anot malzemesinin kademeli olarak toz haline gelmesi ve aktivite kaybı gibi birçok sorun vardı ve lityum dendritlerin büyümesi diyaframı delip kısa devreye hatta yanmaya ve patlamaya neden olabilir. pil.

Sorun çok zorlaşınca Japonlar ortaya çıktı.Sony, uzun süredir lityum piller geliştiriyor ve küresel gelişmeleri yakından takip ediyor.Ancak lityum kobaltit teknolojisinin ne zaman ve nerede elde edildiğine dair bir bilgi yok.1991'de Sony, insanlık tarihindeki ilk ticari lityum-iyon pili piyasaya sürdü ve en yeni ccd-tr1 kameraya birkaç lityum kobalt oksit silindirik pil yerleştirdi.O zamandan beri, dünyanın tüketici elektroniğinin yüzü yeniden yazıldı.

Bu önemli kararı veren Yoshino'ydu.Lityum pilin anodu olarak lityum yerine karbon (grafit) kullanımına öncülük etti ve lityum kobalt oksit katot ile birleştirdi.Bu, temel olarak lityum pilin kapasitesini ve çevrim ömrünü artırır ve lityum pilin sanayileşmesi için son güç olan maliyeti düşürür.O zamandan beri Çinli ve Koreli şirketler lityum pil endüstrisi dalgasına girdiler ve bu sırada yeni enerji teknolojisi (ATL) kuruldu.

Teknoloji hırsızlığı nedeniyle Texas Üniversitesi ve bazı şirketler tarafından başlatılan “hak ittifakı” tüm dünyada kılıç kuşanıyor ve birçok ülke ve şirketin patent çekişmesine neden oluyor.İnsanlar hala LiFePO4'ün en uygun güç pili olduğunu düşünürken, Kanada'daki bir laboratuvarda lityum niobat, lityum kobalt ve lityum manganezin avantajlarını birleştiren yeni bir katot malzeme sistemi sessizce doğdu.

Nisan 2001'de, dalhous Üniversitesi'nde fizik profesörü ve Kanada 3M grubunun baş bilim adamı Jeff Dann, lityum pilin pazara girişinin son adımını kırmaya teşvik eden büyük ölçekli bir ticari nikel kobalt manganez üçlü kompozit katot malzemesi icat etti. .Aynı yılın 27 Nisan'ında 3M, üçlü malzemelerin temel çekirdek patenti olan patent için Amerika Birleşik Devletleri'ne başvurdu.Bu, üçlü sistemde olduğu sürece kimsenin etrafta dolaşamayacağı anlamına gelir.

Hemen hemen aynı zamanlarda, Argonne Ulusal Laboratuvarı (ANL) ilk olarak zengin lityum kavramını ortaya atmış ve bu temelde katmanlı lityum açısından zengin ve yüksek manganlı üçlü malzemeleri icat etmiş ve 2004 yılında başarılı bir şekilde patent başvurusunda bulunmuştur. bu teknoloji geliştirme, lityum manganatı icat eden Thackerel'dir.2012 yılına kadar Tesla kademeli yükseliş ivmesini kırmaya başladı.Musk, 3M'in lityum pil Ar-Ge departmanından kişileri işe almak için birkaç kez yüksek maaş teklif etti.

Bu fırsatı değerlendiren 3M, tekneyi akıntıya doğru itti, “insanlar gider, patent hakları kalır” stratejisini benimsedi, pil departmanını tamamen dağıttı ve patent ihraç ederek ve teknik işbirliği yaparak daha yüksek karlar elde etti.Patentler Çin'de Elektron, Panasonic, Hitachi, Samsung, LG, L&F ve SK gibi bir dizi Japon ve Koreli lityum pil işletmelerinin yanı sıra Shanshan, Hunan Ruixiang ve Beida Xianxian gibi katot malzemelerine verildi. toplamda ondan fazla işletme.

Anl'ın patentleri yalnızca üç şirkete veriliyor: Alman kimya devi BASF, Japon katot malzemesi fabrikası Toyoda Industries ve Güney Koreli şirket LG.Daha sonra, üçlü materyallerin temel patent rekabeti etrafında, en iyi iki endüstri üniversitesi araştırma ittifakı kuruldu.Bu, batıdaki, Japonya ve Güney Kore'deki lityum pil işletmelerinin "doğuştan gelen" teknolojik gücünü neredeyse şekillendirirken, Çin fazla bir şey kazanmadı.

4/ Çinli İşletmelerin Yükselişi

Çin çekirdek teknolojide uzmanlaşmadığı için durumu nasıl bozdu?Çin'in lityum pil araştırmaları çok geç değil, neredeyse dünya ile senkronize.1970'lerin sonunda Almanya'daki Çin Mühendislik Akademisi akademisyenlerinden Chen Liquan'ın tavsiyesi üzerine Çin Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü Çin'de ilk katı hal iyon laboratuvarını kurmuş ve lityum-iyon üzerine araştırmalara başlamıştır. iyon iletkenleri ve lityum piller.1995 yılında Çin'in ilk lityum pili Çin Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü'nde doğdu.

Aynı zamanda, 1990'larda tüketici elektroniğinin yükselişi sayesinde Çin'in lityum pilleri eş zamanlı olarak yükseldi ve Lishen, BYD, bick ve ATL olmak üzere “dört dev” ortaya çıktı.Japonya endüstrinin gelişimine öncülük etse de hayatta kalma ikilemi nedeniyle Sanyo Electric Panasonic'e ve Sony lityum pil işini Murata Production'a sattı.Pazardaki kıyasıya rekabette Çin'de sadece BYD ve ATL “dört büyük” konumunda.

2011 yılında, Çin hükümetinin sübvansiyonu “beyaz liste” yabancı sermayeli işletmeleri engelledi.Japon sermayesi tarafından satın alındıktan sonra ATL'nin kimliği güncelliğini yitirdi.ATL'nin kurucusu Zeng Yuqun, pil işini bağımsız hale getirmeyi, Çin sermayesinin buna katılmasını ve ana şirket TDK'nın hisselerini seyreltmeyi planladı, ancak onay alamadı.Böylece Zeng Yuqun, Ningde dönemini (catl) kurdu ve orijinal teknoloji birikiminde ilerleme kaydetti ve siyah bir at oldu.

Teknoloji yolu açısından BYD, Ningde dönemindeki yüksek enerji yoğunluklu lityum üçlü pilden farklı olarak güvenli ve uygun maliyetli lityum demir fosfat pili seçer.Bu, BYD'nin iş modeliyle ilgilidir.Şirketin kurucusu Wang Chuanfu, "sonuna kadar baston yemeyi" savunuyor.Bir otomobilin cam ve lastik dışında hemen hemen tüm diğer parçaları kendi kendine üretilip satılmakta ve daha sonra fiyat avantajı ile dış dünya ile rekabet etmektedir.Buna dayanarak, BYD uzun süredir iç pazarda kesin bir şekilde ikinci sırada yer almaktadır.

Ancak BYD'nin avantajı aynı zamanda zayıflığıdır: pil üretir ve araba satar, bu da diğer otomobil üreticilerinin doğal olarak güvensizlik duymasına ve kendilerinden çok rakiplerine sipariş vermeyi tercih etmesine neden olur.Örneğin Tesla, BYD'nin LiFePO4 pil teknolojisi daha fazlasını biriktirmiş olsa da, yine de Ningde döneminin aynı teknolojisini seçiyor.Durumu değiştirmek için BYD, güç pilini ayırmayı ve “blade pili” piyasaya sürmeyi planlıyor.

Reform ve açılımdan bu yana, lityum pil, gelişmiş ülkeleri yakalayabilen birkaç alandan biridir.Sebepler şunlardır: Birincisi, devlet stratejik korumaya büyük önem verir;ikincisi, başlamak için çok geç değil;üçüncüsü, iç pazar yeterince büyük;dördüncüsü, bir grup hevesli teknik uzman ve girişimci, ilerlemek için birlikte çalışıyor.Ama yakınlaştırırsak, tıpkı Ningde döneminin adı gibi, Ningde dönemini şekillendiren Çin'in ekonomik başarıları ve elektrikli araçlar dönemidir.

Günümüzde Çin, anot malzemeleri ve elektrolit araştırmalarında gelişmiş ülkelerin gerisinde kalmıyor, ancak yine de lityum pil ayırıcı, enerji yoğunluğu ve benzeri gibi bazı eksiklikler var.Açıkçası, batının, Japonya'nın ve Güney Kore'nin teknoloji birikiminin hala bazı avantajları var.Örneğin, Ningde Times birkaç yıldır küresel pil pazarında birinci sırada yer almasına rağmen, yerli ve yabancı endüstri araştırma raporları hala birinci sırada Panasonic ve LG'yi listelerken, Ningde Times ve BYD ikinci sırada yer alıyor.

5. Sonuç
 

Kuşkusuz, gelecekte ilgili araştırmaların daha da geliştirilmesiyle, dünyadaki lityum pillerin geliştirilmesi ve uygulanması, insan toplumunun enerji reformunu ve yenilikçiliğini teşvik edecek ve sürdürülebilir kalkınmaya yeni bir ivme kazandıracak daha geniş bir beklentiye yol açacaktır. ekonomi ve toplum ve çevre korumanın güçlendirilmesi.Sektörde lider bir otomobil şirketi olarak Tesla bir yayın balığı gibidir.Yeni enerji araçlarının geliştirilmesini teşvik ederken, aynı zamanda lityum pil pazarı ortamına meydan okumada başı çekiyor.

Zeng Yuqun bir keresinde Tesla ile olan ittifakının iç hikayesini açıklamıştı: Musk bütün gün maliyetten bahsediyordu.Bunun anlamı, Tesla'nın pillerin maliyetini düşürmesidir.Ancak belirtmek gerekir ki hem Tesla hem de Ningde döneminin Çin pazarındaki telaşı sürecinde hem araç hem de batarya maliyetten dolayı kalite sorununu göz ardı etmemeli.Bir kez böyle olunca, orijinal iyi niyetli yerel politikalar dizisinin önemi büyük ölçüde azalacaktır.

Ayrıca acı bir gerçek daha var.Çin, lityum pil pazarına hakim olmasına rağmen, lityum demir fosfat ve üçlü malzemelerin en temel teknolojileri ve patentleri Çin halkının elinde değil.Japonya ile karşılaştırıldığında, Çin'in lityum pil araştırma ve geliştirmeye yönelik insan ve sermaye yatırımlarında büyük bir açığı var.Bu, devletin, bilimsel araştırma kurumlarının ve işletmelerinin uzun vadeli kalıcılığına ve yatırımına bağlı olan temel bilimsel araştırmanın önemini vurgulamaktadır.

Şu anda, lityum piller, önceki iki nesil lityum kobalt oksit, lityum demir fosfat ve lityum üçlüden sonra üçüncü nesle doğru ilerliyor.İlk iki neslin temel teknolojileri ve patentleri yabancı şirketler tarafından paylaştırıldığı için, Çin'in yeterli temel avantajı yoktur, ancak erken yerleşim yoluyla gelecek nesilde durumu tersine çevirebilir.Pil malzemelerinin temel araştırma ve geliştirme, uygulama araştırması ve ürün geliştirme endüstriyel gelişim yolu göz önüne alındığında, uzun vadeli bir savaşa hazırlıklı olmalıyız.

Çin'de lityum pillerin geliştirilmesi ve uygulanmasının hala birçok zorlukla karşı karşıya olduğu belirtilmelidir.Örneğin, lityum pil yeni enerji araçlarının fiili kullanımında, düşük enerji yoğunluğu, zayıf düşük sıcaklık performansı, uzun şarj süresi, kısa hizmet ömrü vb.

2019'dan bu yana Çin, pillerin "beyaz listesini" iptal etti ve LG ve Panasonic gibi yabancı şirketler, son derece hızlı bir düzen atağıyla Çin pazarına geri döndü.Aynı zamanda lityum pillerin maliyeti üzerindeki artan baskı ile iç pazardaki rekabet daha da kızışıyor.Bu, ilgili işletmeleri, Çin'in lityum pil endüstrisinin sürekli büyümesini ve iyileştirilmesini teşvik etmek için daha yüksek ürün maliyeti performansı ve daha hızlı pazar tepkisi yeteneği ile tam rekabette avantaj kazanmaya zorlayacaktır.