battery factoryban

Does Leading The Global Lithium Battery Market Mean That China Has Mastered The Core Technology (1)

Pada pagi hari tanggal 21 April 2014, musk diterjunkan di Beijing Qiaofu Fangcao dengan pesawat pribadi dan pergi ke Kementerian sains dan teknologi China untuk pemberhentian pertama menjelajahi masa depan untuk masuknya Tesla ke China. Kementerian sains dan teknologi selalu mendorong Tesla, tetapi kali ini musk menutup pintu dan mendapat jawaban berikut: China sedang mempertimbangkan reformasi pajak kendaraan listrik. Sebelum selesainya reformasi, model s masih harus membayar tarif 25% seperti kendaraan bahan bakar tradisional.

Jadi musk berencana untuk "berteriak" melalui pertemuan puncak inovator Taman geek. Di aula utama gedung konser Zhongshan, Yang Yuanqing, Zhou Hongyi, Zhang Yiming dan yang lainnya telah duduk di atas panggung. Dan musk menunggu di belakang panggung, mengeluarkan ponselnya dan men-tweet. Ketika musik terdengar, dia melangkah ke panggung, bersorak dan bertepuk tangan. Tetapi ketika dia kembali ke Amerika Serikat, dia men-tweet dan mengeluh: “di China, kami seperti bayi yang merangkak.”

Sejak itu, Tesla telah berada di ambang kebangkrutan beberapa kali karena pasar umumnya bearish dan masalah distosia telah menyebabkan siklus pengumpulan pelanggan selama setengah tahun. Akibatnya, musk pingsan dan bahkan menghisap mariyuana hidup-hidup, tidur di pabrik California setiap hari untuk memantau perkembangannya. Cara terbaik untuk mengatasi masalah kapasitas adalah dengan membangun pabrik super di China. Untuk tujuan ini, musk menangis dalam pidatonya di Hong Kong: untuk pelanggan Cina, dia bahkan belajar menggunakan wechat.

 

Waktu berlalu. Pada 7 Januari 2020, musk datang ke Shanghai lagi dan mengirimkan batch pertama kunci model 3 domestik kepada pemilik mobil China di pabrik Tesla Shanghai Super. Kata-kata pertamanya adalah: Terima kasih kepada pemerintah Tiongkok. Dia juga memiliki tarian gosok punggung di tempat. Sejak itu, dengan penurunan tajam harga model 3 domestik, banyak orang di dalam dan di luar industri mengatakan dengan ngeri: akhir dari kendaraan energi baru China akan datang.

Namun, dalam setahun terakhir, Tesla telah mengalami insiden rollover skala besar, termasuk pembakaran spontan baterai, mesin lepas kendali, skylight terbang menjauh, dll. Dan sikap Tesla menjadi “wajar” atau arogan. Baru-baru ini, karena kegagalan daya mobil baru, Tesla telah dikritik oleh media pusat. Relatif berbicara, masalah penyusutan baterai Tesla sangat umum, pemilik mobil di Internet untuk mencela suara juga satu demi satu.

Melihat hal ini, lembaga negara secara resmi mengambil tindakan. Baru-baru ini, Administrasi Umum pengawasan pasar dan lima departemen lainnya mewawancarai Tesla, yang terutama melibatkan masalah seperti akselerasi abnormal, kebakaran baterai, peningkatan kendaraan jarak jauh, dll. Seperti yang kita semua tahu, baterai lithium besi fosfat domestik pada dasarnya digunakan dalam model 3 domestik. .

Seberapa pentingkah baterai lithium? Melihat kembali perjalanan perkembangan industri, apakah Cina benar-benar memahami teknologi inti? Bagaimana cara mencapai kesuksesan?

 

1/ Alat penting saat ini

 Does Leading The Global Lithium Battery Market Mean That China Has Mastered The Core Technology (2)

Pada abad ke-20, umat manusia menciptakan lebih banyak kekayaan daripada jumlah 2000 tahun sebelumnya. Diantaranya, ilmu pengetahuan dan teknologi dapat dianggap sebagai kekuatan yang menentukan dalam memajukan peradaban global dan pembangunan ekonomi. Dalam seratus tahun terakhir, penemuan-penemuan ilmiah dan teknologi yang diciptakan oleh manusia secemerlang bintang, dan dua di antaranya diakui memiliki pengaruh luas dalam proses sejarah. Yang pertama adalah transistor, yang tanpanya tidak akan ada komputer; yang kedua adalah baterai lithium-ion, yang tanpanya dunia tidak akan terbayangkan。

Saat ini, baterai lithium telah digunakan di miliaran ponsel, laptop, dan produk elektronik lainnya setiap tahun, serta jutaan kendaraan energi baru, dan bahkan semua perangkat portabel di bumi yang perlu diisi daya. Selain itu, dengan munculnya revolusi kendaraan energi baru dan penciptaan lebih banyak perangkat seluler, industri baterai lithium akan memiliki masa depan yang cerah. Misalnya, nilai output tahunan sel baterai lithium saja telah mencapai 200 miliar yuan, dan masa depan sudah dekat.

Rencana dan jadwal penghapusan kendaraan bahan bakar di masa depan yang dirumuskan oleh berbagai negara di dunia juga akan "membeku". Yang paling awal adalah Norwegia pada tahun 2025, dan Amerika Serikat, Jepang, dan banyak negara Eropa sekitar tahun 2035. China tidak memiliki rencana waktu yang jelas. Jika tidak ada teknologi baru di masa depan, industri baterai lithium akan terus berkembang selama beberapa dekade. Dapat dikatakan bahwa siapa pun yang memiliki teknologi inti baterai lithium berarti memiliki tongkat kekuasaan untuk mendominasi industri.

 

 Negara-negara Eropa Barat menetapkan jadwal untuk menghentikan kendaraan berbahan bakar secara bertahap 

Selama bertahun-tahun, Eropa dan Amerika Serikat, Cina, Jepang dan Korea Selatan telah meluncurkan persaingan sengit dan bahkan perkelahian di bidang baterai lithium, yang melibatkan banyak ilmuwan terkenal, banyak universitas dan lembaga penelitian terkemuka, serta raksasa dan konsorsium modal di industri perminyakan, kimia, otomotif, sains dan teknologi. Siapa yang mengira bahwa jalur pengembangan industri baterai lithium global sama dengan semikonduktor: berasal dari Eropa dan Amerika Serikat, lebih kuat dari Jepang dan Korea Selatan, dan akhirnya didominasi oleh Cina.

Pada 1970-an dan 1980-an, teknologi baterai lithium muncul di Eropa dan Amerika. Kemudian, orang Amerika berturut-turut menemukan lithium cobalt oxide, lithium mangan oxide dan baterai lithium iron phosphate, yang memimpin dalam industri ini. Pada tahun 1991, Jepang adalah yang pertama melakukan industrialisasi baterai lithium-ion, tetapi kemudian pasarnya terus menyusut. Korea Selatan, di sisi lain, bergantung pada negara untuk mendorongnya maju. Pada saat yang sama, dengan dukungan kuat dari pemerintah, China telah menjadikan industri baterai lithium yang pertama di dunia selangkah demi selangkah.

Dalam evolusi industri baterai lithium, Eropa, Amerika dan Jepang telah memainkan peran penting dalam mempromosikan teknologi. Pada tahun 2019, Hadiah Nobel dalam bidang kimia dianugerahkan kepada ilmuwan Amerika John goodinaf, Stanley whitingham dan ilmuwan Jepang Yoshino sebagai pengakuan atas kontribusi mereka dalam penelitian dan pengembangan baterai lithium-ion. Karena para ilmuwan dari Amerika Serikat dan Jepang telah memenangkan Hadiah Nobel, dapatkah China benar-benar memimpin dalam teknologi inti baterai lithium?

 

2/ Tempat lahir baterai lithium 

Perkembangan teknologi baterai lithium global memiliki jalur panjang untuk diikuti. Pada awal 1970-an, sebagai tanggapan terhadap krisis minyak, Exxon mendirikan laboratorium penelitian di New Jersey, menarik sejumlah besar talenta terbaik dalam fisika dan kimia, termasuk Stanley whitingham, seorang rekan pascadoktoral dalam elektrokimia solid state di Universitas Stanford. Tujuannya adalah untuk merekonstruksi solusi energi baru, yaitu mengembangkan generasi baru baterai isi ulang.

Pada saat yang sama, Bell Labs telah membentuk tim ahli kimia dan fisikawan dari Universitas Stanford. Kedua belah pihak telah meluncurkan persaingan yang sangat ketat dalam penelitian dan pengembangan baterai generasi berikutnya. Bahkan jika penelitiannya terkait, "uang bukan masalah.". Setelah hampir lima tahun melakukan penelitian yang sangat rahasia, whitingham dan timnya pertama kali mengembangkan baterai lithium-ion isi ulang pertama di dunia.

Baterai lithium ini secara kreatif menggunakan titanium sulfida sebagai bahan katoda dan lithium sebagai bahan anoda. Ini memiliki kelebihan ringan, kapasitas besar dan tidak ada efek memori. Pada saat yang sama, ia membuang kekurangan baterai sebelumnya, yang dapat dikatakan sebagai lompatan kualitatif. Pada tahun 1976, Exxon mengajukan paten penemuan baterai lithium pertama di dunia, tetapi tidak mendapat manfaat dari industrialisasi. Namun, ini tidak mempengaruhi reputasi whitingham sebagai "bapak lithium" dan statusnya di dunia.

Meskipun penemuan whitingham menginspirasi industri, pembakaran pengisian baterai dan penghancuran internal sangat mengganggu tim, termasuk gudinaf. Oleh karena itu, ia dan dua asisten postdoctoral terus mengeksplorasi tabel periodik secara sistematis. Pada tahun 1980, mereka akhirnya memutuskan bahwa bahan terbaik adalah kobalt. Lithium cobalt oxide, yang dapat digunakan sebagai katoda baterai lithium-ion, jauh lebih unggul dari bahan lain pada waktu itu dan dengan cepat menduduki pasar.

Sejak itu, teknologi baterai manusia telah mengambil langkah maju yang substansial. Apa yang akan terjadi tanpa lithium cobaltite? Singkatnya, mengapa "ponsel besar" begitu besar dan berat? Itu karena tidak ada baterai lithium cobalt. Namun, meskipun baterai lithium cobalt oxide memiliki banyak keuntungan, kerugiannya terungkap setelah aplikasi skala besar, termasuk biaya tinggi, ketahanan overcharge yang buruk dan kinerja siklus, dan polusi limbah yang serius.

Jadi goodinav dan muridnya Mike Thackeray terus mencari materi yang lebih baik. Pada tahun 1982, Thackeray menemukan perintis baterai lithium manganat. Namun segera, dia melompat ke Argonne National Laboratory (ANL) untuk mempelajari baterai lithium. Dan goodinaf dan timnya terus mencari bahan alternatif, mengurangi daftar menjadi kombinasi besi dan fosfor dengan sekali lagi secara sistematis menukar logam dalam tabel periodik.

Pada akhirnya, besi dan fosfor tidak membentuk konfigurasi yang diinginkan tim, tetapi mereka membentuk struktur lain: setelah licoo3 dan LiMn2O4, bahan katoda ketiga untuk baterai lithium-ion secara resmi lahir: LiFePO4. Oleh karena itu, tiga elektroda positif baterai lithium-ion terpenting semuanya lahir di laboratorium dinaf sejak zaman kuno. Ini juga menjadi tempat lahirnya baterai lithium di dunia, dengan lahirnya dua ahli kimia Hadiah Nobel yang disebutkan di atas.

Pada tahun 1996, University of Texas mengajukan paten atas nama laboratorium goodinaf. Ini adalah paten dasar pertama baterai LiFePO4. Sejak itu, Michelle Armand, ilmuwan litium Prancis, bergabung dengan tim dan mengajukan paten teknologi pelapisan karbon LiFePO4 dengan dinaf, menjadi paten dasar kedua LiFePO4. Kedua paten ini merupakan paten inti yang tidak dapat dielakkan dalam hal apapun.

 

3/ Alih teknologi

Dengan berkembangnya aplikasi teknologi, ada masalah yang mendesak untuk diselesaikan pada elektroda negatif baterai lithium cobalt oxide, sehingga belum terindustrialisasi dengan cepat. Pada saat itu, logam lithium digunakan sebagai bahan anoda baterai lithium. Meskipun dapat memberikan kepadatan energi yang cukup tinggi, ada banyak masalah, termasuk bubuk bertahap dari bahan anoda dan hilangnya aktivitas, dan pertumbuhan dendrit lithium dapat menembus diafragma, mengakibatkan korsleting atau bahkan pembakaran dan ledakan. baterai.

Ketika masalahnya sangat sulit, Jepang muncul. Sony telah lama mengembangkan baterai lithium, dan sangat memperhatikan perkembangan global. Namun, tidak ada informasi kapan dan di mana teknologi lithium cobaltite diperoleh. Pada tahun 1991, Sony merilis baterai lithium-ion komersial pertama dalam sejarah manusia, dan menempatkan beberapa baterai silinder lithium cobalt oxide ke dalam kamera ccd-tr1 terbaru. Sejak itu, wajah elektronik konsumen dunia telah ditulis ulang. 

Yoshino-lah yang membuat keputusan penting ini. Dia memelopori penggunaan karbon (grafit) sebagai pengganti lithium sebagai anoda baterai lithium, dan dikombinasikan dengan katoda lithium cobalt oxide. Ini secara mendasar meningkatkan kapasitas dan masa pakai baterai lithium, dan mengurangi biaya, yang merupakan kekuatan terakhir untuk industrialisasi baterai lithium. Sejak itu, perusahaan Cina dan Korea telah memasuki gelombang industri baterai lithium, dan teknologi energi baru (ATL) didirikan saat ini.

Karena pencurian teknologi, "aliansi hak" yang diprakarsai oleh University of Texas dan beberapa perusahaan telah menggunakan pedang di seluruh dunia, mengakibatkan pertikaian paten yang melibatkan banyak negara dan perusahaan. Sementara orang masih berpikir bahwa LiFePO4 adalah baterai daya yang paling cocok, sistem bahan katoda baru yang menggabungkan keunggulan lithium niobate, lithium kobalt, dan lithium mangan telah lahir diam-diam di laboratorium di Kanada.

Pada bulan April 2001, Jeff Dann, Profesor fisika di Universitas Dalhous dan ilmuwan kepala kelompok 3M Kanada, menemukan bahan katoda komposit terner nikel kobalt mangan komersial skala besar, yang mempromosikan baterai lithium untuk menerobos langkah terakhir memasuki pasar. . Pada tanggal 27 April tahun itu, 3M mengajukan paten ke Amerika Serikat, yang merupakan paten inti dasar dari bahan terner. Artinya selama dalam sistem terner, tidak ada yang bisa berkeliling.

Hampir pada saat yang sama, Argonne National Laboratory (ANL) pertama kali mengusulkan konsep lithium yang kaya, dan atas dasar ini, menemukan bahan terner kaya dan mangan berlapis lithium yang kaya dan tinggi, dan berhasil mengajukan paten pada tahun 2004. Dan orang yang bertanggung jawab atas perkembangan teknologi ini adalah thackerel, yang menemukan lithium manganate. Hingga 2012, Tesla mulai mendobrak momentum kenaikan bertahap. Musk menawarkan beberapa kali gaji tinggi untuk merekrut orang dari departemen Litbang baterai lithium 3M.

Mengambil kesempatan ini, 3M mendorong perahu sepanjang arus, mengadopsi strategi "orang pergi, tapi hak paten tetap", sepenuhnya membubarkan departemen baterai, dan membuat keuntungan lebih tinggi dengan mengekspor paten dan kerjasama teknis. Paten diberikan kepada sejumlah perusahaan baterai lithium Jepang dan Korea seperti Elektron, Panasonic, Hitachi, Samsung, LG, L&F dan SK, serta bahan katoda seperti Shanshan, Hunan Ruixiang dan Beida Xianxian di Cina. lebih dari sepuluh perusahaan secara total.

Paten Anl hanya diberikan kepada tiga perusahaan: BASF, raksasa kimia Jerman, industri Toyoda, pabrik bahan katoda Jepang, dan LG, perusahaan Korea Selatan. Kemudian, di sekitar kompetisi paten inti bahan terner, dua aliansi riset universitas industri terkemuka dibentuk. Ini hampir membentuk kekuatan teknologi "bawaan" dari perusahaan baterai lithium di barat, Jepang dan Korea Selatan, sementara China belum mendapatkan banyak.

 

4/ Bangkitnya Perusahaan Cina Chinese

Karena China belum menguasai teknologi inti, bagaimana bisa memecahkan situasi? Penelitian baterai lithium China belum terlambat, hampir sinkron dengan dunia. Pada akhir 1970-an, di bawah rekomendasi Chen Liquan, seorang akademisi dari Chinese Academy of Engineering di Jerman, Institut fisika dari Chinese Academy of Sciences mendirikan laboratorium ion solid state pertama di Cina, dan memulai penelitian tentang lithium- konduktor ion dan baterai lithium. Pada tahun 1995, baterai lithium pertama China lahir di Institut fisika, Akademi Ilmu Pengetahuan China.

Pada saat yang sama, berkat kebangkitan elektronik konsumen pada 1990-an, baterai lithium China telah meningkat secara bersamaan, dan munculnya "empat raksasa", yaitu Lishen, BYD, bick dan ATL. Meskipun Jepang memimpin perkembangan industri, karena dilema kelangsungan hidup, Sanyo Electric menjual ke Panasonic, dan Sony menjual bisnis baterai lithium ke produksi Murata. Dalam persaingan ketat di pasar, hanya BYD dan ATL yang menjadi “empat besar” di China.

Pada 2011, “daftar putih” subsidi pemerintah China memblokir perusahaan-perusahaan yang didanai asing. Setelah diakuisisi oleh modal Jepang, identitas ATL menjadi ketinggalan zaman. Jadi Zeng Yuqun, pendiri ATL, berencana untuk membuat bisnis baterai listrik mandiri, membiarkan modal Cina berpartisipasi di dalamnya, dan mencairkan saham perusahaan induk TDK, tetapi dia tidak mendapatkan persetujuan. Jadi Zeng Yuqun mendirikan era Ningde (catl), dan membuat kemajuan dalam akumulasi teknologi asli, dan menjadi kuda hitam.

Dalam hal jalur teknologi, BYD memilih baterai lithium iron phosphate yang aman dan hemat biaya, yang berbeda dari baterai lithium ternary dengan kepadatan energi tinggi di era Ningde. Hal ini terkait dengan model bisnis BYD. Wang Chuanfu, pendiri perusahaan, menganjurkan "makan tongkat sampai akhir". Selain kaca dan ban, hampir semua bagian mobil diproduksi dan dijual sendiri, kemudian bersaing dengan dunia luar dengan keunggulan harga. Berdasarkan hal tersebut, BYD telah kokoh di posisi kedua di pasar domestik untuk waktu yang lama.

Tetapi keunggulan BYD juga merupakan kelemahannya: ia membuat baterai dan menjual mobil, yang membuat produsen mobil lain secara alami tidak percaya dan lebih suka memberi perintah kepada pesaing daripada diri mereka sendiri. Misalnya, Tesla, meskipun teknologi baterai LiFePO4 BYD telah terakumulasi lebih banyak, masih memilih teknologi yang sama di era Ningde. Untuk mengubah situasi, BYD berencana untuk memisahkan baterai daya dan meluncurkan "baterai blade".

Sejak reformasi dan pembukaan, baterai lithium adalah salah satu dari sedikit bidang yang dapat mengejar ketinggalan dengan negara-negara maju. Alasannya adalah sebagai berikut: pertama, negara sangat mementingkan perlindungan strategis; kedua, belum terlambat untuk memulai; ketiga, pasar domestik cukup besar; keempat, sekelompok calon ahli teknis dan pengusaha bekerja sama untuk menerobos. Namun jika kita perbesar, seperti yang namanya era Ningde, pencapaian ekonomi China dan era kendaraan listriklah yang membentuk era Ningde.

Saat ini China tidak ketinggalan dengan negara maju dalam penelitian bahan anoda dan elektrolit, namun masih terdapat beberapa kekurangan, seperti pemisah baterai lithium, densitas energi dan sebagainya. Jelas, akumulasi teknologi barat, Jepang dan Korea Selatan masih memiliki beberapa keunggulan. Misalnya, meskipun waktu Ningde telah menduduki peringkat pertama di pasar baterai global selama beberapa tahun, laporan penelitian industri dalam dan luar negeri masih mencantumkan Panasonic dan LG di peringkat pertama, sementara waktu Ningde dan BYD berada di peringkat kedua.

 

5. Kesimpulan
 

Tidak diragukan lagi, dengan pengembangan lebih lanjut dari penelitian terkait di masa depan, pengembangan dan penerapan baterai lithium di dunia akan mengantarkan prospek yang lebih luas, yang akan mempromosikan reformasi energi dan inovasi masyarakat manusia, dan menyuntikkan momentum baru ke dalam pembangunan berkelanjutan. ekonomi dan masyarakat serta memperkuat perlindungan lingkungan. Sebagai perusahaan otomotif terkemuka di industri, Tesla seperti ikan lele. Sambil merangsang pengembangan kendaraan energi baru, ia juga memimpin dalam menantang lingkungan pasar baterai lithium.

Zeng Yuqun pernah mengungkapkan kisah dalam aliansinya dengan Tesla: musk telah berbicara tentang biaya sepanjang hari. Implikasinya adalah bahwa Tesla menekan biaya baterai. Namun, perlu dicatat bahwa dalam proses serbuan era Tesla dan Ningde di pasar Cina, baik kendaraan maupun baterai tidak boleh mengabaikan masalah kualitas karena biaya. Begitu demikian, rangkaian kebijakan domestik yang bermaksud baik akan sangat berkurang signifikansinya.

Selain itu, ada kenyataan yang suram. Meskipun Cina mendominasi pasar baterai lithium, sebagian besar teknologi inti dan paten lithium besi fosfat dan bahan terner tidak ada di tangan orang-orang Cina. Jika dibandingkan dengan Jepang, Cina memiliki kesenjangan besar dalam investasi manusia dan modal dalam penelitian dan pengembangan baterai lithium. Ini menyoroti pentingnya penelitian ilmiah dasar, yang bergantung pada ketekunan dan investasi jangka panjang dari negara, lembaga penelitian ilmiah, dan perusahaan.

Saat ini, baterai lithium bergerak menuju generasi ketiga setelah dua generasi sebelumnya lithium cobalt oxide, lithium iron phosphate dan lithium ternary. Karena teknologi inti dan paten dari dua generasi pertama telah dibagi oleh perusahaan asing, China tidak memiliki keunggulan inti yang cukup, tetapi mungkin dapat membalikkan situasi pada generasi berikutnya melalui tata letak awal. Mengingat jalur pengembangan industri penelitian dan pengembangan dasar, penelitian aplikasi dan pengembangan produk bahan baterai, kita harus siap untuk perang jangka panjang.

Perlu dicatat bahwa pengembangan dan penerapan baterai lithium di China masih menghadapi banyak tantangan. Misalnya, dalam penggunaan kendaraan energi baru baterai lithium yang sebenarnya, masih ada beberapa masalah, seperti kepadatan energi yang rendah, kinerja suhu rendah yang buruk, waktu pengisian yang lama, masa pakai yang singkat, dan sebagainya.

Sejak 2019, China telah membatalkan "daftar putih" baterai, dan perusahaan asing seperti LG dan Panasonic telah kembali ke pasar China, dengan serangan tata letak yang sangat cepat. Pada saat yang sama, dengan meningkatnya tekanan pada biaya baterai lithium, persaingan di pasar domestik menjadi lebih ketat. Ini akan memaksa perusahaan yang relevan untuk memenangkan keuntungan dalam persaingan penuh dengan kinerja biaya produk yang lebih tinggi dan kemampuan reaksi pasar yang lebih cepat, sehingga dapat mempromosikan peningkatan dan pertumbuhan berkelanjutan dari industri baterai lithium China.


Waktu posting: Mar-16-2021
Apakah Anda mencari informasi lebih lanjut tentang produk profesional dan solusi daya DET Power? Kami memiliki tim ahli yang siap membantu Anda selalu. Silakan isi formulir dan perwakilan penjualan kami akan segera menghubungi Anda.