En la mañana del 21 de abril de 2014, Musk se lanzó en paracaídas en Beijing Qiaofu Fangcao en un avión privado y se dirigió al Ministerio de ciencia y tecnología de China para la primera parada para explorar el futuro de la entrada de Tesla en China.El Ministerio de Ciencia y Tecnología siempre ha estado alentando a Tesla, pero esta vez Musk cerró la puerta y obtuvo la siguiente respuesta: China está considerando la reforma fiscal de los vehículos eléctricos.Antes de la finalización de la reforma, los modelos todavía tendrán que pagar una tarifa del 25% como los vehículos de combustible tradicional.

Así que Musk planea "gritar" a través de la cumbre de innovadores de Geek Park.En la sala principal de la sala de conciertos de Zhongshan, Yang Yuanqing, Zhou Hongyi, Zhang Yiming y otros se han sentado en el escenario.Y Musk esperó detrás del escenario, sacó su teléfono celular y tuiteó.Cuando sonó la música, subió al escenario entre vítores y aplausos.Pero cuando regresó a Estados Unidos, tuiteó y se quejó: “en China, somos como un bebé que gatea”.

Desde entonces, Tesla ha estado al borde de la bancarrota varias veces, ya que el mercado es generalmente bajista y el problema de la distocia ha llevado a un ciclo de cobro de clientes de medio año de duración.Como resultado, Musk colapsó e incluso fumó marihuana en vivo, durmiendo en una fábrica de California todos los días para monitorear el progreso.La mejor manera de resolver el problema de la capacidad es construir superfábricas en China.Con este fin, Musk lloró en su discurso en Hong Kong: para los clientes chinos, incluso aprendió a usar wechat.

El tiempo vuela.El 7 de enero de 2020, Musk volvió a Shanghái y entregó el primer lote de llaves nacionales del modelo 3 a los propietarios de automóviles chinos en la fábrica Tesla Shanghai Super.Sus primeras palabras fueron: Gracias al gobierno chino.También tuvo un baile de masaje en la espalda en el acto.Desde entonces, con la fuerte reducción de precios del modelo nacional 3, muchas personas dentro y fuera de la industria han dicho con horror: se acerca el fin de los vehículos de nueva energía de China.

Sin embargo, en el último año, Tesla experimentó incidentes de vuelco a gran escala, incluida la combustión espontánea de la batería, el motor fuera de control, el tragaluz volado, etc. Y la actitud de Tesla se volvió "razonable" o arrogante.Recientemente, debido a la falla de energía de los autos nuevos, Tesla ha sido criticada por los medios centrales.En términos relativos, el problema de contracción de la batería de Tesla es muy común, los propietarios de automóviles en Internet para denunciar la voz también uno tras otro.

En vista de esto, los órganos estatales tomaron medidas oficialmente.Recientemente, la Administración General de Supervisión del Mercado y otros cinco departamentos entrevistaron a Tesla, que principalmente involucraba problemas como aceleración anormal, incendio de la batería, actualización remota del vehículo, etc. Como todos sabemos, las baterías domésticas de fosfato de hierro y litio se utilizan básicamente en el modelo 3 doméstico. .

¿Qué tan importante es la batería de litio?Mirando hacia atrás en el curso del desarrollo industrial, ¿China realmente comprende la tecnología central?¿Cómo lograr el éxito?

1/ La herramienta importante de los tiempos

En el siglo XX, la humanidad creó más riqueza que la suma de los 2000 años anteriores.Entre ellos, la ciencia y la tecnología pueden considerarse como una fuerza decisiva para promover la civilización mundial y el desarrollo económico.En los últimos cien años, los inventos científicos y tecnológicos creados por los seres humanos son tan brillantes como las estrellas, y se reconoce que dos de ellos tienen una influencia de gran alcance en el proceso histórico.El primero son los transistores, sin los cuales no habría computadoras;el segundo son las baterías de iones de litio, sin las cuales el mundo sería inimaginable。

Hoy en día, las baterías de litio se han utilizado en miles de millones de teléfonos móviles, computadoras portátiles y otros productos electrónicos cada año, así como en millones de vehículos de nueva energía e incluso en todos los dispositivos portátiles en la tierra que necesitan cargarse.Además, con el advenimiento de la revolución de los vehículos de nueva energía y la creación de más dispositivos móviles, la industria de las baterías de litio tendrá un futuro brillante.Por ejemplo, el valor de producción anual de las celdas de batería de litio ha alcanzado los 200 mil millones de yuanes y el futuro está a la vuelta de la esquina.

Los planes y cronogramas para la futura eliminación de los vehículos de combustible formulados por varios países del mundo también serán “la guinda del pastel”.El primero es Noruega en 2025, y Estados Unidos, Japón y muchos países europeos alrededor de 2035. China no tiene un plan de tiempo claro.Si no hay nueva tecnología en el futuro, la industria de las baterías de litio seguirá floreciendo durante décadas.Se puede decir que quien posee la tecnología central de la batería de litio significa tener el cetro para dominar la industria.

Los países de Europa occidental establecen un calendario para la eliminación gradual de los vehículos de combustible

A lo largo de los años, Europa y los Estados Unidos, China, Japón y Corea del Sur han lanzado una feroz competencia e incluso peleas en el campo de las baterías de litio, involucrando a muchos científicos famosos, muchas de las mejores universidades e instituciones de investigación, así como gigantes y consorcios de capital en industrias petroleras, químicas, automovilísticas, científicas y tecnológicas.Quién hubiera pensado que el camino de desarrollo de la industria mundial de baterías de litio era el mismo que el de los semiconductores: se originó en Europa y Estados Unidos, más fuerte que Japón y Corea del Sur, y finalmente quedó dominado por China.

En las décadas de 1970 y 1980, la tecnología de baterías de litio surgió en Europa y América.Más tarde, los estadounidenses inventaron sucesivamente las baterías de óxido de cobalto y litio, óxido de manganeso y litio y fosfato de hierro y litio, que tomaron la delantera en la industria.En 1991, Japón fue el primero en industrializar las baterías de iones de litio, pero luego el mercado siguió reduciéndose.Corea del Sur, por otro lado, depende del estado para impulsarlo.Al mismo tiempo, con el fuerte apoyo del gobierno, China ha hecho que la industria de baterías de litio sea la primera en el mundo paso a paso.

En la evolución de la industria de las baterías de litio, Europa, Estados Unidos y Japón han jugado un papel importante en la promoción de la tecnología.En 2019, el Premio Nobel de química fue otorgado a los científicos estadounidenses John goodinaf, Stanley whitingham y al científico japonés Yoshino en reconocimiento a sus contribuciones a la investigación y desarrollo de baterías de iones de litio.Dado que científicos de los Estados Unidos y Japón han ganado el Premio Nobel, ¿puede China realmente tomar la delantera en la tecnología central de las baterías de litio?

2/ La cuna de la batería de litio 

El desarrollo de la tecnología global de baterías de litio tiene un largo camino por recorrer.A principios de la década de 1970, en respuesta a la crisis del petróleo, Exxon estableció un laboratorio de investigación en Nueva Jersey, lo que atrajo a un gran número de talentos destacados en física y química, incluido Stanley Whitingham, un becario postdoctoral en electroquímica de estado sólido en la Universidad de Stanford.Su objetivo es reconstruir una nueva solución energética, es decir, desarrollar una nueva generación de baterías recargables.

Al mismo tiempo, Bell Labs ha creado un equipo de químicos y físicos de la Universidad de Stanford.Las dos partes han lanzado una competencia extremadamente feroz en la investigación y el desarrollo de baterías de próxima generación.Incluso si la investigación está relacionada, "el dinero no es un problema".Después de casi cinco años de investigación altamente confidencial, Whitingham y su equipo desarrollaron por primera vez la primera batería de iones de litio recargable del mundo.

Esta batería de litio utiliza de forma creativa sulfuro de titanio como material del cátodo y litio como material del ánodo.Tiene las ventajas de peso ligero, gran capacidad y sin efecto memoria.Al mismo tiempo, descarta las carencias de la batería anterior, lo que se puede decir que es un salto cualitativo.En 1976, Exxon solicitó la primera patente de invención de batería de litio del mundo, pero no se benefició de la industrialización.Sin embargo, esto no afecta la reputación de Whitingham como “padre del litio” y su estatus en el mundo.

Aunque el invento de Whitingham inspiró a la industria, la combustión de la carga de la batería y el aplastamiento interno preocuparon mucho al equipo, incluido Gudinaf.Por lo tanto, él y dos asistentes postdoctorales continuaron explorando la tabla periódica de manera sistemática.En 1980, finalmente decidieron que el mejor material era el cobalto.El óxido de cobalto de litio, que se puede utilizar como cátodo de las baterías de iones de litio, es muy superior a cualquier otro material en ese momento y ocupó rápidamente el mercado.

Desde entonces, la tecnología de las baterías humanas ha dado un paso importante.¿Qué pasaría sin la cobaltita de litio?En resumen, ¿por qué el “teléfono celular grande” era tan grande y pesado?Es porque no hay batería de cobalto de litio.Sin embargo, aunque la batería de óxido de cobalto y litio tiene muchas ventajas, sus desventajas quedan expuestas después de la aplicación a gran escala, incluido el alto costo, la resistencia a la sobrecarga y el rendimiento del ciclo deficientes, y la grave contaminación por desechos.

Así que goodinav y su alumno Mike Thackeray continuaron buscando mejores materiales.En 1982, Thackeray inventó una batería pionera de manganato de litio.Pero pronto saltó al Laboratorio Nacional de Argonne (ANL) para estudiar las baterías de litio.Y goodinaf y su equipo continúan buscando materiales alternativos, reduciendo la lista a una combinación de hierro y fósforo al intercambiar sistemáticamente los metales en la tabla periódica.

Al final, el hierro y el fósforo no formaron la configuración que el equipo quería, pero formaron otra estructura: después de licoo3 y LiMn2O4, nació oficialmente el tercer material de cátodo para baterías de iones de litio: LiFePO4.Por lo tanto, los tres electrodos positivos de baterías de iones de litio más importantes nacieron en el laboratorio de dinaf desde la antigüedad.También se ha convertido en la cuna de las baterías de litio en el mundo, con el nacimiento de los dos premios Nobel de química antes mencionados.

En 1996, la Universidad de Texas solicitó una patente en nombre del laboratorio de goodinaf.Esta es la primera patente básica de la batería LiFePO4.Desde entonces, Michelle Armand, científica francesa del litio, se unió al equipo y solicitó a dinaf la patente de la tecnología de recubrimiento de carbono LiFePO4, convirtiéndose en la segunda patente básica de LiFePO4.Estas dos patentes son las patentes principales que no se pueden eludir en ningún caso.

3/ Transferencia de tecnología

Con el desarrollo de la aplicación de la tecnología, existe un problema urgente que debe resolverse en el electrodo negativo de la batería de óxido de cobalto y litio, por lo que no se ha industrializado rápidamente.En ese momento, el metal de litio se usaba como material de ánodo de las baterías de litio.Aunque podía proporcionar una densidad de energía bastante alta, había muchos problemas, incluida la pulverización gradual del material del ánodo y la pérdida de actividad, y el crecimiento de dendritas de litio podía perforar el diafragma, lo que provocaba un cortocircuito o incluso la combustión y explosión del batería.

Cuando el problema estaba muy difícil, aparecieron los japoneses.Sony ha estado desarrollando baterías de litio durante mucho tiempo y ha prestado mucha atención a los desarrollos globales.Sin embargo, no hay información sobre cuándo y dónde se obtuvo la tecnología de cobaltita de litio.En 1991, Sony lanzó la primera batería comercial de iones de litio en la historia de la humanidad y colocó varias baterías cilíndricas de óxido de cobalto y litio en la última cámara ccd-tr1.Desde entonces, se ha reescrito el rostro de la electrónica de consumo mundial.

Fue Yoshino quien tomó esta importante decisión.Fue pionero en el uso de carbono (grafito) en lugar de litio como ánodo de la batería de litio y combinado con cátodo de óxido de cobalto y litio.Esto mejora fundamentalmente la capacidad y el ciclo de vida de la batería de litio y reduce el costo, que es la última fuerza para la industrialización de la batería de litio.Desde entonces, las empresas chinas y coreanas se han sumado a la ola de la industria de baterías de litio, y en este momento se estableció la tecnología de nueva energía (ATL).

Debido al robo de tecnología, la “alianza de derechos” iniciada por la Universidad de Texas y algunas empresas ha estado empuñando espadas en todo el mundo, lo que ha resultado en una pelea de patentes que involucra a muchos países y empresas.Si bien la gente todavía piensa que LiFePO4 es la batería de energía más adecuada, un nuevo sistema de material de cátodo que combina las ventajas del niobato de litio, el cobalto de litio y el manganeso de litio ha nacido silenciosamente en un laboratorio en Canadá.

En abril de 2001, Jeff Dann, profesor de física en la Universidad de dalhous y científico jefe del grupo 3M de Canadá, inventó un material de cátodo compuesto ternario de níquel cobalto manganeso comercial a gran escala, que promovió la batería de litio para superar el último paso para ingresar al mercado. .El 27 de abril de ese año, 3M solicitó a los Estados Unidos la patente, que es la patente básica básica de materiales ternarios.Esto significa que mientras esté en el sistema ternario, nadie puede moverse.

Casi al mismo tiempo, el Laboratorio Nacional de Argonne (ANL) propuso por primera vez el concepto de litio rico y, sobre esta base, inventó materiales ternarios en capas ricos en litio y con alto contenido de manganeso, y solicitó con éxito una patente en 2004. Y la persona a cargo de este desarrollo tecnológico es thackerel, quien inventó el manganato de litio.Hasta 2012, Tesla comenzó a romper el impulso de aumento gradual.Musk ofreció varias veces un salario alto para reclutar personas del departamento de I + D de baterías de litio de 3M.

Aprovechando esta oportunidad, 3M empujó el barco a lo largo de la corriente, adoptó la estrategia de "la gente se va, pero los derechos de patente permanecen", disolvió por completo el departamento de baterías y obtuvo mayores ganancias exportando patentes y cooperación técnica.Las patentes se otorgaron a varias empresas japonesas y coreanas de baterías de litio como Elektron, Panasonic, Hitachi, Samsung, LG, L & F y SK, así como a materiales de cátodo como Shanshan, Hunan Ruixiang y Beida Xianxian en China. Hay más de diez empresas en total.

Las patentes de Anl solo se otorgan a tres empresas: BASF, un gigante químico alemán, Toyoda Industries, una fábrica japonesa de materiales catódicos, y LG, una empresa de Corea del Sur.Más tarde, en torno a la competencia principal de patentes de materiales ternarios, se formaron dos alianzas de investigación de universidades de la industria superior.Esto prácticamente ha dado forma a la fuerza tecnológica "innata" de las empresas de baterías de litio en el oeste, Japón y Corea del Sur, mientras que China no ha ganado mucho.

4/ El auge de las empresas chinas

Dado que China no ha dominado la tecnología central, ¿cómo rompió la situación?La investigación de baterías de litio de China no es demasiado tarde, casi sincronizada con el mundo.A fines de la década de 1970, bajo la recomendación de Chen Liquan, un académico de la Academia de Ingeniería de China en Alemania, el Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China estableció el primer laboratorio de iones de estado sólido en China y comenzó la investigación sobre litio- conductores de iones y baterías de litio.En 1995, nació la primera batería de litio de China en el Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China.

Al mismo tiempo, gracias al auge de la electrónica de consumo en la década de 1990, las baterías de litio de China han aumentado simultáneamente y el surgimiento de "cuatro gigantes", a saber, Lishen, BYD, bick y ATL.Aunque Japón lideró el desarrollo de la industria, debido al dilema de supervivencia, Sanyo Electric vendió a Panasonic y Sony vendió su negocio de baterías de litio a la producción de Murata.En la feroz competencia en el mercado, solo BYD y ATL son los "cuatro grandes" en China.

En 2011, la “lista blanca” de subsidios del gobierno chino bloqueó las empresas con fondos extranjeros.Tras ser adquirida por capital japonés, la identidad de ATL quedó obsoleta.Entonces, Zeng Yuqun, el fundador de ATL, planeó independizar el negocio de las baterías eléctricas, permitir que el capital chino participe en él y diluir las acciones de la empresa matriz TDK, pero no obtuvo la aprobación.Así que Zeng Yuqun fundó la era Ningde (catl), progresó en la acumulación de tecnología original y se convirtió en un caballo negro.

En términos de trayectoria tecnológica, BYD elige una batería de fosfato de hierro y litio segura y rentable, que es diferente de la batería ternaria de litio de alta densidad de energía en la era de Ningde.Esto está relacionado con el modelo de negocio de BYD.Wang Chuanfu, el fundador de la empresa, aboga por “comerse una caña hasta el final”.Además del vidrio y los neumáticos, casi todas las demás partes de un automóvil se producen y venden por sí mismo, y luego compiten con el mundo exterior con una ventaja de precio.Basado en esto, BYD ha estado firmemente en el segundo lugar en el mercado nacional durante mucho tiempo.

Pero la ventaja de BYD es también su debilidad: fabrica baterías y vende automóviles, lo que naturalmente hace que otros fabricantes de automóviles desconfíen y prefieran dar órdenes a los competidores en lugar de a ellos mismos.Por ejemplo, Tesla, aunque la tecnología de batería LiFePO4 de BYD ha acumulado más, sigue eligiendo la misma tecnología de la era Ningde.Para cambiar la situación, BYD planea separar la batería de energía y lanzar la "batería blade".

Desde la reforma y apertura, la batería de litio es uno de los pocos campos que puede alcanzar a los países desarrollados.Las razones son las siguientes: primero, el Estado otorga gran importancia a la protección estratégica;segundo, no es demasiado tarde para empezar;tercero, el mercado interno es lo suficientemente grande;cuarto, un grupo de aspirantes a expertos técnicos y empresarios trabajan juntos para abrirse camino.Pero si nos acercamos, al igual que el nombre de la era Ningde, son los logros económicos de China y la era de los vehículos eléctricos los que dan forma a la era Ningde.

Hoy en día, China no va a la zaga de los países desarrollados en la investigación de materiales anódicos y electrolitos, pero aún existen algunas deficiencias, como el separador de batería de litio, la densidad de energía, etc.Obviamente, la acumulación de tecnología de Occidente, Japón y Corea del Sur todavía tiene algunas ventajas.Por ejemplo, aunque Ningde Times ocupó el primer lugar en el mercado mundial de baterías durante varios años, los informes de investigación de la industria nacional y extranjera aún incluyen a Panasonic y LG en el primer lugar, mientras que Ningde Times y BYD están en segundo lugar.

5. Conclusión
 

Sin duda, con el mayor desarrollo de la investigación relacionada en el futuro, el desarrollo y la aplicación de baterías de litio en el mundo marcarán el comienzo de una perspectiva más amplia, que promoverá la reforma energética y la innovación de la sociedad humana, e inyectará un nuevo impulso al desarrollo sostenible. de la economía y la sociedad y el fortalecimiento de la protección del medio ambiente.Como empresa automotriz líder en la industria, Tesla es como un bagre.Mientras estimula el desarrollo de vehículos de nueva energía, también está tomando la delantera en desafiar el entorno del mercado de baterías de litio.

Zeng Yuqun una vez reveló la historia interna de su alianza con Tesla: Musk ha estado hablando de costos todo el día.La implicación es que Tesla está reduciendo el costo de las baterías.Sin embargo, debe tenerse en cuenta que en el proceso de la fiebre de la era de Tesla y Ningde en el mercado chino, tanto el vehículo como la batería no deben ignorar el problema de calidad debido al costo.Una vez así, la serie nacional original de políticas bien intencionadas se verá muy reducida en importancia.

Además, hay una realidad sombría.Aunque China domina el mercado de las baterías de litio, la mayoría de las tecnologías y patentes centrales de fosfato de hierro y litio y materiales ternarios no están en manos del pueblo chino.Si se compara con Japón, China tiene una gran brecha en inversión humana y de capital en investigación y desarrollo de baterías de litio.Esto destaca la importancia de la investigación científica básica, que depende de la persistencia e inversión a largo plazo del estado, las instituciones de investigación científica y las empresas.

En la actualidad, las baterías de litio avanzan hacia la tercera generación después de las dos generaciones anteriores de óxido de cobalto de litio, fosfato de hierro de litio y ternario de litio.Como las tecnologías y patentes centrales de las dos primeras generaciones han sido divididas por empresas extranjeras, China no tiene suficientes ventajas centrales, pero puede revertir la situación en la próxima generación a través de un diseño temprano.En vista del camino de desarrollo industrial de investigación y desarrollo básicos, investigación de aplicaciones y desarrollo de productos de materiales para baterías, debemos estar preparados para una guerra a largo plazo.

Cabe señalar que el desarrollo y la aplicación de baterías de litio en China aún enfrentan muchos desafíos.Por ejemplo, en el uso real de vehículos de nueva energía con batería de litio, todavía hay algunos problemas, como baja densidad de energía, bajo rendimiento a baja temperatura, tiempo de carga prolongado, vida útil corta, etc.

Desde 2019, China canceló la “lista blanca” de baterías, y empresas extranjeras como LG y Panasonic regresaron al mercado chino, con una ofensiva de diseño extremadamente rápida.Al mismo tiempo, con la creciente presión sobre el costo de las baterías de litio, la competencia en el mercado interno es cada vez más intensa.Esto obligará a las empresas relevantes a ganar ventaja en plena competencia con un mayor rendimiento de costos del producto y una capacidad de reacción del mercado más rápida, a fin de promover la mejora y el crecimiento continuo de la industria de baterías de litio de China.