Na manhã de 21 de abril de 2014, Musk saltou de paraquedas em Pequim Qiaofu Fangcao em um avião particular e foi ao Ministério de Ciência e Tecnologia da China para a primeira parada para explorar o futuro da entrada da Tesla na China.O Ministério da Ciência e Tecnologia sempre incentivou a Tesla, mas desta vez Musk fechou a porta e obteve a seguinte resposta: a China está cogitando a reforma tributária dos veículos elétricos.Antes da finalização da reforma, os modelos s ainda terão que pagar tarifa de 25% como os veículos tradicionais movidos a combustível.

Assim, Musk planeja “gritar” durante a cúpula dos inovadores geek Park.No salão principal da sala de concertos Zhongshan, Yang Yuanqing, Zhou Hongyi, Zhang Yiming e outros estiveram sentados no palco.E Musk esperou atrás do palco, pegou o celular e tuitou.Quando a música tocou, ele caminhou até o palco, gritando e aplaudindo.Mas quando ele voltou para os Estados Unidos, ele twittou e reclamou: “na China, somos como um bebê engatinhando”.

Desde então, a Tesla esteve à beira da falência várias vezes, pois o mercado geralmente está em baixa e o problema da distocia levou a um ciclo de cobrança de clientes de meio ano.Como resultado, Musk entrou em colapso e até fumou maconha ao vivo, dormindo em uma fábrica da Califórnia todos os dias para monitorar o progresso.A melhor maneira de resolver o problema da capacidade é construir superfábricas na China.Para isso, almíscar chorou em seu discurso em Hong Kong: para os clientes chineses, ele aprendeu até a usar o wechat.

O tempo voa.Em 7 de janeiro de 2020, Musk voltou a Xangai e entregou o primeiro lote de chaves domésticas do modelo 3 para proprietários de carros chineses na fábrica Tesla Shanghai Super.Suas primeiras palavras foram: Obrigado ao governo chinês.Ele também fez uma dança de massagem nas costas no local.Desde então, com a forte redução de preço do modelo 3 doméstico, muitas pessoas dentro e fora da indústria disseram horrorizadas: o fim dos veículos de nova energia da China está chegando.

No entanto, no ano passado, a Tesla experimentou incidentes de capotamento em grande escala, incluindo combustão espontânea da bateria, motor fora de controle, clarabóia voando, etc. E a atitude da Tesla tornou-se “razoável” ou arrogante.Recentemente, devido à falha de energia dos carros novos, a Tesla foi criticada pela mídia central.Relativamente falando, o problema de encolhimento da bateria Tesla é muito comum, os proprietários de carros na Internet para denunciar a voz também um após o outro.

Em vista disso, os órgãos estaduais tomaram medidas oficialmente.Recentemente, a Administração Geral de supervisão do mercado e outros cinco departamentos entrevistaram a Tesla, que envolveu principalmente problemas como aceleração anormal, incêndio da bateria, atualização remota do veículo, etc. .

Qual a importância da bateria de lítio?Olhando para trás no curso do desenvolvimento industrial, a China realmente compreende a tecnologia central?Como alcançar o sucesso?

1/ A ferramenta importante dos tempos

No século 20, a humanidade criou mais riqueza do que a soma dos 2.000 anos anteriores.Entre eles, a ciência e a tecnologia podem ser consideradas como uma força decisiva na promoção da civilização global e do desenvolvimento econômico.Nos últimos cem anos, as invenções científicas e tecnológicas criadas pelos seres humanos são tão brilhantes quanto as estrelas, e duas delas são reconhecidas como tendo grande influência no processo histórico.O primeiro são os transistores, sem os quais não haveria computadores;a segunda são as baterias de íon-lítio, sem as quais o mundo seria inimaginável。

Hoje, as baterias de lítio são usadas em bilhões de telefones celulares, laptops e outros produtos eletrônicos todos os anos, bem como em milhões de novos veículos movidos a energia e até mesmo em todos os dispositivos portáteis do planeta que precisam ser carregados.Além disso, com o advento da nova revolução dos veículos movidos a energia e a criação de mais dispositivos móveis, a indústria de baterias de lítio terá um futuro brilhante.Por exemplo, o valor da produção anual de células de bateria de lítio atingiu 200 bilhões de yuans, e o futuro está chegando.

Os planos e cronogramas para a futura eliminação dos veículos movidos a combustível formulados por vários países do mundo também serão a “cereja do bolo”.O mais antigo é a Noruega em 2025, e os Estados Unidos, Japão e muitos países europeus por volta de 2035. A China não tem um cronograma claro.Se não houver nova tecnologia no futuro, a indústria de baterias de lítio continuará a florescer por décadas.Pode-se dizer que quem possui a tecnologia central da bateria de lítio significa ter o cetro para dominar a indústria.

Países da Europa Ocidental estabelecem um cronograma para eliminar gradualmente os veículos movidos a combustível

Ao longo dos anos, a Europa e os Estados Unidos, a China, o Japão e a Coreia do Sul lançaram uma competição acirrada e até brigas no campo das baterias de lítio, envolvendo muitos cientistas famosos, muitas das melhores universidades e instituições de pesquisa, bem como gigantes e consórcios de capital em indústrias de petróleo, química, automobilística, ciência e tecnologia.Quem diria que o caminho de desenvolvimento da indústria global de baterias de lítio foi o mesmo que o de semicondutores: originou-se na Europa e nos Estados Unidos, mais forte que o Japão e a Coréia do Sul e, finalmente, passou a ser dominado pela China.

Nas décadas de 1970 e 1980, a tecnologia da bateria de lítio surgiu na Europa e na América.Mais tarde, os americanos inventaram sucessivamente as baterias de óxido de cobalto de lítio, óxido de manganês de lítio e fosfato de ferro e lítio, que assumiram a liderança na indústria.Em 1991, o Japão foi o primeiro a industrializar as baterias de íon-lítio, mas depois o mercado continuou a encolher.A Coreia do Sul, por outro lado, depende do Estado para impulsioná-la.Ao mesmo tempo, com o forte apoio do governo, a China tornou a indústria de baterias de lítio a primeira do mundo, passo a passo.

Na evolução da indústria de baterias de lítio, Europa, América e Japão desempenharam um papel importante na promoção da tecnologia.Em 2019, o Prêmio Nobel de Química foi concedido aos cientistas americanos John Goodinaf, Stanley Whitingham e ao cientista japonês Yoshino em reconhecimento por suas contribuições para a pesquisa e desenvolvimento de baterias de íons de lítio.Uma vez que cientistas dos Estados Unidos e do Japão ganharam o Prêmio Nobel, a China pode realmente assumir a liderança na tecnologia central de baterias de lítio?

2/ O berço da bateria de lítio 

O desenvolvimento da tecnologia global de baterias de lítio tem um longo caminho a seguir.No início dos anos 1970, em resposta à crise do petróleo, a Exxon montou um laboratório de pesquisa em Nova Jersey, atraindo um grande número de grandes talentos em física e química, incluindo Stanley Whitingham, um pós-doutorando em eletroquímica de estado sólido na Universidade de Stanford.Seu objetivo é reconstruir uma nova solução energética, ou seja, desenvolver uma nova geração de baterias recarregáveis.

Ao mesmo tempo, o Bell Labs montou uma equipe de químicos e físicos da Universidade de Stanford.Os dois lados lançaram uma competição extremamente acirrada na pesquisa e desenvolvimento de baterias de última geração.Mesmo que a pesquisa esteja relacionada, “dinheiro não é problema”.Após quase cinco anos de pesquisa altamente confidencial, Whitingham e sua equipe desenvolveram a primeira bateria recarregável de íons de lítio do mundo.

Esta bateria de lítio usa de forma criativa sulfeto de titânio como material de cátodo e lítio como material de ânodo.Tem as vantagens de peso leve, grande capacidade e sem efeito de memória.Ao mesmo tempo, descarta as deficiências da bateria anterior, o que pode ser considerado um salto qualitativo.Em 1976, a Exxon solicitou a primeira patente de invenção de bateria de lítio do mundo, mas não se beneficiou da industrialização.No entanto, isso não afeta a reputação de Whitingham como “pai do lítio” e seu status no mundo.

Embora a invenção de Whitingham tenha inspirado a indústria, a combustão do carregamento da bateria e o esmagamento interno incomodaram muito a equipe, incluindo Gudinaf.Portanto, ele e dois assistentes de pós-doutorado continuaram a explorar a tabela periódica sistematicamente.Em 1980, eles finalmente decidiram que o melhor material era o cobalto.O óxido de cobalto de lítio, que pode ser usado como cátodo de baterias de íons de lítio, é muito superior a qualquer outro material da época e rapidamente ocupou o mercado.

Desde então, a tecnologia de bateria humana deu um passo substancial à frente.O que aconteceria sem a cobaltita de lítio?Resumindo, por que o “grande celular” era tão grande e pesado?É porque não há bateria de cobalto de lítio.No entanto, embora a bateria de óxido de cobalto e lítio tenha muitas vantagens, suas desvantagens são expostas após a aplicação em larga escala, incluindo alto custo, baixa resistência à sobrecarga e desempenho do ciclo e poluição grave por resíduos.

Então Goodinav e seu aluno Mike Thackeray continuaram a procurar materiais melhores.Em 1982, Thackeray inventou uma bateria pioneira de manganato de lítio.Mas logo ele saltou para o Argonne National Laboratory (ANL) para estudar as baterias de lítio.E goodinaf e sua equipe continuam em busca de materiais alternativos, reduzindo a lista a uma combinação de ferro e fósforo ao trocar sistematicamente os metais da tabela periódica.

No final das contas, ferro e fósforo não formaram a configuração que a equipe queria, mas formaram outra estrutura: depois do licoo3 e do LiMn2O4, nasceu oficialmente o terceiro material catódico para baterias de íon-lítio: o LiFePO4.Portanto, os três eletrodos positivos mais importantes da bateria de íons de lítio nasceram todos no laboratório da dinaf desde os tempos antigos.Tornou-se também o berço das baterias de lítio no mundo, com o nascimento dos mencionados dois químicos do Prêmio Nobel.

Em 1996, a Universidade do Texas solicitou uma patente em nome do laboratório de goodinaf.Esta é a primeira patente básica da bateria LiFePO4.Desde então, Michelle Armand, uma cientista francesa do lítio, juntou-se à equipe e solicitou à dinaf a patente da tecnologia de revestimento de carbono LiFePO4, tornando-se a segunda patente básica do LiFePO4.Essas duas patentes são as principais patentes que não podem ser ignoradas em nenhum caso.

3/ Transferência de tecnologia

Com o desenvolvimento da aplicação da tecnologia, há um problema urgente a ser resolvido no eletrodo negativo da bateria de óxido de cobalto e lítio, por isso não foi industrializado rapidamente.Naquela época, o lítio metálico era usado como material anódico das baterias de lítio.Embora pudesse fornecer densidade de energia bastante alta, havia muitos problemas, incluindo a pulverização gradual do material do ânodo e a perda de atividade, e o crescimento de dendritos de lítio poderia perfurar o diafragma, resultando em curto-circuito ou até mesmo combustão e explosão do bateria.

Quando o problema era muito difícil, os japoneses apareciam.A Sony desenvolve baterias de lítio há muito tempo e presta muita atenção aos desenvolvimentos globais.No entanto, não há informações sobre quando e onde a tecnologia de cobaltito de lítio foi obtida.Em 1991, a Sony lançou a primeira bateria comercial de íons de lítio da história da humanidade e colocou várias baterias cilíndricas de óxido de cobalto e lítio na mais recente câmera ccd-tr1.Desde então, a face da eletrônica de consumo do mundo foi reescrita.

Foi Yoshino quem tomou essa importante decisão.Ele foi pioneiro no uso de carbono (grafite) em vez de lítio como ânodo de bateria de lítio e combinado com cátodo de óxido de cobalto de lítio.Isso melhora fundamentalmente a capacidade e a vida útil da bateria de lítio e reduz o custo, que é a última força para a industrialização da bateria de lítio.Desde então, empresas chinesas e coreanas entraram na onda da indústria de baterias de lítio, e a nova tecnologia de energia (ATL) foi estabelecida nessa época.

Devido ao roubo de tecnologia, a “aliança de direitos” iniciada pela Universidade do Texas e algumas empresas tem brandido espadas em todo o mundo, resultando na disputa de patentes envolvendo muitos países e empresas.Enquanto as pessoas ainda pensam que a LiFePO4 é a bateria de energia mais adequada, um novo sistema de material catódico combinando as vantagens do niobato de lítio, cobalto de lítio e manganês de lítio nasceu discretamente em um laboratório no Canadá.

Em abril de 2001, Jeff Dann, professor de física na Dalhous University e cientista-chefe do grupo 3M no Canadá, inventou um material de cátodo composto ternário de níquel-cobalto-manganês comercial em grande escala, que promoveu a bateria de lítio para romper a última etapa de entrada no mercado .Em 27 de abril daquele ano, a 3M solicitou a patente nos Estados Unidos, que é a patente básica de materiais ternários.Isso significa que, enquanto estiver no sistema ternário, ninguém pode se locomover.

Quase ao mesmo tempo, o Argonne National Laboratory (ANL) propôs pela primeira vez o conceito de lítio rico e, com base nisso, inventou materiais ternários ricos em lítio e com alto teor de manganês em camadas e solicitou com sucesso uma patente em 2004. E a pessoa encarregada de esse desenvolvimento tecnológico é thackerel, que inventou o manganato de lítio.Até 2012, Tesla começou a quebrar o ímpeto de ascensão gradual.Musk ofereceu várias vezes um salário alto para recrutar pessoas do departamento de P&D de baterias de lítio da 3M.

Aproveitando a oportunidade, a 3M empurrou o barco ao longo da corrente, adotou a estratégia de “as pessoas vão, mas os direitos de patente permanecem”, desfez completamente o departamento de baterias e obteve lucros maiores com a exportação de patentes e cooperação técnica.As patentes foram concedidas a várias empresas japonesas e coreanas de baterias de lítio, como Elektron, Panasonic, Hitachi, Samsung, LG, L & F e SK, bem como materiais de cátodo, como Shanshan, Hunan Ruixiang e Beida Xianxian na China. mais de dez empresas no total.

As patentes da Anl são concedidas apenas a três empresas: a BASF, uma gigante química alemã, a Toyoda Industries, uma fábrica japonesa de materiais catódicos, e a LG, uma empresa sul-coreana.Mais tarde, em torno da competição central de patentes de materiais ternários, foram formadas duas alianças de pesquisa universitária da indústria.Isso praticamente moldou a força tecnológica “inata” das empresas de baterias de lítio no oeste, Japão e Coréia do Sul, enquanto a China não ganhou muito.

4/ A ascensão das empresas chinesas

Como a China não domina a tecnologia principal, como ela quebrou a situação?A pesquisa de bateria de lítio da China não é tarde demais, quase sincronizada com o mundo.No final dos anos 1970, por recomendação de Chen Liquan, um acadêmico da Academia Chinesa de Engenharia na Alemanha, o Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências estabeleceu o primeiro laboratório de íons de estado sólido na China e iniciou a pesquisa sobre lítio- condutores de íons e baterias de lítio.Em 1995, a primeira bateria de lítio da China nasceu no Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências.

Ao mesmo tempo, graças à ascensão dos eletrônicos de consumo na década de 1990, as baterias de lítio da China aumentaram simultaneamente e o surgimento de “quatro gigantes”, ou seja, Lishen, BYD, bick e ATL.Embora o Japão tenha liderado o desenvolvimento da indústria, devido ao dilema de sobrevivência, a Sanyo Electric vendeu para a Panasonic e a Sony vendeu seu negócio de baterias de lítio para a produção de Murata.Na acirrada competição do mercado, apenas a BYD e a ATL são as “quatro grandes” na China.

Em 2011, a “lista branca” de subsídios do governo chinês bloqueou empresas de capital estrangeiro.Depois de adquirida pelo capital japonês, a identidade da ATL ficou desatualizada.Portanto, Zeng Yuqun, o fundador da ATL, planejava tornar o negócio de baterias de energia independente, permitir que o capital chinês participasse dele e diluir as ações da controladora TDK, mas não obteve aprovação.Então Zeng Yuqun fundou a era Ningde (catl), fez progressos na acumulação de tecnologia original e se tornou um cavalo preto.

Em termos de caminho tecnológico, a BYD escolhe uma bateria de fosfato de ferro de lítio segura e econômica, que é diferente da bateria ternária de lítio de alta densidade energética da era Ningde.Isso está relacionado ao modelo de negócios da BYD.Wang Chuanfu, o fundador da empresa, defende “comer uma cana até o fim”.Além do vidro e dos pneus, quase todas as outras partes de um carro são produzidas e vendidas por ela mesma, para competir com o mundo exterior com uma vantagem de preço.Com base nisso, a BYD está firmemente em segundo lugar no mercado doméstico há muito tempo.

Mas a vantagem da BYD é também sua fraqueza: ela fabrica baterias e vende carros, o que faz com que outras montadoras naturalmente desconfiem e prefiram dar ordens aos concorrentes em vez de a si mesmas.Por exemplo, Tesla, embora a tecnologia de bateria LiFePO4 da BYD tenha acumulado mais, ainda escolhe a mesma tecnologia da era Ningde.Para mudar a situação, a BYD planeja separar a bateria de energia e lançar a “bateria lâmina”.

Desde a reforma e abertura, a bateria de lítio é um dos poucos campos que pode alcançar os países desenvolvidos.As razões são as seguintes: primeiro, o Estado atribui grande importância à proteção estratégica;em segundo lugar, não é tarde demais para começar;terceiro, o mercado doméstico é grande o suficiente;quarto, um grupo de aspirantes a especialistas técnicos e empreendedores trabalham juntos para avançar.Mas se ampliarmos, assim como o nome da era Ningde, são as conquistas econômicas da China e a era dos veículos elétricos que moldam a era Ningde.

Hoje em dia, a China não fica atrás dos países desenvolvidos na pesquisa de materiais anódicos e eletrólitos, mas ainda existem algumas deficiências, como separador de bateria de lítio, densidade de energia e assim por diante.Obviamente, o acúmulo de tecnologia do oeste, Japão e Coréia do Sul ainda tem algumas vantagens.Por exemplo, embora a Ningde times tenha sido classificada em primeiro lugar no mercado global de baterias por vários anos, os relatórios de pesquisa da indústria nacional e estrangeira ainda listam a Panasonic e a LG na primeira posição, enquanto a Ningde times e a BYD estão na segunda posição.

5. Conclusão
 

Sem dúvida, com o desenvolvimento de pesquisas relacionadas no futuro, o desenvolvimento e a aplicação de baterias de lítio no mundo darão início a uma perspectiva mais ampla, que promoverá a reforma energética e a inovação da sociedade humana e injetará um novo impulso no desenvolvimento sustentável da economia e da sociedade e fortalecer a proteção ambiental.Como uma empresa automobilística líder no setor, a Tesla é como um peixe-gato.Ao mesmo tempo em que estimula o desenvolvimento de novos veículos movidos a energia, também está assumindo a liderança em desafiar o ambiente do mercado de baterias de lítio.

Zeng Yuqun uma vez revelou a história interna de sua aliança com Tesla: almíscar tem falado sobre custo o dia todo.A implicação é que a Tesla está reduzindo o custo das baterias.No entanto, deve-se notar que, no processo de corrida da era Tesla e Ningde no mercado chinês, tanto o veículo quanto a bateria não devem ignorar o problema de qualidade por causa do custo.Uma vez assim, a série doméstica original de políticas bem-intencionadas terá sua importância muito reduzida.

Além disso, há uma realidade sombria.Embora a China domine o mercado de baterias de lítio, as principais tecnologias e patentes de fosfato de ferro e lítio e materiais ternários não estão nas mãos do povo chinês.Se comparada com o Japão, a China tem uma grande lacuna no investimento humano e de capital em pesquisa e desenvolvimento de baterias de lítio.Isso destaca a importância da pesquisa científica básica, que depende da persistência e investimento de longo prazo do Estado, instituições de pesquisa científica e empresas.

Atualmente, as baterias de lítio estão se movendo para a terceira geração após as duas gerações anteriores de óxido de cobalto de lítio, fosfato de ferro de lítio e ternário de lítio.Como as principais tecnologias e patentes das duas primeiras gerações foram divididas por empresas estrangeiras, a China não tem vantagens essenciais suficientes, mas pode reverter a situação na próxima geração por meio do layout inicial.Tendo em vista o caminho do desenvolvimento industrial de pesquisa e desenvolvimento básico, pesquisa de aplicação e desenvolvimento de produtos de materiais de bateria, devemos estar preparados para uma guerra de longo prazo.

Deve-se notar que o desenvolvimento e a aplicação de baterias de lítio na China ainda enfrentam muitos desafios.Por exemplo, no uso real de veículos de energia nova com bateria de lítio, ainda existem alguns problemas, como baixa densidade de energia, desempenho ruim em baixa temperatura, longo tempo de carregamento, vida útil curta e assim por diante.

Desde 2019, a China cancelou a “lista branca” de baterias, e empresas estrangeiras como LG e Panasonic voltaram ao mercado chinês, com uma ofensiva de layout extremamente rápida.Ao mesmo tempo, com o aumento da pressão sobre o custo das baterias de lítio, a competição no mercado nacional torna-se mais acirrada.Isso forçará as empresas relevantes a obter vantagem em plena concorrência com desempenho de custo de produto mais alto e capacidade de reação de mercado mais rápida, de modo a promover a atualização e o crescimento contínuo da indústria de baterias de lítio da China.