Почему Китай, Япония и Южная Корея Lithium Technology принадлежат к ведущему лагерю

Рост предприятий по производству аккумуляторных батарей заложил определенную техническую основу для революции в области электромобилей в Китае, но индустрия электромобилей нуждается в дальнейших технических атаках и своевременной индустриализации, чтобы действительно догнать день

Разработке китайских электромобилей вот-вот начнется десятый год. В качестве аккумуляторной батареи сердца электромобиля, его промышленный образец появился ледяным пламенем два дня.

В 2017 году компания Shenzhen Power Battery Co., Ltd., занимающая пятое место в мире по объему продаж аккумуляторных батарей и третье место по объему продаж аккумуляторных батарей в Китае, потерпела дефолт своей материнской компании Woterma (300116.SZ) на 2 млрд юаней долг на начало апреля с общим долгом 22,138 млрд юаней. Кроме того, из-за ценового давления закрылись многие малые и средние компании по производству аккумуляторных батарей. С другой стороны, компания Ningde Times New Energy Technology Co., Ltd. (далее именуемая CATL), которая продала самую большую в мире аккумуляторную батарею в 2017 году, успешно провела встречу в начале апреля и была оценена более чем в 130 миллиардов юаней.

В дополнение к внутренней перетасовке ситуации, на мировом рынке, предприятия Японии и Южной Кореи в конкурентной модели, конкурентоспособность новых транспортных средств энергии Китая? Есть ли шанс на обгон на повороте? Недавно академик Китайской академии наук и исполнительный вице-председатель китайской ассоциации электромобилей Оуян Мингао дал интервью репортеру Caijing, в котором заявил, что чистая прибыль китайских электромобилей уже сформирована. Литий-железо-фосфатные батареи могут быть сняты с производства, а также существует новое поколение литий-ионных аккумуляторных батарей.

Атака и защита китайской аккумуляторной батареи

Цайцзин: Что такое разработка аккумуляторных батарей в Китае?

Оуян Мингао: Одиннадцатая пятилетняя ключевая разработка литий-железо-фосфатных литий-ионных аккумуляторов, Двенадцать Пять ключевых разработок тройных положительных литий-ионных аккумуляторов, 13-я пятилетка посвящена разработке тройных положительных элементов с высоким содержанием никеля + отрицательных литий-кремний-углеродных аккумуляторов. ионный аккумулятор.

Цайцзин: Созрели ли в Китае исследования литий-железо-фосфатных батарей? По сравнению с фосфатом лития-железа, каковы преимущества и недостатки литиевых тройных батарей?

Оуян Мингао: литий-железо-фосфатные батареи - это основа революции в области электромобилей. Хотя удельная емкость ниже, чем у трехлитиевой батареи, технология литий-фосфатных батарей является зрелой, богатой материалами, управляемой по стоимости и высокой безопасностью. В настоящее время передовые литий-железо-фосфатные батареи достигли 500 километров пробега в электромобилях Tengshi с учетом безопасности и экономичности.

Литий-железо-фосфатный и тройной - разные положительные материалы для литиевых батарей. Литиевые триплетные батареи обеспечивают более высокую удельную энергию, но все еще остаются проблемы, такие как безопасность, стоимость сырья и срок службы. Технический порог должен способствовать техническому прогрессу, и требования безопасности для литий-ионных аккумуляторов также выше.

«Цайцзин»: тройная литиевая батарея в настоящее время считается основным направлением производства аккумуляторных батарей. Многие компании обратились к большей плотности энергии и более сложной технологии производства тройных аккумуляторных батарей. Каков текущий технологический статус тройной литиевой батареи в Китае? В чем трудность?

Оуян Мингао: В настоящее время разрабатываемый образец батареи может достигать мощности 300 Вт / кг. Это тройная кремниево-угольно-отрицательная литий-ионная батарея NCM811 +, но ее безопасность особенно сложна. К 2020 году комбинация 811 положительных полюсов, кремниевых отрицательных полюсов и жидких электролитов может стать основным продуктом (некоторые японские и корейские эксперты по аккумуляторным батареям считают, что 622 положительных полюса могут быть лучшим выбором с точки зрения всеобъемлющего баланса производительности).

Цель индустриализации трехкомпонентных мягких аккумуляторных батарей до уровня мощности 300 Вт / кг к 2020 году не является проблемой. Суть заключается в том, смогут ли сырье и производственные процессы удовлетворить спрос после внедрения крупномасштабного промышленного производства. После индустриализации литий-ионных аккумуляторов он ограничен материалами с положительной полярностью. С промышленной точки зрения будет очень сложно достичь 350 ватт / кг энергии.

Caijing: Высокий уровень никелирования - это тенденция развития?

Оуян Мингао: в настоящее время наблюдается тенденция к высокому никелированию, в основном для уменьшения зависимости от кобальта, чтобы можно было контролировать стоимость. Снижение использования кобальта - неизбежная тенденция.

Цайцзин: пойдет ли Китай по пути развития японской компании Panasonic? Например, разработать цилиндрическую литиевую батарею 18650 811.

Оуян Мингао: Matsushita 18650 легче получить из-за его небольшой емкости. Маленькие батареи могут избежать проблемы неоднородности материала и поляризации после объемного усиления. Однако, поскольку электролит легко высыхает, срок службы относительно невелик. Но Китай не будет слепо следовать по пути исследований Panasonic и по-другому выбирать материалы. Наша страна - никель-кобальт-марганец, Panasonic - никель-кобальт-алюминий. Безопасность никель-кобальта-алюминия не контролируется, а марганец относительно стабилен.

Цайцзин: станут ли литий-ионные батареи основным маршрутом в среднесрочной перспективе?

Оуян Мингао: Литий-ионные батареи всегда будут основным продуктом в среднесрочной перспективе, и их будет нелегко сломать. Однако изменения могут происходить в положительном, отрицательном и электролитном. Кроме того, литий-воздух, литий-сера и т. Д. Полны неопределенности, и перспективы индустриализации в автомобильной сфере еще предстоит увидеть.

Преимущества и недостатки литиевой технологии в Китае

«Цайцзин»: В настоящее время мировая литиевая держава, Китай, Япония и Республика Корея имеют право говорить, как сформировать такую ситуацию?

Оуян Мингао: в основном потому, что Китай, Япония и Южная Корея имеют промышленную базу литий-ионных аккумуляторов, Япония и Южная Корея, разумеется, промышленная база Китая началась с аккумуляторов для мобильных телефонов. Когда появилась литий-ионная технология, большинство автомобильных компаний во всем мире изучали топливные элементы и не были оптимистичны в отношении будущего энергетических элементов. Страна также начала уделять особое внимание топливным элементам, но из-за отсутствия промышленной базы, связанной с топливными элементами, основные материалы и мембранные электроды находятся далеко от США и Японии. Позже, после многократного сравнения преимуществ отечественной промышленности и характеристик транспортной системы, впервые была предложена стратегия «чистого электропривода» с характеристиками литиевой электроэнергии. Наконец, он оказался в том же лагере, что и Япония и Южная Корея, и был в авангарде мира в области индустриализации электромобилей на новой энергии.

В Европе и США трудно появиться крупномасштабных литиевых предприятий, в основном из-за позднего запуска, слабой производственной базы.

Цайцзин: Почему промышленное превосходство и транспортная система Китая способствуют развитию литиевой электроэнергии?

Оуян Мингао: Toyota разрабатывает гибридные двигатели на основе топливных двигателей. В то время в первых двух пятилетних планах развития автомобилей на новой энергии в Китае также учитывалась ориентация Toyota на гибридные двигатели как на разработку, а ключевые отечественные автомобильные компании вкладывали много энергии в смешанные исследования и разработки. К 2008 году демонстрационные характеристики отечественных гибридных автомобилей, особенно гибридных, не идеальны.

В то же время, технология литий-ионных аккумуляторов совершила прорыв после 2007 года, заменив никель-металлогидридные батареи за короткий период времени, что позволило выработать чистую электроэнергию. Toyota стремится поднять техническую планку и обеспечить конкурентное преимущество - от смешивания до топливных элементов.

Китайская транспортная система имеет электрическую основу. Высокоскоростной поезд, электрические велосипеды и общественный электрический транспорт сделали китайское общество неотъемлемой частью электрического путешествия. В то же время чистая технология интеграции электромобилей относительно сложна, поэтому Китай подходит для чистой электроэнергии. Технологический прорыв и область применения совпадают, что является основной причиной быстрого развития чистого электричества.

Цайцзин: Каков уровень литий-электрических талантов и исследований в мире?

Оуян Мингао: За последние 10 лет я прочитал около 1 миллиона международных работ по исследованию материалов в мире, 40 в материковом Китае и на Тайване и вдвое больше в материковом Китае, чем в Соединенных Штатах. Значительная часть материаловедческих исследований связана с аккумуляторными батареями. Большинство батарей, изучаемых в США, также китайского производства. Талантливые запасы литиевого электрического тока и исследовательский потенциал нашей страны огромны.

Цайцзин: недостаточно ли высокопроизводительных литий-ионных аккумуляторов в Китае?

Оуян Мингао: Высокопроизводительные производственные мощности - общая проблема, с которой сталкиваются все отрасли в Китае. Тем не менее, высокая доля высококлассных специалистов в китайской аккумуляторной индустрии и активные технологические инновации. Например, в эпоху Ниндэ годовой объем производства составлял 20 миллиардов юаней, а количество врачей составляло более 100 человек. По сравнению с некоторыми отечественными автомобильными компаниями, годовой объем производства в 500 миллиардов составляет всего 50. Такая структура и соотношение талантов полностью отличается от других отраслей.

«Цайцзин»: В настоящее время устойчивость отечественной литиевой электроэнергетики относительно низка. Будут ли выпущены отраслевые стандарты?

Оуян Мингао: Китайский стандарт литиевых батарей имеет строгие стандарты безопасности и четкие цели. Недавно принятый международный стандарт для литиевых батарей принял китайский стандарт. Безопасность и соотношение энергии литиевых батарей противоречивы. С развитием технологий и технологий предприятия по производству литий-ионных аккумуляторов поднимут технический порог за счет увеличения удельного энергетического индекса. Удельная энергия - важная и эффективная дубинка для регулирования изменений в структуре производственных мощностей. Низкие производственные мощности на рынке однозначно будут устранены.

Цайцзин: Эпоха Ниндэ выиграла мировой заказ Volkswagen и Mercedes-Benz, и он был на 6% выше, чем LG. Почему эти иностранные автомобильные компании изначально намеревались покупать китайские аккумуляторные батареи по более высокой цене?

Оуян Мингао: Во-первых, качество продукции в эпоху Ниндэ сравнимо с LG, а иногда даже лучше, чем с LG; Во-вторых, в Европе нет крупных производителей лития; В-третьих, Китай является крупнейшим рынком для этих компаний, на который приходится 40% мировых продаж Volkswagen; Наконец, целостность цепочки литиевой промышленности Китая лучше, чем у Южной Кореи, а ее промышленные масштабы и потенциал развития также выше, чем у Южной Кореи.

Новое поколение аккумуляторов, способных сломать лед

Цайцзин: в настоящее время наиболее популярным тройным положительным материалом является богатая литием марганцевая основа. Почему он стал горячей точкой? Какие преимущества и недостатки?

Оуян Мингао: богатый литием марганец как положительный материал является горячей точкой глобальных исследований. Богатый литием материал положительного электрода имеет высокую разрядную емкость и может достигать 400 мАч / г или более. Удельная энергия батареи может достигать 400 Вт / кг и более. В то же время можно уменьшить зависимость от кобальта и никеля и снизить затраты, особенно на кобальт. Недавно профессор Сядинго из Пекинского университета синтезировал в лаборатории положительные полюса 400 мАч / г, но срок службы марганцевых батарей с высоким содержанием лития относительно невелик.

В настоящее время в стране и за рубежом изготовлены литиевые марганцево-литиевые батареи мощностью 300 Вт / кг, но их срок службы в несколько сотен раз превышает требования, предъявляемые к эксплуатации в транспортных средствах. Им нужно продолжать свои усилия. Литиевая основа на основе марганца имеет быстрое затухание напряжения и требует улучшения материала. Во-вторых, группы марганца с высоким содержанием лития необходимо сочетать с электролитами с более широким диапазоном напряжений, например с твердыми состояниями.

Цайцзин: есть ли график индустриализации богатого литием марганца?

Оуян Мингао: В рамках национального специального проекта к 2020 году мы должны добиться индустриализации 811 тройных литиевых батарей. В то же время, марганцевая основа с высоким содержанием лития продолжает углубляться, потому что соответствующие проекты еще не завершены, и в настоящее время невозможно достичь точного времени для индустриализации и стремиться к 2025 году.

Всестороннее сравнение литий-ионных аккумуляторов с высоким содержанием лития, которые, как ожидается, будут иметь высокий уровень, должно быть эквивалентно 811, даже лучше, а удельная энергия должна быть выше 811. Долговечность является ключевым фактором для сравнения. Если удастся улучшить долговечность, богатый литием материал станет новым промышленным материалом для литиевых батарей.

Caijing: крупные автомобильные компании указали твердотельные и цельнотвердотельные аккумуляторы в качестве следующего шага в исследованиях и разработках. Какие трудности в исследованиях и разработках?

Оуян Мингао: Хотя изучение твердых электролитов уже стало горячей точкой, суть внедрения твердотельных батарей заключается в решении проблемы интерфейса между твердыми и твердыми телами. В настоящее время все еще необходимо добавлять жидкие электролиты. В следующие 5-10 лет доля жидких электролитов будет постепенно уменьшаться, показывая тенденцию от частично твердого к полутвердому и переходя в полностью твердое состояние. Даже если невозможно достичь полного твердотельного состояния, оно будет близким к полностью твердому.

Как только твердотельное устройство будет успешно разработано, оно не только будет иметь более высокий уровень безопасности, но также полностью изменит практику использования батарей. Поскольку твердотельный корпус решает проблему короткого замыкания жидкой батареи, батарея может быть подключена внутри последовательно для увеличения удельной энергии. В настоящее время удельная энергия должна быть увеличена в максимально возможной степени, чтобы гарантировать долговечность, а твердотельная батарея также имеет потенциал для быстрой зарядки. Многие научно-исследовательские институты и предприятия в Китае изучают технологию твердотельных литиевых батарей.

Цайцзин: Каков статус и планы японских исследований в области твердотельных батарей и в других областях?

Оуян Мингао: Японская Toyota продемонстрировала твердые литий-ионные аккумуляторы, и они заявляют, что они будут индустриализированы к 2022 или 2023 году. Тем не менее, она не была доведена до уровня выше энергии, поэтому после индустриализации она не будет слишком высокой.

Могут ли топливные элементы заменить литиевые батареи?

Цайцзин: от чистого электричества до топливных элементов, каковы основные проблемы при разработке таких батарей?

Оуян Мингао: Китайские исследования топливных элементов достигли большого прогресса. Автомобили на топливных элементах начали индустриализировать на местном рынке. Производительность системы топливных элементов оптимизирована, и технология, вероятно, станет относительно зрелой в 2025 году. Если будет достигнуто крупномасштабное производство, стоимость также снизится.

В настоящее время больше внимания следует уделять технологии водородной энергетики, то есть начальной стадии водородного топлива, такой как подготовка, транспортировка, хранение, сжатие и другие звенья. В настоящее время всех волнует только сама система топливных элементов. Однако связанные с водородом технологии и инфраструктура не идеальны. Например, технология хранения водорода в транспортных средствах имеет следующие проблемы: высокая стоимость углеродного волокна, небольшой вес хранения водорода и большие потери энергии. Следовательно, ключевым моментом является углубление фундаментальных исследований и развития технологий, связанных с водородной энергетикой и строительством соответствующей инфраструктуры.

Цайцзин: не было сокращения субсидий на топливные элементы. Считают ли политики, что разработка топливных элементов более реалистична?

Оуян Мингао: с точки зрения всей энергетической системы страны (не только с точки зрения транспортных средств), технология водородных топливных элементов действительно нуждается в ускорении. Это соответствует потребностям нашей энергетической революции. Если потребности в энергии удовлетворяются до определенной степени, литиевая батарея не может быть удовлетворена.

Но я также не согласен с тем, что водород является «основным источником энергии», а автомобиль на водородных топливных элементах - «средством максимальной защиты окружающей среды». И водород, и электричество являются энергоносителями, и «окончательной» теории не существует. Маленькие автомобили требуют меньше энергии, а литий-ионные батареи могут сыграть большую роль. Следовательно, в случае транспортных средств на новой энергии электричество и чистое электричество будут сосуществовать в будущем.

Caijing: где в будущем баланс затрат между топливными элементами и чистой электроэнергией для легковых автомобилей?

Оуян Мингао: Есть исследования, которые показывают, что к 2025 году 350 километров могут быть балансом между выбором автомобиля на топливных элементах и электромобиля на батареях для автомобилей выше среднего. Пробег превышает 350 километров, а стоимость топливных элементов лучше; В радиусе 350 километров литиевые батареи имеют более сильное преимущество.

Теперь наша развитая сеть высокоскоростных железных дорог может полностью удовлетворить потребности людей в поездках на дальние расстояния, поэтому у электромобилей со сверхдальним пробегом не так много расширений. В будущем водородная энергетика может получить определенное развитие. Топливные элементы могут использоваться в качестве удлинителей для литий-ионных батарей, увеличивая пробег за счет электрического и электронного смешивания и сокращая использование батарей.

Страница содержит содержимое машинного перевода.