22 Jahre Batterieanpassung

Warum China, Japan und Südkorea Lithium Technology zum führenden Lager gehören

Sep 05, 2019   Seitenansicht:484

Der Aufstieg der Batterieunternehmen hat eine gewisse technische Grundlage für die Revolution der chinesischen Elektrofahrzeuge gelegt, aber die Elektroautobranche braucht weitere technische Angriffe und eine rechtzeitige Industrialisierung, um wirklich mit dem Tag Schritt zu halten

Die Entwicklung chinesischer Elektrofahrzeuge steht kurz vor dem zehnten Jahr. Als Kraftbatterie des Herzens eines Elektrofahrzeugs ist sein industrielles Muster zwei Tage lang als Eisfeuer erschienen.

Im Jahr 2017 hatte Shenzhen Power Battery Co., Ltd., das das fünftgrößte weltweite Verkaufsvolumen für Strombatterien und das drittgrößte chinesische Verkaufsvolumen für Strombatterien aufweist, seine Muttergesellschaft Woterma (300116. SZ) mit einem Ausfall von 2 Milliarden Yuan in Verzug gebracht Schulden Anfang April mit einer Gesamtverschuldung von 22,138 Milliarden Yuan. Darüber hinaus haben viele kleine und mittlere Unternehmen für Leistungsbatterien unter Kostendruck geschlossen. Auf der anderen Seite traf sich die Ningde Times New Energy Technology Co., Ltd. (im Folgenden als CATL bezeichnet), die 2017 die weltweit größte Strombatterie verkaufte, Anfang April erfolgreich und hatte einen Wert von mehr als 130 Milliarden Yuan.

Neben der internen Mischungssituation auf dem Weltmarkt, in japanischen und südkoreanischen Unternehmen in einem Wettbewerbsmuster, die Wettbewerbsfähigkeit von Chinas neuen Energiefahrzeugen? Gibt es eine Chance, dass eine Ecke überholt? Vor kurzem wurde der Akademiker der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Executive Vice Chairman des 100-köpfigen chinesischen Verbandes für Elektroautos, Ouyang Minggao, vom Reporter von Caijing interviewt und sagte, dass das Endergebnis der chinesischen Elektrofahrzeugtechnologie gebildet worden sei. Die Lithiumeisenphosphatbatterie kann ausgemustert werden, und es gibt auch eine neue Generation von Lithiumionenbatterien.

Der Angriff und die Verteidigung der chinesischen Energiebatterie

Caijing: Was ist die Entwicklung von Strombatterien in China?

Ouyang Minggao: Elfte fünfjährige Schlüsselentwicklung der Lithiumeisenphosphat-Lithiumionenbatterie, zwölf fünfjährige Schlüsselentwicklung der ternären positiven Lithiumionenbatterie, 13. Fünfjahresschwerpunkt ist die Entwicklung der ternären positiven + Silizium-Kohlenstoff-negativen Lithium- mit hohem Nickelgehalt Ionenbatterie.

Caijing: Ist die Untersuchung von Lithium-Eisenphosphat-Batterien in China ausgereift? Welche Vor- und Nachteile haben ternäre Lithiumbatterien im Vergleich zu Lithiumeisenphosphat?

Ouyang Minggao: Lithium-Eisenphosphat-Batterien sind das Endergebnis der Revolution der Elektroautos. Obwohl die spezifische Kapazität geringer ist als bei der Dreifach-lithium-batterie, ist die Lithium-Eisenphosphat-Batterietechnologie ausgereift, reich an Materialien, kontrollierbar in den Kosten und hoch in der Sicherheit. Gegenwärtig haben fortschrittliche Lithium-Eisenphosphat-Batterien in Tengshi-Elektroautos unter Berücksichtigung von Sicherheit und Wirtschaftlichkeit eine Kilometerleistung von 500 Kilometern erreicht.

Lithiumeisenphosphat und Ternär sind verschiedene positive Materialien für Lithiumbatterien. Lithium-Triplett-Batterien erreichen eine höhere spezifische Energie, es gibt jedoch immer noch Probleme wie Sicherheit, Rohstoffkosten und Lebensdauer. Die technische Schwelle besteht darin, den technologischen Fortschritt zu fördern, und die Sicherheitsanforderungen für Lithium-Ionen-Batterien sind ebenfalls höher.

"Caijing": Die ternäre Lithiumbatterie gilt heute als Hauptstrombatterie. Viele Unternehmen haben sich einer höheren Energiedichte und einer komplexeren Technologie zur Herstellung ternärer Batterien zugewandt. Wie ist der aktuelle Technologiestatus der ternären Lithiumbatterie in China? Was ist die Schwierigkeit?

Ouyang Minggao: Derzeit kann die in der Entwicklung befindliche Batterieprobe 300 Watt / kg Energie erreichen. Es ist eine ternäre NCM811 + Silizium-Kohlenstoff-Negativ-Lithium-Ionen-Batterie, aber die Sicherheit ist besonders anspruchsvoll. Bis 2020 könnte die Kombination von 811 positiven Polen, Siliziumnegativen Polen und flüssigen Elektrolyten zu einem Hauptprodukt werden (einige japanische und koreanische Batterieexperten glauben, dass 622 positive Pole unter dem Gesichtspunkt einer umfassenden Leistungsbilanz eine bessere Wahl sein könnten).

Das Ziel, Dreiwege-Softpack-Batterien bis 2020 auf 300 Watt / kg zu industrialisieren, ist kein Problem. Der Kern liegt darin, ob die Rohstoffe und Produktionsprozesse den Bedarf decken können, sobald die großtechnische Produktion der Industrialisierung umgesetzt ist. Nach der Industrialisierung von Lithium-Ionen-Batterien wird es durch positiv polare Materialien begrenzt. Aus industrieller Sicht wird es sehr schwierig sein, 350 Watt / kg als Energie zu erreichen.

Caijing: Ist eine hohe Nickelisierung ein Entwicklungstrend?

Ouyang Minggao: Eine hohe Nickelisierung ist derzeit ein Trend, vor allem die Abhängigkeit von Kobalt zu verringern, damit die Kosten kontrolliert werden können. Der Rückgang des Kobaltkonsums ist ein unvermeidlicher Trend.

Caijing: Wird China dem Weg der japanischen Panasonic-Entwicklung folgen? Entwickeln Sie beispielsweise eine zylindrische Lithiumbatterie 18650 811.

Ouyang Minggao: Matsushitas 18650 ist aufgrund seiner geringen Kapazität leichter zu erreichen. Kleine Batterien können das Problem der Materialheterogenität und -polarisation nach der Volumenverstärkung vermeiden. Da der Elektrolyt jedoch leicht zu trocknen ist, ist die Lebensdauer relativ kurz. China wird jedoch nicht blindlings dem Forschungspfad von Panasonic folgen und Materialien anders auswählen. Unser Land ist Nickel-Kobalt-Mangan, Panasonic ist Nickel-Kobalt-Aluminium. Die Sicherheit von Nickel-Kobalt-Aluminium wird nicht kontrolliert und Mangan ist relativ stabil.

Caijing: Werden Lithium-Ionen-Batterien mittelfristig die Hauptroute sein?

Ouyang Minggao: Lithium-Ionen-Batterien werden mittelfristig immer das Hauptprodukt sein und lassen sich nicht leicht untergraben. Es können jedoch Änderungen im positiven, negativen und Elektrolyten auftreten. Darüber hinaus sind Lithiumluft, Lithiumschwefel usw. voller Unsicherheiten, und die Aussicht auf eine Industrialisierung im Automobilbereich bleibt abzuwarten.

Die Vor- und Nachteile der Lithiumtechnologie in China

"Caijing": Gegenwärtig haben die globale Lithiummacht, China, Japan und die ROK das Recht zu sprechen, wie man eine solche Situation formt.

Ouyang Minggao: Vor allem, weil China, Japan und Südkorea die industrielle Basis von Lithium-Ionen-Batterien haben, Japan und Südkorea, begann Chinas industrielle Basis natürlich mit Handy-Batterien. Als die Lithium-Ionen-Technologie auf den Markt kam, untersuchten die meisten Automobilunternehmen auf der ganzen Welt Brennstoffzellen und blickten nicht optimistisch in die Zukunft der Kraftzellen. Das Land hat auch begonnen, sich auf Brennstoffzellen zu konzentrieren. Da es jedoch keine industrielle Basis für Brennstoffzellen gibt, sind die Grundmaterialien und Membranelektroden weit von den USA und Japan entfernt. Später, nachdem wiederholt die Vorteile der heimischen Industrie und die Eigenschaften des Verkehrssystems verglichen worden waren, wurde zunächst die Strategie des "rein elektrischen Antriebs" mit den Eigenschaften der Lithium-Elektrizität vorgeschlagen. Es befand sich schließlich im selben Lager wie Japan und Südkorea und war bei der Industrialisierung von Elektrofahrzeugen mit neuer Energie weltweit führend.

Europa und die Vereinigten Staaten sind schwer zu erkennen, große Lithiumunternehmen, vor allem wegen des späten Starts, der schwachen industriellen Basis.

Caijing: Warum fördert Chinas industrielle Überlegenheit und sein Transportsystem die Entwicklung von Lithiumstrom?

Ouyang Minggao: Toyota hat Hybridantriebe auf der Basis von Kraftstoffmotoren entwickelt. Zu diesem Zeitpunkt wurde in den ersten beiden Fünfjahresplänen für neue Energiefahrzeuge in China auch Toyotas Fokus auf Hybridantrieb als Entwicklung verfolgt, und inländische Schlüsselautounternehmen investierten viel Energie in gemischte Forschung und Entwicklung. Bis 2008 ist die Demonstrationsleistung von inländischen Hybridautos, insbesondere von Hybridautos, nicht ideal.

Gleichzeitig gelang der Lithium-Ionen-Batterietechnologie nach 2007 der Durchbruch. Sie ersetzte Nickel-Metallhydrid-Batterien in kurzer Zeit und ermöglichte die Entwicklung von reinem Strom. Vom Mischen bis zu Brennstoffzellen will Toyota die technische Messlatte höher legen und Wettbewerbsvorteile sichern.

Das chinesische Transportsystem hat eine elektrische Basis. Hochgeschwindigkeitszüge, Elektrofahrräder und elektrische öffentliche Verkehrsmittel haben die chinesische Gesellschaft zu den Merkmalen des elektrischen Reisens gemacht. Gleichzeitig ist die Integrationstechnologie für reine Elektrofahrzeuge relativ schwierig, sodass China für reinen Strom geeignet ist. Der technologische Durchbruch und die Anwendungsszene stimmen überein, was der Hauptgrund für die schnelle Entwicklung von reinem Strom ist.

Caijing: Wie hoch ist die weltweite Reserve und Forschung an lithiumelektrischen Talenten?

Ouyang Minggao: Ich habe in den letzten 10 Jahren weltweit etwa 1 Million internationale Artikel über Materialforschung gelesen, 40 auf dem chinesischen Festland und in Taiwan und doppelt so viele auf dem chinesischen Festland wie in den USA. Ein erheblicher Teil der Materialforschung bezieht sich auf Batterien. Die meisten in den USA untersuchten Batterien sind ebenfalls chinesisch. Die Talente und das Forschungspotential unseres Landes für Lithium-Elektroreserven sind enorm.

Caijing: Ist die High-End-Kapazität von Lithium-Ionen in China unzureichend?

Ouyang Minggao: High-End-Produktionskapazitäten sind ein häufiges Problem aller Branchen in China. Der hohe Anteil an High-End-Talenten in der chinesischen Batterieindustrie und die aktive technologische Innovation. In der Zeit von Ningde betrug der jährliche Produktionswert beispielsweise 20 Milliarden Yuan, und es gab mehr als 100 Ärzte. Im Vergleich zu einigen inländischen Automobilunternehmen beträgt der jährliche Produktionswert von 500 Milliarden nur 50. Eine derart hohe Talentstruktur und ein derart hoher Anteil unterscheiden sich grundlegend von anderen Branchen.

"Caijing": Derzeit ist die Konsistenz der heimischen Lithium-Elektrizitätsindustrie relativ gering. Werden Industriestandards herausgegeben?

Ouyang Minggao: Chinas Lithiumbatteriestandard hat strenge Sicherheitsstandards und klare Ziele. Der kürzlich verabschiedete internationale Standard für Lithiumbatterien hat den chinesischen Standard übernommen. Die Sicherheit und das Energieverhältnis von Lithiumbatterien sind widersprüchlich. Mit der Entwicklung von Technologie und Technologie werden Unternehmen von Lithium-Ionen-Batterien die technische Schwelle durch Erhöhung des spezifischen Energieindex erhöhen. Die spezifische Energie ist ein wichtiger und wirksamer Stab zur Regulierung der Änderungen in der Produktionskapazitätsstruktur. Die Low-End-Produktionskapazität auf dem Markt wird definitiv beseitigt.

Caijing: Die Ningde-Ära gewann den weltweiten Auftrag von Volkswagen und Mercedes-Benz und war 6% höher als LG. Warum wollten diese ausländischen Automobilhersteller ursprünglich chinesische Power-Batterien zu einem höheren Preis kaufen?

Ouyang Minggao: Erstens ist die Qualität der Produkte in der Ningde-Ära vergleichbar mit LG und manchmal sogar besser als bei LG. Zweitens gibt es in Europa keine großen Lithiumhersteller. Drittens ist China der größte Einzelmarkt für diese Unternehmen und macht 40% des weltweiten Absatzes von Volkswagen aus. Schließlich ist die Integrität der chinesischen Lithiumindustriekette besser als die Südkoreas, und auch der industrielle Maßstab und das Entwicklungspotenzial sind höher als die Südkoreas.

 

Die nächste Generation von Batterien, die das Eis brechen können

Caijing: Derzeit ist die lithiumreiche Manganbasis das beliebteste ternäre positive Material. Warum ist es ein Hot Spot geworden? Was sind die Vor- und Nachteile?

Ouyang Minggao: Lithiumreiches Mangan als positives Material ist ein globaler Forschungsschwerpunkt. Lithiumreiches positives Elektrodenmaterial hat eine hohe entladungsspezifische Kapazität und kann 400 mAh / g oder mehr erreichen. Die batteriespezifische Energie kann 400 Watt / kg oder mehr erreichen. Gleichzeitig kann die Abhängigkeit von Kobalt und Nickel verringert und die Kosten insbesondere für Kobalt gesenkt werden. Kürzlich hat Professor Xiadingguo von der Peking-Universität im Labor 400 mAh / g positive Pole synthetisiert, aber die Lebensdauer von lithiumreichen Manganbatterien ist relativ kurz.

Gegenwärtig wurden im In- und Ausland 300 Watt / kg lithiumreiche Mangan-lithium-batterien hergestellt, ihre Lebensdauer beträgt jedoch mehrere hundert Mal und sie können die Anforderungen für den Fahrzeuggebrauch nicht erfüllen. Sie müssen ihre Bemühungen fortsetzen. Die lithiumreiche Manganbasis hat eine schnelle Spannungsdämpfung und muss am Material verbessert werden. Zweitens müssen lithiumreiche Mangangruppen mit Elektrolyten mit einem breiteren Spannungsbereich wie Festkörpern verglichen werden.

Caijing: Gibt es einen Zeitplan für die Industrialisierung von lithiumreichem Mangan?

Ouyang Minggao: Im nationalen Sonderprojekt müssen wir bis 2020 die Industrialisierung von 811 ternären Lithiumbatterien erreichen. Gleichzeitig wird die lithiumreiche Manganbasis weiterhin eingehend untersucht, da die entsprechenden Projekte noch nicht abgeschlossen sind und es derzeit unmöglich ist, einen genauen Zeitpunkt für die Industrialisierung zu erreichen und um 2025 zu streben.

Der umfassende Vergleich von Lithium-reichen Lithium-Ionen-Batterien, von denen erwartet wird, dass sie hoch sind, sollte 811 entsprechen, sogar noch besser, und die spezifische Energie sollte höher als 811 sein. Die Haltbarkeit ist ein Schlüsselfaktor für den Vergleich. Wenn die Haltbarkeit erfolgreich verbessert werden kann, wird das lithiumreiche Material zu einem neuen Industriematerial für Lithiumbatterien.

Caijing: Große Autohersteller haben feste und vollständig feste Batterien als nächsten Schritt in Forschung und Entwicklung aufgeführt. Was sind die Schwierigkeiten in Forschung und Entwicklung?

Ouyang Minggao: Obwohl die Untersuchung von Festelektrolyten bereits ein Hot Spot ist, besteht der Kern der Implementierung von Vollfestbatterien darin, das Grenzflächenproblem zwischen Feststoffen und Feststoffen zu lösen. Derzeit müssen noch flüssige Elektrolyte zugesetzt werden. In den nächsten 5 bis 10 Jahren wird der Anteil an flüssigen Elektrolyten allmählich abnehmen, was einen Trend von teilweise fest zu halbfest zeigt und sich zu vollständig festen Zuständen entwickelt. Selbst wenn es nicht möglich ist, einen vollständigen Festkörper zu erreichen, liegt er nahe am vollständigen Festkörper.

Sobald der Festkörper erfolgreich entwickelt ist, wird er nicht nur eine höhere Sicherheit aufweisen, sondern auch die Batteriepraxis vollständig verändern. Da der Festkörper das Kurzschlussproblem der Flüssigkeitsbatterie löst, kann die Batterie intern in Reihe geschaltet werden, um die spezifische Energie zu erhöhen. Gegenwärtig sollte die spezifische Energie unter der Voraussetzung der Gewährleistung der Haltbarkeit so weit wie möglich erhöht werden, und die Festkörperbatterie hat auch das Potenzial für ein schnelles Laden. Viele verwandte Forschungseinrichtungen und Unternehmen in China untersuchen die Technologie fester Lithiumbatterien.

Caijing: Wie ist der Stand und die Planung der japanischen Forschung in Festkörperbatterien und anderen Bereichen?

Ouyang Minggao: Der japanische Toyota hat solide Lithium-Ionen-Batterien demonstriert und behauptet, bis 2022 oder 2023 industrialisiert zu sein. Er wurde jedoch nicht über die Energie hinaus aufgerüstet, sodass er nach der Industrialisierung nicht zu hoch sein wird.

 

Können Brennstoffzellen Lithiumbatterien ersetzen?

Caijing: Was sind die Hauptprobleme bei der Entwicklung solcher Batterien, von reinem Strom bis zu Brennstoffzellen?

Ouyang Minggao: Chinas Brennstoffzellenforschung hat große Fortschritte gemacht. Brennstoffzellenfahrzeuge haben begonnen, sich auf dem lokalen Markt zu industrialisieren. Die Leistung des Brennstoffzellensystems wird optimiert, und die Technologie wird wahrscheinlich im Jahr 2025 relativ ausgereift sein. Wenn eine Produktion in großem Maßstab erreicht wird, werden auch die Kosten sinken.

Gegenwärtig sollte der Wasserstoff-Energietechnologie, dh dem vorderen Ende des Wasserstoffbrennstoffs, wie Vorbereitung, Transport, Lagerung, Komprimierung und anderen Verbindungen, mehr Aufmerksamkeit gewidmet werden. Gegenwärtig ist jeder nur um das Brennstoffzellensystem selbst besorgt. Wasserstoffbezogene Technologien und Infrastrukturen sind jedoch nicht ideal. Beispielsweise weist die Wasserstoffspeichertechnologie des Fahrzeugs die folgenden Probleme auf: hohe Kosten für Kohlefaser, geringes Gewicht der Wasserstoffspeicherung und großer Energieverlust. Daher ist der Schlüssel die Vertiefung der Grundlagenforschung und Technologieentwicklung im Zusammenhang mit Wasserstoffenergie und dem damit verbundenen Infrastrukturbau.

Caijing: Die Subventionen für Brennstoffzellen wurden nicht reduziert. Halten die politischen Entscheidungsträger die Entwicklung von Brennstoffzellen für realistischer?

Ouyang Minggao: Aus Sicht des gesamten Energiesystems des Landes (nicht nur aus Sicht des Fahrzeugs) muss die Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie beschleunigt werden. Dies entspricht den Bedürfnissen unserer Energiewende. Wenn der Energiebedarf bis zu einem gewissen Grad erfüllt ist, kann die Lithiumbatterie nicht erfüllt werden.

Ich bin aber auch anderer Meinung, dass Wasserstoff die "ultimative Energiequelle" und Wasserstoff-Brennstoffzellenauto das "ultimative Umweltschutzfahrzeug" ist. Sowohl Wasserstoff als auch Elektrizität sind Energieträger und es gibt keine "ultimative" Theorie. Kleine Autos benötigen weniger Energie und Lithium-Ionen-Batterien können eine größere Rolle spielen. Bei neuen Energiefahrzeugen werden daher in Zukunft Strom und reiner Strom nebeneinander existieren.

Caijing: Wo ist das zukünftige Kostengleichgewicht zwischen Brennstoffzellen und reinem Strom für Personenkraftwagen?

Ouyang Minggao: Es gibt Studien, die darauf hinweisen, dass bis 2025 350 Kilometer das Gleichgewicht zwischen der Wahl eines Brennstoffzellenautos und eines batterieelektrischen Autos für überdurchschnittliche Autos darstellen könnten. Die Laufleistung übersteigt 350 Kilometer und die Brennstoffzellenkosten sind besser. Innerhalb von 350 Kilometern haben Lithiumbatterien einen stärkeren Vorteil.

Jetzt kann unser entwickeltes Hochgeschwindigkeitsnetz die Fernreisen der Menschen vollständig erfüllen, sodass es nicht viele Erweiterungen von Elektrofahrzeugen mit extrem langen Laufleistungen gibt. In Zukunft kann Wasserstoff bis zu einem gewissen Grad entwickelt werden. Brennstoffzellen können als Erweiterungen für Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden, um die Laufleistung durch elektrisches und elektronisches Mischen zu erhöhen und den Batterieverbrauch zu reduzieren.

Die Seite enthält den Inhalt der maschinellen Übersetzung.

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