Tiefgehende Diskussion über Traktionsbatterien: Wie hat China diesen harten Kampf gewonnen?

In den letzten Jahren, wenn es um eine Geschichte in der globalen Fertigungsindustrie geht, die es wert ist, neu erzählt zu werden, dann ist es sicherlich die der Batterien für Elektromobile. China hat in der globalen Batterieindustrie für Elektromobile eine äußerst starke Position aufgebaut. Im Vergleich dazu ist das europäische Unternehmen Northvolt pleite gegangen, und Japan und Südkorea verfügen nicht mehr über eine führende Position. Aber wie ist es zu diesem Ergebnis gekommen? Warum haben viele der ursprünglichen Technologien und Forschungen nicht in China ihren Ursprung, aber China hat letztendlich die umfassendste und stärkste Branche aufgebaut? Was ist es, was hinter all dem steckt - Politik, Markt, Lieferkette oder Ingenieurskapazität?

In dieser Podcast - Folge haben wir drei Gäste eingeladen, die sich langjährig mit der Batterieindustrie für Elektromobile befassen: Katherine He, eine Investorin von TDK Ventures und Doktorin für Materialwissenschaft und -technik, Yang Lu, ein erfahrener Redakteur und Hauptautor der "Sanlian Life Weekly" und Autorin des Buches "Herz des Elektromobils", sowie Zhang Congzhi. Gemeinsam wollen wir über die wahre Geschichte hinter dem Aufstieg der chinesischen Batterieindustrie für Elektromobile sprechen. Vom anfänglichen beschämenden "Handbau von Batterien" und "Veräußerung von Sachen", bis hin zur Schaffung einer Wettbewerbsvorteil durch exzellente Ingenieurskapazität und der Bildung von "Batteriehauptstädten" wie Changzhou und Yibin mit staatlicher Unterstützung. Wie unterscheiden sich die Entwicklungspfade der chinesischen und amerikanischen Branche? Wo wird die nächste disruptive Innovation in der Branche auftauchen?

Im Folgenden finden Sie eine Auswahl aus dem Dialog:

01. In welchem Jahr trat der Wendepunkt für chinesische Elektromobile und Batterien für Elektromobile auf?

Yiming: Die Automobilindustrie ist für ein Land eine sehr wichtige Branche. Der Aufstieg der Elektromobile war jedoch kein über Nacht erfolgter Prozess. China hat in diesem Bereich seit langem investiert und auch einige schwierige Zeiten hinter sich gebracht. Die Vereinigten Staaten hatten mit Tesla einen Vorsprung, Japan war in der Batterietechnologie ebenfalls führend, und Europa hat frühzeitig eine Strategie für ein kohlenstoffneutrales Zeitalter eingeführt. Dennoch hat China in dieser Branche, insbesondere im Bereich der Batterien für Elektromobile, eine entscheidende Überlegenheit erlangt. Laut vielen ausländischen Berichten hat China in vielen Produktionsbereichen einen weltweiten Marktanteil von über 80 %, in einigen Fällen sogar von über 90 %. Wenn Sie den wichtigsten Wendepunkt für die chinesischen Elektromobile nennen müssten, welcher wäre das?

Yang Lu: Als wir 2023 diesen Artikel geschrieben haben, wurde in Guangzhou das 2.000.000. Elektromobil in China produziert. Der Sprung von 1.000.000 auf 2.000.000 Fahrzeuge dauerte nur 17 Monate. In jenem Jahr hat China auch Japan bei den Automobilausfuhren überholt und sich die Weltspitze sichert. Ich denke, dass der Wandel von der Strategie "Markt für Technologie" zur Eigeninnovation ein sehr wichtiger Punkt war.

Bildquelle: Douban

Zhang Congzhi: Wenn man die Zeitspanne auf die gesamte Entwicklung der chinesischen Elektromobilbranche ausdehnt, denke ich, dass das Jahr 2009, als das Projekt "Zehn Städte, Tausend Fahrzeuge" gestartet wurde, ein sehr wichtiger Wendepunkt war. In den Anfangszeiten, als die Technologie und der Markt noch nicht ausgereift waren, war das größte Problem die fehlende Nachfrage. Das Projekt "Zehn Städte, Tausend Fahrzeuge" hat durch staatliche Subventionen künstlich Nachfrage geschaffen. Sobald die Nachfrage entstanden war, haben sich Menschen aus verschiedenen Bereichen an der Branche beteiligt. Erst dadurch war es möglich, dass die Technologie und die Innovation in diesem Ökosystem entwickelt werden konnten.

Katherine: Aus meiner Sicht war der Schlüsselpunkt 2015, als das Ministerium für Industrie und Informationstechnik die sogenannte "Weiße Liste" herausgab. Diese Liste besagte, dass nur Elektromobile mit heimischen Batterien staatliche Subventionen für Elektromobile erhalten konnten. Dies hat die Zulassungsbedingungen für die Branche erheblich verschärft. Selbst Firmen wie Panasonic, LG und Samsung SDI, die damals bereits führend in der Produktion waren, wurden von den Subventionsprogrammen ausgeschlossen. Ich denke, dass diese Maßnahme die chinesischen Hersteller wie CATL und BYD sehr schnell und stark gefördert hat.

Im Vergleich dazu hat die USA mit dem "Inflation Reduction Act" (IRA) 2022 Subventionen für Elektromobile eingeführt. Im Vergleich zu Chinas langjähriger Subventionspolitik ist die US - Politik erstens weniger großzügig und zweitens nur zwei Jahre lang wirksam gewesen, bevor Präsident Trump die Politik wieder aufgehoben hat. Die USA fehlt also die kontinuierliche Subventionspolitik wie in China, die es tatsächlich den japanischen und südkoreanischen Batterieherstellern verwehrt hat, in den chinesischen Markt einzudringen und die chinesischen heimischen Unternehmen wachsen zu lassen.

02. Die chinesische Batterieindustrie für Elektromobile aus globaler Perspektive

Yiming: Um unseren Zuhörern einen besseren Eindruck zu vermitteln, welche Position die chinesische Batterieindustrie für Elektromobile weltweit einnimmt, können Sie uns etwas näher erläutern?

Katherine: Wenn man die globale Batterieindustrie für Elektromobile als einen Marathon betrachtet, sind die chinesischen Unternehmen in Führung und bestimmen die Tempo. Die japanischen und südkoreanischen Unternehmen befinden sich in der zweiten Gruppe und haben Schwierigkeiten, aufzuholen. Die USA hingegen haben bereits weit hinterher gelassen und versuchen nun, auf einen anderen Weg umzusteigen, eine neue Plattform zu finden oder die Grundlagen aufzubauen.

Die chinesische Batterieindustrie für Elektromobile hat eine umfassende Abdeckung der gesamten Wertschöpfungskette. Es ist wahrscheinlich das einzige Land weltweit, das eine vollständige und geschlossene Wertschöpfungskette hat. Von den Schlüsselmetallen wie Lithium, Nickel, Kobalt und Graphit im upstream - Bereich, über die Materialien wie Kathoden, Anoden, Elektrolyte und Separatoren im mid - stream - Bereich, bis hin zur Herstellung von Zellen, der Montage von Batteriepacks und der Integration des BMS - Systems im downstream - Bereich. China ist das einzige Land weltweit, das in allen Schlüsselbereichen eine Massenproduktion, kommerzielle Nutzung und kontinuierliche Verbesserung erreichen kann.

Obwohl die USA hinterherlaufen, gibt es dort viele Innovationen, wie die neuesten Technologien für Siliziumanoden, Trockenelektroden und fortschrittliche Batterierecycling - Technologien. Auch die Anwendung von KI zur Beschleunigung der Batterieforschung findet in den USA statt. Viele führende Unternehmen, sowohl in China als auch international, beobachten die amerikanischen Labore und die dortigen Innovatoren und Unternehmer. Viele amerikanische Innovationen gelangen auch langsam in die Lieferketten der chinesischen Spitzenunternehmen. Man könnte sagen, dass die USA wie ein sehr intelligenter "Schlechter Schüler" sind. Sie sind nicht besonders fleißig, aber viele Innovationen entstehen dort relativ schnell. Die Frage, wie man diese Innovationen nach der Kommerzialisierung skalieren und die technologische und fertigungstechnische Reife von Level 1 oder 2 auf Level 8 oder 9 heben kann, ist jedoch Chinas Stärke.

Yang Lu: Im Jahr 2022 habe ich an der Weltkonferenz für Batterien für Elektromobile teilgenommen und an einem Forum über die intelligente Fertigung von Batterien für Elektromobile teilgenommen. Vertreter aller wichtigen Unternehmen, wie CATL und BYD, haben über die Reduzierung der Fehlerrate und die Steigerung der Produktivität berichtet. Ich habe festgestellt, dass jeder Vortragende betont, die gesamte Wertschöpfungskette oder die technologische Eigenständigkeit und Kontrollierbarkeit. Die chinesische Herstellungsrate für Lithium - Batterieausrüstung liegt bei über 90 %, und die Lokalisierungsrate für Schlüsselprozesse beträgt über 80 %. Beispielsweise machte der Ausstoß von Kathodenmaterialien 2022 70 % der Weltproduktion aus, Anodenmaterialien über 90 %, Separatoren 83 % und Elektrolyte über 86,7 %.

Zhang Congzhi: Wir untersuchen regelmäßig die Veränderungen in der Liste der weltweit zehn größten Batteriehersteller. Anfangs waren die Anzahl der chinesischen und japanisch - südkoreanischen Unternehmen in der Top - 10 - Liste etwa gleich. Insbesondere seit 2015, als CATL allmählich die Spitze belegte, hat sich ein Muster von "ein Superstar und viele Starke" herausgebildet. Insbesondere seit 2022 sind die ersten drei Plätze hauptsächlich von CATL, BYD und LG besetzt, und die japanischen und südkoreanischen Unternehmen rücken allmählich zurück.

03. Wie "beschämend" war es für chinesische Unternehmen, Batterien zu produzieren?

Yiming: In der Tat war es in den Anfangszeiten der Branche sehr schwierig. In eurem Buch habt ihr auch erwähnt, dass einige frühe Batterien sogar von Hand hergestellt wurden. Könnt ihr uns die beeindruckendsten Geschichten aus euren Interviews erzählen?

Yang Lu: Japan war in Asien zu jener Zeit ein Vorreiter in der Batterieproduktion. Südkorea hat versucht, die japanischen Technologien zu lernen, indem sie japanische Maschinen kauften, auseinander nahmen und dann eigene Maschinen bauten. In China war es zunächst schwierig, die japanischen Maschinen zu kaufen, und die Lieferzeit war auch sehr lang. Die Chinesen sind jedoch sehr gut darin, technische Probleme zu lösen. Beispielsweise hat Wang Chuanfu, der Gründer von BYD, eine Methode ausprobiert, bei der er Menschen und Werkzeuge kombinierte. Bei einem Trocknungsprozess, der in Japan in einer Trockenkammer durchgeführt wird, hat BYD eine kleine Box gebaut und einen Trockenmittel in die Box gelegt. Menschen haben ihre Hände in die Box gesteckt, um die Batterien zu trocknen. Ich war zunächst sehr überrascht, dass diese Methode funktioniert, aber später hat BYD mit dieser Produktionsmethode bereits Aufträge von Motorola erhalten.

Katherine: Ich denke, dass es auch Vorteile hatte, dass wir damals arm waren. Zeng Yuqun, der Gründer von CATL, hat die Technologie von ATL ursprünglich von einem amerikanischen Labor lizenziert. Es gab damals mehr als 20 Unternehmen, die die Lithium - Ionenbatterietechnologie von diesem Labor lizenziert hatten. Zeng Yuqun hat etwa 1 Million US - Dollar für die Lizenz bezahlt, aber als er die Technologie zurückgebracht hat, hat er festgestellt, dass es Probleme mit der Gasentwicklung gab. Viele Leute hätten wahrscheinlich aufgegeben, aber weil 1 Million US - Dollar für uns damals eine riesige Summe war, haben Zeng und seine Mitarbeiter alles versucht, um das technische Problem zu lösen. Von den über 20 Lizenznehmern war ATL der einzige, der sich intensiv mit dem Problem auseinandergesetzt hat und tatsächlich das Kernproblem technisch gelöst hat. So wurde ATL der erste weltweit, der Lithium - Ionenbatterien kommerziell herstellen konnte.

Außerdem konnte Wang Chuanfu keine vollautomatisierten japanischen Produktionslinien kaufen, die etwa 5 Millionen US - Dollar gekostet hätten. Stattdessen hat er eine Produktionslinie mit Handarbeit aufgebaut, die nur etwa 140.000 US - Dollar gekostet hat. Ich denke, dass der wichtigste Punkt ist, dass man, wenn man keine gesamte japanische Produktionslinie importiert, die Möglichkeit hat, jeden Schritt zu analysieren und durch die eigene Handarbeit tatsächlich zu verstehen, wie man jeden Schritt optimieren kann. Man sieht, dass BYD von 1995 bis 2005 und dann bis 2018 sehr schnell die weltweit fortschrittlichste vollautomatisierte Produktionslinie aufgebaut hat. Dies hat den chinesischen Herstellern die Möglichkeit gegeben, von Grundprinzipien aus zu denken und die Materialien und Ausrüstungen optimal zu kombinieren. Dies ist tatsächlich ein Vorteil.

Yiming: Es scheint, dass diese Geschichte auch im Bereich der großen Sprachmodelle wiederholt wird. Trotz der Beschränkungen bei der Rechenleistung haben die Leute die Kosten und die Effektivität sehr gut in den Griff bekommen.

04. Was ist das schwierigste Verfahren in der Batterieproduktion?

Yiming: Die Batterieproduktion ist ein typisches komplexes Fertigungsverfahren. Was ist der Unterschied zwischen einem fortschrittlichen und einem unausgereiften Verfahren?

Zhang Congzhi: Ich denke, dass die Konsistenz der Batterien ein sehr wichtiger Punkt ist. In der Branche spricht man von einer Herstellung im Mikrometerbereich. Bei Batterien für Fahrzeuge werden Tausende von kleinen Batterien zusammengebaut, um gemeinsam zu funktionieren. Wenn die Kapazitäten nicht übereinstimmen, wird die nutzbare Kapazität der gesamten Batteriepack von der kleinsten Zelle bestimmt, was einem Eimerkeffekt entspricht.

Katherine: Die Batterieproduktion besteht hauptsächlich aus drei Teilen. Der erste Teil ist die Herstellung der Elektroden, einschließlich der Zubereitung der Materialien, der Mischung der Slurry, des Beschichtens, Trocknens, Walzens und Schneidens. Der zweite Teil ist die Montage der Zellen, einschließlich des Wickelns, Stapelns, Schweißens der Anschlüsse, Einbauens in das Gehäuse und Einfüllens des Elektrolyten. Der dritte Teil ist die Formierung, Alterung und Sortierung der Zellen. Die amerikanischen Batteriefirmen importieren hauptsächlich die Ausrüstung für den zweiten und dritten Teil, weil die Beschichtungstechnologie für die Elektroden im ersten Teil am schwierigsten ist.

Warum ist die Beschichtungstechnologie von CATL so gut? TDK war ursprünglich ein Hersteller von Magnetbändern. Die Herstellung von Magnetbändern erfordert auch eine extrem präzise Beschichtungstechnologie, bei der eine kontinuierliche Beschichtung mit einer Sub - Mikrometer - Dicke auf einem langgestreckten flexiblen Substrat durchgeführt wird. Nachdem TDK ATL erworben hat, hat es die hochpräzise Beschichtungstechnologie für Magnetbänder auf ATL übertragen. Die technischen Prinzipien sind sehr ähnlich. Die Anforderungen an die Dickenschwankung, die Konsistenz der Beschichtungsdichte, die Kontrolle von lokalen Defekten und die gleichmäßige Verteilung der Slurry sind fast die gleichen Probleme. Nachdem ATL später CATL gegründet hat, konnte CATL diese extrem präzise Elektroden - Beschichtungstechnologie nutzen, um auch den zweiten und dritten Teil der Produktion immer besser zu machen.

Wenn man 1 Milliarde Zellen produziert und nur eine davon fehlerhaft ist, ist dies die Produktionsqualität von ATL und CATL als erstklassige Anbieter. Andere Firmen können auch Zellen herstellen, aber die Ausbeute, die Prozesskontrolle und die Beschichtungsqualität sind in der Regel schlechter. Dies ist auch der Grund, warum Northvolt, obwohl es alle Ausrüstung importiert hat, ohne ein tief