鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：818次 | 2022年02月24日
鋰離子電池之父吉野彰：重新含義電池未來
淡灰色的襯衫加暗條紋格領(lǐng)帶、剪裁利落的黑色西裝，坐在第一財(cái)經(jīng)記者面前的是日本科學(xué)家吉野彰，他清瘦而有禮貌。
倘若不是看過他的履歷，你絲毫覺察不出這是一位拿獎(jiǎng)無數(shù)的鋰離子電池之父，全程從未談起自己有過什么榮譽(yù)，淡定地聊著對鋰離子電池技術(shù)的理解，有一些問題會停下來沉思良久再給出答案，說到興起時(shí)他也會仰起脖子大笑。
時(shí)隔四年，應(yīng)2017第一財(cái)經(jīng)技術(shù)與創(chuàng)新大會的邀請，再次探訪上海的他，感嘆于車用鋰離子電池和新能源汽車發(fā)展的迅猛之勢，也對我國鋰離子電池制造商的評價(jià)甚高。他笑言，借助于日本科技力量，鋰離子電池在研發(fā)上有了重大沖破，而我國公司也正與全世界公司一道，讓鋰離子電池重新含義將來，盡管技術(shù)變化多端，然而與之相對應(yīng)的科學(xué)研究并非一日之功，在快慢之間尋求平衡與沖破是科技的真正要義所在。
擇一事專一生
2013年，俄羅斯總統(tǒng)普京向在動力科研及科學(xué)創(chuàng)造方面取得杰出成績的人，頒發(fā)了俄羅斯全球能源大獎(jiǎng)TheGlobalEnergyprize，選中的全球技術(shù)專家有兩位，日本旭化成的吉野彰、俄羅斯科學(xué)院院士福爾托夫。
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頒獎(jiǎng)典禮上，被普京本人委托發(fā)獎(jiǎng)的俄羅斯石油總裁伊戈?duì)栔x欽就評價(jià)道，這一獎(jiǎng)項(xiàng)是人類對科學(xué)家們科研和實(shí)際成果的感謝表達(dá)，吉野彰創(chuàng)造的價(jià)值難以估量，他從上世紀(jì)80年代開始就從事儲能方面的研究工作，研制的鋰離子電池帶來了徹底的技術(shù)革命，依賴它，錄音機(jī)、手機(jī)和平板電腦的體積和重量才越來越小巧，而純電動和混合動力等交通工具也開始使用鋰離子電池。
接到來自莫斯科的電話我非常激動，吉野彰說道，2011年三月，日本福島的悲劇帶來了巨大的破壞，的災(zāi)難也再次告訴這世界，動力問題的處理要不分國界的科學(xué)結(jié)集。
與眾多日本科技學(xué)者的經(jīng)歷有些類似，吉野彰只服務(wù)過一家公司旭化成。該技術(shù)的研發(fā)也是在這家著名日本化工公司的全力支持下完成的。1970年三月，吉野彰從京都大學(xué)工學(xué)部石油化學(xué)專業(yè)卒業(yè)，隨后的2年持續(xù)攻讀了同校的工學(xué)研究專業(yè)并順利在1972年四月入職旭化成株式會社。
1980年，旭化成成立了宮崎電子株式會社(今朝的旭化成電子株式會社)，從而正式切入電子元件產(chǎn)業(yè)，這有關(guān)入行8年的吉野彰來說也是人生的一大際遇，而今朝的鋰離子電池形狀是在這個(gè)5年之后即1985年發(fā)明的，隨后進(jìn)行了各種各樣的產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)。
他對第一財(cái)經(jīng)記者說，自己感觸最深的也是那一年，當(dāng)時(shí)攝像機(jī)對鋰離子電池的需求被猛然放大，全世界每個(gè)月能賣到100萬臺左右，難以想象的是，如今攝像機(jī)用電池市場也只能占鋰離子電池所有需求的1%，這也說明在30多年的時(shí)間中這一技術(shù)發(fā)展的速度高達(dá)100倍。從智能手機(jī)、電腦再到電動汽車，由于鋰離子電池的出現(xiàn)，這些科技產(chǎn)業(yè)也有機(jī)會獲得驚人的成長。
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1985年之后，多個(gè)專利如防爆型二次電池、附帶安全元件的二次電池等被吉野彰獲得，他由此聲名鵲起。
鋰離子電池是蓄電池的一種，它之所以相比其他電池更具前瞻性，緊要還是因?yàn)榘踩愿?、體積小、能量密度高等特性，而20世紀(jì)80年代也是移動設(shè)備研發(fā)的平明期，鋰離子電池的出現(xiàn)也剛好順應(yīng)了時(shí)代發(fā)展。在日常生活中不斷摸索客戶與這個(gè)社會究竟要什么，我們要怎么樣利用科學(xué)技術(shù)來滿足這些需求，這是科研人員要做的。比起一本正經(jīng)地沉思有啥新發(fā)現(xiàn)，做一些調(diào)整并漫無目的地想想，有時(shí)靈感自然就會浮現(xiàn)出來。吉野彰表示。
他說道，往日蓄電池的電解液(含有離子的溶液)溶劑是水。對水施加1.5V以上的電壓后，水會分析為氫和氧。因此，在過去是不可能取得超過1.5V電動勢的。而用有機(jī)溶劑取代水，同時(shí)在負(fù)極使用碳，即可取得4V以上的電動勢。
此外，通過正極使用鈷酸鋰(含有鋰離子的金屬氧化物)，旭化成率先在世界上提出了鋰離子電池的原型。這種小型的蓄電池能用在手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)及攝像機(jī)、便攜式音樂播放器等為主的各種電子設(shè)備上，所以它的出現(xiàn)是重量級的。
鋰離子電池時(shí)代
隨后的1991年，全球正式推出了商品鋰離子電池。1年后，吉野彰在公司的幫助下，擔(dān)任了離子二次電池事業(yè)推進(jìn)部商品開發(fā)組組長，1994年八月再次成為株式會社AT蓄電池技術(shù)開發(fā)部部長。
當(dāng)時(shí)，旭化成開發(fā)的鋰離子電池并不好賣，一段時(shí)間內(nèi)幾乎無人問津，猛然有一天銷路被打開了，那是1995年，有關(guān)我們來說也是非常緊要的一年，因?yàn)槿蜻M(jìn)入了移動IT時(shí)代，手機(jī)、平板電腦都要大量使用鋰離子電池，整個(gè)世界走向了移動互聯(lián)，所以鋰離子電池也呈現(xiàn)了幾何級的上升。
1995年，微軟公布了具有劃時(shí)代意義的Windows95操作系統(tǒng)，它帶著我的電腦、IE瀏覽器等一系列發(fā)明一路狂奔、戰(zhàn)無不勝，全球科技界對Windows95的橫空出世不斷驚聲尖叫，而這有關(guān)大洋彼岸的科學(xué)家吉野彰而言，印象也太深刻了。
我們身處IT社會。這場IT革命起源于1995年。正是在那一年，微軟公布了Windows95。也就是在那之后，鋰離子電池引領(lǐng)了全球的搶購風(fēng)潮。他說道。而吉野彰及一批科學(xué)家的新成果，也獲得了來自世界各地學(xué)會和專家們的共鳴。
由于技術(shù)出眾，1999年起無數(shù)大獎(jiǎng)被他一一攬入：日本政府的紫綬褒章、美國電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)的IEEEMedalforEnvironmentalandSafetyTechnologies(環(huán)境與安全科技獎(jiǎng)?wù)?、全美技術(shù)學(xué)會的最高獎(jiǎng)項(xiàng)TheCharlesStarkDraperprize(查爾斯斯塔克德雷珀獎(jiǎng))等。
在科技進(jìn)步的推動下，旭化成電子業(yè)務(wù)也取得了驚人成績。
成立于1922年的旭化成株式會社是日本著名的化工公司，2016年主營化學(xué)品的銷售額為84.49億美元，全球化工公司排名39位。這家日資巨頭從工程塑料、防火防震的建筑材料到醫(yī)藥用品、醫(yī)療器械以及電子等都處于世界領(lǐng)先。
吉野彰所在的鋰離子電池研發(fā)，屬于旭化成材料范疇，公司也極為重視。
就商業(yè)產(chǎn)成品來說，旭化成在全球鋰離子電池行業(yè)的影響力則體現(xiàn)于隔膜材料的第一話語權(quán)，擁有世界最高市場份額。憑借著2015年二月斥資22億美元收購全球第三大電池絕緣體加工商美國polyporeInternational公司的這一舉動，成為了干濕法隔膜的主導(dǎo)廠家。
2017年三月，旭化成宣布投資150億日元，用于滋賀縣守山市的鋰離子二次電池(LIb)用的隔膜，實(shí)現(xiàn)鋰電隔膜2億平方米/年的產(chǎn)量，并預(yù)計(jì)在2020年實(shí)現(xiàn)11億平方米/年的產(chǎn)量。
由于隔膜在加工過程中技術(shù)壁壘不低，對設(shè)備及設(shè)計(jì)、產(chǎn)品批次穩(wěn)定性以及工人熟練程度都有著很高的要求，因此這一范疇被日本旭化成、韓國SKI、東麗-bSF以及美國Celard等四大公司壟斷，市場占有率高達(dá)70%。不過，隨著鋰離子電池需求的增大，我國公司如滄州明珠、星源材質(zhì)也在盡快謀求發(fā)展，趕上鋰離子電池快速發(fā)展的節(jié)奏。
多技術(shù)路線并舉
20多年前，當(dāng)Windows95到來的那一刻，吉野彰徹夜難眠。如今，他有關(guān)鋰離子電池的發(fā)展前景仍舊洋溢著期望。
就鋰離子電池本身而言，今朝緊要使用在兩大范疇：一是移動式產(chǎn)品，如手機(jī)、電腦，占鋰離子電池使用量的2/3左右;第二大范疇便是車載電池。世界變化的速度確實(shí)太快了，依據(jù)我們2010年掌握的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)時(shí)車載用鋰離子電池幾乎是零，今朝則要達(dá)到30%多，以后這一比例可能還會不斷新增。電動汽車的出現(xiàn)，等于給鋰離子電池打開了一個(gè)新的使用方向，是全新的商業(yè)機(jī)遇。
他不否認(rèn)，目前車載電池還是有一些弱點(diǎn)的，但這并不能歸結(jié)于鋰離子電池本身的技術(shù)困境，也有一些客觀原由。筆記本電池畢竟經(jīng)歷了20多年的時(shí)間，但車用電池的使用時(shí)長從被開始使用到目前還很短暫，汽車行業(yè)在一邊摸索新車型，一邊研發(fā)及制造著鋰離子電池。
另一方面，一輛汽車推出市場的時(shí)間很久，從設(shè)計(jì)到下線通常要5年的時(shí)間，而2017年的一款全新電動汽車可能是2012年設(shè)計(jì)出來的，包括鋰離子電池等配套產(chǎn)品也是過去的設(shè)計(jì)。
反過來講，今朝這輛新車其實(shí)裝的是一塊老電池。但是科技研發(fā)的速度很快，有的3個(gè)月就要更新一次，鋰離子電池也要面對這種技術(shù)難題。
所以說，有人認(rèn)為電動汽車的續(xù)航里程還是太短，應(yīng)盡快處理，我認(rèn)為鋰離子電池實(shí)在有提高的空間，但你要明白車的開發(fā)和電池的周期性特點(diǎn)，給它一些時(shí)間來處理。如2015年，人們看到了續(xù)航里程為200公里左右的電動汽車，那么到了2020年你可能會看到續(xù)航400公里左右的車型。當(dāng)然也不排除個(gè)別車企在設(shè)計(jì)、研發(fā)及加工環(huán)節(jié)中比別人跑得更快，這也是階段性的沖破。吉野彰說，續(xù)航距離會有變化，真正會變化到什么程度，今朝也很難確定。
LIb種類多樣，市面上就有磷酸鐵鋰、三元鋰及鈦酸鋰等各類技術(shù)路線。
吉野彰認(rèn)為，從續(xù)航距離看，三元鋰離子電池還是有很大的優(yōu)點(diǎn)，但倘若車主和乘客并不在意每天的路程有多遠(yuǎn)，而是考慮安全性和耐溫能力的話，那么磷酸鋰離子電池和鈦酸鋰離子電池實(shí)在也是好的選擇。你不能說哪一個(gè)技術(shù)一定是最強(qiáng)的，還是要看你對汽車的性能、安全性和其他需求有什么，所以我感覺在一段時(shí)間內(nèi)鋰離子電池的發(fā)展還是多重技術(shù)路線并舉的。
讓他更為驚奇的，還有我國鋰離子電池軍團(tuán)的突圍。比亞迪、CATL等公司都有著非常強(qiáng)勁的動力，技術(shù)層面上也很樂觀，吉野彰說道，日本和我國在制造鋰離子電池方面也有一些不同，最大的差別在于材料上。
日本在材料上的研發(fā)時(shí)間更長一些，因?yàn)橛羞^去積累的相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，所以和近期崛起的我國廠商還不太相同。反過來說，加工裝配、新機(jī)器等，兩國公司沒什么大差別。還有一點(diǎn)較關(guān)鍵，鋰離子電池是用在哪一個(gè)國家、哪一個(gè)市場的，當(dāng)?shù)氐男枨笥惺裁?，要怎么去抓住它?/p>
他說道，目前鋰離子電池主要在日本、我國及韓國等三地公司中競爭，不排除美國和歐洲也會產(chǎn)出，我認(rèn)為將來要關(guān)注的是歐洲市場，它會有很大的機(jī)會。
