鉅大LARGE | 點擊量：1617次 | 2018年04月28日
深度訪談：與鋰離子電池先驅(qū)者的對話
鋰離子電池-您的手機，筆記本電腦和電動汽車中的那種-完全改變了計算。這些電池也正在改變運輸和電網(wǎng)。
現(xiàn)代鋰離子電池的一些關(guān)鍵特征可以追溯到20世紀(jì)80年代在日本的工作，其中包括化學(xué)家AkiraYoshino，他曾幫助化學(xué)巨人AsahiKasai發(fā)展了一些重要突破。吉野的工作幫助產(chǎn)生了使用碳和鈷酸鋰的鋰離子電池，并且能夠比當(dāng)時的標(biāo)準(zhǔn)移動電池容納更多的能量。
對于他的科學(xué)貢獻(xiàn)，本月早些時候，吉野獲得了日本獎，這是一項每年頒發(fā)給任何國籍的幾位科學(xué)家和發(fā)明家的著名獎項。上周，他參加了由日本皇帝明仁和皇后美智子出席的慶典，以獲得他的獎項。
在儀式開始前的幾周，我通過他在東京的辦公室電話與70歲的吉野談話。這是一個輕松編輯和翻譯的對話。
Fehrenbacher：多年前開始研究時，請告訴我有關(guān)可充電電池的狀況。當(dāng)時電池在??哪些方面可以提供？
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
Yoshino：這是在35年前的1981年，當(dāng)時我開始研究電池。那時可用于移動可充電電池的是鎳鎘二次電池。
Fehrenbacher：那電池在為什么設(shè)備供電？
Yoshino：當(dāng)時它被用于為便攜式收音機等相當(dāng)小型的電子設(shè)備充電。
Fehrenbacher：是什么讓你發(fā)現(xiàn)了鋰離子電池的突破-碳和鈷酸鋰以及電池的設(shè)計？
吉野：1981年，唯一可用的電池是鎳鎘。然而，當(dāng)時的研究和開發(fā)活動非常積極地推動實現(xiàn)小尺寸電池。但不幸的是，所有這些研究和開發(fā)方面的努力都失敗了。
這與用于陽極的材料相關(guān)的問題有關(guān)。這項研究計劃并未完全專注于電池。它從對聚乙炔[導(dǎo)電聚合物]的研究開始，通過它可以流過電流。因為這是鋰離子可以通過的材料，所以這有可能發(fā)展成為用于二次電池的陽極。
為了開發(fā)陽極由聚乙炔制成的電池，唯一適合和可用于陰極的材料是鈷酸鋰。這一發(fā)展是在1983年實現(xiàn)的。
但是我們繼續(xù)進(jìn)行評估和研究，并最終將陽極材料替換為碳而不是聚乙炔。這就是你今天看到的鋰離子電池的開發(fā)方式。
Fehrenbacher：對于不了解鋰離子電池細(xì)節(jié)的讀者，這些細(xì)節(jié)在電池中起到了什么作用？
吉野：我想說這個突破最大的成就就是我們創(chuàng)造了小而輕的電池。
這一重大成就背后的原因與電池中的高電壓有關(guān)。在鋰離子電池的情況下，其電壓為4.2伏。但是，在鎳鎘電池的情況下，它只有1.2伏特。我會說這是我們?nèi)〉玫闹饕蜃畲蟮膬?yōu)勢或成就。
Fehrenbacher：當(dāng)你今天看到鋰離子電池市場時，你是否感到驚訝，它的發(fā)展如此之大，對于電腦和手機部分基于這些核心突破而言如此重要？
Yoshino：早在1985年，當(dāng)我們推動圍繞這種電池的研究和開發(fā)時，我們針對電池的市場就是攝像機。
攝像機的市場規(guī)模為每月約100萬個電池。當(dāng)時我認(rèn)為這是一個非常大的市場。
目前在總需求中存在的用于記錄器市場的攝像機的電池僅占總電池市場的0.2％。這意味著我們當(dāng)時設(shè)想的市場實際上變成了500倍。
Fehrenbacher：您今天看到的電池研究是否對下一代電池特別有意思？
吉野：我想說過去幾年在固態(tài)電池領(lǐng)域取得了重大突破。
固態(tài)電池的優(yōu)勢在于，與輸出性能和低溫性能方面的預(yù)期相比，它已被證明是非常出色的。
從科學(xué)角度來看，我們現(xiàn)在看到對鋰離子電池行為基礎(chǔ)知識的興趣和研究興起。
Fehrenbacher：是什么啟發(fā)你成為化學(xué)家并從事儲能工作？
吉野：我從小學(xué)老師那里得到了第一個追求科學(xué)的靈感。那位老師是一位化學(xué)家，他教了我很多關(guān)于化學(xué)的知識。他還建議我讀[邁克爾]法拉第的書名為“蠟燭的化學(xué)史”，該書被認(rèn)為是該領(lǐng)域的重要讀物。
Fehrenbacher：你對那些有興趣從事科學(xué)，化學(xué)和電池技術(shù)工作的年輕人有什么建議？
吉野：今天社會圍繞著互聯(lián)網(wǎng)而轉(zhuǎn)，我們面臨著大量的信息。
年輕人傾向于誤解在自然科學(xué)領(lǐng)域沒有什么可以探索的地方，因為一切都已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)和闡明。但我會說現(xiàn)實恰恰相反。在自然科學(xué)的整個學(xué)科中，人類所闡明的只是其中的一小部分。
Fehrenbacher：除了你的電池發(fā)明之外，你生命中的靈感來源是什么？
吉野：在科學(xué)之外，我特別感興趣的領(lǐng)域是歷史。我對歷史感興趣的原因是它涉及過去發(fā)生的事件，這意味著已經(jīng)有答案。
所以如果你學(xué)習(xí)歷史，你會發(fā)現(xiàn)如何實現(xiàn)這個答案的過程。在這方面，我覺得你看待歷史和觀察科學(xué)和科學(xué)發(fā)展的方式有很多共同之處。
Fehrenbacher：日本頒獎典禮即將到來。你興奮嗎？你的計劃是什么？
吉野：是的，我期待著這個事件。我被邀請參加他的日本皇帝殿下將參加的盛大晚宴，我有幸坐在他旁邊。
上一篇： “三元鋰電池”動力電池材料的爭斗之謎
