吉野彰：鋰電池重新定義未來

吉野彰表示，目前鋰電池主要在日本、中國(guó)及韓國(guó)等三地企業(yè)中競(jìng)爭(zhēng)，不排除美國(guó)和歐洲也會(huì)產(chǎn)出，“我認(rèn)為未來需要關(guān)注的是歐洲市場(chǎng)，它會(huì)有很大的機(jī)會(huì)?！?/p>

淡灰色的襯衫加暗條紋格領(lǐng)帶、剪裁利落的黑色西裝，坐在記者面前的是日本科學(xué)家吉野彰，他清瘦而有禮貌。

如果不是看過他的履歷，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(duì)鋰電池技術(shù)的理解，有一些問題會(huì)停下來思考良久再給出答案，說到興起時(shí)他也會(huì)仰起脖子大笑。

在一次中國(guó)會(huì)議上，吉野彰感慨于車用鋰電池和新能源汽車發(fā)展的迅猛之勢(shì)，也對(duì)中國(guó)鋰電池制造商的評(píng)價(jià)甚高。他笑言，借助于日本科技力量，鋰電池在研發(fā)上有了重大突破，而中國(guó)企業(yè)也正與全世界公司一道，讓鋰電池重新定義未來，“盡管技術(shù)千變?nèi)f化，然而與之相對(duì)應(yīng)的科學(xué)研究并非一日之功，在快慢之間尋求平衡與突破是科技的真正要義所在?！?/p>

擇一事專一生

剛剛獲得諾貝爾獎(jiǎng)的吉野在獲獎(jiǎng)當(dāng)日忙于接受各家媒體采訪，從傍晚一直忙到深夜。吉野說，那晚，他用梅酒舉杯慶賀，“睡得很香”，起床后“所有報(bào)紙都在（頭版）頭條做了報(bào)道。終于覺得這是真的了”。

次日早晨，獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的日本旭化成公司名譽(yù)研究員、名城大學(xué)教授吉野神情愉快地到東京都千代田區(qū)的公司上班，受到了許多員工的鼓掌歡迎并獲贈(zèng)花束。他笑著說：“大家的小孩想必都很開心吧。覺得爸爸的公司了不起!這是讓我最高興的?！彼€表示，要向97 歲高齡仍堅(jiān)持科研的共同獲獎(jiǎng)?wù)?、美?guó)得克薩斯大學(xué)教授古迪納夫?qū)W習(xí)，“只要還活著就要繼續(xù)研究”。

吉野還用開玩笑的口吻回顧稱，在接到瑞典皇家科學(xué)院的聯(lián)系時(shí)“還以為在拍整人節(jié)目”。他還表示：“覺得接下來（到12月頒獎(jiǎng)儀式）的幾個(gè)月會(huì)很辛苦，要好好努力。”

吉野彰創(chuàng)造的價(jià)值難以估量，他從20 世紀(jì)80 年代開始就從事儲(chǔ)能方面的研究工作，研制的鋰電池帶來了徹底的技術(shù)革命，依靠它，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(dòng)和混合動(dòng)力等交通工具也開始使用鋰電池。吉野彰說，“2011年3 月，日本福島的悲劇帶來了巨大的破壞，核電站的災(zāi)難也再次告訴這世界，動(dòng)力問題的解決需要不分國(guó)界的科學(xué)集結(jié)?！?/p>

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3 月，吉野彰從京都大學(xué)工學(xué)部石油化學(xué)專業(yè)畢業(yè)，隨后的兩年繼續(xù)攻讀了同校的工學(xué)研究專業(yè)并順利在1972 年4 月入職旭化成株式會(huì)社。

1980 年，旭化成成立了宮崎電子株式會(huì)社（現(xiàn)在的旭化成電子株式會(huì)社），從而正式切入電子元件產(chǎn)業(yè)，這對(duì)于入行8 年的吉野彰來說也是人生的一大際遇，“而現(xiàn)在的鋰電池形狀是在這個(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)?！?/p>

他對(duì)記者說，自己感觸最深的也是那一年，當(dāng)時(shí)攝像機(jī)對(duì)鋰電池的需求被突然放大，全世界每個(gè)月能賣到100 萬臺(tái)左右，“難以想象的是，如今攝像機(jī)用電池市場(chǎng)也只能占鋰電池所有需求的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(dòng)汽車，由于鋰電池的產(chǎn)生，這些科技產(chǎn)業(yè)也有機(jī)會(huì)獲得驚人的成長(zhǎng)?！?/p>

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。鋰電池是蓄電池的一種，它之所以相比其他電池更具前瞻性，主要還是因?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(dòng)設(shè)備研發(fā)的黎明期，鋰電池的出現(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(huì)到底需要什么，我們?nèi)绾卫每茖W(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)地思考有啥新發(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(huì)浮現(xiàn)出來。”吉野彰表示。

他說，以前蓄電池的電解液（含有離子的溶液）溶劑是水。對(duì)水施加1.5V 以上的電壓后，水會(huì)分解為氫和氧。因此，在過去是不可能取得超過1.5V 電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)。

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(jí)的。

鋰電池時(shí)代

隨后的1991 年，全球正式推出了商品鋰電池。一年后，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(zhǎng)，1994 年8 月再次成為株式會(huì)社A&T 蓄電池技術(shù)開發(fā)部部長(zhǎng)。

當(dāng)時(shí)，旭化成開發(fā)的鋰電池并不好賣，一段時(shí)間內(nèi)幾乎無人問津，突然有一天銷路被打開了，那是1995 年，“對(duì)于我們來說也是非常重要的一年，因?yàn)槿蜻M(jìn)入了移動(dòng)IT 時(shí)代，手機(jī)、平板電腦都要大量使用鋰電池，整個(gè)世界走向了移動(dòng)互聯(lián)，所以鋰電池也呈現(xiàn)了幾何級(jí)的增長(zhǎng)。”

1995 年，微軟發(fā)布了具有劃時(shí)代意義的Windows 95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(duì)Windows 95 的橫空出世不斷驚聲尖叫，而這對(duì)于大洋彼岸的科學(xué)家吉野彰而言，印象也太深刻了。

“我們身處IT 社會(huì)。這場(chǎng)IT革命起源于1995 年。正是在那一年，微軟發(fā)布了Windows 95。也就是在那之后，鋰電池引領(lǐng)了全球的搶購風(fēng)潮?！彼f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(huì)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(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）的“IEEE Medal for Environmental and Safety Technologies”（環(huán)境與安全科技獎(jiǎng)?wù)拢?、全美技術(shù)學(xué)會(huì)的最高獎(jiǎng)項(xiàng)“The Charles Stark Draper Prize”（查爾斯·斯塔克·德雷珀獎(jiǎng)）等。

在科技進(jìn)步的推動(dòng)下，旭化成電子業(yè)務(wù)也取得了驚人成就。

成立于1922 年的旭化成株式會(huì)社是日本著名的化工企業(yè)，2016年主營(yíng)化學(xué)品的銷售額為84.49 億美元，全球化工企業(yè)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。

吉野彰所在的鋰電池研發(fā)，屬于旭化成材料領(lǐng)域，公司也極為重視。就商業(yè)產(chǎn)成品來說，旭化成在全球鋰電池行業(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(chǎng)份額。憑借著2015 年2 月斥資22 億美元收購全球第三大電池絕緣體生產(chǎn)商美國(guó)Polypore International 公司的這一舉動(dòng)，成為干濕法隔膜的主導(dǎo)廠家。

2017 年3 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)能，并預(yù)計(jì)在2020 年實(shí)現(xiàn)11 億平方米/年的產(chǎn)能。

由于隔膜在生產(chǎn)過程中技術(shù)壁壘不低，對(duì)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，因此這一領(lǐng)域被日本旭化成、韓國(guó)SKI、東麗-BSF 以及美國(guó)Celard 等四大企業(yè)壟斷，市場(chǎng)占有率高達(dá)70%。不過，隨著鋰電池需求的增大，中國(guó)企業(yè)如滄州明珠、星源材質(zhì)也在盡快謀求發(fā)展，趕上鋰電池快速發(fā)展的節(jié)奏。

多技術(shù)路線并舉

20 多年前，當(dāng)Windows 95 到來的那一刻，吉野彰徹夜難眠。如今，他對(duì)于鋰電池的發(fā)展前景依然充滿著期待。

“就鋰電池本身而言，現(xiàn)在主要應(yīng)用在兩大領(lǐng)域：第一大領(lǐng)域是移動(dòng)式產(chǎn)品，如手機(jī)、電腦，占鋰電池使用量的2/3 左右；第二大領(lǐng)域便是車載電池。世界變化的速度實(shí)在太快了，根據(jù)我們2010 年掌握的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)時(shí)車載用鋰電池幾乎是零，現(xiàn)在則要達(dá)到30%多，以后這一比例可能還會(huì)不斷增加。電動(dòng)汽車的出現(xiàn)，等于給鋰電池打開了一個(gè)新的應(yīng)用方向，是全新的商業(yè)機(jī)遇?！?/p>

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)于鋰電池本身的技術(shù)困境，也有一些客觀原因。

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(zhǎng)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)及制造著鋰電池。

另一方面，一輛汽車推出市場(chǎng)的時(shí)間很久，從設(shè)計(jì)到下線通常需要5 年的時(shí)間，而2017 年的一款全新電動(dòng)汽車可能是2012 年設(shè)計(jì)出來的，包括鋰電池等配套產(chǎn)品也是過去的設(shè)計(jì)。反過來講，現(xiàn)在這輛新車其實(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)月就需要更新一次，鋰電池也要面對(duì)這種技術(shù)難題。

“所以說，有人認(rèn)為電動(dòng)車的續(xù)航里程還是太短，應(yīng)盡快解決，我認(rèn)為鋰電池確實(shí)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)間來解決。如2015 年，人們看到了續(xù)航里程為200 公里左右的電動(dòng)車，那么到了2020 年你可能會(huì)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)及生產(chǎn)環(huán)節(jié)中比別人跑得更快，這也是階段性的突破?！奔罢谜f，續(xù)航距離會(huì)有變化，真正會(huì)變化到什么程度，現(xiàn)在也很難確定。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，三元鋰電池還是有很大的優(yōu)勢(shì)，但如果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，那么磷酸鋰電池和鈦酸鋰電池確實(shí)也是好的選擇。“你不能說哪個(gè)技術(shù)一定是最強(qiáng)的，還是要看你對(duì)汽車的性能、安全性和其他需求是什么，所以我感覺在一段時(shí)間內(nèi)鋰電池的發(fā)展還是多重技術(shù)路線并舉的?！?/p>

讓他更為詫異的，還有中國(guó)鋰電池軍團(tuán)的突圍?！氨葋喌?、CATL 等企業(yè)都有著非常強(qiáng)勁的動(dòng)力，技術(shù)層面上也很樂觀，”吉野彰說，日本和中國(guó)在制造鋰電池方面也有一些不同，“最大的區(qū)別在于材料上。日本在材料上的研發(fā)時(shí)間更長(zhǎng)一些，因?yàn)橛羞^去積累的經(jīng)驗(yàn)，所以和崛起的中國(guó)廠商還不太一樣。反過來說，生產(chǎn)裝配、新機(jī)器等，兩國(guó)企業(yè)沒什么大區(qū)別。還有一點(diǎn)較關(guān)鍵，鋰電池是用在哪個(gè)國(guó)家、哪個(gè)市場(chǎng)的，當(dāng)?shù)氐男枨笫鞘裁?，要怎么去抓住它?！?/p>

他說，目前鋰電池主要在日本、中國(guó)及韓國(guó)等三地企業(yè)中競(jìng)爭(zhēng)，不排除美國(guó)和歐洲也會(huì)產(chǎn)出，“我認(rèn)為未來需要關(guān)注的是歐洲市場(chǎng)，它會(huì)有很大的機(jī)會(huì)。”