吉野彰鋰電池重新定義未來

白竟楠

淡灰色的襯衫加暗條紋格領帶、剪裁利落的黑色西裝，坐在記者面前的是日本科學家吉野彰，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無數(shù)的“鋰電池之父”，全程從未談起自己有過什么榮譽，淡定地聊著對鋰電池技術的理解，有一些問題會停下來思考良久再給出答案，說到興起時他也會仰起脖子大笑。

在一次中國會議上，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，也對中國鋰電池制造商的評價甚高。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，“盡管技術千變萬化，然而與之相對應的科學研究并非一日之功，在快慢之間尋求平衡與突破是科技的真正要義所在。”

剛剛獲得諾貝爾獎的吉野在獲獎當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“所有報紙都在（頭版）頭條做了報道。終于覺得這是真的了”。

次日早晨，獲得諾貝爾化學獎的日本旭化成公司名譽研究員、名城大學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。”他還表示，要向97歲高齡仍堅持科研的共同獲獎者、美國得克薩斯大學教授古迪納夫學習，“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院的聯(lián)系時“還以為在拍整人節(jié)目”。他還表示：“覺得接下來（到12月頒獎儀式）的幾個月會很辛苦，要好好努力。”

吉野彰創(chuàng)造的價值難以估量，他從上世紀80年代開始就從事儲能方面的研究工作，研制的鋰電池帶來了徹底的技術革命，依靠它，錄音機、手機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，核電站的災難也再次告訴這世界，動力問題的解決需要不分國界的科學集結?！?/p>

與眾多日本科技學者的經歷有些類似，吉野彰只服務過一家公司——旭化成。該技術的研發(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，吉野彰從京都大學工學部石油化學專業(yè)畢業(yè)，隨后的兩年繼續(xù)攻讀了同校的工學研究專業(yè)并順利在1972年4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（現(xiàn)在的旭化成電子株式會社），從而正式切入電子元件產業(yè)，這對于入行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5年之后即1985年發(fā)明的，隨后進行了各種各樣的產品技術開發(fā)?！?/p>

他對記者說，自己感觸最深的也是那一年，當時攝像機對鋰電池的需求被突然放大，全世界每個月能賣到100萬臺左右，“難以想象的是，如今攝像機用電池市場也只能占鋰電池所有需求的1%，這也說明在30多年的時間中這一技術發(fā)展的速度高達100倍。從智能手機、電腦再到電動汽車，由于鋰電池的產生，這些科技產業(yè)也有機會獲得驚人的成長?！?/p>

1985年之后，多個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，主要還是因為安全性高、體積小、能量密度高等特性，而20世紀80年代也是移動設備研發(fā)的黎明期，鋰電池的出現(xiàn)也剛好順應了時代發(fā)展。“在日常生活中不斷摸索客戶與這個社會到底需要什么，我們如何利用科學技術來滿足這些需求，這是科研人員要做的。比起一本正經地思考有啥新發(fā)現(xiàn)，做一些調整并漫無目的地想想，有時靈感自然就會浮現(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。對水施加1.5V以上的電壓后，水會分解為氫和氧。因此，在過去是不可能取得超過1.5V電動勢的。而用有機溶劑取代水，同時在負極使用碳，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電池的原型。這種小型的蓄電池能用在手機、筆記本電腦、數(shù)碼相機及攝像機、便攜式音樂播放器等為主的各種電子設備上，所以它的出現(xiàn)是重量級的。

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，擔任了離子二次電池事業(yè)推進部商品開發(fā)組組長，1994年8月再次成為株式會社A&T蓄電池技術開發(fā)部部長。

當時，旭化成開發(fā)的鋰電池并不好賣，一段時間內幾乎無人問津，突然有一天銷路被打開了，那是1995年，“對于我們來說也是非常重要的一年，因為全球進入了移動IT時代，手機、平板電腦都要大量使用鋰電池，整個世界走向了移動互聯(lián)，所以鋰電池也呈現(xiàn)了幾何級的增長?！?/p>

1995年，微軟發(fā)布了具有劃時代意義的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Windows 95的橫空出世不斷驚聲尖叫，而這對于大洋彼岸的科學家吉野彰而言，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，微軟發(fā)布了Windows 95。也就是在那之后，鋰電池引領了全球的搶購風潮?！彼f道。而吉野彰及一批科學家的新成果，也獲得了來自世界各地學會和專家們的共鳴。

由于技術出眾，1999年起無數(shù)大獎被他一一攬入：日本政府的“紫綬褒章”、美國電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）的“IEEEMedal for Environmental and SafetyTechnologies”（環(huán)境與安全科技獎章）、全美技術學會的最高獎項"TheCharles Stark Draper Prize”（查爾斯·斯塔克·德雷珀獎）等。

在科技進步的推動下，旭化成電子業(yè)務也取得了驚人成就。

成立于1922年的旭化成株式會社是日本著名的化工企業(yè)，2016年主營化學品的銷售額為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先。

吉野彰所在的鋰電池研發(fā)，屬于旭化成材料領域，公司也極為重視。就商業(yè)產成品來說，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，擁有世界最高市場份額。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商美國PolyporeInternational公司的這一舉動，成為了干濕法隔膜的主導廠家。

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，實現(xiàn)鋰電隔膜2億平方米，年的產能，并預計在2020年實現(xiàn)11億平方米，年的產能。

由于隔膜在生產過程中技術壁壘不低，對設備及設計、產品批次穩(wěn)定性以及工人熟練程度都有著很高的要求，因此這一領域被日本旭化成、韓國SKI、東麗一BSF以及美國Celard等四大企業(yè)壟斷，市場占有率高達70%。不過，隨著鋰電池需求的增大，中國企業(yè)如滄州明珠、星源材質也在盡快謀求發(fā)展，趕上鋰電池快速發(fā)展的節(jié)奏。

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

“就鋰電池本身而言，現(xiàn)在主要應用在兩大領域：第一大領域是移動式產品，如手機、電腦，占鋰電池使用量的2/3左右;第二大領域便是車載電池。世界變化的速度實在太快了，根據(jù)我們2010年掌握的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，當時車載用鋰電池幾乎是零，現(xiàn)在則要達到30%多，以后這一比例可能還會不斷增加。電動汽車的出現(xiàn)，等于給鋰電池打開了一個新的應用方向，是全新的商業(yè)機遇。”

他不否認，目前車載電池還是有一些弱點的，但這并不能歸結于鋰電池本身的技術困境，也有一些客觀原因。

筆記本電池畢竟經歷了20多年的時間，但車用電池的使用時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)及制造著鋰電池。

另一方面，一輛汽車推出市場的時間很久，從設計到下線通常需要5年的時間，而2017年的一款全新電動汽車可能是2012年設計出來的，包括鋰電池等配套產品也是過去的設計。反過來講，現(xiàn)在這輛新車其實裝的是一塊老電池。但是科技研發(fā)的速度很快，有的3個月就需要更新一次，鋰電池也要面對這種技術難題。

“所以說，有人認為電動車的續(xù)航里程還是太短，應盡快解決，我認為鋰電池確實有提高的空間，但你要明白車的開發(fā)和電池的周期性特點，給它一些時間來解決。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。當然也不排除個別車企在設計、研發(fā)及生產環(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)航距離會有變化，真正會變化到什么程度，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路線。

吉野彰認為，從續(xù)航距離看，三元鋰電池還是有很大的優(yōu)勢，但如果車主和乘客并不在意每天的路程有多遠，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也是好的選擇?！澳悴荒苷f哪個技術一定是最強的，還是要看你對汽車的性能、安全性和其他需求是什么，所以我感覺在一段時間內鋰電池的發(fā)展還是多重技術路線并舉的。”

讓他更為詫異的，還有中國鋰電池軍團的突圍。“比亞迪、CATL等企業(yè)都有著非常強勁的動力，技術層面上也很樂觀，”吉野彰說，日本和中國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)時間更長一些，因為有過去積累的經驗，所以和崛起的中國廠商還不太一樣。反過來說，生產裝配、新機器等，兩國企業(yè)沒什么大區(qū)別。還有一點較關鍵，鋰電池是用在哪個國家、哪個市場的，當?shù)氐男枨笫鞘裁矗趺慈ププ∷??！?/p>

他說，目前鋰電池主要在日本、中國及韓國等三地企業(yè)中競爭，不排除美國和歐洲也會產出，“我認為未來需要關注的是歐洲市場，它會有很大的機會?！?/p>