鋰電池之父吉野彰：重新定義未來(lái)

　　淡灰色的襯衫加暗條紋格領(lǐng)帶、剪裁利落的黑色西裝，坐在第一財經(jīng)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(guò)他的履歷，你絲毫覺(jué)察不出這是一位拿獎無(wú)數的“鋰電池之父”，全程從未談起自己有過(guò)什么榮譽(yù)，淡定地聊著(zhù)對鋰電池技術(shù)的理解，有一些問(wèn)題會(huì )停下來(lái)思考良久再給出答案，說(shuō)到興起時(shí)他也會(huì )仰起脖子大笑。

　　時(shí)隔四年，應2017“第一財經(jīng)技術(shù)與創(chuàng )新大會(huì )”的邀請，再次探訪(fǎng)上海的他，感慨于車(chē)用鋰電池和新能源汽車(chē)發(fā)展的迅猛之勢，也對中國鋰電池制造商的評價(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，而中國企業(yè)也正與全世界公司一道，讓鋰電池重新定義未來(lái)，“盡管技術(shù)千變萬(wàn)化，然而與之相對應的科學(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。”

　　擇一事專(zhuān)一生

　　2013年，俄羅斯總統普京向在動(dòng)力科研及科學(xué)創(chuàng )造方面取得杰出成就的人，頒發(fā)了俄羅斯全球能源大獎“The Global Energy Prize”，選中的全球技術(shù)專(zhuān)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。

　　頒獎典禮上，被普京本人委托發(fā)獎的俄羅斯石油總裁伊戈爾·謝欽就評價(jià)道，這一獎項是人類(lèi)對科學(xué)家們科研和實(shí)際成果的感謝表達，吉野彰創(chuàng )造的價(jià)值難以估量，他從上世紀80年代開(kāi)始就從事儲能方面的研究工作，研制的鋰電池帶來(lái)了徹底的技術(shù)革命，依靠它，錄音機、手機和平板電腦的體積和重量才越來(lái)越小巧，而純電動(dòng)和混合動(dòng)力等交通工具也開(kāi)始使用鋰電池。

　　“接到來(lái)自莫斯科的電話(huà)我非常激動(dòng)，”吉野彰說(shuō)道，“2011年3月，日本福島的悲劇帶來(lái)了巨大的破壞，核電站的災難也再次告訴這世界，動(dòng)力問(wèn)題的解決需要不分國界的科學(xué)結集。”

　　與眾多日本科技學(xué)者的經(jīng)歷有些類(lèi)似，吉野彰只服務(wù)過(guò)一家公司——旭化成。該技術(shù)的研發(fā)也是在這家著(zhù)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(zhuān)業(yè)畢業(yè)，隨后的2年繼續攻讀了同校的工學(xué)研究專(zhuān)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)，這對于入行8年的吉野彰來(lái)說(shuō)也是人生的一大際遇， “而現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(kāi)發(fā)。”

　　他對第一財經(jīng)記者說(shuō)，自己感觸最深的也是那一年，當時(shí)攝像機對鋰電池的需求被突然放大，全世界每個(gè)月能賣(mài)到100萬(wàn)臺左右，“難以想象的是，如今攝像機用電池市場(chǎng)也只能占鋰電池所有需求的1%，這也說(shuō)明在30多年的時(shí)間中這一技術(shù)發(fā)展的速度高達100倍。從智能手機、電腦再到電動(dòng)汽車(chē)，由于鋰電池的產(chǎn)生，這些科技產(chǎn)業(yè)也有機會(huì )獲得驚人的成長(cháng)。”

　　1985年之后，多個(gè)專(zhuān)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(dòng)設備研發(fā)的黎明期，鋰電池的出現也剛好順應了時(shí)代發(fā)展。“在日常生活中不斷摸索客戶(hù)與這個(gè)社會(huì )到底需要什么，我們如何利用科學(xué)技術(shù)來(lái)滿(mǎn)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，做一些調整并漫無(wú)目的地想想，有時(shí)靈感自然就會(huì )浮現出來(lái)。”吉野彰表示。

　　他說(shuō)道，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(huì )分解為氫和氧。因此，在過(guò)去是不可能取得超過(guò)1.5V電動(dòng)勢的。而用有機溶劑取代水，同時(shí)在負極使用碳，即可取得4V以上的電動(dòng)勢。

　　此外，通過(guò)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、數碼相機及攝像機、便攜式音樂(lè )播放器等為主的各種電子設備上，所以它的出現是重量級的。

　　鋰電池時(shí)代

　　隨后的1991年，全球正式推出了商品鋰電池。1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(jìn)部商品開(kāi)發(fā)組組長(cháng)，1994年8月再次成為株式會(huì )社A&T蓄電池技術(shù)開(kāi)發(fā)部部長(cháng)。

　　當時(shí)，旭化成開(kāi)發(fā)的鋰電池并不好賣(mài)，一段時(shí)間內幾乎無(wú)人問(wèn)津，突然有一天銷(xiāo)路被打開(kāi)了，那是1995年，“對于我們來(lái)說(shuō)也是非常重要的一年，因為全球進(jìn)入了移動(dòng)IT時(shí)代，手機、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)，所以鋰電池也呈現了幾何級的增長(cháng)。”

　　1995年，微軟發(fā)布了具有劃時(shí)代意義的Windows95操作系統，它帶著(zhù)“我的電腦”、“IE瀏覽器”等一系列發(fā)明一路狂奔、戰無(wú)不勝，全球科技界對Windows95的橫空出世不斷驚聲尖叫，而這對于大洋彼岸的科學(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Windows95。也就是在那之后，鋰電池引領(lǐng)了全球的搶購風(fēng)潮。”他說(shuō)道。而吉野彰及一批科學(xué)家的新成果，也獲得了來(lái)自世界各地學(xué)會(huì )和專(zhuān)家們的共鳴。

　　由于技術(shù)出眾，1999年起無(wú)數大獎被他一一攬入：日本政府的“紫綬褒章”、美國電氣和電子工程師協(xié)會(huì )(IEEE)的“IEEE Medal for Environmental and Safety Technologies”(環(huán)境與安全科技獎?wù)?、全美技術(shù)學(xué)會(huì )的最高獎項“The Charles Stark Draper Prize”(查爾斯·斯塔克·德雷珀獎)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(zhù)名的化工企業(yè)，2016年主營(yíng)化學(xué)品的銷(xiāo)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藥用品、醫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(lái)說(shuō)，旭化成在全球鋰電池行業(yè)的影響力則體現于隔膜材料的第一話(huà)語(yǔ)權，擁有世界最高市場(chǎng)份額。憑借著(zhù)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Polypore International公司的這一舉動(dòng)，成為了干濕法隔膜的主導廠(chǎng)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)現鋰電隔膜2億平方米/年的產(chǎn)能，并預計在2020年實(shí)現11億平方米/年的產(chǎn)能。

　　由于隔膜在生產(chǎn)過(guò)程中技術(shù)壁壘不低，對設備及設計、產(chǎn)品批次穩定性以及工人熟練程度都有著(zhù)很高的要求，因此這一領(lǐng)域被日本旭化成、韓國SKI、東麗-BSF以及美國Celard等四大企業(yè)壟斷，市場(chǎng)占有率高達70%。不過(guò)，隨著(zhù)鋰電池需求的增大，中國企業(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)展的節奏。

　　多技術(shù)路線(xiàn)并舉

　　20多年前，當Windows95到來(lái)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(mǎn)著(zhù)期待。

　　“就鋰電池本身而言，現在主要應用在兩大領(lǐng)域：一是移動(dòng)式產(chǎn)品，如手機、電腦，占鋰電池使用量的2/3左右;第二大領(lǐng)域便是車(chē)載電池。世界變化的速度實(shí)在太快了，根據我們2010年掌握的數據統計，當時(shí)車(chē)載用鋰電池幾乎是零，現在則要達到30%多，以后這一比例可能還會(huì )不斷增加。電動(dòng)汽車(chē)的出現，等于給鋰電池打開(kāi)了一個(gè)新的應用方向，是全新的商業(yè)機遇。”

　　他不否認，目前車(chē)載電池還是有一些弱點(diǎn)的，但這并不能歸結于鋰電池本身的技術(shù)困境，也有一些客觀(guān)原因。筆記本電池畢竟經(jīng)歷了20多年的時(shí)間，但車(chē)用電池的使用時(shí)長(cháng)從被開(kāi)始使用到目前還很短暫，汽車(chē)行業(yè)在一邊摸索新車(chē)型，一邊研發(fā)及制造著(zhù)鋰電池。

　　另一方面，一輛汽車(chē)推出市場(chǎng)的時(shí)間很久，從設計到下線(xiàn)通常需要5年的時(shí)間，而2017年的一款全新電動(dòng)汽車(chē)可能是2012年設計出來(lái)的，包括鋰電池等配套產(chǎn)品也是過(guò)去的設計。

　　反過(guò)來(lái)講，現在這輛新車(chē)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，鋰電池也要面對這種技術(shù)難題。

　　“所以說(shuō)，有人認為電動(dòng)車(chē)的續航里程還是太短，應盡快解決，我認為鋰電池確實(shí)有提高的空間，但你要明白車(chē)的開(kāi)發(fā)和電池的周期性特點(diǎn)，給它一些時(shí)間來(lái)解決。如2015年，人們看到了續航里程為200公里左右的電動(dòng)車(chē)，那么到了2020年你可能會(huì )看到續航400公里左右的車(chē)型。當然也不排除個(gè)別車(chē)企在設計、研發(fā)及生產(chǎn)環(huán)節中比別人跑得更快，這也是階段性的突破。”吉野彰說(shuō)，續航距離會(huì )有變化，真正會(huì )變化到什么程度，現在也很難確定。

　　LIB種類(lèi)多樣，市面上就有磷酸鐵鋰、三元鋰及鈦酸鋰等各類(lèi)技術(shù)路線(xiàn)。

　　吉野彰認為，從續航距離看，三元鋰電池還是有很大的優(yōu)勢，但如果車(chē)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(huà)，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(shuō)哪個(gè)技術(shù)一定是最強的，還是要看你對汽車(chē)的性能、安全性和其他需求是什么，所以我感覺(jué)在一段時(shí)間內鋰電池的發(fā)展還是多重技術(shù)路線(xiàn)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(zhù)非常強勁的動(dòng)力，技術(shù)層面上也很樂(lè )觀(guān)，”吉野彰說(shuō)道，日本和中國在制造鋰電池方面也有一些不同，“最大的區別在于材料上。

　　日本在材料上的研發(fā)時(shí)間更長(cháng)一些，因為有過(guò)去積累的經(jīng)驗，所以和近期崛起的中國廠(chǎng)商還不太一樣。反過(guò)來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)裝配、新機器等，兩國企業(yè)沒(méi)什么大區別。還有一點(diǎn)較關(guān)鍵，鋰電池是用在哪個(gè)國家、哪個(gè)市場(chǎng)的，當地的需求是什么，要怎么去抓住它。”