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(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。

　　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(jiǎng)無(wú)數(shù)的“鋰電池之父”，全程從未談起自己有過(guò)什么榮譽(yù)，淡定地聊著對(duì)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(yīng)2017“第一財(cái)經(jīng)技術(shù)與創(chuàng)新大會(huì)”的邀請(qǐng)，再次探訪上海的他，感慨于車(chē)用鋰電池和新能源汽車(chē)發(fā)展的迅猛之勢(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(lái)，“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。”

　　擇一事專(zhuān)一生

　　2013年，俄羅斯總統(tǒng)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(jiǎng)“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(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)?middot;謝欽就評(píng)價(jià)道，這一獎(jiǎng)項(xiàng)是人類(lèi)對(duì)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(kāi)始就從事儲(chǔ)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(jī)、手機(jī)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(zāi)難也再次告訴這世界，動(dòng)力問(wèn)題的解決需要不分國(guó)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(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(xù)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(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(lái)說(shuō)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(kāi)發(fā)。”

　　他對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者說(shuō)，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(mài)到100萬(wàn)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(shuō)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(chē)，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)。”

　　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?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(hù)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(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(xiàn)，做一些調(diào)整并漫無(wú)目的地想想，有時(shí)靈感自然就會(huì)浮現(xiàn)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(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(guò)去是不可能取得超過(guò)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(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(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)及攝像機(jī)、便攜式音樂(lè)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。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(kāi)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(kāi)發(fā)部部長(zhǎng)。

　　當(dāng)時(shí)，旭化成開(kāi)發(fā)的鋰電池并不好賣(mài)，一段時(shí)間內(nèi)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(duì)于我們來(lái)說(shuō)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(wú)不勝，全球科技界對(duì)Windows95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Windows95。也就是在那之后，鋰電池引領(lǐng)了全球的搶購(gòu)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(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)?、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(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(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(lái)說(shuō)，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(huà)語(yǔ)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(gòu)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)，成為了干濕法隔膜的主導(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(guò)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(guò)，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(xiàn)并舉

　　20多年前，當(dāng)Windows95到來(lái)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(mǎn)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：一是移動(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(chē)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(chē)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(chē)的出現(xiàn)，等于給鋰電池打開(kāi)了一個(gè)新的應(yīng)用方向，是全新的商業(yè)機(jī)遇。”

　　他不否認(rèn)，目前車(chē)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(chē)用電池的使用時(shí)長(zhǎng)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)出來(lái)的，包括鋰電池等配套產(chǎn)品也是過(guò)去的設(shè)計(jì)。

　　反過(guò)來(lái)講，現(xiàn)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(duì)這種技術(shù)難題。

　　“所以說(shuō)，有人認(rèn)為電動(dòng)車(chē)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(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(xù)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(xù)航400公里左右的車(chē)型。當(dāng)然也不排除個(gè)別車(chē)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。”吉野彰說(shuō)，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(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(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(chē)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(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(qiáng)的，還是要看你對(duì)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(nèi)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(guó)鋰電池軍團(tuán)的突圍。“比亞迪、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(lè)觀，”吉野彰說(shuō)道，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^(guò)去積累的經(jīng)驗(yàn)，所以和近期崛起的中國(guó)廠商還不太一樣。反過(guò)來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)裝配、新機(jī)器等，兩國(guó)企業(yè)沒(méi)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?rdquo;