鋰電池之父吉野彰：重新定義未來

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(yù)，淡定地聊著對鋰電池技術(shù)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。

時隔四年，應(yīng)2017“第一財(cái)經(jīng)技術(shù)與創(chuàng)新大會”的邀請，再次探訪上海的他，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(shù)千變?nèi)f化，然而與之相對應(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。”

擇一事專一生

2013年，俄羅斯總統(tǒng)普京向在動力科研及科學(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?duì)?middot;謝欽就評價道，這一獎項(xiàng)是人類對科學(xué)家們科研和實(shí)際成果的感謝表達(dá)，吉野彰創(chuàng)造的價值難以估量，他從上世紀(jì)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(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，而純電動和混合動力等交通工具也開始使用鋰電池。

“接到來自莫斯科的電話我非常激動，”吉野彰說道，“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，動力問題的解決需要不分國界的科學(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2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(chǎn)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(jìn)行了各種各樣的產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)。”

他對第一財(cái)經(jīng)記者說，自己感觸最深的也是那一年，當(dāng)時攝像機(jī)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(jī)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(shù)發(fā)展的速度高達(dá)100倍。從智能手機(jī)、電腦再到電動汽車，由于鋰電池的產(chǎn)生，這些科技產(chǎn)業(yè)也有機(jī)會獲得驚人的成長。”

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?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?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，有時靈感自然就會浮現(xiàn)出來。”吉野彰表示。

他說道，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(jī)溶劑取代水，同時在負(fù)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(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)是重量級的。

鋰電池時代

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)部商品開發(fā)組組長，1994年8月再次成為株式會社A&T蓄電池技術(shù)開發(fā)部部長。

當(dāng)時，旭化成開發(fā)的鋰電池并不好賣，一段時間內(nèi)幾乎無人問津，突然有一天銷路被打開了，那是1995年，“對于我們來說也是非常重要的一年，因?yàn)槿蜻M(jìn)入了移動IT時代，手機(jī)、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。”

1995年，微軟發(fā)布了具有劃時代意義的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。這場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)會和專家們的共鳴。

由于技術(shù)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“IEEE Medal for Environmental and Safety Technologies”(環(huán)境與安全科技獎?wù)?、全美技術(shù)學(xué)會的最高獎項(xiàng)“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年的旭化成株式會社是日本著名的化工企業(yè)，2016年主營化學(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Polypore International公司的這一舉動，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)過程中技術(shù)壁壘不低，對設(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SKI、東麗-BSF以及美國Celard等四大企業(yè)壟斷，市場占有率高達(dá)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(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)Windows95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(yīng)用在兩大領(lǐng)域：一是移動式產(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(yīng)用方向，是全新的商業(yè)機(jī)遇。”

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(shè)計(jì)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(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，有人認(rèn)為電動車的續(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(dāng)然也不排除個別車企在設(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。”吉野彰說，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(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，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。“你不能說哪個技術(shù)一定是最強(qiáng)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(nèi)鋰電池的發(fā)展還是多重技術(shù)路線并舉的。”

讓他更為詫異的，還有中國鋰電池軍團(tuán)的突圍。“比亞迪、CATL等企業(yè)都有著非常強(qiáng)勁的動力，技術(shù)層面上也很樂觀，”吉野彰說道，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?yàn)橛羞^去積累的經(jīng)驗(yàn)，所以和近期崛起的中國廠商還不太一樣。反過來說，生產(chǎn)裝配、新機(jī)器等，兩國企業(yè)沒什么大區(qū)別。還有一點(diǎn)較關(guān)鍵，鋰電池是用在哪個國家、哪個市場的，當(dāng)?shù)氐男枨笫鞘裁矗趺慈ププ∷?rdquo;

關(guān)鍵詞：