從智能手機(jī)到電動(dòng)汽車，電池技術(shù)正逐漸滲透到生活的各個(gè)方面。那么，未來(lái)的電池會(huì)向哪一方向發(fā)展，又會(huì)給社會(huì)帶來(lái)哪些改變。帶著這些疑問(wèn)，第一財(cái)經(jīng)記者專訪了2019年因鋰離子電池獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的日本科學(xué)家吉野彰（Akira Yoshino）。
在吉野彰看來(lái)，鋰離子電池未來(lái)10年仍將主導(dǎo)電池行業(yè)，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的發(fā)展將會(huì)對(duì)鋰離子電池的應(yīng)用前景會(huì)帶來(lái)“無(wú)法想象”的變革。
無(wú)法想象的變革
吉野彰從發(fā)現(xiàn)“portable”（可便攜）一詞開(kāi)始流行，便意識(shí)到社會(huì)需要一種新的電池。1983年，全球第一塊鋰電池在日本誕生。吉野彰制造出了世界第一個(gè)可充電鋰離子電池的原型，為日后開(kāi)發(fā)廣泛用于智能手機(jī)、電動(dòng)汽車等的鋰離子電池作出卓越貢獻(xiàn)。
上個(gè)月，吉野彰在接受第一財(cái)經(jīng)記者獨(dú)家專訪時(shí)表示，得知自己獲得諾獎(jiǎng)后“沒(méi)有什么真切的感受”。“之后滿滿當(dāng)當(dāng)?shù)牟稍L使我非常忙碌，我也來(lái)不及喜悅。”吉野彰表示，“但隨著12月份領(lǐng)獎(jiǎng)日子越來(lái)越近，獲獎(jiǎng)的真實(shí)感越發(fā)強(qiáng)烈起來(lái)。”
30年來(lái)，已有27名日本或日本裔學(xué)者獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，但作為企業(yè)研究者獲獎(jiǎng)的，包括吉野彰在內(nèi)只有兩位。“日本一般都是研究機(jī)構(gòu)和高校的科研人員獲獎(jiǎng)，很少有從產(chǎn)業(yè)界出來(lái)的企業(yè)研究員獲獎(jiǎng)。”吉野彰告訴第一財(cái)經(jīng)記者。他也強(qiáng)調(diào)了對(duì)產(chǎn)業(yè)界的期待，他認(rèn)為企業(yè)內(nèi)部有很多諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)別的研究，但日本產(chǎn)業(yè)界在領(lǐng)導(dǎo)力和效率上應(yīng)當(dāng)做出改善。
吉野彰認(rèn)為，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的發(fā)展對(duì)于鋰離子電池的應(yīng)用前景會(huì)帶來(lái)“無(wú)法想象”的變革，比如軟件的進(jìn)步升級(jí)會(huì)加快電池的設(shè)計(jì)進(jìn)程和新材料的開(kāi)發(fā)進(jìn)程，并且能夠影響電池的使用方法，可以讓電池在最佳環(huán)境中被使用。
吉野彰還非常關(guān)注自己的研究對(duì)解決全球氣候變化問(wèn)題的貢獻(xiàn)。他告訴第一財(cái)經(jīng)記者，自己獲獎(jiǎng)有兩個(gè)原因，首先是對(duì)智能移動(dòng)社會(huì)的發(fā)展有一定貢獻(xiàn)；第二個(gè)就是為保護(hù)地球環(huán)境提供重要手段。“對(duì)環(huán)保的貢獻(xiàn)在未來(lái)會(huì)越來(lái)越明顯，同時(shí)這也是個(gè)很大的商機(jī)。”吉野彰對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示。
吉野彰在擔(dān)任教授的名城大學(xué)講課時(shí)對(duì)學(xué)生表示，鑒于大眾對(duì)使用可再生能源和蓄電池能為全球變暖對(duì)策的期待高漲，他將在12月的獲獎(jiǎng)紀(jì)念演講中，“向世界發(fā)出自身的信息，包括對(duì)環(huán)境問(wèn)題的想法”。
誰(shuí)將主導(dǎo)電池行業(yè)
電池技術(shù)的發(fā)展掀起了一場(chǎng)能源革命。從智能手機(jī)到電動(dòng)汽車，電池技術(shù)無(wú)處不在，改變了人們生活的方方面面。未來(lái)的電池能否變得更加強(qiáng)大，成本更低將影響到我們每一個(gè)人。
目前業(yè)界都在致力于提高電池使用安全性的同時(shí)，提升電池的能量密度。而電池性能的提升也有助于通過(guò)可再生能源的利用應(yīng)對(duì)氣候變化問(wèn)題。
在吉野彰看來(lái)，鋰離子電池未來(lái)10年仍將主導(dǎo)電池行業(yè)，但新技術(shù)的開(kāi)發(fā)與崛起也將不斷強(qiáng)化行業(yè)的估值與前景。吉野彰告訴第一財(cái)經(jīng)記者，未來(lái)鋰電池的能量密度可能達(dá)到目前的1.5倍至2倍左右，這意味著電池會(huì)變得更小。“這樣就減少了材料，從而降低成本，但材料成本也不會(huì)有顯著的下降。”他說(shuō)道，“鋰離子電池成本的降低幅度最多在10%至30%區(qū)間，想要讓價(jià)格減半是比較困難的。”
未來(lái)的電子設(shè)備的充電是否會(huì)變快？對(duì)此吉野彰表示，一部手機(jī)5~10分鐘內(nèi)充滿，這在實(shí)驗(yàn)室里已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。但快充需要強(qiáng)大的電壓，這會(huì)影響電池壽命。而在現(xiàn)實(shí)中的很多情形下，人們可能不需要特別快速地充電。
從早期的鉛酸電池，到豐田等日企主打的鎳氫電池，再到2008年特斯拉roaster使用的鋰離子電池，傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池已統(tǒng)治動(dòng)力電池市場(chǎng)十年。未來(lái)，能量密度與安全需求與傳統(tǒng)鋰離子電池技術(shù)的矛盾將越來(lái)越凸顯。
針對(duì)目前已經(jīng)有海外各家企業(yè)實(shí)驗(yàn)與固態(tài)電池產(chǎn)品，吉野彰表示：“我認(rèn)為固態(tài)電池代表了未來(lái)的一個(gè)方向，還有很大的提升空間，希望很快就會(huì)看到新的進(jìn)展。”
他還稱，固態(tài)電池與鋰離子電池從根本原理上來(lái)講技術(shù)是相似的。“通過(guò)技術(shù)的改善，能夠使得鋰離子游動(dòng)的速度最終達(dá)到目前的4倍左右。”
固態(tài)電池是采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池，由于固態(tài)電解質(zhì)取代了傳統(tǒng)鋰離子電池中可能燃爆的有機(jī)電解液，這樣解決了高能量密度和高安全性能兩大難題，在相同能量下用固態(tài)電解質(zhì)取代電解液的電池，具有更高的能量密度，同時(shí)擁有更大的功率和更長(zhǎng)的使用時(shí)間，是下一代鋰電池發(fā)展的大趨勢(shì)。
但固態(tài)電池同樣面臨降低成本，提高固體電解質(zhì)的安全性，以及在充電和放電時(shí)保持電極和電解質(zhì)之間的接觸等挑戰(zhàn)。當(dāng)前全球多家巨無(wú)霸車企對(duì)于固態(tài)電池都在投入重金競(jìng)相研發(fā)，比如豐田就在研發(fā)一款固態(tài)電池，但未公開(kāi)成本。研究機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，到2030年，全球固態(tài)電池需求有望接近500GWh。
與吉野彰分享諾貝爾獎(jiǎng)的威廷漢教授表示，固態(tài)電池可能會(huì)率先在智能手機(jī)等小型電子成本中應(yīng)用。“因?yàn)樵诖笠?guī)模系統(tǒng)中應(yīng)用仍然存在很大的問(wèn)題。”威廷漢教授稱。
（轉(zhuǎn)自：第一財(cái)經(jīng)）
