你能想象没有锂离子电池的话,当今会发生什么吗?手机只能维持半天的使用否则体积会成倍放大,笔记本或平板电脑必须连接电源使用,即使是如今常见的电动汽车续航里程仍难突破两百公里。锂离子电池的发明和商业化,将整个人类文明带入到一个享受移动科技的时代。得益于旭化成公司的邀请,我们有幸采访到锂离子电池的发明者之一、2019年诺贝尔化学奖得主、旭化成荣誉特别研究员吉野彰博士。
作为成立已过百年的全球化工行业龙头,旭化成是一家集化学、纤维、住宅、建材、医药、医疗、电子零部件生产于一体的综合性化工企业,被大众所熟知的旭包鲜保鲜膜也是出自该品牌。而我们今天的受访人吉野彰博士自1972年获得硕士学位后进入旭化成公司工作,完成了世界最初可商业化的锂离子电池。
时年已过76岁高龄的吉野彰博士在单薄的外表下带给我们令人难忘的坦诚,步履老态之余灵动的双手仿佛在告诉我们其思维活跃仍不下当年。当谈起其发明锂离子电池的经过时,吉野彰博士坦言道其最初的研究起点与电池毫无关联。上世纪七十年代起全球都非常关注聚乙炔这种可应用于半导体、太阳能发电等领域的新材料,吉野彰博士也将这种材料作为研究的课题,直至后来尝试将聚乙炔用于电池上的话会得到怎样的效果。虽然当时围绕充电电池、小型轻量电池的研究非常广泛,但因负极材料上还存在诸多问题致使其无法商品化。通过后续的研发,吉野彰博士发现聚乙炔材料或许可以解决轻量化这个问题并在此方向进一步研究,经过对多种材料的评估,最终从聚乙炔切换成碳材料作为负极,进而为如今的锂离子电池奠定了基础。
在此之后锂离子电池技术不断推进,吉野彰博士在1983年研制出世界第一个可充电锂离子电池的原型。1985年,其克服诸多技术问题,彻底消除金属锂,确立了锂离子二次电池(LIB)的基本概念,并取得日本注册专利。至此世界上第一块现代锂离子电池诞生,并掀起了人类移动信息革命的序幕。
2004年时,锂离子电池在电池中的占比还不到1%,如今已经成为移动电池的主流。直至今日,在经历过移动信息革命和电动汽车的爆发之后,近几年国内外锂离子电池产业呈现井喷式的发展。这些都是吉野彰博士未曾预想到的结果。
从1990年日产推出了第一款电动汽车LEAF,经过了20年到2010年电动汽车才开始走向市场,至今这个市场仍处于发展中。从此可见,一直以来都存在的锂离子电池应用于电动汽车的讨论也需要市场的检验,至少也需要20年。此外,吉野彰博士认为锂离子电池未来还会大概率应用在无需电源线可独立活动的机器人。
如果将锂离子电池应用于可独立活动的机器人上,这需要后续的人将锂离子电池做的体积更小、能量密度更大、重量更轻以及保证其一如既往的安全性。
当谈及锂离子电池技术未来的研究方向这个问题时,吉野彰博士表示能量密度和耐久性是锂离子电池未来的两大研究领域,但其更看重的是锂离子电池的回收再利用技术。“这对年轻一代来说是绝佳的机会,我希望他们能够抓住并且充分利用这个机会。如果我还年轻,那么我也想参与其中”吉野彰博士说道。
作为一位高龄老人,吉野彰博士虽然已到了退休的年纪,但是公司依旧聘任他为旭化成荣誉特别研究员,以培养一批后继的技术力量。吉野彰博士表示无论是在企业还是在科研院所做研究,都是在做基础研究和应用研究两个部分,从这点上来看无论在企业还是在学校都是一样的。但区别于大学科研院所内只为发现新技术不带过多目的性和商业化需求的研究,在企业中做研究的最终目标是实现新产品的商业化。“刚才提到我对锂离子电池的研究始于对聚乙炔材料的研究,它其实就是在大学的应用研究阶段被发现的。我在企业里的基础研究就从这里开始,最终过渡到了锂离子电池的商品化研究”吉野彰博士如是说道。
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