從智能手機到電動汽車，電池技術(shù)正逐漸滲透到生活的各個方面。那么，未來的電池會向哪一方向發(fā)展，又會給社會帶來哪些改變。帶著這些疑問，第一財經(jīng)記者專訪了2019年因鋰離子電池獲得諾貝爾化學(xué)獎的日本科學(xué)家吉野彰（Akira Yoshino）。
在吉野彰看來，鋰離子電池未來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)展將會對鋰離子電池的應(yīng)用前景會帶來“無法想象”的變革。
無法想象的變革
吉野彰從發(fā)現(xiàn)“portable”（可便攜）一詞開始流行，便意識到社會需要一種新的電池。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可充電鋰離子電池的原型，為日后開發(fā)廣泛用于智能手機、電動汽車等的鋰離子電池作出卓越貢獻。
上個月，吉野彰在接受第一財經(jīng)記者獨家專訪時表示，得知自己獲得諾獎后“沒有什么真切的感受”。“之后滿滿當當?shù)牟稍L使我非常忙碌，我也來不及喜悅。”吉野彰表示，“但隨著12月份領(lǐng)獎日子越來越近，獲獎的真實感越發(fā)強烈起來。”
30年來，已有27名日本或日本裔學(xué)者獲得諾貝爾化學(xué)獎，但作為企業(yè)研究者獲獎的，包括吉野彰在內(nèi)只有兩位。“日本一般都是研究機構(gòu)和高校的科研人員獲獎，很少有從產(chǎn)業(yè)界出來的企業(yè)研究員獲獎。”吉野彰告訴第一財經(jīng)記者。他也強調(diào)了對產(chǎn)業(yè)界的期待，他認為企業(yè)內(nèi)部有很多諾貝爾獎級別的研究，但日本產(chǎn)業(yè)界在領(lǐng)導(dǎo)力和效率上應(yīng)當做出改善。
吉野彰認為，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的發(fā)展對于鋰離子電池的應(yīng)用前景會帶來“無法想象”的變革，比如軟件的進步升級會加快電池的設(shè)計進程和新材料的開發(fā)進程，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)注自己的研究對解決全球氣候變化問題的貢獻。他告訴第一財經(jīng)記者，自己獲獎有兩個原因，首先是對智能移動社會的發(fā)展有一定貢獻；第二個就是為保護地球環(huán)境提供重要手段。“對環(huán)保的貢獻在未來會越來越明顯，同時這也是個很大的商機。”吉野彰對第一財經(jīng)記者表示。
吉野彰在擔(dān)任教授的名城大學(xué)講課時對學(xué)生表示，鑒于大眾對使用可再生能源和蓄電池能為全球變暖對策的期待高漲，他將在12月的獲獎紀念演講中，“向世界發(fā)出自身的信息，包括對環(huán)境問題的想法”。
誰將主導(dǎo)電池行業(yè)
電池技術(shù)的發(fā)展掀起了一場能源革命。從智能手機到電動汽車，電池技術(shù)無處不在，改變了人們生活的方方面面。未來的電池能否變得更加強大，成本更低將影響到我們每一個人。
目前業(yè)界都在致力于提高電池使用安全性的同時，提升電池的能量密度。而電池性能的提升也有助于通過可再生能源的利用應(yīng)對氣候變化問題。
在吉野彰看來，鋰離子電池未來10年仍將主導(dǎo)電池行業(yè)，但新技術(shù)的開發(fā)與崛起也將不斷強化行業(yè)的估值與前景。吉野彰告訴第一財經(jīng)記者，未來鋰電池的能量密度可能達到目前的1.5倍至2倍左右，這意味著電池會變得更小。“這樣就減少了材料，從而降低成本，但材料成本也不會有顯著的下降。”他說道，“鋰離子電池成本的降低幅度最多在10%至30%區(qū)間，想要讓價格減半是比較困難的。”
未來的電子設(shè)備的充電是否會變快？對此吉野彰表示，一部手機5~10分鐘內(nèi)充滿，這在實驗室里已經(jīng)實現(xiàn)。但快充需要強大的電壓，這會影響電池壽命。而在現(xiàn)實中的很多情形下，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)治動力電池市場十年。未來，能量密度與安全需求與傳統(tǒng)鋰離子電池技術(shù)的矛盾將越來越凸顯。
針對目前已經(jīng)有海外各家企業(yè)實驗與固態(tài)電池產(chǎn)品，吉野彰表示：“我認為固態(tài)電池代表了未來的一個方向，還有很大的提升空間，希望很快就會看到新的進展。”
他還稱，固態(tài)電池與鋰離子電池從根本原理上來講技術(shù)是相似的。“通過技術(shù)的改善，能夠使得鋰離子游動的速度最終達到目前的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，同時擁有更大的功率和更長的使用時間，是下一代鋰電池發(fā)展的大趨勢。
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保持電極和電解質(zhì)之間的接觸等挑戰(zhàn)。當前全球多家巨無霸車企對于固態(tài)電池都在投入重金競相研發(fā)，比如豐田就在研發(fā)一款固態(tài)電池，但未公開成本。研究機構(gòu)預(yù)計，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的威廷漢教授表示，固態(tài)電池可能會率先在智能手機等小型電子成本中應(yīng)用。“因為在大規(guī)模系統(tǒng)中應(yīng)用仍然存在很大的問題。”威廷漢教授稱。
（轉(zhuǎn)自：第一財經(jīng)）
