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諾獎得主吉野彰：鋰電十年內仍將主導電池產業(yè)

2019-12-11 17:34:20

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人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新技術的發(fā)展將會對鋰離子電池的應用前景會帶來“無法想象”的變革。
從智能手機到電動汽車，電池技術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，記者于上月專訪了今年因鋰離子電池獲得諾貝爾化學獎的日本科學家吉野彰（Akira Yoshino）。


在吉野彰看來，鋰離子電池未來10年仍將主導電池行業(yè)，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新技術的發(fā)展將會對鋰離子電池的應用前景會帶來“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”?！爸鬂M滿當當?shù)牟稍L使我非常忙碌，我也來不及喜悅?！奔罢帽硎?，“但隨著12月份領獎日子越來越近，獲獎的真實感越發(fā)強烈起來?！?br />

30年來，已有27名日本或日本裔學者獲得諾貝爾化學獎，但作為企業(yè)研究者獲獎的，包括吉野彰在內只有兩位?！叭毡疽话愣际茄芯繖C構和高校的科研人員獲獎，很少有從產業(yè)界出來的企業(yè)研究員獲獎。”吉野彰告訴記者。他也強調了對產業(yè)界的期待，他認為企業(yè)內部有很多諾貝爾獎級別的研究，但日本產業(yè)界在領導力和效率上應當做出改善。


吉野彰認為，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新技術的發(fā)展對于鋰離子電池的應用前景會帶來“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。


吉野彰還非常關注自己的研究對解決全球氣候變化問題的貢獻。他告訴記者，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?！奔罢脤Φ谝回斀?jīng)記者表示。


吉野彰在擔任教授的名城大學講課時對學生表示，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”。


誰將主導電池行業(yè)


電池技術的發(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年仍將主導電池行業(yè)，但新技術的開發(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?！斑@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?！彼f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?！?br />

未來的電子設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?！?br />

他還稱，固態(tài)電池與鋰離子電池從根本原理上來講技術是相似的?！巴ㄟ^技術的改善，能夠使得鋰離子游動的速度最終達到目前的4倍左右?！奔罢脤Ρ硎?。


固態(tài)電池是采用固態(tài)電解質的鋰離子電池，由于固態(tài)電解質取代了傳統(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，提高固體電解質的安全性，以及在充電和放電時保持電極和電解質之間的接觸等挑戰(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。研究機構預計，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用?！耙驗樵诖笠?guī)模系統(tǒng)中應用仍然存在很大的問題。”威廷漢教授稱。