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开云彩票:关于锂电池发展诺贝尔化学奖得主吉野彰这样说

  76岁的吉野彰身材略显单薄,眼神清澈,在上海的旭化成中国总部接受记者采访时回答问题一丝不苟,笑起来像个孩子。

  1985年,吉野彰克服诸多技术难题,确立了锂离子二次电池(LIB)的基本概念,在旭化成开发出了世界上第一块现代锂离子电池,推动世界由此跨入“移动IT社会”。2019年,瑞典皇家科学院为吉野彰等3名学者颁发该年度诺贝尔化学奖,表彰其在锂电池领域的贡献。

  手机、数码相机、笔记本电脑、电动汽车……在数不清的产品中,锂电池都是不可或缺的重要部件,如今人类的“移动”须臾离不开锂电池。在吉野彰获得诺贝尔奖之后,曾有媒体这样报道:“如果没有他,可能就不会有手机和笔记本电脑。”

  “说实话,这些发展出乎我的预料。开始研究时,我完全想象不到,‘移动IT社会’能发展到现在这种程度。”吉野彰对中国发展改革报社记者表示。

  尽管电池行业发展之快令人始料未及,但是吉野彰回顾过去近40年的发展脉络,隐约感觉有“一根线”将一切串联起来。

  20世纪80年代,锂电池研发成功后被用在索尼的随身听上。边走路边听音乐,逐渐成为很多人的习惯。但在吉野彰看来,对于锂电池而言,随身听的市场规模并不大。在此之后,索尼的新款8毫米手持摄像机面世,锂电池凭借体积小、能量密度高、安全性高等特性,助力摄像机实现小型化和轻量化,摄像机也成为锂电池的重要应用领域。吉野彰说,摄像机市场仍在,但是而今仅占锂电池市场份额的0.1%。随后,锂电池市场被接连涌现出来的数码相机、手机、笔记本电脑占领,锂电池需求开始呈几何级增长。

  吉野彰回忆,他最初的研究其实与电池无关。他起步的研究是一种名为聚乙炔的具有导电性的高分子材料。在1980年前后,全球都非常关注这种可以应用于半导体、太阳能发电等领域的新材料。

  在同一时期,新型二次电池、小型轻量电池的研究也非常广泛,但是商品化屡屡失败。将聚乙炔用于电池会达到什么样的效果?吉野彰着手进行这样的尝试。在研究中,他发现,新型二次电池若想实现商品化,找到新的负极材料才是问题的关键。经过对电池材料的大量分析,吉野彰最终将聚乙炔切换成碳材料作为负极,将含有锂离子的金属氧化物用于正极,最终研发成功锂电池。

  吉野彰说,“20年”是汽车产业的一个铁律——一项技术在其他领域使用20年,积累了丰富的经验,才会被汽车产业真正采用。

  锂电池恰恰符合这一规律。自20世纪90年代锂电池逐渐应用在手机、笔记本电脑等领域,到2010年底全球首款量产纯电动汽车——日产聆风(Nissan LEAF)上市,整整过去了20年。

  “毫无疑问,未来电动汽车将成为主流。”吉野彰认为新能源汽车渗透率不断提升的趋势是“经济的规则”。他说,目前在新车销量中,新能源汽车在中国占比约30%,在全球市场比重也达到了15%。

  吉野彰非常看重15%这个比重。他解释,从以往的经济发展规律看,一项新产品上市后,市场占有率一旦达到15%,就很可能出现更大飞跃。

  “到那时候,汽车具体会变成什么样子,我很难用语言说明。但是,新能源汽车的样子将和现在完全不同。”吉野彰表示,那时候人工智能等新技术将与电动汽车深度融合。他强调,无论发生何种变化,汽车向电动化方向发展毫无疑问不会改变。

  吉野彰表示,自问世以来,锂电池持续进行技术改良,未来还将继续沿着能量密度型和耐久性型两个方向发展下去——进一步提升电池的能量密度,这一努力仍在持续;通过采取磷酸铁锂材料等方法,提高电池的耐久性。

  吉野彰认为,锂电池的下一个大市场将来自储能。进一步分析,电动汽车的锂电池性能优于储能系统所采用的锂电池,因此电动汽车锂电池的技术有望向储能转移。

  吉野彰上次来到中国还是七八年前。这次他不仅前往旭化成在苏州的工厂,还冒着小雨去看了看上海外滩。

  统计显示,在过去20多年的诺贝尔物理、化学、生理学或医学、经济学、文学等奖项中,获得者大多数来自各国的高校和科研机构,哈佛大学、麻省理工学院、剑桥大学、加州大学伯克利分校、斯坦福大学、东京大学、名古屋大学等都是诺贝尔奖获得者的“大户”。

  与之不同,吉野彰是来自企业的诺贝尔奖获得者。吉野彰出生于1948年,1972年加入旭化成工业株式会社(现旭化成株式会社)。他一辈子都在这家企业工作,至今依然以该公司荣誉特别研究员的身份继续进行相关研究。吉野彰获得诺贝尔奖之后首次接受媒体采访时透露:“多亏旭化成为我提供了充足的报酬和研发经费,我才得以毫无后顾之忧地开展研究。”

  旭化成是世界级综合化学公司,现在也是全球领先的锂电池隔膜制造商。在企业从事科研工作,与在高校相比有什么不同?吉野彰回答,企业和大学进行的研究,都包括基础研究和应用研究两部分,但是这两部分只是“名称”相同,“内涵”在企业和大学完全不一样。

  吉野彰解释,在大学从事基础研究时,目的性不会特别强,首要是发现新技术,不需要直接考虑研究成果的用途。大学的科研人员基于大学的基础研究成果,希望能够进一步对某个成果进行开发,由此进入大学的应用研究阶段。技术的商品化和商业化在大学内部难以实现。企业基础研究的起点即大学的应用研究阶段。若进展顺利,将立刻进入企业的应用研究阶段,最终的目标直指实现新产品的商业化。

  “最重要的是大学的应用研究如何与企业的基础研究进行衔接。”吉野彰说,自己对锂电池的研究始于聚乙炔材料,该材料就是在大学的应用研究中被发现的。

  获得诺贝尔奖有何秘诀?吉野彰说,自己对科学研究始终充满好奇心,感觉这是非常有意思的事情,能从中获得很多的乐趣。

  在吉野彰看来,自己能够获得诺贝尔化学奖有两个理由。第一,锂电池的发明为实现“移动IT社会”作出很大贡献。如今,在锂电池的帮助下,“移动IT社会”已经到来。第二,锂电池被寄予厚望,为实现可持续社会提供支持。“遗憾的是,现在可持续社会尚未实现。”他说。

  实现可持续社会的目标驱使吉野彰坚持科研。谈及未来发展,他最为看重的方向之一也是锂电池的回收再利用。他坚持,随着汽车全面电动化,对电池正极材料、负极材料、电池结构的回收将随之成为必须面对的重要课题。

  吉野彰介绍,目前相关的回收技术发展十分迅猛。负极材料通过水或溶剂进行还原,可以再利用;正极材料加入少许金属锂进行烧结,也基本可以还原到原来的状态。

  吉野彰认为,在废旧电池拆解的过程中,务必要将正极材料和负极材料分开处理。由此他着重提醒,为了拆解时正极和负极材料不混在一起,好的电池极结构至关重要。

  日本政府提出,到2050年实现“碳中和”目标,构建“零碳社会”。吉野彰表示,实现这一目标存在诸多挑战,这反过来也带来了巨大的空间和机会。在实现这一目标的路上,很多创新技术将涌现,新的企业和新的产业也将由此诞生。

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