當前位置: 華文世界 > 科學

專訪諾貝爾化學獎得主吉野彰:鋰離子電池的未來在環保

2024-06-28科學

你能想象沒有鋰離子電池的話,當今會發生什麽嗎?手機只能維持半天的使用否則體積會成倍放大,筆記本或平板電腦必須連線電源使用,即使是如今常見的電動汽車續航裏程仍難突破兩百公裏。鋰離子電池的發明和商業化,將整個人類文明帶入到一個享受移動科技的時代。得益於旭化成公司的邀請,我們有幸采訪到鋰離子電池的發明者之一、2019年諾貝爾化學獎得主、旭化成榮譽特別研究員吉野彰博士。

作為成立已過百年的全球化工行業龍頭,旭化成是一家集化學、纖維、住宅、建材、醫藥、醫療、電子零部件生產於一體的綜合性化工企業,被大眾所熟知的旭包鮮保鮮膜也是出自該品牌。而我們今天的受訪人吉野彰博士自1972年獲得碩士學位後進入旭化成公司工作,完成了世界最初可商業化的鋰離子電池。

時年已過76歲高齡的吉野彰博士在單薄的外表下帶給我們令人難忘的坦誠,步履老態之余靈動的雙手仿佛在告訴我們其思維活躍仍不下當年。當談起其發明鋰離子電池的經過時,吉野彰博士坦言道其最初的研究起點與電池毫無關聯。上世紀七十年代起全球都非常關註聚乙炔這種可套用於半導體、太陽能發電等領域的新材料,吉野彰博士也將這種材料作為研究的課題,直至後來嘗試將聚乙炔用於電池上的話會得到怎樣的效果。雖然當時圍繞充電電池、小型輕量電池的研究非常廣泛,但因負極材料上還存在諸多問題致使其無法商品化。透過後續的研發,吉野彰博士發現聚乙炔材料或授權以解決輕量化這個問題並在此方向進一步研究,經過對多種材料的評估,最終從聚乙炔切換成碳材料作為負極,進而為如今的鋰離子電池奠定了基礎。

在此之後鋰離子電池技術不斷推進,吉野彰博士在1983年研制出世界第一個可充電鋰離子電池的原型。1985年,其克服諸多技術問題,徹底消除金屬鋰,確立了鋰離子二次電池(LIB)的基本概念,並取得日本註冊專利。至此世界上第一塊現代鋰離子電池誕生,並掀起了人類移動資訊革命的序幕。

2004年時,鋰離子電池在電池中的占比還不到1%,如今已經成為移動電池的主流。直至今日,在經歷過移動資訊革命和電動汽車的爆發之後,近幾年國內外鋰離子電池產業呈現井噴式的發展。這些都是吉野彰博士未曾預想到的結果。

從1990年日產推出了第一款電動汽車LEAF,經過了20年到2010年電動汽車才開始走向市場,至今這個市場仍處於開發中。從此可見,一直以來都存在的鋰離子電池套用於電動汽車的討論也需要市場的檢驗,至少也需要20年。此外,吉野彰博士認為鋰離子電池未來還會大機率套用在無需電源線可獨立活動的機器人。

如果將鋰離子電池套用於可獨立活動的機器人上,這需要後續的人將鋰離子電池做的體積更小、能量密度更大、重量更輕以及保證其一如既往的安全性。

當談及鋰離子電池技術未來的研究方向這個問題時,吉野彰博士表示能量密度和耐久性是鋰離子電池未來的兩大研究領域,但其更看重的是鋰離子電池的回收再利用技術。「這對年輕一代來說是絕佳的機會,我希望他們能夠抓住並且充分利用這個機會。如果我還年輕,那麽我也想參與其中」吉野彰博士說道。

作為一位高齡老人,吉野彰博士雖然已到了退休的年紀,但是公司依舊聘任他為旭化成榮譽特別研究員,以培養一批後繼的技術力量。吉野彰博士表示無論是在企業還是在科研院所做研究,都是在做基礎研究和套用研究兩個部份,從這點上來看無論在企業還是在學校都是一樣的。但區別於大學科研院所內只為發現新技術不帶過多目的性和商業化需求的研究,在企業中做研究的最終目標是實作新產品的商業化。「剛才提到我對鋰離子電池的研究始於對聚乙炔材料的研究,它其實就是在大學的套用研究階段被發現的。我在企業裏的基礎研究就從這裏開始,最終過渡到了鋰離子電池的商品化研究」吉野彰博士如是說道。

(8803106)