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諾獎(jiǎng)得主吉野彰：鋰電池將撬動(dòng)電氣化轉(zhuǎn)型，2025年是拐點(diǎn) I C次元

汽車公社 2021-02-02 12:35

早在2019年的一次技術(shù)研討會(huì)上，94歲高齡的豐田章一郎曾步履蹣跚，親自到愛知縣拜訪了鋰離子電池創(chuàng)始人、后來的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者吉野彰。

豐田章一郎是豐田汽車現(xiàn)任社長豐田章男的父親，也是豐田1982年 “工銷合并” （豐田汽車工業(yè)和豐田汽車銷售合并）后的首任掌門人。退居幕后多年，他早已把公司的經(jīng)營托付給長子，但面對關(guān)乎企業(yè)生死的 “新四化” 拐點(diǎn)，他依舊對未來感到不安。

吉野彰則生于1858年，是鋰離子電池的開發(fā)者，不僅如此，他還是繼2010年根岸英一、鈴木章之后獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的第八位日本人，第二位獲得諾貝爾獎(jiǎng)的日本企業(yè)研究人員。正是在行業(yè)危機(jī)感的驅(qū)使下，豐田章一郎才決定冒著年事已高的危險(xiǎn)與吉野彰交流見面。

現(xiàn)如今，鋰離子電池已經(jīng)與汽車新四化的轉(zhuǎn)型息息相關(guān)，甚至還決定著未來產(chǎn)業(yè)演進(jìn)的方向，而鋰離子電池搭載于筆記本電腦等數(shù)碼產(chǎn)品上，其競爭也已進(jìn)入白熱化階段。但是在吉野彰投身鋰離子電池研發(fā)的十幾年前，連他本人，都未曾料到相關(guān)技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用能如此廣闊。

最早采用鋰離子電池的是攝像機(jī)，吉野彰團(tuán)隊(duì)曾設(shè)想過，只要抓住攝像機(jī)市場，就能收獲預(yù)期的盈利目標(biāo)，但是十年后，鋰離子電池竟能成為撬動(dòng)多個(gè)行業(yè)轉(zhuǎn)型的杠桿。在他看來，當(dāng)下鋰離子電池的市場潛力已是當(dāng)初預(yù)想的500倍之高。

從研發(fā)襁褓到“達(dá)爾文之?！?/p>

在吉野彰看來，鋰離子電池早期的研發(fā)之路，遠(yuǎn)比自己設(shè)想的更為艱難。最初的研究是從1981年開始的，不過，他那時(shí)候聚焦的領(lǐng)域并不是鋰離子電池。在日本，白川英樹教授發(fā)明了聚乙炔導(dǎo)電塑料，并因此拿下二十世紀(jì)最后一個(gè)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，在學(xué)界名噪一時(shí)，該事件給了同屬化學(xué)研究陣營的吉野彰極大的影響。

吉野彰曾向日本雜志回憶說，由于離子在電化學(xué)領(lǐng)域有流動(dòng)的特性，因此他認(rèn)為，離子或許能用于電池的負(fù)極材料，但是，剛開始卻很難找到適合這種負(fù)極材料的正極材料。一直到后來，美國德克薩斯大學(xué)的研究人員展示了鈷酸鋰正極相結(jié)合的新發(fā)現(xiàn)，業(yè)界才研發(fā)出比鎳氫電池輕三分之一的新型電池。

“當(dāng)時(shí)，我的想法和很多學(xué)者不一樣?！?/p>

從市場的實(shí)際需求來看，那時(shí)候大部分人都在強(qiáng)調(diào)電池的輕量化，但吉野彰卻一直相信，未來的電池，小型化一定是剛需。“遺憾的是，聚乙炔是塑料制成，體積和之前的電池沒什么不同。在各種材料的反復(fù)試驗(yàn)中，我發(fā)現(xiàn)旭化成研究的特殊晶體結(jié)構(gòu)的新碳纖維，就試著用碳纖維代替聚乙炔，實(shí)驗(yàn)過程中得到了很好的反饋，這就是鋰離子電池的前身。”

鋰離子電池的研發(fā)，主要有三個(gè)階段：

第一階段是基礎(chǔ)研究，正如上文介紹的研發(fā)細(xì)節(jié)；第二階段是商業(yè)化探討，讓技術(shù)適應(yīng)市場的需求，如安全性和成本；第三階段，則是大規(guī)模生產(chǎn)后的落地銷售。

但是，所有的創(chuàng)新技術(shù)到商業(yè)化量產(chǎn)之間，有隔著一個(gè)巨大的鴻溝，科研界把它稱之為“達(dá)爾文之?！保―arwinian Sea），所有的技術(shù)和市場風(fēng)險(xiǎn)，都會(huì)在大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化之前成為平靜海面下潛涌的渦流。

鋰離子電池也曾遭遇同樣的困境。

吉野彰講述說，鋰離子電池的正式商業(yè)化，始于1991年，但是這一類型的電池在推向市場的初期并不受歡迎。

“旭化成開發(fā)的鋰電池產(chǎn)品，剛開始一度無人問津，但真正的轉(zhuǎn)機(jī)來自1995年。這一年對于我們太重要了，因?yàn)閺哪菚r(shí)起，全球進(jìn)入了移動(dòng)智能時(shí)代，整個(gè)世界走向了移動(dòng)互聯(lián)，手機(jī)和平板電腦等都需要使用大量鋰電池，鋰電子電池也呈現(xiàn)了幾何級(jí)增長?！?/p>

劃時(shí)代的拐點(diǎn)，讓吉野彰終生難忘。

他曾在接受日本媒體采訪時(shí)表示，1995年，微軟發(fā)布了具有拐點(diǎn)意義的Windows95操作系統(tǒng)，帶著IE瀏覽器等一系列新應(yīng)用一路狂奔，可謂所向披靡，讓全球科技界對新系統(tǒng)的橫空出世充滿尖叫。也是在那年的分水嶺之后，鋰電池引領(lǐng)了全球的搶購風(fēng)潮，吉野彰等一眾科學(xué)家的最新成果，也獲得了世界學(xué)界和專家的認(rèn)同和共鳴。

平地一聲雷。

那幾年，真是頗具戲劇性的變革。

1995年以后，吉野彰的研究課題也發(fā)生了巨大變化，新的關(guān)于鋰離子電池的方向，如容量的極限、成本、發(fā)熱風(fēng)險(xiǎn)等層出不窮?！氨M管很多科研方向被周圍人嘲笑，他們偏執(zhí)地認(rèn)為不可能實(shí)現(xiàn)，但是我依然相信自己，繼續(xù)研發(fā)，因?yàn)槲蚁嘈?，社?huì)爆發(fā)式的要求終將倒逼著鋰離子電池的技術(shù)革新?！?/p>

吉野彰回憶說，在微軟劃時(shí)代變革的同時(shí)，高速通信技術(shù)、GPS等也帶動(dòng)了市場的發(fā)展。上世紀(jì)八十年代，微軟還是一家位于郊區(qū)的初創(chuàng)公司，他自己也剛開始研究電池，事后想想，這十五年的時(shí)間，對于鋰電池來說是孕育和成長的關(guān)鍵階段。

2025年將是關(guān)鍵拐點(diǎn)

“電池產(chǎn)業(yè)，正在向中國和韓國轉(zhuǎn)移?！?/p>

在吉野彰看來，這是日本業(yè)界不得不面對的最大現(xiàn)實(shí)。“領(lǐng)先的日本電池產(chǎn)業(yè)日漸衰退，原因其實(shí)非常簡單明了，平板電腦等電子產(chǎn)品，日本曾經(jīng)稱霸世界，但制造卻轉(zhuǎn)移到了韓國和中國等國家。相比在日本生產(chǎn)，電池在中韓兩國本地化生產(chǎn)會(huì)更好?！?/p>

當(dāng)然，在電池使用的材料方面，日本依舊有巨大優(yōu)勢。吉野彰近日在接受《日本經(jīng)濟(jì)新聞》采訪時(shí)表示，只要技術(shù)革新持續(xù)下去，電池材料的革新也會(huì)持續(xù)下去，只要日本汽車產(chǎn)業(yè)在世界上擁有優(yōu)勢地位，電池的競爭力也能一直維持下去，這和半導(dǎo)體和液晶顯示器等領(lǐng)域的發(fā)展有相似的邏輯。

日本電池產(chǎn)業(yè)完全潰敗，只會(huì)有一個(gè)原因，那就是日本的汽車產(chǎn)業(yè)全軍覆沒。當(dāng)然，這樣的概率幾乎不可能發(fā)生。

決定勝負(fù)的拐點(diǎn)，將何時(shí)到來?

在被問及日本電池產(chǎn)業(yè)與中韓兩國交鋒的“決定性一戰(zhàn)”時(shí)，吉野彰認(rèn)為2025年是一特殊轉(zhuǎn)折點(diǎn)，不僅關(guān)乎國家之間的角逐，亦關(guān)乎電動(dòng)車電池的產(chǎn)業(yè)劇變。

“我曾多次強(qiáng)調(diào)過，IT領(lǐng)域的革命在昔日有15年的準(zhǔn)備時(shí)間，而ET（Energy & Environment Technology）革命的情況也大致相同。在我看來，電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)電池的啟動(dòng)時(shí)間，是從2010年日產(chǎn)聆風(fēng)Leaf上市的時(shí)候開始的，考慮到接下來15年的過渡時(shí)間，2025年將非常關(guān)鍵。”

按照吉野彰的預(yù)測，行業(yè)劇變距今只有4年時(shí)間，但他同時(shí)也分析說，每家汽車制造商都在秣馬厲兵，身處技術(shù)研發(fā)的最前沿，他們已經(jīng)提前嗅到了機(jī)會(huì)。

另一個(gè)契機(jī)，是自動(dòng)駕駛的發(fā)展。

“2025年以后，自動(dòng)駕駛等轉(zhuǎn)型將更徹底，這樣一來，行業(yè)又會(huì)出現(xiàn)新的課題，特別是谷歌、安卓等研發(fā)的一系列操作系統(tǒng)。當(dāng)下的汽車業(yè)態(tài)，本質(zhì)上還需要人類操控車輛，一旦進(jìn)入更高階的自動(dòng)駕駛，人工智能將主導(dǎo)更多。”吉野彰表態(tài)稱，業(yè)界現(xiàn)階段都在追求電池的續(xù)航距離，但未來，耐用性將變得越來越重要。

他特意提到了美國的競爭對手。

來自谷歌的自動(dòng)駕駛將在2025年后更加成熟，蘋果這樣的科技公司也即將跨界造車，根據(jù)當(dāng)下的資料，蘋果將使用磷酸鐵陰極材料，雖然能量密度算高，但耐久性出眾——這也意味著，蘋果著眼于未來無人駕駛領(lǐng)域所需要的東西，他們已經(jīng)提前關(guān)注到這一趨勢，我們必須要警惕。

2025年以后的行業(yè)，會(huì)變成什么樣呢?

吉野彰較為關(guān)注的，是電池再回收業(yè)務(wù)。

當(dāng)下，已有不少中國企業(yè)收購跨國的鈷采礦廠，有試圖從資源上對競爭對手進(jìn)行包圍的動(dòng)向。“行業(yè)里總會(huì)出現(xiàn)部分投機(jī)性行為，資源從絕對的體量來說沒有問題，但資源的價(jià)格還是會(huì)上漲。因此，即使市場規(guī)模達(dá)到2025年的拐點(diǎn)，我個(gè)人認(rèn)為，在那之后，資源的再利用將是有意思的一個(gè)話題?！?/p>

關(guān)于再利用技術(shù)，哪里的研究進(jìn)展最快？

吉野彰的答案，是礦山公司。

“對于這些上游企業(yè)，再利用的技術(shù)已經(jīng)掌握了，問題是，誰來收集用完的鋰離子電池？放眼全球，廢舊電池收集的成本已經(jīng)非常高了。也有人認(rèn)為，再回收的鈷和鎳，成本過高，很難作為商業(yè)化再利用的關(guān)鍵一環(huán)，但現(xiàn)在最棘手的問題，還是由誰來負(fù)責(zé)高效回收電池，我相信，如果能在回收上建立健全的機(jī)制，未來也能起到抑制資源價(jià)格投機(jī)性波動(dòng)的效果?！?/p>