諾獎得主吉野彰:鋰電池將撬動電氣化轉(zhuǎn)型,2025年是拐點

時間:2021-02-04 11:14來源:汽車公社 作者:北岸
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       早在2019年的一次技術(shù)研討會上,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,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)獎的第八位日本人,第二位獲得諾貝爾獎的日本企業(yè)研究人員。正是在行業(yè)危機感的驅(qū)使下,豐田章一郎才決定冒著年事已高的危險與吉野彰交流見面。

 

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       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,吉野彰團(tuán)隊曾設(shè)想過,只要抓住攝像機市場,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多個行業(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。

 

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        從研發(fā)襁褓到“達(dá)爾文之海”

 

       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)最后一個諾貝爾化學(xué)獎,在學(xué)界名噪一時,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,我的想法和很多學(xué)者不一樣。”

 

       從市場的實際需求來看,那時候大部分人都在強調(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,實驗過程中得到了很好的反饋,這就是鋰離子電池的前身。”

 

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       鋰離子電池的研發(fā),主要有三個階段:

 

       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,有隔著一個巨大的鴻溝,科研界把它稱之為“達(dá)爾文之海”(Darwinian Sea),所有的技術(shù)和市場風(fēng)險,都會在大規(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。

 

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       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)機來自1995年。這一年對于我們太重要了,因為從那時起,全球進(jìn)入了移動智能時代,整個世界走向了移動互聯(lián),手機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)了幾何級增長。”

 

       劃時代的拐點,讓吉野彰終生難忘。

 

       他曾在接受日本媒體采訪時表示,1995年,微軟發(fā)布了具有拐點意義的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。

 

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       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)險等層出不窮。“盡管很多科研方向被周圍人嘲笑,他們偏執(zhí)地認(rèn)為不可能實現(xiàn),但是我依然相信自己,繼續(xù)研發(fā),因為我相信,社會爆發(fā)式的要求終將倒逼著鋰離子電池的技術(shù)革新。”

 

       吉野彰回憶說,在微軟劃時代變革的同時,高速通信技術(shù)、GPS等也帶動了市場的發(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,這十五年的時間,對于鋰電池來說是孕育和成長的關(guān)鍵階段。

 

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       2025年將是關(guān)鍵拐點

 

       “電池產(chǎn)業(yè),正在向中國和韓國轉(zhuǎn)移。”

 

       在吉野彰看來,這是日本業(yè)界不得不面對的最大現(xiàn)實。“領(lǐng)先的日本電池產(chǎn)業(yè)日漸衰退,原因其實非常簡單明了,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)會更好。”

 

       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》采訪時表示,只要技術(shù)革新持續(xù)下去,電池材料的革新也會持續(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,只會有一個原因,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。

 

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       決定勝負(fù)的拐點,將何時到來?

 

       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,吉野彰認(rèn)為2025年是一特殊轉(zhuǎn)折點,不僅關(guān)乎國家之間的角逐,亦關(guān)乎電動車電池的產(chǎn)業(yè)劇變。

 

       “我曾多次強調(diào)過,IT領(lǐng)域的革命在昔日有15年的準(zhǔn)備時間,而ET(Energy & Environment Technology)革命的情況也大致相同。在我看來,電動車驅(qū)動電池的啟動時間,是從2010年日產(chǎn)聆風(fēng)Leaf上市的時候開始的,考慮到接下來15年的過渡時間,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年時間,但他同時也分析說,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)提前嗅到了機會。

 

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       另一個契機,是自動駕駛的發(fā)展。

 

       “2025年以后,自動駕駛等轉(zhuǎn)型將更徹底,這樣一來,行業(yè)又會出現(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。

 

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       2025年以后的行業(yè),會變成什么樣呢?

 

       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)行包圍的動向。“行業(yè)里總會出現(xiàn)部分投機性行為,資源從絕對的體量來說沒有問題,但資源的價格還是會上漲。因此,即使市場規(guī)模達(dá)到2025年的拐點,我個人認(rèn)為,在那之后,資源的再利用將是有意思的一個話題。”

 

       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制,未來也能起到抑制資源價格投機性波動的效果。”

 

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       常年身居研發(fā)一線,吉野彰深諳電池產(chǎn)品的演化路徑,也深知新四化拐點的汽車行業(yè),試錯成本日漸高昂。

 

       當(dāng)然,與焦慮的豐田章一郎一樣,吉野彰也在探索究竟該如何擁抱充滿變數(shù)的未來,這是豐田的困惑,是行業(yè)的難題,也是吉野彰最為關(guān)心的下一個課題。

 
(責(zé)任編輯:子蕊)
文章標(biāo)簽: 鋰電池 電氣化 吉野彰
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