【原创】“锂电池之父”——吉野彰:锂电池重新定义未来


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[导读]  吉野彰(Akira Yoshino),1948年1月30日出生于日本大阪 ,毕业于京都大学和大阪大学,现任旭化成研究员和吉野研究室室长、名城大学教授、京都大学特命教授。智能手机和电动汽车使用的锂离子电池的开发者,曾获得紫绶褒章和2019年诺贝尔化学奖。

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一、简介

 

吉野彰(Akira Yoshino),1948年1月30日出生于日本大阪 ,毕业于京都大学和大阪大学,现任旭化成研究员和吉野研究室室长、名城大学教授、京都大学特命教授。智能手机和电动汽车使用的锂离子电池的开发者,曾获得紫绶褒章和2019年诺贝尔化学奖。


图片来源:旭化成官网

 

二、个人经历

 

1970年 京都大学工学部石油化学专业 毕业

1972年 京都大学工学研究专业 硕士课程结业

1972年 旭化成株式会社(原旭化成工业株式会社)入职

1982年 旭化成株式会社川崎技术研究所

1992年 旭化成株式会社离子二次电池事业推进部商品开发组 组长

1994年 株式会社A&T蓄电池技术开发部 部长      

1997年旭化成株式会社锂离子二次电池事业推进室 室长

2001年 旭化成株式会社电池材料事业开发室 室长

2003年 就任旭化成特别研究员

2005年 旭化成株式会社吉野研究室 室长

2005年 大阪大学大学院工学研究科 博士学位

2010年-现在 技术研究组锂离子电池材料评价研究中心 理事长

2015年-现在 旭化成株式会社顾问 九州大学 能源基础技术国际教育研究中心 客座教授

2017年-现在 名城大学研究生院理工学研究科 教授

2017年-现在 旭化成株式会社名誉特别研究员(现职)

 

三、主要奖项和荣誉

 

1999年  日本化学会平成10年度“化学技术奖”(锂离子二次电池开发)

1999年  荣获美国 Electrochemical Soc. "1999 Technical Award of Battery Division" (Pioneering work on lithium ion battery technology)

2001年  荣获财团法人新技术开发财团(市村财团)“市村产业奖功绩奖”(锂离子二次电池的开发与商品化)

2002年  荣获社团法人发明协会“全国发明表彰文部科学大臣发明奖”

2003年  荣获文部科学省“文部科学大臣奖科学技术功劳者”

2004年  荣获日本政府“紫绶褒章”

2011年  荣获财团法人材料科学技术振兴财团“山崎贞一奖”

2011年  荣获公益财团法人NEC C&C财团“C&C奖”

2012年  当选为日本化学会“第5届日本化学会特别会员”

2012年  荣获美国电气和电子工程师协会(IEEE)授予的 "IEEE Medal for Environmental and Safety Technologies"

2013年  荣获俄罗斯全球能源大奖"The Global Energy Prize"

2013年  荣获公益财团法人加藤科学振兴会“加藤纪念奖”

2014年  被全美技术学会奖授予“The Charles Stark Draper Prize”

2016年  荣获国立研究开发法人物质·材料研究机构“NIMS奖2016”

2018年  荣获(公益财团)国际科学技术财团颁发的“Japan Prize(日本国际大奖)”

2019年  荣获欧洲发明家奖

2019年  荣获2019年诺贝尔化学奖

 

荣获2019年诺贝尔化学奖

图片来源:人民网


儿时缔结化学情缘

 

在吉野彰出生成长的地方,如今不仅住宅林立,还修建了万博纪念公园,但是在其小的时候,这里还是遍地竹林,幼年的吉野彰时常在这里捉蜻蜓玩。而对化学产生兴趣是在其上小学之后,小学四年级时,班上新来了一位女老师。这位化学专业毕业的老师向吉野彰推荐了一本书,英国科学家法拉第的《蜡烛的故事》,这本书对儿时的吉野彰产生了深远影响。吉野彰回忆道:“蜡烛为什么会燃烧?为什么火焰是黄色的?书上写的这些问题让还是孩子的我内心感到化学非常有趣。”

 

吉野彰还说:“‘喜欢才能擅长’不一定都能实现,但是如果小孩子产生了兴趣就会一直保持关注而且越来越擅长。”因为自己喜欢化学,因此就利用身边的材料热情饱满地做“实验”。吉野彰回忆称:“例如,自己曾使用清洗厕所的盐酸泼在捡来的铁块上,看到产生很多白色的泡沫,就感觉非常有趣。”


图片来源:旭化成官网


锂电池原型现世

 

1985年,当时摄像机对锂电池的需求被突然放大,全世界每个月能卖到100万台左右,吉野彰曾回忆道“难以想象的是,如今摄像机用电池市场也只能占锂电池所有需求的1%,这也说明在30多年的时间中这一技术发展的速度高达100倍。从智能手机、电脑再到电动汽车,由于锂电池的产生,这些科技产业也有机会获得惊人的成长。”1985年之后,多个专利如防爆型二次电池、附带安全元件的二次电池等被吉野彰获得,他由此声名鹊起。

 

锂电池是蓄电池的一种,它之所以相比其他电池更具前瞻性,主要还是因为安全性高、体积小、能量密度高等特性,而20世纪80年代也是移动设备研发的黎明期,锂电池的出现也刚好顺应了时代发展。“在日常生活中不断摸索客户与这个社会到底需要什么,我们如何利用科学技术来满足这些需求,这是科研人员要做的。比起一本正经地思考有啥新发现,做一些调整并漫无目的地想想,有时灵感自然就会浮现出来。”吉野彰表示。

 

以前蓄电池的电解液(含有离子的溶液)溶剂是水,对水施加1.5V以上的电压后,水会分解为氢和氧。因此,在过去是不可能取得超过1.5V电动势的。而用有机溶剂取代水,同时在负极使用碳,即可取得4V以上的电动势。

 

此外,通过正极使用钴酸锂(含有锂离子的金属氧化物),旭化成率先在世界上提出了锂电池的原型。这种小型的蓄电池能用在手机、笔记本电脑、数码相机及摄像机、便携式音乐播放器等为主的各种电子设备上,所以它的出现是重量级的。

 

锂电池时代到来

 

吉野彰表示, “1995年对于我们来说也是非常重要的一年,因为全球进入了移动IT时代,手机、平板电脑都要大量使用锂电池,整个世界走向了移动互联,所以锂电池也呈现了几何级的增长。”

 

“我们身处IT社会。这场IT革命起源于1995年。正是在那一年,微软发布了Windows95。也就是在那之后,锂电池引领了全球的抢购风潮。”他说道。而吉野彰及一批科学家的新成果,也获得了来自世界各地学会和专家们的共鸣。吉野彰所在的锂电池研发,属于旭化成材料领域,公司极为重视。由于技术出众,吉野彰从1999年起获得无数大奖。

 

荣获2019年欧洲发明家奖

图片来源:旭化成官网

 

就商业产成品来说,旭化成在全球锂电池行业的影响力则体现于隔膜材料的第一话语权,拥有世界最高市场份额。2017年3月,旭化成宣布投资150亿日元,用于滋贺县守山市的锂离子二次电池(LIB)用的隔膜,实现锂电隔膜2亿平方米/年的产能,并预计在2020年实现11亿平方米/年的产能。

 

由于隔膜在生产过程中技术壁垒不低,对设备及设计、产品批次稳定性以及工人熟练程度都有着很高的要求,因此这一领域被日本旭化成、韩国SKI、东丽-BSF以及美国Celard等四大企业垄断,市场占有率高达70%。不过,随着锂电池需求的增大,中国企业如沧州明珠、星源材质也在尽快谋求发展,赶上锂电池快速发展的节奏。

 

锂电池未来发展的畅想

 

吉野彰表示:“现在汽车行业正在考虑如何投资未来的移动出行。与此同时,IT行业也在思考移动化的未来。在某个时候,随着汽车行业和IT行业的发展,未来的移动出行也将会有某种融合。”

 

在谈到未来电动汽车领域的创新时,吉野彰认为,有两个主要的创新领域是关键:一是新的正极材料和负极材料;第二个就是如何让电动车系统自主充电。他把这种会自主更换能源的电动车比作扫地机器人Roomba。“如果扫地机器人需要人来给他充满电,那么吸引力就会大大减少。”吉野彰说道。“无线充电的基础技术不是问题,问题是如何将其应用到实际系统中。这一般存在两种可能:一是汽车可以停在某个可以无线充电的地方;二是在汽车行驶时,在某些道路上可以边走边充。”

 

吉野彰表示,人工智能、物联网等新技术的发展对于锂离子电池的应用前景会带来“无法想象”的变革,比如软件的进步升级会加快电池的设计进程和新材料的开发进程,并且能够影响电池的使用方法,可以让电池在最佳环境中被使用。

 

尽管宁德时代已经发布了钠离子电池的研发计划,不过吉野彰认为,锂离子电池技术至少在未来10年仍将主导电池行业。



图片来源:旭化成官网

 

吉野彰给未来研究者的寄语

 

“在这个信息爆炸的时代,我感到年轻的技术人员们没有意识到在各个领域都有很多未能解决的问题。实际上有很多研究和开发的机会,通过树立切合实际的目标和不懈的努力,你们的未来将有无限可能。将来我自己也会以第一线研究者的视线不断挑战新的研究领域和目标。”

 

参考来源:旭化成官网、人民网、第一财经、新浪科技

 

(中国粉体网编辑整理/初心)

 

注:图片非商业用途,存在侵权告知删除!

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作者:初心

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