获诺奖前锂离子电池的成名之路和背后的三十年

相对日韩、欧美来说，我国的锂电池工业尽管通过十多年的开展，现在现已形成了完好工业链，商场和储藏依然是优势，但在技能层面上还需要霸占。

文|每日人物蔡茗君 修改|钟十五

锂离子电池总算有诺贝尔奖了。

10月9日，97岁的约翰·B·古迪纳夫（John B. Goodenough）、78岁的M·斯坦利·惠廷汉姆（M. Stanley Whittingham）和71岁的吉野彰（Akira Yoshino）一同拿到了本年度诺贝尔化学奖。

1976年，惠廷汉姆创造性地选用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，协助埃克森公司请求了世界上榜首个可充电锂电池的创造专利。也正因而，惠廷汉姆取得“锂电池之父”的名号。

根据惠廷汉姆的研讨，古迪纳夫在接下来的十年里，一手研制的钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂，一次次铺平了“锂”在电池职业的花路。吉野彰则学习了古迪纳夫的效果，在1985年开发了榜首个商业上成功的可充锂离子电池。

上世纪90年代，索尼正式将锂离子电池商业化，移动可充电的年代正式到来。回忆锂离子电池的成名之路，各地开花，也充溢崎岖。

诺贝尔化学奖获奖者／图源网络

始于日本的商业化

在锂离子电池像现在随处可见之前，最常见的二次电池，如铅酸电池，在我国2.5亿辆电动车的比例中，九成以上运用的是铅酸蓄电池。因是重金属，又是强酸，听上去好像没那么安全。另一种镍镉电池，容量虽较铅蓄电大幅进步，但重金属镉污染所带来的“痛痛病”，也一度令人心惶惶。

在寻觅各种金属材料中，科学家们在元素周期表中找了一圈，终究确定了第三号“锂”。上世纪80年代，加拿大的Moli Energy公司，以持有金属锂作为电极的技能火遍电池圈。合理其预备发挥拳脚时，电池因起火爆破。1989年夏天，Moli Energy宣告召回， 年末即破产，终究被日本电气公司收买。

“锂”的危险性，致使电池这个烫手山芋没人敢接盘。正因而如此，早在1980年Goodenough就创造出钴酸锂，能使“锂”这个元素从生动的金属态转移到安稳灵巧的离子态，让安全成为可能，但合理他想请求专利时，他地点的牛津大学却不愿意，他只好找了其他的实验室代为请求。

松下公司所产锂电池／图源网络

然而在地球的另一端，日本的金属锂电池开展却如日中天。

1973年，松下电池公司出产的商用一次锂电池拉开序幕以来。锂电池在日本的商业之路就此敞开。80年代，日本已成为了全球推广应用锂电池最快的国家。1988年日本的圆筒形及币式一次锂电池出产到达了2.34亿只，是1983年的四倍。

1983年，吉野彰运用筑波大学声誉教授白川英樹发现的导电性塑料聚乙炔作为负极，用古迪纳夫开发的钴酸锂作为正极，组装出榜首个可充电电池。白川英樹后来在2000年依托该技能取得诺贝尔化学奖。

吉野彰1972年京都大学毕业后，进入旭化成公司作业。该公司是一家归纳化工企业，现在是世界上最大的锂电池绝缘材料的制造商。吉野彰一辈子都在这家公司作业，迄今仍是该公司的声誉特别研讨员。

1991年，索尼公司取得吉野彰这一技能后，并与旭化成公司协作，初次将锂离子电池完成了商业化。

隔年，这项技能被应用在“CCD-TR1”的8mm索尼摄像机傍边，在郡山工厂的新建大楼里大规模出产。

索尼式微，松下鼓起

好景不长，1995年的一场工厂大火烧毁了100万块索尼的电池。通过东京消防署查询后，这场大火的原因与索尼的锂电池无关。

这挫伤了索尼的士气，但他们没有一蹶不振。索尼以日本人的谨慎情绪，和近乎反常的穿刺测验，索尼确保了之后产品的安全。

厄运仍在2006年到来。一台运用索尼电池的戴尔笔记本电脑在会议上忽然起火，索尼不得不面向全世界抱歉，还花了4亿召回了1000万笔记本电脑。

尔后，索尼在电池上再无大开展。2017年9月1日起，本来的索尼电池正式并入村田制作所集团，成为村田集团的一部分，至此索尼电池退出历史舞台。

另一家日本企业松下，在2009年收买三洋后，一跃成为全球最大的锂电池供货商，并在尔后长时间占据电池职业的头把交椅。2014 年的全球车用锂离子电池中，松下商场占有率到达45.7%。

2014年松下车用锂离子电池商场占有率／图源网络

就在索尼锂电池商业化的一起，韩国也紧随起步，以三星，LG为首的公司大施拳脚，一起我国也以比亚迪和ATL为首的电池企业拿到了手机巨子的订单。

纵观锂离子电池在全球的比例，在2014年的全球锂电池厂商排名中，排名前六的均为日本企业，韩国和我国紧随其后。同年马斯克对外声称：“松下便是特斯拉的心脏”，强强联手让松下公司稳住了电池职业的霸主位置。

仅过了四年，我国成为世界上最大的电动车商场，全球十大锂电池厂商中，我国占七席。不过，排名榜首仍为日本松下，第二、三位则是我国的宁德年代和比亚迪。

鼓起的新动力轿车

锂电池的迅速开展也让商场上各种产品更新迭代，尤其是在消费电子产品和新动力轿车职业。

消费电子产品一日千里，受惠于锂电池，手机和笔记本电脑得以越做越薄，扫地机器人，智能穿戴等也早已浸透日子。而轿车职业里，电池技能也想占一份归于燃油动力的商场。

电动轿车迟迟开展不起来，与其电池的技能欠安有关，直到“锂”的开展，使其力挽狂澜。这不得不归功于古迪纳夫的磷酸铁锂，这正是比亚迪造车选用“铁锂”技能。

1995年，王传福将刚研制的比亚迪的产品送给台湾最大无绳电话制造商大霸试用。其时选用的是镍铬技能。也正因而，比亚迪取得大霸本来给三洋的订单。

只是花了五年，踏上了全球电池职业的榜首队伍。2000年拿下了诺基亚、摩托罗拉等手机大厂的电池订单，并在2002年香港上市。

作为北京有色金属研讨院里最年青的处长，王传福最早带领比亚迪做电池发家，不只赶上电子产品的大迸发，还看准了机遇在2003年进入了轿车的商场。

凭仗“铁锂”和三电技能（电池、电机、电控），比亚迪在新动力轿车商场上的占有率也到达了24％左右，现在现已成为我国仅有一家具有完好工业链的车企。

在电动轿车职业中，不得不提及特斯拉。它是榜首款可以合法上高速，单次充电续航逾越320 公里的量产车的锂电车。现在它仅靠电池续航，500km的成绩让业界其他企业望尘莫及。

特斯拉电动轿车／图源网络

特斯拉选用的松下18650和体积容量更大的21700的圆柱型锂电池，电池的正极为三元镍钴铝酸锂（NCA），加上特斯拉优异的电池办理体系BMS，这在纯电动车的范畴里简直无法逾越。

有人计算过，一辆车的电池容量等于5000个手机电池，全球每年出售9000万辆的轿车悉数运用锂电池的话，从手机到轿车，锂电池的商场空间将扩展300倍。吉野彰也说，电池职业未来的开展，取决于轿车能开展到什么境地。

锂电池的爆破窘境

在轿车职业的大好形势，背面有着不少辛酸泪。

到2018年10月，电动轿车起火事情达40余起。本年连续呈现特斯拉、蔚来、荣威、比亚迪4大品牌的新动力电动车先后呈现起火事情。

在蔚来电动车多起事端的原因中，其间动力电池自燃占三成，主要是因为锂电池发作内部或许外部短路后，短时间内电池释放出许多热量，温度急剧升高，导致热失控。

锂离子电池起火遭殃的不止电动轿车，手机和笔记本电脑等消费电子也曾发作过多起意外起火事情，因而航空公司也要求旅客不得邮寄锂离子电池。

2016年三星note7至少三十五起的电池爆破事情，成了三星的丑闻。2018年瑞士苏黎世一家苹果零售店，发作了iPhone手机电池爆破事端，形成1人受伤，7人中毒入院，50余人被紧迫分散。据外媒，西班牙的零售店，也发作了苹果手机爆破事端。

对温度灵敏，短路起火爆破，一向都是传统锂离子电池绕不过的坎。

苹果手机电池爆破/图源网络

电解液技能是锂电池的核心技能，传统锂离子电池在过充或是内短路的情况下，易导致电解液发热，从而有自燃或许爆破的危险性。因而，可以不必液体电解液，名为全固态电池的职业正在悄然鼓起。

据材料显现，曩昔十年内，全固态电池范畴专利数量增加现已逾越了10倍。固态电池的优势在于不可燃不漏液，安全性显而易见。一起无需隔阂与电解液，进步能量密度，直击了传统锂离子电池的痛点。

现在，日本、韩国、美国等许多工业巨子公司已投入到全固态电池职业中。Sakti3、Cymbet Corporation、Prologium、丰田公司等，在全固态电池的研制出产上，也倾泻了许多精力。苹果公司也在全固态电池方向做了专利布局。

相对日韩、欧美来说，我国的锂电池工业尽管通过十多年的开展，现在现已形成了完好工业链，商场和储藏依然是优势，但在技能层面上还需要霸占。

参考材料：

《敌退我进，锂电池工业链的中日韩大战》

《2019-2023年我国锂电池设备职业深度调研及出资远景猜测陈述》

《日本锂电池开展趋势》

《Why China Is Dominating Lithium-Ion Battery Production》