鋰離子電池-您的手機(jī)，筆記本電腦和電動(dòng)汽車中的那種-完全改變了計(jì)算。這些電池也正在改變運(yùn)輸和電網(wǎng)。

現(xiàn)代鋰離子電池的一些關(guān)鍵特征可以追溯到20世紀(jì)80年代在日本的工作，其中包括化學(xué)家AkiraYoshino，他曾幫助化學(xué)巨人AsahiKasai發(fā)展了一些重要突破。吉野的工作幫助產(chǎn)生了使用碳和鈷酸鋰的鋰離子電池，并且能夠比當(dāng)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)移動(dòng)電池容納更多的能量。

對(duì)于他的科學(xué)貢獻(xiàn)，本月早些時(shí)候，吉野獲得了日本獎(jiǎng)，這是一項(xiàng)每年頒發(fā)給任何國(guó)籍的幾位科學(xué)家和發(fā)明家的著名獎(jiǎng)項(xiàng)。上周，他參加了由日本皇帝明仁和皇后美智子出席的慶典，以獲得他的獎(jiǎng)項(xiàng)。

在儀式開始前的幾周，我通過(guò)他在東京的辦公室電話與70歲的吉野談話。這是一個(gè)輕松編輯和翻譯的對(duì)話。

Fehrenbacher：多年前開始研究時(shí)，請(qǐng)告訴我有關(guān)可充電電池的狀況。當(dāng)時(shí)電池在??哪些方面可以提供？

Yoshino：這是在35年前的1981年，當(dāng)時(shí)我開始研究電池。那時(shí)可用于移動(dòng)可充電電池的是鎳鎘二次電池。

Fehrenbacher：那電池在為什么設(shè)備供電？

Yoshino：當(dāng)時(shí)它被用于為便攜式收音機(jī)等相當(dāng)小型的電子設(shè)備充電。

Fehrenbacher：是什么讓你發(fā)現(xiàn)了鋰離子電池的突破-碳和鈷酸鋰以及電池的設(shè)計(jì)？

吉野：1981年，唯一可用的電池是鎳鎘。然而，當(dāng)時(shí)的研究和開發(fā)活動(dòng)非常積極地推動(dòng)實(shí)現(xiàn)小尺寸電池。但不幸的是，所有這些研究和開發(fā)方面的努力都失敗了。

這與用于陽(yáng)極的材料相關(guān)的問(wèn)題有關(guān)。這項(xiàng)研究計(jì)劃并未完全專注于電池。它從對(duì)聚乙炔[導(dǎo)電聚合物]的研究開始，通過(guò)它可以流過(guò)電流。因?yàn)檫@是鋰離子可以通過(guò)的材料，所以這有可能發(fā)展成為用于二次電池的陽(yáng)極。

為了開發(fā)陽(yáng)極由聚乙炔制成的電池，唯一適合和可用于陰極的材料是鈷酸鋰。這一發(fā)展是在1983年實(shí)現(xiàn)的。

但是我們繼續(xù)進(jìn)行評(píng)估和研究，并最終將陽(yáng)極材料替換為碳而不是聚乙炔。這就是你今天看到的鋰離子電池的開發(fā)方式。

Fehrenbacher：對(duì)于不了解鋰離子電池細(xì)節(jié)的讀者，這些細(xì)節(jié)在電池中起到了什么作用？

吉野：我想說(shuō)這個(gè)突破最大的成就就是我們創(chuàng)造了小而輕的電池。

這一重大成就背后的原因與電池中的高電壓有關(guān)。在鋰離子電池的情況下，其電壓為4.2伏。但是，在鎳鎘電池的情況下，它只有1.2伏特。我會(huì)說(shuō)這是我們?nèi)〉玫闹饕蜃畲蟮膬?yōu)勢(shì)或成就。

Fehrenbacher：當(dāng)你今天看到鋰離子電池市場(chǎng)時(shí)，你是否感到驚訝，它的發(fā)展如此之大，對(duì)于電腦和手機(jī)部分基于這些核心突破而言如此重要？

Yoshino：早在1985年，當(dāng)我們推動(dòng)圍繞這種電池的研究和開發(fā)時(shí)，我們針對(duì)電池的市場(chǎng)就是攝像機(jī)。

攝像機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模為每月約100萬(wàn)個(gè)電池。當(dāng)時(shí)我認(rèn)為這是一個(gè)非常大的市場(chǎng)。

目前在總需求中存在的用于記錄器市場(chǎng)的攝像機(jī)的電池僅占總電池市場(chǎng)的0.2％。這意味著我們當(dāng)時(shí)設(shè)想的市場(chǎng)實(shí)際上變成了500倍。

Fehrenbacher：您今天看到的電池研究是否對(duì)下一代電池特別有意思？

吉野：我想說(shuō)過(guò)去幾年在固態(tài)電池領(lǐng)域取得了重大突破。

固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)在于，與輸出性能和低溫性能方面的預(yù)期相比，它已被證明是非常出色的。

從科學(xué)角度來(lái)看，我們現(xiàn)在看到對(duì)鋰離子電池行為基礎(chǔ)知識(shí)的興趣和研究興起。

Fehrenbacher：是什么啟發(fā)你成為化學(xué)家并從事儲(chǔ)能工作？

吉野：我從小學(xué)老師那里得到了第一個(gè)追求科學(xué)的靈感。那位老師是一位化學(xué)家，他教了我很多關(guān)于化學(xué)的知識(shí)。他還建議我讀[邁克爾]法拉第的書名為“蠟燭的化學(xué)史”，該書被認(rèn)為是該領(lǐng)域的重要讀物。

Fehrenbacher：你對(duì)那些有興趣從事科學(xué)，化學(xué)和電池技術(shù)工作的年輕人有什么建議？

吉野：今天社會(huì)圍繞著互聯(lián)網(wǎng)而轉(zhuǎn)，我們面臨著大量的信息。

年輕人傾向于誤解在自然科學(xué)領(lǐng)域沒(méi)有什么可以探索的地方，因?yàn)橐磺卸家呀?jīng)被發(fā)現(xiàn)和闡明。但我會(huì)說(shuō)現(xiàn)實(shí)恰恰相反。在自然科學(xué)的整個(gè)學(xué)科中，人類所闡明的只是其中的一小部分。

Fehrenbacher：除了你的電池發(fā)明之外，你生命中的靈感來(lái)源是什么？

吉野：在科學(xué)之外，我特別感興趣的領(lǐng)域是歷史。我對(duì)歷史感興趣的原因是它涉及過(guò)去發(fā)生的事件，這意味著已經(jīng)有答案。

所以如果你學(xué)習(xí)歷史，你會(huì)發(fā)現(xiàn)如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)答案的過(guò)程。在這方面，我覺(jué)得你看待歷史和觀察科學(xué)和科學(xué)發(fā)展的方式有很多共同之處。

Fehrenbacher：日本頒獎(jiǎng)典禮即將到來(lái)。你興奮嗎？你的計(jì)劃是什么？

吉野：是的，我期待著這個(gè)事件。我被邀請(qǐng)參加他的日本皇帝殿下將參加的盛大晚宴，我有幸坐在他旁邊。