吉野 彰
鋰離子電池的發明者講述研發的經過及未來的展望
現今生活中不可或缺的鋰離子電池。其發明者是旭化成名譽特別研究員——吉野彰。以下是吉野彰先生的采訪內容。
請您談談鋰離子電池(LIB)研發成功的契機。
20世紀80年代是移動設備研發非?;钴S的時期。與此同時,為了實現設備的小型化、輕量化,其電源亟需一種能量密度高且可重復充電的蓄電池。但是,雖說如此,我真正意識到社會具體需要什么樣的電池是源于“流行語”。當時“portable”這個詞很流行。后來連帶著“cordless”、“wireless”這些詞也流行了起來。在時代的潮流中,敏銳地察覺到社會真正的需求,我想這是一種像嗅覺一樣的東西。
那么您研究、開發新產品的契機一般是什么呢?
我常常從日常生活中不斷摸索客戶和我們的社會到底需要什么,以及如何利用科學技術來滿足這些需求。但是,比起一本正經地思考有沒有什么新發現,有時是稍稍閑下來漫無目的地思考時,靈感自然就浮現出來了。
請您談談發明的要點,以及對科學、現代社會的發展所帶來的影響。
以前蓄電池電解水(含有離子的溶液)的溶劑是水。對水施加1.5V以上的電壓后,水會分解為氫和氧。因此,在過去是不可能得到超過1.5V的電動勢的。用有機溶劑取代水,同時在負極使用碳,即可達到超過4V的電動勢。
此外,通過在正極使用鈷酸鋰(含有鋰離子的金屬氧化物),我們率先在世界上提出了鋰離子電池的原型。通過實際應用小型·輕量的蓄電池,對以手機、筆記本電腦、數碼相機·攝像機、便攜式音樂播放器等為主的各種電子設備的小型化做出了巨大貢獻。
今后鋰離子電池也有望在電動汽車等新興領域發揮更加廣泛的作用。
1983年試制的第一號電池
未來您的研究領域將會怎樣變化?
我們身處IT社會。這場IT革命起源于1995年。正是在那一年,微軟發布了Windows95。1995年的人們如果看到我們現在的IT社會,會有像看科幻片的感覺吧。
我認為同樣巨大的變革今后也會發生,10年、20年、50年之后的社會對于現在的我們來說也會像科幻片一樣吧。1995年開始的IT革命是信息領域的革命。我認為下一次重大的變革將會發生在能源領域。
針對下一次變革的準備工作正在緊鑼密鼓地進行中。我認為,切實抓住社會潮流果斷挑戰、發揮領導能力的人,不管在過去還是現在都將發揮著重要作用。
最后,請談談您今后的計劃,并對未來的研究者們講幾句話。
在這個信息爆炸的時代,我感到現在年輕的技術人員并沒有意識到在各個領域都有很多未能解決的問題。實際上,有很多研究和開發的機會。通過樹立切合實際的目標和不懈的努力,你們的未來將有無限可能。
今后,我自己也會以第一線研究者的目光,不斷挑戰新的研究領域(目標)。
關于鋰離子電池(LIB)
LIB是一種正極使用含鋰離子的金屬氧化物、負極使用碳材料,通過鋰離子在正極和負極之間移動從而進行充電和放電的電池(蓄電池)?,F在, LIB被應用于眾多產品,例如智能手機、筆記本電腦、汽車、工業機械、飛機等。
關于鋰離子電池(LIB)的特性
- 1.在非水電解質中通過特定的正極和負極的組合,獲得高電動勢和容量。
- 2.因為沒有使用活躍的金屬鋰,所以安全性高。
- 3.充電過程中正極釋放的鋰離子,被負極的碳層吸收。放電則會發生與之相反的現象。因為原理簡單,只是離子的來去運動而非化學反應,在放電過程中不會發生電壓暫時下降的現象(記憶效應),所以會延長充放電的電池壽命。
電池的種類和LIB的定位
水電解質電池(約1.5V/節以下) | 非水電解質電池(約4V/節·高容量) | |
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干電池 | 錳干電池 堿性干電池 |
鋰電池 |
蓄電池 (可充電) |
鉛電池 鎳-鎘電池 鎳電池 |
鋰離子電池(LIB) |