吉野彰 | 发明者采访 | Creating for Tomorrow | 旭化成

锂离子电池的发明者讲述研发的经过及未来的展望

现今生活中不可或缺的锂离子电池。其发明者是旭化成名誉特别研究员——吉野彰。以下是吉野彰先生的采访内容。

吉野彰AKIRA YOSHINO

旭化成株式会社 名誉特别研究员、博士(工学)

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请您谈谈锂离子电池(LIB)研发成功的契机。

20世纪80年代是移动设备研发非常活跃的时期。与此同时,为了实现设备的小型化、轻量化,其电源亟需一种能量密度高且可重复充电的蓄电池。但是,虽说如此,我真正意识到社会具体需要什么样的电池是源于“流行语”。当时“portable”这个词很流行。后来连带着“cordless”、“wireless”这些词也流行了起来。在时代的潮流中,敏锐地察觉到社会真正的需求,我想这是一种像嗅觉一样的东西。

那么您研究、开发新产品的契机一般是什么呢?

我常常从日常生活中不断摸索客户和我们的社会到底需要什么,以及如何利用科学技术来满足这些需求。但是,比起一本正经地思考有没有什么新发现,有时是稍稍闲下来漫无目的地思考时,灵感自然就浮现出来了。

请您谈谈发明的要点,以及对科学、现代社会的发展所带来的影响。

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

此外,通过在正极使用钴酸锂(含有锂离子的金属氧化物),我们率先在世界上提出了锂离子电池的原型。通过实际应用小型·轻量的蓄电池,对以手机、笔记本电脑、数码相机·摄像机、便携式音乐播放器等为主的各种电子设备的小型化做出了巨大贡献。

今后锂离子电池也有望在电动汽车等新兴领域发挥更加广泛的作用。

1983年试制的第一号电池

未来您的研究领域将会怎样变化?

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。1995年的人们如果看到我们现在的IT社会,会有像看科幻片的感觉吧。

我认为同样巨大的变革今后也会发生,10年、20年、50年之后的社会对于现在的我们来说也会像科幻片一样吧。1995年开始的IT革命是信息领域的革命。我认为下一次重大的变革将会发生在能源领域。

针对下一次变革的准备工作正在紧锣密鼓地进行中。我认为,切实抓住社会潮流果断挑战、发挥领导能力的人,不管在过去还是现在都将发挥着重要作用。

最后,请谈谈您今后的计划,并对未来的研究者们讲几句话。

在这个信息爆炸的时代,我感到现在年轻的技术人员并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。
今后,我自己也会以第一线研究者的目光,不断挑战新的研究领域(目标)。

关于锂离子电池(LIB)

LIB是一种正极使用含锂离子的金属氧化物、负极使用碳材料,通过锂离子在正极和负极之间移动从而进行充电和放电的电池(蓄电池)。现在, LIB被应用于众多产品,例如智能手机、笔记本电脑、汽车、工业机械、飞机等。

关于锂离子电池(LIB)的特性

  • 1.在非水电解质中通过特定的正极和负极的组合,获得高电动势和容量。
  • 2.因为没有使用活跃的金属锂,所以安全性高。
  • 3.充电过程中正极释放的锂离子,被负极的碳层吸收。放电则会发生与之相反的现象。因为原理简单,只是离子的来去运动而非化学反应,在放电过程中不会发生电压暂时下降的现象(记忆效应),所以会延长充放电的电池寿命。

电池的种类和LIB的定位

水电解质电池(约1.5V/节以下) 非水电解质电池(约4V/节·高容量)
干电池 锰干电池
碱性干电池
锂电池
蓄电池
(可充电)
铅电池
镍-镉电池
镍电池
锂离子电池(LIB)

LIB的作用原理

LIB的构造