锂离子电池之父

吉野彰(Akira Yoshino)大约9岁时，他的老师给了他一本书:《迈克尔·法拉第》(Michael Faraday’s)蜡烛的化学历史．从那以后，他再也没有像以前那样看蜡烛了。“前几天有一个电视节目是关于蜡烛的，以及蜡烛只能在地球上使用。在零重力环境下会发生什么?火焰看起来像是熄灭了(实际上它以非常缓慢的速度几乎看不见地燃烧着)。这让我着迷，”他笑着说。

在他第一次以新的眼光看待蜡烛几十年后，他获得了日本最大的科学荣誉:5000万日元(34.5万英镑)的日本奖，以及由日本天皇颁发的纯金奖章。他说，我们在晚餐时进行了坦率的讨论。这是明仁天皇唯一一次在自己的住所以外用餐，而且是单独与外人一起用餐。

吉野芳芳1948年出生于大阪，毕业于京都大学，之后就职于朝日化学。在那里，他开始研发制造更好电池的材料。人们对移动设备的需求不断增长，但当时大多数电池只能放电一次。那些可充电的电池，如铅酸电池或镍镉电池，体积太大、重量太重，容量和保质期有限。

我认为锂离子电池是集体智慧的结晶

许多人都在试验用锂作为阳极。问题是该系统在多次充电/放电循环中容易短路，并且高度易燃。吉野展示了20年前他的团队在停车场把巨大的铁球扔到原型上，看它们是否会爆炸的视频。“你今天这样做是逃不掉的!”他笑着说。

吉野当时正在研究聚乙炔，尽管它是一种有机物质，但它具有导电的能力。这是一个很好的阳极，但他找不到一个合适的阴极来配合它。1983年，固态化学家发表了一篇论文John Goodenough引起了他的注意。这让他认识了锂钴氧化物阴极——一个新朋友。吉野说:“他的材料提供了我需要的一切。”它的导电性很好，而且重量比现有的锂镉电池轻了三分之一。古迪纳夫和吉野建立了一段持久的友谊——70岁的日本人每年都会去德克萨斯州看望95岁的美国人。“电池技术是电化学，是一个复杂而困难的跨学科领域，”吉野说。“取得进步需要广泛的专业知识，我认为锂离子电池就是这种集体智慧的结晶。”

与碳基阳极配合使用，吉野发现了一种有效的组合。但安全性和性能仍然是个问题。这促使他完善了一种基于聚乙烯的多孔膜，以分离正极和正极:锂离子在充放电过程中在膜的孔隙之间移动，但当电池过热时，膜会融化，关闭孔隙，使电池停止工作。

吉野进一步开发了一种铝箔收集器，从阴极吸取电力，并优化了溶剂，极大地提高了高电压和高容量方面的性能。以前，可充电电池使用水作为电解质，但是，获得超过1.5伏的电压几乎是不可能的。吉野改用了有机溶剂，达到了4伏以上。

那是1991年的事，但并不是一蹴而就的。有一段时间，摄像机的销售几乎无法维持需求，直到IT革命以及随之而来的锂离子电池时代。如今，智能手机推动了需求。吉野看到了可穿戴技术的未来，也看到了嵌入式身体传感器(想想起搏器，但更宽)。锂离子技术和无线充电可以延长这些设备的寿命，而无需进行手术。

正如吉野幸夫所说，下一个“画布”将是汽车，锂离子技术的应用已经在快速发展。低排放的混合动力电动汽车已经很普遍，但真正让吉野馨兴奋的是自动驾驶技术。他说，改变的将是汽车的社会价值，从简单的交通工具变成我们获得服务的场所。就像手机的进化一样，自动驾驶汽车将成为一个消费媒体、安排我们的一天、检查我们的财务状况，甚至可能监测我们的健康状况的空间。人们还认为，汽车上退役的锂离子电池可以回收利用来储存太阳能等能源。

这些功能需要电池提供更大的能量和更长的寿命。他说，就连锂离子技术也只能走这么远，随着社会需求的发展，在存储容量、充电、安全性和尺寸方面的更大突破极有可能来自于找到具有新性能的新材料。例如，2011年，我们在固体电解质方面取得了突破，它更安全、更稳定。这种发现会让人们更多地参与到该领域。”

他打趣说，电池的问题在于，它们对我们来说太普通了，以至于它们看起来并不引人注目。“老实说，电池行业并不是一个听起来特别华丽或性感的领域……这种奖项给了该领域的年轻人一些动力，他们的工作可以得到认可。”