■ 本文来源｜石墨盟

日本旭化成名誉研究员吉野彰获得了诺贝尔化学奖。吉野开发的锂电池推动了智能手机和纯电动汽车（EV）的发展，给产业界带来难以估量的变革。有预测认为，世界市场规模到2022年超过7万亿日元。包括相关零部件在内，这是日本企业一直发挥优势的领域。另一方面，最近数年来，由于中韩企业迅速崛起，竞争日趋激化。

锂电池时代

随后的1991年，全球正式推出了商品锂电池。1年后，吉野彰在公司的帮助下，担任了离子二次电池事业推进部商品开发组组长，1994年8月再次成为株式会社A&T蓄电池技术开发部部长。

当时，旭化成开发的锂电池并不好卖，一段时间内几乎无人问津，突然有一天销路被打开了，那是1995年，“对于我们来说也是非常重要的一年，因为全球进入了移动IT时代，手机、平板电脑都要大量使用锂电池，整个世界走向了移动互联，所以锂电池也呈现了几何级的增长。”

1995年，微软发布了具有划时代意义的Windows95操作系统，它带着“我的电脑”、“IE浏览器”等一系列发明一路狂奔、战无不胜，全球科技界对Windows95的横空出世不断惊声尖叫，而这对于大洋彼岸的科学家吉野彰而言，印象也太深刻了。

“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。也就是在那之后，锂电池引领了全球的抢购风潮。”他说道。而吉野彰及一批科学家的新成果，也获得了来自世界各地学会和专家们的共鸣。

由于技术出众，1999年起无数大奖被他一一揽入：日本政府的“紫绶褒章”、美国电气和电子工程师协会(IEEE)的“IEEE Medal for Environmental and Safety Technologies”(环境与安全科技奖章)、全美技术学会的最高奖项“The Charles Stark Draper Prize”(查尔斯·斯塔克·德雷珀奖)等。

在科技进步的推动下，旭化成电子业务也取得了惊人成就。

成立于1922年的旭化成株式会社是日本著名的化工企业，2016年主营化学品的销售额为84.49亿美元，全球化工企业排名39位。这家日资巨头从工程塑料、防火防震的建筑材料到医药用品、医疗器械以及电子等都处于世界领先。

吉野彰所在的锂电池研发，属于旭化成材料领域，公司也极为重视。

就商业产成品来说，旭化成在全球锂电池行业的影响力则体现于隔膜材料的第一话语权，拥有世界最高市场份额。凭借着2015年2月斥资22亿美元收购全球第三大电池绝缘体生产商美国Polypore International公司的这一举动，成为了干湿法隔膜的主导厂家。

2017年3月，旭化成宣布投资150亿日元，用于滋贺县守山市的锂离子二次电池(LIB)用的隔膜，实现锂电隔膜2亿平方米/年的产能，并预计在2020年实现11亿平方米/年的产能。

由于隔膜在生产过程中技术壁垒不低，对设备及设计、产品批次稳定性以及工人熟练程度都有着很高的要求，因此这一领域被日本旭化成、韩国SKI、东丽-BSF以及美国Celard等四大企业垄断，市场占有率高达70%。不过，随着锂电池需求的增大，中国企业如沧州明珠、星源材质也在尽快谋求发展，赶上锂电池快速发展的节奏。

多技术路线并举

20多年前，当Windows95到来的那一刻，吉野彰彻夜难眠。如今，他对于锂电池的发展前景依然充满着期待。

“就锂电池本身而言，现在主要应用在两大领域：一是移动式产品，如手机、电脑，占锂电池使用量的2/3左右;第二大领域便是车载电池。世界变化的速度实在太快了，根据我们2010年掌握的数据统计，当时车载用锂电池几乎是零，现在则要达到30%多，以后这一比例可能还会不断增加。电动汽车的出现，等于给锂电池打开了一个新的应用方向，是全新的商业机遇。”

他不否认，目前车载电池还是有一些弱点的，但这并不能归结于锂电池本身的技术困境，也有一些客观原因。笔记本电池毕竟经历了20多年的时间，但车用电池的使用时长从被开始使用到目前还很短暂，汽车行业在一边摸索新车型，一边研发及制造着锂电池。

另一方面，一辆汽车推出市场的时间很久，从设计到下线通常需要5年的时间，而2017年的一款全新电动汽车可能是2012年设计出来的，包括锂电池等配套产品也是过去的设计。

反过来讲，现在这辆新车其实装的是一块老电池。但是科技研发的速度很快，有的3个月就需要更新一次，锂电池也要面对这种技术难题。

“所以说，有人认为电动车的续航里程还是太短，应尽快解决，我认为锂电池确实有提高的空间，但你要明白车的开发和电池的周期性特点，给它一些时间来解决。如2015年，人们看到了续航里程为200公里左右的电动车，那么到了2020年你可能会看到续航400公里左右的车型。当然也不排除个别车企在设计、研发及生产环节中比别人跑得更快，这也是阶段性的突破。”吉野彰说，续航距离会有变化，真正会变化到什么程度，现在也很难确定。

LIB种类多样，市面上就有磷酸铁锂、三元锂及钛酸锂等各类技术路线。

吉野彰认为，从续航距离看，三元锂电池还是有很大的优势，但如果车主和乘客并不在意每天的路程有多远，而是考虑安全性和耐温能力的话，那么磷酸锂电池和钛酸锂电池确实也是好的选择。“你不能说哪个技术一定是最强的，还是要看你对汽车的性能、安全性和其他需求是什么，所以我感觉在一段时间内锂电池的发展还是多重技术路线并举的。”

让他更为诧异的，还有中国锂电池军团的突围。“比亚迪、CATL等企业都有着非常强劲的动力，技术层面上也很乐观，”吉野彰说道，日本和中国在制造锂电池方面也有一些不同，“最大的区别在于材料上。

日本在材料上的研发时间更长一些，因为有过去积累的经验，所以和近期崛起的中国厂商还不太一样。反过来说，生产装配、新机器等，两国企业没什么大区别。还有一点较关键，锂电池是用在哪个国家、哪个市场的，当地的需求是什么，要怎么去抓住它。”

他说道，目前锂电池主要在日本、中国及韩国等三地企业中竞争，不排除美国和欧洲也会产出，“我认为未来需要关注的是欧洲市场，它会有很大的机会。”

吉野开发出了将正极材料、负极材料、电解液和隔离层（绝缘材料）的最佳材料组合起来的电池基本结构。这4种零部件明显影响电池的输出功率、安全性和使用寿命等，是日本的材料厂商具有优势的领域。

例如，吉野所属的旭化成截至2018年是绝缘材料的世界最大制造商。在树脂等很薄的薄膜方面，采用了该公司具有优势的人工透析膜等技术。

旭化成2015年斥资约2600亿日元收购了同行业的美国Polypore International，正在加强相关业务。目前正在日美的基地推进生产设备的增强，计划到2021年度，使绝缘材料的年产能力比2018年度翻一番。

在绝缘材料领域排在第3位的东丽也决定在匈牙利建设欧洲首座工厂，力争2021年投产。总投资额约为240亿日元，希望争取来自有望在欧洲普及的纯电动汽车的需求。

在以镍和钴作为原料的正极材料领域，世界首位的住友金属矿山以面向纯电动汽车为中心扩大销售。该公司尤其专注于可实现电池的高容量化、1次充电的续航距离延长的镍系。

关于以石墨为主要原料的负极材料，除了日立化成之外，三菱化学与昭和电工等日本企业也均有涉足。日立化成2012年推动在石墨中加入能提高电池容量的硅材料的产品实现实用化。

电解液方面，在面向纯电动汽车等汽车方面，三菱化学掌握世界首位份额。

锂电池首先因用于笔记本电脑等而普及，但拉动今后增长的是纯电动汽车等车载领域。世界性的环保政策的强化形成东风。据调查公司富士经济（位于东京中央区）统计，锂离子电池2019年的世界市场规模预计达到约4.79万亿日元。到2022年将增至5成，达到约7.39万亿日元。

另一方面，迅速加剧的是电池的“货品化（commoditization）”。当初日本企业占市场份额的大部分，但随着制造技术的普及，门槛降低，韩国和中国企业以低价格为武器相继涉足。在车载电池领域，中国宁德时代新能源科技（CATL）从松下夺走份额首位宝座。

在零部件领域，日本企业仍维持优势，但今后如何在技术实力和盈利方面确保竞争力成为课题。

尽管在全球锂电市场占比中，日本在走下坡路，但日本却一直牢牢占据着锂电高端市场的主导地位，其锂电技术也是整个行业的风向标。

一、日本锂电池企业技术路线概况

二、各企业技术路线详情

1、松下-三洋电机

正极材料

研究开发锰酸锂掺杂镍、铝等元素的固溶体类正极材料，以此作为电池的正极材料。目前，已开发出的正极材料有镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂等，并已经在规模化应用。

此外，为解决镍氧化物带来的热稳定性低和安全方面的问题，在正极材料表面进行了纳米涂层处理。

负极材料

目前主要使用碳材料，但同时在积极开发硅合金类负极材料，且已经部分实现应用。

2、 NEC-AESC

通过掺杂镍、铝等元素改善锰酸锂材料能量密度低的不足，实际上路线和松下类似。不过，NEC看起来更大胆一些，正在开发比容量高一倍的镍钻合金的材料来取代锰材料。

目前，此新型正极材料的应用，已经解决了电池耐久性的问题。NEC正在积极开发动力锂电池专用的电极材料，目前已实现应用。

3、 日立

负极材料

日立负极材料的开发目前有两种路线:

1.在碳材料的基础上改进；

2.开发硅合金材料与碳材料的混合体SiO-C。

同时，开发弹性极限应力高且加工性能出色的新型铜箔作为电极材料。

隔膜

在隔膜方面，已经开发出耐200℃高温的陶瓷隔膜材料，是在普通的聚烯烃(Polyolefin)制成的多孔膜上涂布板状的无机微粒子，目前该隔膜材料已经实现应用。

4 、东芝

东芝主要通过提高正极材料的粒子密度来提高电池的能量密度。为将锰钛电池的性能做到最优，东芝使用了燃点较高的电解液和耐热性能出色的隔膜。

5 、英耐时

英耐时坚定地走锰酸锂路线，其锂电池技术水平在所有日本企业中处于领先行列。目前，英耐时提供的动力电池的产品数据都不错，但还需经量产检验。

6、 GS汤浅

GS汤浅在锰酸锂和磷酸铁锂两条路线上都在积极前进，锰酸锂的主要产品有EH6、LEV50，磷酸铁锂的主要产品有LEV25、LIM40。

7 、索尼

索尼在开发磷酸铁锂电池的同时，还在积极开发钴酸锂+锡基合金材料的动力电池。索尼的办法是在钴酸锂材料的粒子表面“进行了0.1~1pm厚的覆膜处理”，正极材料由钴酸钽和三元材料混合而成，同时采用陶瓷隔膜提高安全性。

本文封面图来源于图虫创意