吉野彰對電池發展與未來的觀點

 

刊登日期:2019/12/16
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李守仁/ 健行科技大學;白立文/ 工研院材化所
 
2019年是旭化成榮譽研究員吉野彰先生豐收的一年;5月甫獲歐洲發明家獎(European Inventor Award),10月再獲諾貝爾化學獎。1948年出生的吉野先生,1972年自京都大學畢業後,隨即進入旭化成工作,1981年起開始投入蓄電池的研究,1985年提出鋰離子電池基本結構專利申請。大半輩子鑽研於鋰電池的吉野先生終於如他自己所預言的,獲得了今年度的諾貝爾化學獎。本文將綜整他過去的一些觀點,供大家參考。
 
智慧手機、電動車、鋰離子電池等為人類社會帶來重大變革的產品,都是日本拿手的產業領域。鋰離子電池是IT革命與行動裝置革命重要的支柱,吉野先生認為,AI、IoT與鋰離子電池有很高的關聯性。例如,電動車往自駕車發展、以電動車電池儲存太陽光電發電電力,鋰離子電池有機會發展出新的功能等等。不只是鋰離子電池,邁入行動IT社會時還需串聯其他的新技術。IT革命帶給人類的改變將超出一般大眾的理解。
 
對電動車而言,最大的問題在於續航力。多加一顆電池,就多增加成本。一旦串聯AI以後,這就不是太大的問題了。即使電池很貴、即使電動車很貴,共享便可以減少個人的負擔。下一個的挑戰是耐久性。汽車共享會增加車輛的使用率,目前電池的長期信賴性仍然不足。現在的鋰離子電池做不到的,在未來是可能可以達到的。
 
對於目前很夯的全固態電池,吉野先生則建議要學習相關新知識。電解質什麼時候可以實用化,是大眾關心的問題。全固態電池推翻了原有的知識,充滿了傳統教科書中沒有清楚解釋的現象,存在很多挑戰課題。針對問題的現象,應該要有新的思考方法,新的知識,最重要的是要逐項理解並與技術連結。
 
一旦開發出新的電池,汽車持續結合電動化與各種新技術,將對未來的汽車社會造成極大的變革。目前的LIB市場以容量為基準的用途分類,2010年以前99.9%用於行動IT。2010年是日產汽車「Leaf」等EV初問世的年代,此後四年大致維持此狀態,汽車用途持續少許增加。自2015年後汽車用途開始大幅增加,2017年時汽車用途已超過行動IT用途。首代量產EV的續航距離(充電一次的行駛距離)僅200公里,此種最初的車用LIB約2015年開始量產,5〜6年後,轉換成先進LIB,續航距離延長為300〜400公里,2025年以後要延長為500公里以上,則需下世代創新型電池。這是從事電池研發者的挑戰與機會。
 
預估2025年之後EV會持續增加,最主要的原因是汽車的環境規範趨於嚴格。自2018年起,歐美與中國均對環保問題做出嚴格的規定。美國加州空氣資源局(CARB:California Air Resources Board)規定,自2018年起,車廠銷售的全部車輛中必需有4.5%以上為零排放車,依此推估,至2025年將增加為22%,雖不確定屆時是否可以達成目標,但可確定的是,零排放車一定會因此而增加。
 
顛覆傳統的價值觀可引發大的社會變革
未來的汽車社會將朝「AIEV(自駕電動車)」發展,AIEV是人工智慧(AI)與EV的結合,創造出的新汽車社會名詞。AIEV的定義為,以AI技術創出具備無人自動駕駛功能的EV。如果可以確保電動車共享制度,個人需負擔的費用將降為燃油車的約1/7。
 
至於AIEV的具體情境則如:計程車自動駕駛化,不需要駕駛員。無人計程車以連接網路,各種資訊共有化,融入共有的功能。想搭乘時滑一下手機,30秒內車子就來了。到達目的地時直接下車即可。回程時再以智慧手機叫車,車子馬上來。這就是AIEV的使用情境---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

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