獲得2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的鋰離子電池開(kāi)發(fā)者、旭化成名譽(yù)研究員吉野彰也表示,“IT(信息化技術(shù))和移動(dòng)革命之后將是ET(能源與環(huán)保技術(shù))革命”,闡述了對(duì)元素符號(hào)“Li(鋰)”的期待感。他心中所想的大概就是純電動(dòng)汽車(chē)(EV)。
但是,最了解純電動(dòng)汽車(chē)多么難以普及的或許就是吉野。在記者會(huì)上,他面帶憂慮地表示,“在材料層面仍存在很困難的問(wèn)題”,給人留下深刻印象。
吉野彰所說(shuō)的“很困難的問(wèn)題”指的是什么呢?純電動(dòng)汽車(chē)的確被稱(chēng)為第4次浪潮,在日本面向一般消費(fèi)者的只有日產(chǎn)的“LEAF(中國(guó)名:聆風(fēng))”和美國(guó)特斯拉的跑車(chē)等。因此在日本的街頭遇到的機(jī)會(huì)很少。
我們來(lái)看一看電池材料——鋰的開(kāi)采一線。因“天空之鏡”這一絕景而聞名的南美烏尤尼鹽沼的鋰儲(chǔ)量達(dá)到地球整體的一半,被稱(chēng)為“鋰領(lǐng)域的沙特阿拉伯”。但在鹽湖所在的玻利維亞、智利和阿根廷的邊境附近,類(lèi)似于19世紀(jì)末的阿拉伯半島發(fā)生的資源爭(zhēng)奪戰(zhàn)并未出現(xiàn)。
究其原因,是因?yàn)槠?chē)領(lǐng)域今后可能發(fā)生的從石油到鋰的能源轉(zhuǎn)型是在20~30年里的緩慢變化。在汽車(chē)使用的電池的世界里,并不存在類(lèi)似于半導(dǎo)體的“摩爾法則”。
摩爾法則指的是“半導(dǎo)體的運(yùn)算能力每隔1年半提高至2倍、成本降至一半”,這一經(jīng)驗(yàn)法則在高科技行業(yè)廣為人知。摩爾法則1960年代問(wèn)世以后從未失效,在其發(fā)展的延長(zhǎng)線上誕生的是最近的智能手機(jī)和AI(人工智能)。
如果相同的法則也在汽油車(chē)領(lǐng)域有效,情況將會(huì)如何呢?美國(guó)《紐約時(shí)報(bào)》的專(zhuān)欄作家托馬斯·弗里德曼在著作《謝謝你遲到》中估算稱(chēng),1971年制造的大眾甲殼蟲(chóng)(VolkswagenBeetle)如今將是“1升汽油行駛85萬(wàn)公里,價(jià)格降至僅僅4美分”。
實(shí)際上汽油車(chē)未能這樣,采用鋰離子電池的純電動(dòng)汽車(chē)或許也和摩爾法則無(wú)緣。與硅微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)性能提高的半導(dǎo)體不同,對(duì)電池來(lái)說(shuō)“輸出功率變大后,蓄電量將減少”這一物理極限擋在前面。難以期待蓄電量會(huì)出現(xiàn)驚人的提升。同時(shí),越是像汽車(chē)電池那樣需要巨大輸出功率的產(chǎn)品,越難以提高性能。
與其他材料相比,鋰被認(rèn)為充電效率更高。但是,鋰電池的單位能量?jī)H為汽油的20分之1左右。如果這個(gè)差距無(wú)法縮小,要增加馬力和行駛距離,就只能擴(kuò)大電池的尺寸。因此,在具有高輸出功率、且續(xù)航距離較長(zhǎng)的特斯拉上,使用了6千多個(gè)比中國(guó)的5號(hào)電池稍大的圓柱型鋰離子電池,僅電池價(jià)格就達(dá)到300萬(wàn)日元以上。
力爭(zhēng)開(kāi)發(fā)劃時(shí)代電池的研究在全世界廣泛展開(kāi)。其中有些項(xiàng)目的技術(shù)猶如魔法一般,這也成為話題,但大多只能在研究所之中行得通。假設(shè)今后能迎來(lái)重要節(jié)點(diǎn),將是日本企業(yè)也在開(kāi)發(fā)的“全固體電池”技術(shù)。全固體電池同樣用鋰離子承擔(dān)產(chǎn)生電力的職責(zé),但存儲(chǔ)電力的容量、充電時(shí)間和重量均有望明顯超過(guò)現(xiàn)有的鋰電池。
不過(guò),全固體電池的實(shí)用化被認(rèn)為要等到2025年以后,在原材料穩(wěn)定采購(gòu)和生產(chǎn)成本方面的課題很多。結(jié)果,現(xiàn)狀是如果問(wèn)1年里全世界銷(xiāo)售的約為9千萬(wàn)輛新車(chē)的幾成將被純電動(dòng)汽車(chē)替代,波士頓咨詢集團(tuán)認(rèn)為到2030年達(dá)到14%,這屬于比較樂(lè)觀的看法,認(rèn)為僅為7~8%左右的智庫(kù)和調(diào)查公司明顯更多。
歐盟、中國(guó)、美國(guó)加利福尼亞州作為應(yīng)對(duì)氣候變暖和大氣污染的對(duì)策,提出了推動(dòng)早日引進(jìn)純電動(dòng)汽車(chē)的政策目標(biāo)。歐盟宣布2040年以后全面禁止采用內(nèi)燃機(jī)(汽油和柴油發(fā)動(dòng)機(jī))的汽車(chē),但這一目標(biāo)明顯不現(xiàn)實(shí)。
結(jié)果,在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)重新評(píng)估源自日本的混合動(dòng)力技術(shù)(并用發(fā)動(dòng)機(jī)和馬達(dá))的趨勢(shì)。中國(guó)2019年夏季決定改變方針,放寬了環(huán)保政策,同時(shí)此前地位與汽油車(chē)相同的混合動(dòng)力車(chē)也被列為環(huán)保車(chē),似乎判斷純電動(dòng)汽車(chē)的普及需要較長(zhǎng)時(shí)間。
據(jù)稱(chēng)日本首款混合動(dòng)力車(chē)“普銳斯(第一代)”的開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)人、豐田原理事八重樫武久把烏尤尼鹽沼設(shè)為手機(jī)的待機(jī)界面。他也表示,“日本是電動(dòng)技術(shù)的寶庫(kù)?;蛟S能向海外輸出更多種組合搭配”。或許會(huì)如此。鋰革命剛剛起步。在全面的純電動(dòng)汽車(chē)時(shí)代到來(lái)之前,日本應(yīng)該也擁有相應(yīng)的技術(shù)和商品戰(zhàn)略。