鋰離子電池如今是科技世界里的主角，在我們的日常生活中，從手機(jī)、電腦到當(dāng)下炙手可熱的智能電動(dòng)汽車，都離不開(kāi)鋰離子電池為它們供應(yīng)驅(qū)動(dòng)力。曾任日產(chǎn)電動(dòng)技術(shù)開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)人的堀江秀明（HideakiHorie）在推動(dòng)鋰離子電池的商業(yè)化進(jìn)程中功不可沒(méi)，如今，他研發(fā)的全聚合物電池可以將電池的大規(guī)模生產(chǎn)成本降低90%，且安全性得到大幅提升。

堀江秀明在2018年自立門戶，成立了ApB公司，總部位于東京，旨在制造“全聚合物電池（all-polymerbatteries）”，公司名稱也由此而來(lái)。今年年初，該公司獲得了一批日本公司的資金支持，其中包括大林組株式會(huì)社、工業(yè)設(shè)備制造商橫河電機(jī)和碳纖維制造商帝國(guó)人造絲。

堀江秀明表示，“目前鋰離子電池的生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題是，整個(gè)制造過(guò)程的復(fù)雜程度幾乎趕上了半導(dǎo)體這類精密儀器，而我們的目標(biāo)，是將它的制造過(guò)程簡(jiǎn)化，更像鋼鐵生產(chǎn)。”

每一節(jié)電池的生產(chǎn)都要在無(wú)塵的條件下進(jìn)行，同時(shí)利用氣閘來(lái)控制濕度，并保證持續(xù)的空氣過(guò)濾和嚴(yán)格的精度來(lái)防止高活性材料的污染。這一系列操作都造價(jià)不菲，以至于韓國(guó)LG化學(xué)、我國(guó)寧德時(shí)代和日本松下等少數(shù)優(yōu)秀公司會(huì)花費(fèi)數(shù)十億美元去建造一個(gè)合適的電池廠。

堀江秀明所研發(fā)的全聚合物電池將傳統(tǒng)鋰離子電池的兩大基本部件——金屬內(nèi)襯電極和液體電解質(zhì)都用樹(shù)脂結(jié)構(gòu)所替代。這種方法極大地簡(jiǎn)化并加快了制造速度，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程就像“為面包抹黃油”相同簡(jiǎn)單。10米長(zhǎng)的電池板可以“像座墊相同”相互堆疊。重要的是，樹(shù)脂電池在穿刺時(shí)不會(huì)有起火風(fēng)險(xiǎn)。

雙極結(jié)構(gòu)全聚合物電池技術(shù)

全聚合物電池（右）將傳統(tǒng)電池（左）中液態(tài)電解質(zhì)和金屬電極用聚合物取代，每一節(jié)電池的正面和背面由高分子聚合物電流收集器構(gòu)成，且各有一個(gè)電極來(lái)構(gòu)成單節(jié)電池外殼的一部分。將若干個(gè)這樣的電池堆疊在一起，就形成了具有雙極結(jié)構(gòu)的電池組，出現(xiàn)垂直于電極平面的電流。

由于采用了雙極性結(jié)構(gòu)和聚合物成分材料，電池制造所需的零部件少了，因此，全聚合物電池在電池的尺寸和形狀上具有很高的靈活性，這將有助于我們制造更厚的電極和更大的電池。

ApB最大投資方之一的三洋化學(xué)總裁兼CEO安藤隆夫表示：“全聚合物電池具有不易起火、不會(huì)因鉆孔或切割而損壞、尺寸和形狀具有高度靈活性、制造成本低等特點(diǎn)，將為創(chuàng)造可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)做出貢獻(xiàn)”。

先專注于非汽車領(lǐng)域

今年三月份ApB籌集了80億日元（人民幣5.2億元），雖然從廣泛的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，這個(gè)數(shù)字不大，但足以為一家明年開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)的廠供應(yīng)全套設(shè)備。堀江秀明估計(jì)，這筆資金可以使他的廠在2023年達(dá)到1千兆瓦時(shí)的產(chǎn)量。

鋰離子電池自三十年前首次商業(yè)化以來(lái)，已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。與10年前相比，它們的壽命更長(zhǎng)、功率更大、成本降低了85%，成為推動(dòng)智能手機(jī)和平板電腦上升的主力軍，其內(nèi)部功能越來(lái)越強(qiáng)大。但安全問(wèn)題仍然存在，從特斯拉汽車到波音夢(mèng)幻飛機(jī)和三星手機(jī)的幾起起火事故來(lái)看，電池都是罪魁禍?zhǔn)住?/p>

“僅從物理學(xué)的角度來(lái)看，鋰離子電池簡(jiǎn)直人類創(chuàng)造的最好取暖器?！避ソ忝髡f(shuō)。在傳統(tǒng)的電池中，一次電池穿刺會(huì)出現(xiàn)數(shù)百安培的浪涌電流，是普通家庭用電電流的數(shù)倍。溫度會(huì)飆升至700攝氏度。ApB的電池通過(guò)雙極設(shè)計(jì)，防止了這一災(zāi)難性的情況，摒棄了現(xiàn)在的電力瓶頸，讓電池的整個(gè)表面都能吸收電流。

但該技術(shù)并非完美無(wú)瑕，因?yàn)榫酆衔锊幌窠饘倌菢泳哂袑?dǎo)電性，這可能會(huì)大大影響電池的承載能力。雙極設(shè)計(jì)的一個(gè)缺點(diǎn)是每節(jié)電池只能背對(duì)背串聯(lián)，更難對(duì)單節(jié)電池進(jìn)行控制。成本的降低也不足以與現(xiàn)有鋰離子電池相抗衡。在未來(lái)15年甚至更久，液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池仍將是主流，雖然它并不完美，又很貴。

堀江秀明也承認(rèn)ApB無(wú)法與電池巨頭競(jìng)爭(zhēng)，因?yàn)楹笳咄顿Y了數(shù)十億，受益于規(guī)模經(jīng)濟(jì)。因此，ApB不會(huì)瞄準(zhǔn)汽車領(lǐng)域的“紅?！保菚?huì)首先專注于建筑、辦公室和發(fā)電廠。到2025年，電池市場(chǎng)在全球范圍內(nèi)的價(jià)值將達(dá)到1，000億美元，是去年規(guī)模的5倍多。僅美國(guó)和我國(guó)在此期間可能會(huì)上升10倍，達(dá)到70億美元，成為儲(chǔ)能需求上升的重要來(lái)源。

堀江秀明的電池生涯

現(xiàn)年63歲的堀江秀明在鋰離子電池誕生之初就開(kāi)始了他的職業(yè)生涯。1990年二月，在他任職日產(chǎn)的早期，就開(kāi)始了對(duì)電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的研究。幾周后，索尼公司宣布計(jì)劃將鋰離子電池商業(yè)化，震驚了押注鎳氫技術(shù)的業(yè)界。而堀江秀明看到了這一前景，并在同年推動(dòng)兩家公司聯(lián)合開(kāi)展研究工作。

到了2000年，在日產(chǎn)決定放棄電池業(yè)務(wù)時(shí)，堀江秀明成功勸說(shuō)戈恩投資電動(dòng)汽車領(lǐng)域，這才有了日后稱霸電動(dòng)汽車領(lǐng)域10年之久的日產(chǎn)Leaf。堀江秀明在日產(chǎn)工作時(shí)就提出了全聚合物電池的想法，但沒(méi)能得到公司的支持，無(wú)法實(shí)現(xiàn)。2012年，他在東京大學(xué)任教時(shí)，三洋化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社找到了他，共同開(kāi)發(fā)了世界上第一塊使用導(dǎo)電凝膠聚合物的電池。2018年，堀江秀明創(chuàng)立了ApB，三洋化學(xué)成為他的早期投資者之一。

堀江秀明表示，ApB已經(jīng)敲定了第一個(gè)客戶，是一家大型日本公司，該公司的產(chǎn)品重要銷往海外，具體細(xì)節(jié)最早會(huì)在今年八月份公布。“這證明了我們的電池是可以大規(guī)模量產(chǎn)的，”堀江秀明說(shuō)?！拔覀冋谧尰瘜W(xué)重新成為主角，電池制造商將只是一個(gè)組裝商。”