镍镉电池充电 20 世纪 70 年代石油危机：中东暴富与欧美日的惨重损失

镍镉电池充电 20 世纪 70 年代石油危机：中东暴富与欧美日的惨重损失

作者/王芙蓉

编辑/赵艳秋

20世纪70年代，中东地区爆发了石油危机，当时石油价格只有煤炭的一半，产油国对此不堪忍受，成立了欧佩克组织，以石油为武器对抗欧美国家。

其结果是油价飙升，战乱不断。一方面，巨额财富涌入中东，中东所有产油国一夜暴富，如同从城中村搬迁过来的人们一样。石油储量最丰富的沙特阿拉伯，1971年财政收入只有14亿美元，但在石油危机后飙升至1000亿美元。石油美元的涌入，让这些贫瘠的土地迅速沉浸在资本主义的颓废之中。海湾地区成了富人的代名词，豪车随处可见，高楼大厦从沙漠中拔地而起。

另一方面，石油危机也让欧美、日本等工业国家损失惨重。美国石油巨头埃克森美孚开始寻求石油替代品，并在全球范围内招募了一批研究人员来应对石油危机。英国研究员惠廷汉姆就是其中之一。用诺贝尔奖官员的话来说，锂离子电池的基础是在 1970 年代的石油危机期间奠定的。

商业需求迅速推动了科技进步。1976年，惠廷汉姆在埃克森公司开始研发锂离子电池的原型。他通过研究超导体，发现了一种能量非常丰富的材料——锂金属，并将其作为电池的阴极，而电池的阳极则采用二硫化钛，这是一种释放电子能力极强的材料。惠廷汉姆由此研发出可在室温下工作的可充电锂离子电池。埃克森公司也申请了世界上第一个锂电池发明专利。

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但由于二硫化钛电化学性质不稳定，锂电池极易发生爆炸，无法实现商业化使用。

虽然没有取得商业上的成功，但惠廷汉姆提出的原理却成为锂离子电池成功商业化的基石。惠廷汉姆被引用最多的文章是一篇关于锂离子电池的综述，介绍了电池正极材料的研发历史和未来方向。

当时，因为在麻省理工学院的研究项目被砍，被迫到英国牛津大学教授化学的古迪纳夫（）很快在惠廷汉姆的工作基础上提出了使用钴酸锂作为锂电池正极材料。这种材料不仅解决了锂电池爆炸的问题，还能产生高达 4 伏的电压，让电池可以做得更小，容量更大，为便携式电子设备打开了道路。后来，古迪纳夫发明了磷酸铁锂这种电极材料。

不过古迪纳夫的研究成果并没有得到英国人的重视，最终还是索尼抢占了先机。上世纪 80 年代末，日本科学家吉野彰开发出了第一块商用锂离子电池。他采用了古迪纳夫研发的高电压钴酸锂材料，并在负极中使用了低温石墨材料，让电池更加安全，真正推动了锂电池的发展。用吉野彰的话来说，他和古迪纳夫的关系就像父子一样。

石墨负极的应用，在一定程度上解决了锂电池枝晶生长的问题。原有的金属锂电池有一个致命的缺陷，就是其表面会形成一些“小毛刺”，专业术语上称之为枝晶。随着电池的使用，这些枝晶会越来越大，最终刺破电池正负极之间的隔膜，造成短路，导致电池自燃。

然而这种锂电池在开发出来的头三年里根本卖不出去，这让吉野彰承受着巨大的精神和身体压力。

1992年，索尼在吉野彰和古迪纳夫的研发基础上将锂电池商业化，这种以钴酸锂为正极材料的电池至今仍是便携式电子设备的主要电源。

据媒体报道，锂电池有好几位“老爹”，三位诺贝尔奖得主被媒体誉为“锂电池之父”。其实三人对锂电池的贡献是一致的，各自都在前人工作的基础上一步步创新、改进。这也是诺贝尔奖颁给这三个人而不是其中一人的原因。但毫无疑问，三人都是锂电池领域的“教父”。

三位获奖者中，97岁高龄的古迪纳夫最受关注，除了对锂电池的杰出贡献外，他自身的传奇经历也为其加分不少。

这位“足够好先生”出身于一个“足够好”的家庭，他的父亲是耶鲁大学的学者，他自己也考入耶鲁大学学习古典文学，为了补学分，他选修了两门化学课，但毕业时却拿到了数学学士学位。

因为二战，Good 先生再次加入了美国空军。后来，在政府的资助下，他被选入芝加哥大学物理系学习，师从齐纳二极管发明者、诺贝尔奖得主齐纳，获得固体物理学博士学位，一直从事物理材料的基础研究。

坑爹的人生才刚刚开始。1976年，古迪纳夫已经年过50，他的经历和工作与他后来的事业关系不大。但他人生的转折点就发生在这一年。古迪纳夫到英国牛津大学任教，担任无机化学研究负责人，开始研究固体化学。

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为了安慰焦虑的中年人，人们喜欢举出马云39岁创办阿里巴巴、任正非43岁创办华为、褚时健74岁在山上种橘子等例子。如今，又有一个令人振奋的案例：诺贝尔化学奖得主古迪纳夫54岁开始进入化学领域。

你不再年轻了，你觉得你应该做点什么吗？看来还不算晚。

2004年，大阪警方逮捕了一名涉嫌盗窃电器的职员和一名大学生。这里的电器既不是电风扇也不是充电宝。两人只是因为随身携带的电器没电了，就从户外插座偷电。涉案金额不到1日元。

工作人员深夜拔掉餐厅招牌插座，为手机充电5分钟；大学生拔掉超市自动售货机电源，换上自家收音机，虽然涉案金额很小，但在当地已构成偷电罪，秉公执法的警察还是将两人拘捕。

日本民众的日子真的不好过，没电、没网已经成为21世纪年轻人的头号公敌，幸亏其他地方的法律没那么严格，不然估计一大批用户要坐牢了。

当时，市面上的手机电池主要为镍镉电池，摩托罗拉公司开发的第一代手机重量超过1公斤，电池的重量和体积几乎占据了手机机身的一半。6节镍镉电池用胶带捆扎在一起，放在一个绿色的电池仓内。

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在锂电池出现之前，业界使用的充电电池还是铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池。由于铅和镉属于重金属，对环境的压力很大。在当年日本的“痛痛病事件”中，镍镉电池就被认为是罪魁祸首之一。

镍镉和镍氢电池除了污染环境之外，还有一个非常大的缺点，就是有严重的记忆效应。如果在电量没有完全用完之前就充电，电池容量就会下降，电池寿命也会受到影响。所以即使锂电池现在已经没有记忆效应，但那个年代受过教育的用户还是记得，先用完电再充电是对一块电池最基本的尊重。除了效率低之外，充电速度也非常慢，第一代手机的通话时间只有二十多分钟，而要完全充满这六块电池，需要十个小时的时间。

锂电池的出现迅速在消费类电子产品中普及，几乎所有的便携式电子设备都采用锂电池供电。

索尼是最早将锂电池商业化的公司，但遗憾的是锂电池始终没有成为索尼的主营业务。无法忍受亏损的索尼最终在2016年将电池业务以11亿元人民币的价格卖给了村田制作所。

索尼做锂电池的初衷是为了满足自家相机的需求，索尼相机部门坚信每卖出一台相机就能卖出多块电池，然而结果事与愿违，平均每台相机对应的电池组销量只有1.2块，销售业绩惨不忍睹。

1994年，戴尔成为索尼的救星。戴尔的笔记本电脑采用的是索尼的锂电池。当时戴尔的广告语是“你可以在从纽约飞往洛杉矶的飞机上使用它”。两地之间的飞行时间长达6个小时，这在当时是一种奢侈。

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当时索尼刚刚接到大订单，但第二年其锂电池工厂就发生火灾，烧毁了超过100万块电池。这场大火将刚刚起步的索尼烧成了灰烬。关键是，这件事情对消费者信心打击很大，锂电池当时还是个新鲜事物，经不起太大的风吹雨淋。

此次火灾是由于工人未使用高阻燃性的托盘材料，不小心产生的小火苗瞬间蔓延开来。幸好当局并未将锂电池归类为危险品，这让锂电池得以在越来越多的电子消费产品中使用。

然而他的研究成果被广泛应用于手机之后，吉野彰却没有享受到任何好处，他对手机产生了抵触情绪，直到最近才开始随身携带手机。

除了消费电子产品之外，锂离子电池在动力电池领域也大步迈进，引发汽车革命。

已宣布停止汽油机研发规划，转而采用电驱动和燃气机。我国海南省已规定今年3月1日起逐步禁售燃油车，工信部也已试点禁售燃油车时间表。

过去汽车的心脏是发动机，现在变成了动力电池。电动汽车最核心的动力总成是电池系统+驱动系统+电控系统组成的大三电系统。动力电池的成本占汽车总成本的25%-40%。

形势正在发生变化，过去各大车企都需要在发动机方面拥有绝对话语权，以保证品牌的核心竞争力和利润。如今，权力正在慢慢转移到电池制造商身上，戴姆勒已经放弃了电池单元的生产，全球最大的汽车零部件巨头博世也放弃了自己做动力电池的尝试，退出了主机厂争相进入的这条“超级赛道”。

动力电池本来就供不应求，马斯克对松下的电池供应非常不满，而掌控动力电池供应的LG等企业势力庞大，稍有不合就涨价，丰田则选择与比亚迪合作发展新能源汽车。

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2017年10月，欧盟委员会能源联盟成立了欧洲电池联盟。两年后，欧洲九国成立了第二个汽车电池联盟，宝马、巴斯夫等厂商选择加入。正如吉野彰所言，锂电池正在重新定义汽车的未来。

20世纪曾发生过三次石油危机，每次都给全球经济带来动荡，甚至引发局部战争，除了各国之间的政治博弈外，锂电池在解决石油危机中也发挥了至关重要的作用。

好在老头子甚至开始担心锂资源会不会像石油一样成为战争的导火索，显然，锂离子电池的发展已经推动了一场能源革命。

关于诺贝尔奖有一个奇怪的理论：你越想要它，你获得它的可能性就越小。

2019年诺贝尔和平奖的热门人选是16岁的瑞典环保人士桑伯格。这个眼睛睁得大大的姑娘，曾在联合国舞台上斥责各国领导人，她重复最多的一句话是：“你们怎么敢这样。”她咬牙切齿，恨不得把特朗普等人剁成碎块。一时间，她成了媒体宠儿，被视为诺贝尔和平奖的“领跑者”。

结果，今年的诺贝尔和平奖颁给了埃塞俄比亚总理。类似的情况在诺贝尔奖历史上屡见不鲜。每年诺贝尔奖评选时，村上春树都被拿来消费，仿佛全世界的读者都认为他应该获奖，只有诺贝尔基金会的评委们不这么认为。

有媒体去问诺贝尔奖基金会，为何村上春树没入选，得到的回复是四个字：无可奉告。里奥曾连续22年蝉联奥斯卡亚军才终于如愿，而连续14年蝉联诺贝尔奖亚军的村上春树，还是需要稍微忍耐一下。如果觉得委屈，作家残雪今年3月接受采访时说的话或许可以安慰村上春树，“诺贝尔文学奖只是主要颁发给通俗作品的文学奖，价值很低。”

事实上，这三位锂电池领域的顶尖科学家早已获得过无数荣誉和奖项。“足够好先生”几乎囊括了科学、物理、化学和工程领域所有重大荣誉和奖项，包括费米奖、德雷珀奖以及奥巴马授予他的国家科学奖章。吉野彰则获得过包括日本紫绶带勋章、俄罗斯全球能源奖、欧洲发明家奖和德雷珀工程奖等荣誉。显然，他们唯一没有拿到的，就是科学界的王冠——诺贝尔奖。

他们或许不在乎奖金，但不可能说不在乎诺贝尔奖的荣誉。吉野彰妻子透露，丈夫关注诺贝尔奖15年了，“终于等到了你，很庆幸自己没有放弃。”

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但当吉野彰获得诺贝尔奖的消息传到日本的时候，东京广播公司的一名记者灵机一动，采访了吉野彰年轻时经常光顾的夜总会。日本电视台真是一个神奇的存在。那里的妈妈桑回忆起25年前吉野彰坐在夜总会的沙发上说他一定会获得诺贝尔奖。

和他一样，“足够好先生”也在焦急地等待，他被戏称为化学界的村上春树。最早提出锂电池结构的惠廷汉姆自2015年起就出现在汤森路透发布的“诺贝尔奖得主预测”名单中。

2001年，日本政府启动了一项引起争议的“诺贝尔奖计划”，提出“日本应在诺贝尔奖所代表的国际科学奖项数量上保持与欧洲主要国家相同的水平，并争取在未来50年内将诺贝尔奖获得者数量增加到30人”。

没想到，日本获奖人数却暴增，19年间，日本共有19位诺贝尔奖得主，当年设定的KPI三分之二轻松达成。

中国诺奖得主数量很少。在获得诺奖之前，勤劳智慧的中国人起初极其渴望，但后来表面上却不屑一顾，因为一个三四线北欧国家颁发的奖项，意义不大。后来有了莫言、屠呦呦等获奖，人们的心态才逐渐平静，政府的态度也不像日本那么激烈。事实上，北京通州制定了一项政策，诺奖得主租房可享受100平米住房补贴。

中国虽然不盛产诺贝尔奖得主，但在锂电池产业化上却东山再起。在总是力争上游的美国，最受瞩目的锂电池制造商A123已于2018年破产。销售吹风机和吸尘器的英国公司戴森最近决定放弃制造电动汽车，转而制造动力电池。

不过锂电池行业，竞争几乎是中日韩三国之间的，中国有CATL、比亚迪，日本有松下、TDK、村田、东芝，韩国有三星SDI、LG化学。

CATL已经占据了全球27%的市场份额，以前想买锂电池，得跟索尼搞好关系，现在可能得跟福建的CATL搞好关系。

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在过去的半个世纪里，晶体管和阿帕网的发明非常成功。无论多少赞誉都无法赞美这些革命性技术对人类的贡献。它们不仅带来了信息革命，还催生了一大批伟大的公司。1956年，晶体管的发明者获得了诺贝尔物理学奖，集成电路的发明者也在2000年获得了诺贝尔物理学奖。相比之下，一直默默支撑着这个行业的锂电池却常常被忽视，并未受到诺贝尔奖的青睐。

电池归根结底是化学反应，并不遵循半导体行业的摩尔定律，因此很难在一两年内实现快速发展。三星手机、特斯拉、蔚来汽车的自燃，一再警告人类，锂电池的能量密度已经越来越接近极限。整个行业都在另辟蹊径，大家都开始探索充电技术，从普通快充到65W超级快充，不仅有有线充电，还有无线充电。这里的逻辑是，手机的续航被锂电池牢牢地压在了地盘上。聪明的人类提高了充电效率，半小时甚至更短时间就能充满一部手机，将续航带来的不便降到最低。

之前的消费电子产品，包括相机、收音机、笔记本电脑、手机等，创造了无数的应用场景。接下来，锂电池将在电动汽车上大放异彩。虽然自燃时有发生，但电动汽车无疑有着光明的未来。虽然电动汽车动力电池正在开发各种类型的电池，包括石墨烯、核能和钠离子，但看来锂电池仍然是不可替代的。

诺贝尔化学奖公布后，老先生的中国学生都表示，他早就应该获奖了。从之前研发的钴酸锂材料，到后来的磷酸铁锂，90岁高龄的古迪纳夫把目光投向了固态锂电池，而固态锂电池将对汽车电池产生重大影响。他去年接受采访时说：“我想让汽车尾气从世界各地的高速公路上消失，我希望在我死前能看到这一天。我96岁了，还有时间。”

一百年前，日本发明家丰田佐吉在帝国发明协会发出悬赏令：对研制出输出功率100马力、重量不超过60斤、体积不超过10立方英尺、可连续运行36小时的电池的日本人，将奖励100万日元。按照当时的金价，这笔奖金相当于今天的1.3亿元人民币左右，比诺贝尔奖还要丰厚。

如今，锂离子电池已经可以驱动汽车，但诺贝尔奖迟迟不承认这一成就。按照诺贝尔基金会的规定，诺贝尔奖原则上不颁发给已故者。古迪纳夫已经97岁高龄，诺贝尔基金会也在玩弄心跳。好在古迪纳夫先生足够优秀，终于在有生之年等到了诺贝尔奖的承认。他也成为了诺贝尔奖历史上年龄最大的获奖者。

在圈内人看来，Mr. Good 本该获得诺贝尔物理学奖，但他最终却获得了化学奖。不管怎样，这对于一个科学家来说都是最圆满的结局，也是对锂电池对现代社会贡献的极大肯定。借用一句正义的名言，荣誉有时可能会迟到，但不会缺席，历史会给出公正的评价。

结尾

你知道今年诺贝尔奖的结果吗？