在可充电锂电池的众多错误的开端中,这是第一个。牛津大学的约翰•B.古迪纳夫(John B. Goodenough)是接过接力棒的下一名科学家。古迪纳夫熟悉惠廷汉姆的工作,部分原因是惠廷汉姆在牛津大学获得了博士学位。1978年,惠廷汉姆发表了一篇题为《嵌入型化合物的化学性质:硫属主体中的金属客体》的论文,这篇论文让古迪纳夫确信,锂是电池研究的前沿课题。(古迪纳夫于2023年6月25日去世,享年100岁。)古迪纳夫和研究员水岛公一(Koichi Mizus-hima)开始研究嵌入型锂电池。1980年,两人改进了惠廷汉姆的设计,用钴酸锂代替二硫化钛。新的化学物质将电池的电压提高了2/3,达到了4伏。2008年,古迪纳夫在回忆录《见证恩典》(Witness to Grace)中回忆道,自己给美国、英国和欧洲大陆的电池企业写了信,希望找到一家合作伙伴。但他未能如愿。古迪纳夫还要求牛津大学支付专利费用,但牛津大学拒绝了。像当时的许多大学一样,牛津大学并不愿涉足知识产权,认为此类问题仅限于商业领域。尽管如此,古迪纳夫对自己的电池化学技术仍然信心十足。他参观了英国原子能研究所(AERE),这是一家政府实验室,位于距牛津大学约20公里的哈维尔。该实验室同意为其专利提供资金,前提是这位59岁的科学家和他的共同发明人水岛签署协议,放弃其财务权利。两人同意了这一条件。实验室于1981年获得专利;古迪纳夫从未得到过有关原始电池的任何收益。对于英国原子能研究所而言,这应该是最大的意外收获。它没有做任何研究,现在却拥有了一项专利,其价值将是天文数字。但实验室的管理人员并未预见到这一点。专利归档后,管理人员便将其束之高阁。
可充电锂电池的下一个支持者是日本朝日化学公司34岁的化学家吉野彰(Akira Yoshino)。吉野当时已开始独立研究在电池中使用塑料阳极(由导电的聚乙炔制成),并在寻找与之匹配的阴极。吉野在自传《锂离子电池打开未来之门,发明家背后的故事》(Lithium-Ion Batteries Open the Door to the Future,Hidden Stories by the Inventor)中回忆道,1982年的最后一天,在整理办公桌的时候,他发现了一篇1980年以古迪纳夫为联合作者的技术论文。这篇论文介绍了一种锂钴氧化物阴极,吉野拿到文章后一直没时间阅读。这种阴极能与他的塑料阳极结合使用吗?
1991年,索尼公司推出了这款电池,并将其命名为“锂离子”这个人们如今耳熟能详的名字。很快,锂离子电池开始应用于便携式摄像机,然后是手机。此时,距离惠廷汉姆的发明已经过去了19年。很多公司都曾有机会利用这项技术,但最终都以放弃告终。首先是埃克森公司,该公司的高管做梦也想不到,锂离子电池最终会让电动汽车与石油能源汽车展开激烈竞争。部分观察人士后来表示,埃克森放弃此项技术是在合谋打压石油能源的挑战者。但埃克森公司也曾将该技术授权给另外3家公司,却未能有一家公司取得成功。然后是拒绝支付专利费用的牛津大学。最后是朝日化学,该公司高管层对是否决定进入电池市场犹豫不决。(1993年,朝日化学终于涉足该领域,与东芝公司合作生产锂离子电池。)索尼公司和英国原子能研究所从电池业务中获利最多,双方的成功均得益于运气。英国原子能研究所只为一项后来被证明有价值的专利支付了法律费用,却经人提醒才想起自己拥有这项专利。虽然英国原子能研究所从专利中具体获利多少尚不清楚,但大多数观察人士认为,在专利到期之前,英国原子能研究所至少获利5000万美元,甚至可能超过1亿美元。同时,索尼公司也幸运地接待了朝日化学的栗林,从而让索尼公司走上了电池商业化的道路。索尼销售了数千万块电池,然后将英国原子能研究所的专利再授权给其他20多家亚洲电池制造商,这些制造商又生产了数十亿块电池。2016年,索尼公司以175亿日元(约合今天的1.26亿美元)的价格将其电池业务出售给了日本村田制造公司。惠廷汉姆、古迪纳夫和吉野这3位最初的研究者均未从这些利润中分得一杯羹。不过,这3位科学家获得了2019年的诺贝尔化学奖。索尼公司的吉尾西当时已经退休,并未入选诺贝尔奖,据日本每日新闻社报道,他在新闻发布会上抨击了这一结果。回想起来,锂离子的早期历史现在看起来像是两个世界的故事。一个科学的世界,一个商业的世界,两者很少重叠。化学家、物理学家和材料学家默默工作,在技术出版物和会议上分享各自的成果。与此同时,商业世界并未期待科学家的突破,也并未发现新电池化学技术的潜力,即使是其自己的研究人员取得的进步也未得到重视。如果不是索尼公司,可充电锂电池的光芒可能还会被掩盖多年。几乎可以肯定的是,这家公司之所以成功,是因为其特殊环境使它能够理解并欣赏栗林的原型设计。索尼公司当时已经进入了电池行业,需要为自己的新型摄像机提供更好的电池,并且一直在尝试开发自己的可充电锂电池。索尼的工程师和高管们清楚地知道这个难题的走向,认识到了许多人忽视的事实。正如一个多世纪前路易斯•巴斯德(Louis Pasteur)的名言所说的那样:“机遇青睐有准备的人。”锂离子电池的故事表明,巴斯德说的没错。作者:Charles J. Murray