【清流閑話·新能源】全球鋰電池封裝發(fā)展史

搭載圓柱鎳鎘電池的世界第一款移動(dòng)手機(jī)——摩托羅拉DynaTAC 8000X

1980年牛津大學(xué)著名的“鋰電池之父”約翰·古德納夫（John Goodenough）及團(tuán)隊(duì)突破性發(fā)現(xiàn)了鈷酸鋰正極材料，這種鈷和鋰的金屬氧化物可以在4伏的電壓下支持半數(shù)的鋰離子脫出而不坍塌，是當(dāng)時(shí)性能遙遙領(lǐng)先的正極方案，但受限于負(fù)極采用鋰金屬的鋰枝晶和粉末化問題，鋰電池一直沒有大規(guī)模商業(yè)化。

直至1991年，索尼發(fā)布了人類歷史上第一個(gè)商用鋰離子電池，通過當(dāng)時(shí)已經(jīng)成熟且簡(jiǎn)潔的卷繞工藝形成了18650圓柱電芯，能量密度達(dá)到80Wh/kg，約為當(dāng)時(shí)鎳氫電池的2倍。這一發(fā)明背后起到?jīng)Q定性作用的是來自索尼的技術(shù)合作方旭化成公司的吉野彰（Akira Yoshino），他在1985年就開創(chuàng)性的使用石墨代替鋰金屬作為負(fù)極，搭配來自古德納夫的鈷酸鋰正極，根本上改善了鋰電池的循環(huán)壽命問題——圓柱鋼殼包裹鋰過渡金屬氧化物和石墨分別作為正負(fù)極材料的組合初具雛形，吉野彰也和古德納夫于2019年共同拿下諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

至于最后拍板直徑18mm、長(zhǎng)度65mm的圓柱電芯規(guī)格18650，則有一定偶然性，當(dāng)時(shí)這個(gè)電池最開始是為了索尼自家的手持?jǐn)z像機(jī)量身打造，如果做成5號(hào)電池（14500）則容量不夠；做成2號(hào)電池（26500）則尺寸又太大，所以18650就這樣被“妥協(xié)”出來了。隨后，索尼這款18650鈷酸鋰電池被迅速用到全球隨身聽、攝像機(jī)、相機(jī)、手機(jī)、筆記本電腦等各類便攜設(shè)備中，1994年索尼成為最大筆記本生產(chǎn)商戴爾的電池供應(yīng)商。

早于1997年，索尼就與日產(chǎn)汽車進(jìn)行了車載鋰電池的合作，幫助日產(chǎn)制造出世界上第一輛使用圓柱鋰離子電池的純電車型Prairie Joy EV，續(xù)航可達(dá)200公里，最高時(shí)速120公里/小時(shí)，用于日本北極觀測(cè)科研任務(wù)。Prairie EV曾經(jīng)連續(xù)6年擔(dān)負(fù)日本國家北極考察隊(duì)從基地研究站到城鎮(zhèn)、機(jī)場(chǎng)的日常運(yùn)輸重任，且在沒有日產(chǎn)汽車提供技術(shù)支持或維護(hù)的情況下，未出現(xiàn)任何故障。但是由于高昂的BOM（Bill of Materials，物料清單）成本和充電基建投資強(qiáng)度，日產(chǎn)沒有信心把它投放到C端市場(chǎng)，僅僅限于車隊(duì)to B銷售，從1997年起向各個(gè)實(shí)體出售了大約30臺(tái)車。

可惜的是索尼隨后在戰(zhàn)略上否定了汽車動(dòng)力電池領(lǐng)域，直至2016年才重新正式宣布進(jìn)入車用鋰電池領(lǐng)域，錯(cuò)過了動(dòng)力鋰電池跑馬圈地的時(shí)代。由于智能手機(jī)時(shí)代以圓柱為主的索尼逐步落后于以ATL（寧德新能源科技有限公司）為代表的中國3C軟包電池廠商，索尼鋰電池業(yè)務(wù)陷入虧損，最終2016年底索尼將電池業(yè)務(wù)僅以11億人民幣價(jià)格出售給了村田，可謂起了大早、趕了晚集。