在索尼终获成功前，许多人都放弃了机遇。
可充电锂离子电池诞生于50年前，现在它的价值无人不知，被用于笔记本电脑、手机、电动工具、电动汽车……它每年的全球销售额高达450亿美元，并有望在未来10年内突破1 000亿美元。
然而，这项变革性的发明历经近20年蛰伏方才走出实验室——美国、欧洲和亚洲的许多企业都曾想把握这项技术，却把握不住它的巨大潜能。
埃克森公司的斯坦利 · 威廷汉（Stanley Whittingham）等人于1972年开发出第一款可充电锂电池。它由埃克森小批量生产，曾在1977年芝加哥的电动汽车展上露面，并被短暂用作纽扣电池，但未能走远，后来这家石油巨头企业放弃了它。
世界各地的众多科学家都参与了可充电锂电池研究，但在大约15年时间里，成功的希望很渺茫。直到对的人在对的时间做了对的事，可充电锂电池才开启统治世界的旅程。
吉野彰、约翰·古迪纳夫和威廷汉共同获得2019年诺贝尔化学奖。当时97岁高龄的古迪纳夫是历史上最年长的诺奖得主
是埃克森公司发明了可充电锂电池吗？
1970年代初，埃克森的科学家预测全球石油产量将于2000年达到顶峰，然后逐步下降。企业鼓励研究人员寻找石油替代品，探索任何与石油无关的能源。
1972年秋天，年轻的英国化学家威廷汉加入位于新泽西州的埃克森研究工程公司。到圣诞节时，他开发出一种以二硫化钛作正极、使用以锂盐为主体的液态电解质、由锂盐提供锂离子实现充放电的电池。
埃克森公司威廷汉等人1972年的发明是首个嵌入型锂离子电池，以二硫化钛作正极，金属锂作负极
威廷汉的创新电池不同于此前所有电池。它的充电原理是将锂离子传输并插入主体电极材料的原子晶格中，即所谓的“嵌入”。该电池的性能也可谓前所未见：既可充电，又具备非常高的能量输出。要知道那时最好的蓄电池是镍镉电池，最大输出电压仅有1.3伏，而威廷汉团队的电化学杰作能产生惊人的2.4伏电压。
1973年冬天，埃克森的经理们将威廷汉召至公司位于纽约的办公室，出席埃克森董事会的小组委员会会议。威廷汉后来表示：“我进去解释了一遍，用时最多10分钟。然后不到一周，他们就说想要投资这个发明。”
这看起来是一桩大事件，有可能改变世界的大事件。威廷汉在《科学》（Science）杂志上发表了一篇论文。埃克森开始生产纽扣锂电池，瑞士手表制造商Ebauches将这些电池用于太阳能充电手表。
但到了1970年代末，埃克森对石油替代品的兴趣已经减弱。此外，公司高管认为威廷汉的概念不太可能获得广泛成功。他们放弃了二硫化钛锂离子电池，并将该技术授权给了三个电池公司——分别位于亚洲、欧洲和美国。
威廷汉如此说道：“我理解他们这样做的理由。市场还不够大。我们的发明出现得太早了。”
牛津接棒
牛津大学的约翰 · 古迪纳夫（John Goodenough）接棒了威廷汉。他很熟悉威廷汉的工作——后者于1978年发表的论文《嵌入化合物的化学：硫族化物主体中的金属客体》（Chemistry of Intercalation Compounds: Metal Guests in Chalcogenide Hosts）让古迪纳夫相信电池研究的前沿是锂。
1976年，古迪纳夫加入牛津大学，领导第一个氧化锂钴正极的开发
古迪纳夫和日本学者水岛公一（Koichi Mizushima）开始研究嵌入型锂电池。到1980年，他们改进威廷汉的设计，用氧化锂钴取代二硫化钛。新电池的电压相较老电池提升2/3，达到了4伏。
1980年，古迪纳夫和水岛公一改进威廷汉的设计，用氧化锂钴取代二硫化钛作为电池正极
古迪纳夫在出版于2008年的回忆录《见证恩典》（Witness to Grace）中回忆道，他曾写信给美国、英国和欧洲的电池公司，希望找到企业合作伙伴，但没人接受他。
此外，他还要求牛津大学支付专利费用，但被后者拒绝。与当时许多大学一样，牛津并不关心知识产权，认为只有商业世界才考虑此类问题。
尽管如此，古迪纳夫对其电池配方仍然充满信心。他参观了原子能研究机构（AERE）。AERE是一个政府实验室，位于距牛津约20公里的哈韦尔。该实验室同意为古迪纳夫的专利提供资金，但前提是这位59岁的科学家放弃自己的收益权，古迪纳夫答应了。AERE实验室于1981年获得专利，而古迪纳夫从未拿到一分钱收益。
对AERE而言，锂电池专利是一笔飞来横财。他们没开展任何研究，却手握一份价值天文数字的未来配方。不过实验室的管理人员并未预见未来。他们把专利归档，并忘记了它的存在。
旭化成挺身而出
可充电锂电池的第三位先驱是日本旭化成公司的化学家吉野彰（Akira Yoshino）。1982年，32岁的吉野尝试在电池中使用由导电聚乙炔（塑料）制成的负极，并寻找能与之配对的正极。吉野在其自传《锂离子电池打开未来之门，发明家隐藏的故事》（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，他在清理办公桌时发现了一篇由古迪纳夫于1980年与人合著的技术论文。这篇论文介绍了一种氧化锂钴正极。那么，它能与塑料负极配合使用吗？
1980年代末，吉野彰将古迪纳夫的正极与石油焦负极结合，开发出新型可充电锂电池
吉野和同事将古迪纳夫设计的正极与塑料以及其他各种材料（大多由不同类型的碳组成）负极配对。最终，他们选择了由石油焦制成的碳基负极。
事实证明，选择石油焦是锂电池发展史上的关键一步。威廷汉和古迪纳夫使用的负极由金属锂制成，这种材料具有挥发性，存在安全隐患。通过改用碳，吉野团队显著提高了电池安全性。
不过旭化成是一家化学公司，而非电池制造商，他们根本不知道如何以商业规模生产电池。此外，公司也没有制造电池所需的涂层和卷绕设备。研发团队只是简单创建了一个粗糙的实验室原型。
栗林功（Isao Kuribayashi）是旭化成的研究主管，也是电池制造团队的一员。他在自己的著作《无名电池有不为人知的故事》（A Nameless Battery with Untold Stories）中讲述了他和同事在美国寻找电池顾问的故事。有位顾问推荐了电池工程公司，这是一家位于波士顿海德公园一个改装卡车车库的公司，由一小群博士创办运营，里面藏着能打造非凡电池的专家。他们的电池被广泛用于各种机器，包括战斗机、导弹发射井和井下钻机。
马林西奇在波士顿电池工程公司工作，他们将旭化成的粗糙原型（如右图所示）改造为试生产电池
因此，栗林和同事于1986年6月飞往波士顿，造访电池工程公司，并带去了三罐浆料——一罐装正极材料，一罐放负极材料，还有一罐是电解质。他们向企业的创始人之一尼古拉 · 马林西奇（Nikola Marincic）提出要求：把罐里的浆料转化成能为人们日常生活服务的电池。
马林西奇在2020年的一次采访中表示，当时栗林等人没说是谁派他们来的，自己也没想问这些问题。
栗林和同事还要求马林西奇不向任何人透露他们的电池，就连马林西奇的员工也直到2020年才知道自己参与了世界上第一批试生产锂离子电池的创建。
当时马林西奇生产一批电池的费用为30 000美元（相当于今天的83 000美元）。两周后，栗林和同事带着一箱（200块）2号电池返回日本。
然而，即便手握可用电池，栗林仍遭到旭化成董事的阻力，因为后者对这一未知行业充满疑虑。
索尼加入竞逐
栗林不愿放弃。1987年1月21日，他参观索尼公司的摄像机部门，并介绍了旭化成的新型电池。他将其中一块2号电池沿会议室桌子滚到东道主面前。
关于此次索尼之行，栗林并未在书中透露更多细节，只是简要写道，他希望通过访问索尼，确认电池技术。
而索尼方面所做的不仅仅是“确认”。翻阅历史可知，彼时索尼正考虑开发自己的可充电锂电池。公司高管看到旭化成的电池后，意识到其中蕴藏巨大价值。索尼既是消费电子产品制造商，又生产电池，因此其管理团队能同时从客户和供应商的角度来理解电池。
时机非常完美。索尼工程师正开发一款新型便携式摄像机，迫切需要更小巧、更轻盈的电池，对他们而言，栗林送来的电池简直就是上天馈赠。
随后进行了几场会议。栗林表示，索尼和旭化成都允许对方科学家进入自己实验室。最终，索尼提出建立合作伙伴关系，旭化成的股价下跌。
行至此处，锂离子电池的商业化之路变得迷离了。索尼研究团队继续致力可充电锂电池的研制，所用化学物质号称自主发明（至少后来索尼公司的历史是这么写的）。不过电池的基本化学配方与旭化成的相同：正极为氧化锂钴，负极为石油焦，液态电解质含锂离子。
接下来的1987年至1989年，索尼工程师付出艰苦努力，将粗糙原型转化为真正的产品。在电池工程师吉尾西（Yoshio Nishi）的领导下，索尼团队与供应商合作开发粘合剂、电解质、隔膜和添加剂，创制用于负极热处理和大批量制造正极粉末的内部工艺。他们打造了真正的商业产品。
古迪纳夫和水岛公一说服原子能研究机构为其氧化锂钴电池的专利提供资金，代价则是放弃自己的收益权
1989年，索尼一位高管致电AERE，询问尘封了八年的专利，也就是古迪纳夫的正极配方。他表示索尼有兴趣获得关于该技术的授权。
而AERE的科学家和管理人员则对此感到不解。他们无法想象为什么有人会对“具有新型快离子导体的电化学电池”专利感兴趣。
当时任职于AERE的科学家比尔 · 麦克林（Bill Macklin）后来表示：“那会儿我们不清楚市场会变得怎样，规模会有多大。”一些年长的专家甚至大声质疑——英国的一家原子能实验室与来自第二次世界大战敌国日本的一家公司分享秘密是否合适。不过，合作协议最终还是达成了。
索尼终获成功
索尼于1991年推出了引领时代的新电池，并冠以“锂离子”之名。它很快进入了便携式摄像机，然后应用于手机。
此时距离威廷汉的发明已过去19年。多个机构曾有机会把握这项技术，却都放弃了机遇。
第一个错失良机者是埃克森。这家公司的高管们做梦都想不到锂离子电池最终能推动电动汽车与燃油车分庭抗礼。后来一些观察人士认为，埃克森之所以放弃划时代技术，意在将可能挑战石油的希望扼杀于摇篮。但这种观点缺乏说服力，因为埃克森把该技术授权给了另外三家公司，不过无人成功。
埃克森之后，牛津大学也以拒绝支付专利费用的方式拒绝了引领时代。
最后是旭化成。该公司的高管们在决定是否进入电池市场时痛苦挣扎。（旭化成最终于1993年涉足电池领域，与东芝合作生产锂离子电池。）
索尼和AERE这两个幸运儿因电池获利最多。AERE只为一项不受认可的专利支付了费用，多年后在他人提醒下才记起自己拥有该专利。AERE从专利中获得的利润不得而知，但大多数观察人士认为，在专利到期前，AERE获利至少5 000万美元，甚至可能超过1亿美元。
另一方面，索尼因为旭化成栗林等人的偶然造访，走上了商业化道路。索尼售出几千万块电池，然后将AERE专利转授权给众多亚洲的电池制造商，从而赚入数十亿美元。2016年，索尼以175亿日元的价格将其电池业务出售给日本电子元器件制造商村田制作所。
可充电锂离子电池的三位先驱——威廷汉、古迪纳夫和吉野彰——都没能从巨量利润中分得一杯羹。不过三人共同获得了2019年诺贝尔化学奖。根据新闻报道，已经退休的吉尾西对于自己没被列入诺贝尔奖名单表达了不满。
锂离子电池的早期历史可以分割成两面，一面是科学世界，另一面是商业世界，两个世界几乎没交集。化学家、物理学家和材料学家沉浸于科研，在论文和会议上分享成果。商业界不指望大学教授取得突破，也不认为这种新电池有多少化学潜力，甚至不觉得自己的研发团队能搞出名堂来。
如果没有索尼，可充电锂离子电池可能还要沉寂许久。几乎可以肯定的是，索尼公司之所以成功，原因在于它特殊的情况使其能理解和欣赏栗林的原型产品。索尼当时已涉足电池业务，需为新型摄像机提供更好的电池，也一直在考虑开发自己的可充电锂电池。公司的工程师和经理们清楚知道自己要什么，知道被其他人忽视的价值所在。
路易斯 · 巴斯德（Louis Pasteur）曾说：“机会总是留给有准备的人。”锂离子电池的故事证明巴斯德所言非虚。
资料来源 IEEE Spectrum
