1925年，一位名叫豐田佐吉（Toyoda Sakichi）的日本人來到當(dāng)時(shí)的日本帝國發(fā)明創(chuàng)新院，拿出100萬日元作為懸賞，條件是開發(fā)出他指定的一種電池。
100萬日元即便在今天也非小數(shù)目。這筆錢相當(dāng)于現(xiàn)在100億日元，折合人民幣約5億元。
要獲得這5億元巨額懸賞，豐田佐吉的要求是什么？他要求的電池具體參數(shù)如下：
粗略計(jì)算一下，「佐吉電池」的能量密度高達(dá)~10000 Wh/kg或~10000 Wh/L。要知道，這些數(shù)字決非僅基于電極的活性物質(zhì)重量或體積，而是需考慮整個(gè)電池的重量或體積。
不要說八十多年前了，就算在電池技術(shù)突飛猛進(jìn)的當(dāng)下，這樣的電池都還沒有實(shí)現(xiàn)。
那現(xiàn)在的水平在哪？拋開實(shí)驗(yàn)室中各種性能“逆天”但規(guī)模極小的電極材料不談，單說大規(guī)模生產(chǎn)的電池性能。
采用鈷酸鋰正極、石墨負(fù)極的傳統(tǒng)鋰離子電池能量密度大約800 Wh/L；即便將石墨負(fù)極換成能量密度極高的鋰金屬，電池整體的能量密度也只提升到1100 Wh/L上下。
距離「佐吉電池」的目標(biāo)，我們差距至少還有一個(gè)數(shù)量級(jí)。
這還僅僅是從能量密度方面考慮，沒有涉及續(xù)航時(shí)間的要求。
插敘一下。可能有讀者已經(jīng)根據(jù)豐田佐吉這個(gè)名字猜到，他就是日本豐田汽車公司創(chuàng)始人。
這位豐田的創(chuàng)始人為何會(huì)在八十多年前提出如此瘋狂的電池懸賞呢？
幼時(shí)起，豐田佐吉就常常思考如何為資源匱乏的日本做些貢獻(xiàn)。
比如針對(duì)土地狹小的問題，佐吉就設(shè)想過在大海中建造島嶼（人造島嶼）。
他認(rèn)為，當(dāng)時(shí)日本工業(yè)的主要能源——煤，是不可持續(xù)的。而要解決能源卡脖子問題，需要從開源和節(jié)流兩方面入手。
節(jié)流的關(guān)鍵之一是降低工業(yè)生產(chǎn)所用機(jī)器的能耗。而節(jié)能的“極致”——既不耗費(fèi)能量又能永久輸出做功的永動(dòng)機(jī)——成為豐田佐吉的青睞對(duì)象。
然而，早在17世紀(jì)，永動(dòng)機(jī)就因違背了熱力學(xué)定律而被判了“死刑”。
但是，大多數(shù)永動(dòng)機(jī)的圓周運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)還是為豐田佐吉的日后發(fā)明提供了靈感。
20世紀(jì)初，日本使用的織布機(jī)在運(yùn)行時(shí)需要織梭左右往返運(yùn)動(dòng)。往返時(shí)梭子被撞擊，不僅噪音大，易損壞設(shè)備，能耗也高。
豐田佐吉利用圓周運(yùn)動(dòng)，將左右往返運(yùn)動(dòng)的織梭改為繞圈的圓周運(yùn)動(dòng)方式，避免了撞擊，從而節(jié)省了能量。
1906年，圓織機(jī)被申請(qǐng)了專利。豐田佐吉發(fā)明的「無停止換梭式豐田自動(dòng)織機(jī)（G型）」（簡(jiǎn)稱圓織機(jī)）為公司大賺了一筆。
（豐田佐吉發(fā)明的圓織機(jī)。圖源：豐田產(chǎn)業(yè)技術(shù)紀(jì)念館）
1924年5月，美國陸軍航空隊(duì)的一架道格拉斯飛機(jī)降落在上海霞浦機(jī)場(chǎng)。
（美國道格拉斯飛機(jī)。圖源：豐田產(chǎn)業(yè)技術(shù)紀(jì)念館）
這架飛機(jī)當(dāng)時(shí)正完成一次環(huán)球飛行。這段航程從美國阿留申群島出發(fā)，飛往印度，經(jīng)停上海。
當(dāng)時(shí)在上海的豐田佐吉，興沖沖地跑去目睹了這架已經(jīng)飛越了太平洋的飛機(jī)。
飛越太平洋，對(duì)于今天的飛機(jī)不過是半天之內(nèi)的事情，但對(duì)于上世紀(jì)20年代的世界，可是一則爆炸新聞。豐田佐吉被當(dāng)時(shí)美國先進(jìn)的科技震驚了。
震驚之余，他的倔勁也上來了。豐田佐吉決心不惜一切代價(jià)要用日本的手來超越美國人，讓西方人高看日本。
為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，豐田佐吉需要解決的問題是利用何種能源為飛機(jī)供能，使其能飛越太平洋。
對(duì)于資源匱乏的日本，大量煤炭尚需進(jìn)口，因而燃料不能用煤炭。
豐田佐吉的想法是，用一種高能電池來貯存水電，然后將這種電池裝到飛機(jī)上供其飛行。
了解了「佐吉電池」的產(chǎn)生背景，其“瘋狂”的性能指標(biāo)便看起來合理了。
因?yàn)閴?mèng)想中的「佐吉電池」可不是給手機(jī)、筆記本電腦這些小型電子產(chǎn)品使用的，也不是電動(dòng)汽車，況且那時(shí)候也沒有這些東西。
而且，這款電池還要維持電動(dòng)飛機(jī)飛越太平洋，對(duì)電池性能要求的苛刻程度之高可想而知。
這樣的夢(mèng)想電池，豐田佐吉自己做不了，他尋找了外部的幫助。
于是發(fā)生了本文開頭的一幕：豐田佐吉找到創(chuàng)新院，提出誰要是造出他的「佐吉電池」，就能拿到100萬日元的獎(jiǎng)勵(lì)。
創(chuàng)新院估計(jì)也被這位狂人怔住了，他們表示需要尋求相關(guān)學(xué)術(shù)結(jié)構(gòu)審核提案，先看看其可行性。
不出所料，創(chuàng)新院得到的審核意見是“這樣的發(fā)明具有劃時(shí)代的意義，但不會(huì)有人能獲得這筆懸賞”。
這話說得已經(jīng)很客氣了。言外之意，「佐吉電池」？白日夢(mèng)。
最終，豐田佐吉與創(chuàng)新院達(dá)成了妥協(xié)。
1925年10月15日，他們簽署了合同，規(guī)定此后5年間，每年拿出10萬日元獎(jiǎng)勵(lì)那些實(shí)現(xiàn)「佐吉電池」邁出關(guān)鍵步的研究。倘若實(shí)現(xiàn)「佐吉電池」的時(shí)機(jī)成熟，則再將獎(jiǎng)金提高到100萬日元。
不過，豐田佐吉懸賞一經(jīng)公布，還是引發(fā)了日本全國范圍的電池研究競(jìng)爭(zhēng)。
可是，競(jìng)賽剛開始不久，豐田佐吉這邊就聽得消息，稱俄羅斯和美國愛迪生研究所已成功開發(fā)出高性能的小型儲(chǔ)能裝置。這種儲(chǔ)能裝置其實(shí)就是蓄電池，現(xiàn)在油車?yán)锏碾姵厝允沁@類電池。
為了不甘人后，豐田佐吉與創(chuàng)新院于1925年11月4日簽訂了修訂條款，明確鼓勵(lì)日本的蓄電池研發(fā)。
從歷年獲獎(jiǎng)記錄來看，獲得佐吉賞金的電池研究絕大部分都與蓄電池（堿性、鉛酸皆有）相關(guān)。
可能覺得做裁判不過癮，帝國發(fā)明創(chuàng)新院于1926年自己設(shè)立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，專門用于研發(fā)「佐吉電池」。
（帝國發(fā)明創(chuàng)新院設(shè)立的研究院，致力于「佐吉電池」的研發(fā)。圖源：豐田產(chǎn)業(yè)技術(shù)紀(jì)念館）
這個(gè)專門的實(shí)驗(yàn)室便是日后豐田實(shí)驗(yàn)室的前身。
然而該實(shí)驗(yàn)室在1945年5月的一次空襲中被大火完全摧毀。研究所的設(shè)施和成立以來的重要文件全被付之一炬。
研究室被毀后，經(jīng)與豐田佐吉后人商討，創(chuàng)新院將剩余的懸賞金用于繼續(xù)資助發(fā)明創(chuàng)造。
「佐吉電池」宛若天空中的一顆明亮的星，很遙遠(yuǎn)，卻有不少來自世界各地的“追星人”。
（「佐吉電池」的能量和功率甚至高于內(nèi)燃機(jī)。電池研發(fā)任重道遠(yuǎn)。圖源：Elsevier）
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