什么是純電動(dòng)車(chē)發(fā)展道路上的絆腳石？這個(gè)問(wèn)題的答案不只一個(gè)，但眾多答案當(dāng)中，有一個(gè)最受到大家的重視，那就是電動(dòng)車(chē)的安全問(wèn)題，因?yàn)樗臀覀兊纳踩⑾⑾嚓P(guān)。而在眾多影響電動(dòng)車(chē)安全的問(wèn)題當(dāng)中，電池安全最棘手、影響也最大，于是這一次我們打算用四期選題，追根溯源，從動(dòng)力電池的發(fā)展、現(xiàn)狀、未來(lái)等不同階段，以動(dòng)力電池輻射到整車(chē)，剖析純電動(dòng)車(chē)的安全問(wèn)題。

本期是該系列選題的第一期，我們將帶您回到中世紀(jì)，看看電池是如何誕生的，作為驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的能源，它又經(jīng)歷了什么，從什么時(shí)候開(kāi)始，它變成了“危險(xiǎn)份子”？

如果這世界上真的有時(shí)光機(jī)，那讓我們回到1786的一天，在意大利一個(gè)潮濕、充滿(mǎn)腥氣的解剖室當(dāng)中，來(lái)自意大利的解剖學(xué)家Luigi Galvani（伽爾瓦尼）和他的助手正準(zhǔn)備解剖一只死青蛙。當(dāng)他雙手舉著手術(shù)刀，碰觸到青蛙的腿部時(shí)，青蛙的腿部肌肉抽搐了一下。

這個(gè)名叫伏特的小伙子不僅是個(gè)貴族，同時(shí)還是一個(gè)物理學(xué)家，他受到本杰明·富蘭克林的啟發(fā)，多次實(shí)驗(yàn)論證，產(chǎn)生電流的并不是青蛙的肌肉，而是一些液體和兩塊異質(zhì)金屬。盡管伽爾瓦尼的結(jié)論并不準(zhǔn)確，但從他開(kāi)始，人們就開(kāi)啟了一系列對(duì)可儲(chǔ)存電能的研究。

可能是伏特太過(guò)于沉迷于掌聲，他并沒(méi)有深入對(duì)這些電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行研究，電流產(chǎn)生的基本原理，他并不知道。正如在發(fā)明了罐頭之后很多年人們才發(fā)明了開(kāi)瓶器一樣，很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，人們并不知道電堆產(chǎn)生電的原理。

實(shí)際上“伏特電堆”的銀片和鋅片就是后來(lái)我們說(shuō)的電池的正負(fù)極，而鹽水浸濕的紙片就是后來(lái)的電解質(zhì)。當(dāng)時(shí)的科學(xué)家對(duì)化學(xué)電池進(jìn)行了多方面的嘗試，人們發(fā)現(xiàn)在電池產(chǎn)生電的同時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)很多氣泡（氫氣），氣泡控制不好，電池就容易膨脹、爆炸。

這時(shí)候的電池，電壓低、容易爆炸、因?yàn)殡娊赓|(zhì)使用的是硫酸，所以還有搬運(yùn)不方便的問(wèn)題存在，于是1888年，化學(xué)家卡斯尼爾將淀粉加入電解質(zhì)中，制成漿糊狀，從此這類(lèi)電池就被成為“干電池”。在這里需要說(shuō)明一下，現(xiàn)在動(dòng)力電池當(dāng)中的電解質(zhì)也是漿糊狀的，但為了和固態(tài)電池當(dāng)中固態(tài)的電解質(zhì)區(qū)分，我們也通常將前者叫做電解液。

隨后鎳鎘、鎳鐵電池被發(fā)明出來(lái)，但由于當(dāng)時(shí)這些材料比其它蓄電池的料貴得多，因此實(shí)際應(yīng)用受到了阻礙，但這也讓鎳這種正極材料體系的電池開(kāi)始進(jìn)入了人們的視野。之后科學(xué)家對(duì)電池的研究，都在如何讓電池的電力更持久、更安全、成本更低的道路上不斷努力。

如果大家還能背出元素周期表，那就會(huì)知道排在前列的鋰是比較活潑的金屬元素，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)將復(fù)合材料混合鋰離子制成的電池能放出的電量最多，而且鋰的重量非常輕，用它制作的電池體積非常小，為電池的廣泛推廣、應(yīng)用打下基礎(chǔ)，但事物總有雙面性，鋰過(guò)于活躍，容易發(fā)生內(nèi)短路，存在的安全隱患比較多。

由于鋰活性較高，遇到水或者空氣都會(huì)發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致燃燒和爆炸，那么如何穩(wěn)定它呢？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鋰離子具有嵌入石墨的特性，因此嘗試?yán)眠@個(gè)特性制作充電電池，首個(gè)可用的鋰離子石墨電極由貝爾實(shí)驗(yàn)室試制成功。

由于該思路和當(dāng)時(shí)鋰離子電池研究的方向不大一致，當(dāng)時(shí)沒(méi)有任何一家企業(yè)敢接古迪納夫的發(fā)明，甚至他的母校牛津大學(xué)都不愿意為其申請(qǐng)專(zhuān)利。不過(guò)這時(shí)候一家來(lái)自日本的公司伸出了橄欖枝，它就是索尼公司。至此鋰離子電池發(fā)展的“權(quán)杖”從歐洲轉(zhuǎn)移到了亞洲。

實(shí)際上從1992年索尼將鋰離子電池商業(yè)化之后，鋰離子電池開(kāi)始大量在消費(fèi)電子產(chǎn)品中出現(xiàn)，廣泛的應(yīng)用不僅拉低了它的成本，同時(shí)也推動(dòng)了鋰離子電池的發(fā)展，能量密度更高、續(xù)航里程更長(zhǎng)，充電倍率更高、各種材料體系的鋰離子電池出現(xiàn)：鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、三元鋰電池層出不窮。

磷酸鐵鋰材料相比鈷酸鋰材料擁有更結(jié)實(shí)的晶體結(jié)構(gòu)，這意味著更加耐久和安全，并且它的主要構(gòu)成元素是我們生活中隨處可見(jiàn)的鐵和磷，所以生產(chǎn)成本要比鈷酸鋰低得多。后來(lái)人們對(duì)電池的能量密度又不太滿(mǎn)意了，于是更高電壓、能量密度更高的三元鋰電池出現(xiàn)在人們的視野當(dāng)中。

從電化學(xué)電池的發(fā)展歷程來(lái)看，它起源自歐洲，在亞洲被發(fā)揚(yáng)光大，通過(guò)多年的發(fā)展，目前鉛酸電池、鎳鉻電池、鎳氫電池、鋰離子電池，它們因?yàn)楦髯缘摹皞€(gè)性”特征被應(yīng)用在生活的各個(gè)方面。那么鋰電池在這么多電池種類(lèi)當(dāng)中，憑什么脫穎而出成為車(chē)輛動(dòng)力電池的優(yōu)選？本身帶有不穩(wěn)定性的它，為什么還能讓車(chē)企業(yè)趨之若鶩呢？

早期的電動(dòng)車(chē)風(fēng)靡了很短暫的一陣，由于當(dāng)時(shí)用作動(dòng)力的鉛酸電池體積大、質(zhì)量大、能量密度小，電池重達(dá)1200磅，進(jìn)行維護(hù)的時(shí)候需要將其整個(gè)取下，且在電池的底部會(huì)形成沉淀物，不定時(shí)清理容易造成短路，硫酸等電解液會(huì)流出，造成中毒或發(fā)生爆炸。汽油車(chē)的先驅(qū)Charles Duryea查爾斯·杜里埃曾開(kāi)玩笑地說(shuō)：“一組電池比一座全是病人的醫(yī)院還難伺候”。當(dāng)時(shí)的電動(dòng)車(chē)沒(méi)能發(fā)展起來(lái)還有一個(gè)重要的原因，當(dāng)時(shí)電動(dòng)車(chē)依然是貴族的工具，因?yàn)闅W洲很多地方家里還沒(méi)有通電。

EV1使用的是鉛酸電池組，續(xù)航僅為96公里，鉛酸電池續(xù)航能力差也成為電動(dòng)車(chē)不能逾越的一道坎，盡管隨后通用使用了鎳合金電池組代替鉛酸電池，但續(xù)航里程僅達(dá)到260公里，和汽油車(chē)沒(méi)法比，且電池里的材料造價(jià)不菲、污染嚴(yán)重。

福特也曾嘗試使用鈉硫電池當(dāng)作動(dòng)力電池，它的續(xù)航能力是鉛酸電池的三倍，但這種電池在實(shí)驗(yàn)室中頻頻起火，最終沒(méi)能應(yīng)用到量產(chǎn)車(chē)上。雖然純電動(dòng)車(chē)型的發(fā)展受到了阻礙，但油電混合動(dòng)力車(chē)型在這個(gè)階段有了一定的發(fā)展，鎳氫電池也是在這時(shí)被廣泛使用，它穩(wěn)定性高、耐過(guò)充過(guò)放，即便能量密度低，續(xù)航里程少，但由于車(chē)型不單單是靠電力驅(qū)動(dòng)，因此它的缺點(diǎn)也能被人們所接受。

車(chē)用動(dòng)力電池從誕生起就一直在循環(huán)性能、成本、安全性、能量密度、容量這幾大方面尋找平衡點(diǎn)。實(shí)際上不僅是車(chē)用動(dòng)力電池，這幾大方面甚至貫穿了整個(gè)電池發(fā)展200多年的時(shí)間，人們?cè)诨ハ嗬?、選擇之間推動(dòng)著事物的發(fā)展，可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)是我們還將在這些方面不斷探索和前進(jìn)，作為車(chē)用動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)，如何達(dá)到最完美的平衡，需要的可能是我們?nèi)祟?lèi)的努力。
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