历经188年，电动汽车技术为何没有质的飞跃？
这几天，院士“炮轰”1000公里续航电动车的新闻又登上了热点。近年来，由于各个企业对电动汽车电池技术的不断大力投入，电池方面的技术进步确实很快。不过，不同于新兴科技，电动汽车拥有百年多的历史，比燃油汽车还要悠久，为何到如今还未形成完善的技术呢？
历史原因：188年的起落沉浮
说起电动汽车的历史，我们其实很难为它找到一个固定的归宿——例如归属于某个发明者或是某个发明国家，因为是1800年以来从电池到电动机的一系列突破共同铸就了第一辆电动车的诞生。从19世纪至今，看似电动汽车拥有将近200年的历史，但其实真正拥有技术进步的时间不足90年。
1910-1935，电动汽车的辉煌短命王朝
19世纪初，匈牙利、荷兰和美国的一批革新者就开始研究“电池驱动汽车”（a battery-powered vehicle）的概念，并创造了首批小型电动汽车（1834年左右）。英国发明家罗伯特·安德森（Robert Anderson）大约也在同一时期研发出了第一辆电动马车（1832年左右）。不过直到19世纪下半叶，法国和英国的发明家才制造出了第一批真正实用的电动汽车（1881年左右）。
罗伯特·安德森和他的第一辆电动车辆 | AutomoStory
在美国，由于没有噪音、汽油臭味，以及易于驾驶，电动汽车很快受到城市居民的欢迎（特别是女性）。在1910-1920年间，随着越来越多的人开始使用电力，电动汽车充电变得越来越容易，从而在各行各业里都得到了普及。当时，许多创新者都注意到了电动汽车的巨大需求，并探索了改进技术的方法。例如，保时捷的创始人费迪南德·保时捷（Ferdinand Porsche）在1898年就开发了一款名为P1（the P1）的电动汽车。大约在同一时间，他又创造了世界上第一辆混合动力电动汽车。
1898年保时捷的第一辆电动汽车 | Weird
逐渐地，电动汽车和汽油车的价格越拉越大。到1912年，汽油车的售价仅为650美元，而电动跑车的售价为1,750美元。同年，查尔斯·凯特林（Charles Kettering）推出了电力起动机，不再需要手摇曲柄，从而增加了汽油动力汽车的销量。到了1920-1930年间，美国的道路系统变得愈发完善，随着得克萨斯州原油的发现，天然气价格逐渐下降同时还可供美国乡村地区居民使用，自此加油站开始在全国范围内兴起。相比之下，当时很少有城市以外的美国人能有电可用。到1935年，电动汽车就几乎全部消失了。
1970-1990，电动汽车回春又跌落
电动汽车在接下来的30多年里进入了一个至暗时代，技术进步很小。廉价，丰富的汽油以及内燃机的持续改进使人们不再需要电动汽车。不过到60年代末70年代初，油价的飞涨和汽油的短缺使电动汽车又重回人们的视野，以此来降低美国对外国石油的依赖。但是由于技术的不完善，开发和生产方面存在的缺陷，以及有限的性能，人们对电动汽车的兴趣又都慢慢下降了。
21世纪，电动汽车迎来复兴时刻
在1990-2000年的这段时间里，在美国，由于政策的倾斜（环境为重），能源部的支持，以及经济的快速发展，在需求端，消费者不再一心想要省油的车辆；在供应端，科学家和工程师也都在紧锣密鼓地研制改善电动汽车技术（包括电池）。20世纪末21世纪初，1997年丰田普锐斯（Pirus）的推出（世界上第一批量产的混合动力电动汽车）以及2006年特斯拉的创立成功重塑了电动汽车行业，才为电动汽车带来了真正的重生。
技术原因：电池技术发展，可革新，难革命
其实，从1800年初意大利物理学家伏打发明的伏打电堆（voltaic pile）到目前的锂离子电池，电池已经经历了飞跃式的发展。但是相比电子产品，电池技术的发展速度远远不够。
基础学科理论转为实践，难！
帝国理工戴森工程学院的教授比利·吴曾表示：“在微处理器领域，一切都只为了把东西做得更小。但到了锂离子电池这边，如果你想提高能量密度，换句话说就是增加手机的续航时间，那你就必须要从根本上改变电池里的材料。”电池技术的发展与材料学和化学的发展紧密相连。材料学和化学都是基础学科，但是将这类学科的研究成果转化成实用技术十分困难。一项成熟的技术不仅仅是提供一份带有漂亮数据的成果论文，而是产业链的各个环节都要适应市场才能实现商用。所以从这个角度来想，电池技术发展的缓慢与储能技术的递进规律是相符的。
找到合适的“备胎”，难！
目前锂电池技术的潜力已经基本用尽，而替代锂电池的材料都有较高的局限性（例如：高成本或严苛的使用环境）。无论是电子产品还是电动汽车，高科技产品对于电池的要求是非常高的。即使发现了对于提升能量密度很有帮助的材料，也需要经过大量的实验和测试来保证它的安全性和稳定性，因此很难保证这些新材料的可用性。另外，还有一些替代电池，理论上已经成熟但无法应用于日常生活——例如核电池。
原型核电池组的功率比化学电池提高了10倍 | phys.org
能解决电池问题的，或许不是电池本身
马车的文明再漫长，最终也被火车和汽车所取代；蒸汽机再怎么革新，最后也被内燃机替代了。从这个层面上来说，能解决电池问题的，可能并不是电池本身。我们还无从知晓下一次 “汽车替代马车” 类型的科技革命会在什么时间到来。
电动汽车其他主要技术挑战
由于在技术上发力的时间并不长，电动汽车的发展在当前还面临着诸多问题，除了上文提到的电池储能技术（传统燃油汽车的行驶里程通常都能在500公里以上，而价格实惠的电动汽车的续航里程都在322公里以下。长续航里程的车型虽然也有，但是随之增长的还有车的价格），还有电动汽车的快速充电技术。大多数燃油汽车可以在几分钟之内就加满油，但是电动汽车在充电方面还存在很多的不确定性。另外，与充电时间类似，充电基础设施也存在很多不确定性。随着新能源汽车的占比越来越高，市场对充电桩的需求量也是呈现数量级的上升。不过中国在这方面是处于领先地位的，在电动汽车基础设施项目上投入了数十亿美元，拥有超过100万个充电站的网络。作为新基建的项目之一，新能源汽车充电桩开始站到了舞台中央，有望逐步迈进建设大年。
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文章 / 韦肖葳
指导 / 于寅虎
封面 / 赵景平