作者：黃大智

近日，知名藝人林志穎駕駛特斯拉出車禍，再一次將新能源車的安全性問題推上了風口。有網友調侃“技術再好的賽車手也駕馭不了特斯拉”，拋開網友的調侃不談，事故的原因也尚未調查清楚。但在新能源車進入大衆視野後，關於新能源車安全性的討論就從來沒有消失過，其中爭議最大、討論最多的就是“動力源”的問題。而在鋰電池成爲新能源車最主要的電池技術路線後，鋰電池的安全性也就自然成爲了公衆最關心的問題。

雖然關於電池爆炸、電池起火等相關的新聞不斷，但無論是學界、產業界甚至是資本市場，都對鋰電池報以極大的期待。以A股市場爲例，去年甚至盛行“有鋰走遍天下”的說法，上市公司只要有鋰（鋰礦或鋰電池）概念，股價便一飛沖天，足以證明其熱度。

在衆多新能源形式中，鋰電池是如何成爲新能源車的主要技術路線的？在一衆電池中，鋰電池又是如何脫穎而出的？未來，鋰電池有是否能夠如馬斯克所言成爲“新石油”呢？

100多年前的電動車，爲何沒能普及？

在18世紀工業革命之後，蒸汽機的發明推動了機器的發展，交通工具自然隨之而變革。人們寄希望於能夠找到一種合適的機器取代昂貴的馬車，惠及到普通民衆。

如今燃油車遍及全球，電動、氫能等新能源車成爲取代傳統燃油車的新趨勢。但鮮有人知，在汽車發明之初，卻是以電池爲動力的。1881年，法國科學家通過改進電池設計，組裝了第一臺以鉛酸電池爲動力的三輪馬車。在隨後的很多年內，汽車的改良都圍繞着如何使電池可循環充電、續航里程更長、安全性更好等方面來展開。

隨着電動車性能的提升，短途之內已經逐漸取代馬車。但鉛酸電池體積大、質量大、能量密度小（指單位體積所能儲存能量的數值）、功率密度低（指電池輸出的功率與其重量之比），這些缺陷使電動車續航里程僅在50km左右，滿足日常代步需求尚可，但如果想要滿足200km以上的長途需求，則至少需要1噸左右的鉛酸電池，這顯然並不現實。

爲了改良電池技術，無論是學界還是產業界都開始了大規模的探索。其主要思路便是順着元素週期表，對各種金屬作爲電池的正極材料進行試驗。如果單從續航里程的角度來看，這種探索是成功的。像20世紀初期愛迪生髮明的鎳鐵電池（也叫愛迪生電池）、鎳鎘電池等，都在能量密度和功率密度上取得了一定突破。這些新型的蓄電池也同樣被各國嘗試應用於電動車上，例如兩德統一之前的西德就曾在20世紀的末期大力的發展鎳鐵電池電動車，美國、蘇聯、瑞士、日本等國也同樣如此，嘗試各種技術改良鎳鐵電池的耐用性。當然，中國也並未落後，當時的知名企業四川長虹也曾開發出了新型的鎳鐵電池，用於各種應急控制、開關控制等用途。

如果沒有燃油車出現的衝擊，電動車很可能會隨着各國對於電池改良技術的探索，提前的大規模普及。但在當時，各種電池的技術路線都無法滿足電動車的大規模普及，如鉛酸電池雖然便宜實惠，但功率密度低；鎳鐵電池能量密度小，相比於鉛酸電池價格更高；鎳鎘電池則成本過高。總之，受限於各種技術條件，當時只有鉛酸電池在電動車上有比較廣泛的應用，鎳鐵電池在其它領域也有較爲重要的應用。

更重要的是，內燃機的出現可能在一定程度上改變了動力電池技術進步的速度。特別是福特發明的T型車以及流水線生產帶來的汽車普及，都使得石油作爲一種能量密度遠遠高出電池的能源，快速的使得燃油車成爲了汽車的主流。汽車進入了內燃機時代，石油則成爲了全球最主要的能源之一。

在此後長達半個多世紀中，動力電池的技術進步基本進入了停滯狀態。但世界進入石油時代，問題同樣頻現。一方面是能源安全問題，三次石油危機讓各國都意識到了能源安全的重要性，再加上軍事、航空、醫藥等領域對電源的新的要求，因此都着手投入大量資源研究開發新能源和電池技術。另一方是是汽車尾氣帶來的污染問題，像很多國家或地區都出現過的霧霾，汽車尾氣是重要的“元兇”之一。

在電池技術停滯半個多世紀後，隨着能源安全和對清潔能源的需求，各國不遺餘力的進行實驗和探索。而鋰電池因爲其性能的優越性，成爲了全球開啓清潔電力時代最有力的探索成果。

鋰電池爲何“獨領風騷”？

以鋰電池的出現爲標誌，電動車的發展進入了“鋰電時代”。在前鋰電時代，電動車的探索在鉛酸電池、鎳鐵電池、鎳鎘電池等電池技術上取得了一定的成功，像歐洲等國家甚至在很多城市推廣試運營過電動車，部分政府部門也通過政府採購對這些電動車給予了很大的支持。但正如前文所述，無論是經濟性，還是電動車的實用性，電動車都很難和燃油車相提並論，商業上的不可持續性，極大的限制了電動車的推廣。

其實如果回顧電池的發展史，大概就是一個“試試各種金屬能不能造電池”的歷史，這也是爲何前文提到沒有內燃機的衝擊，電池技術會發展更快，電動車可能也會更早的普及，因爲對於各種金屬的嘗試性應用，大概率會逐漸誕生更加適合汽車的電池技術。而對於鋰這種金屬，是元素週期表中排名最前面的元素，也就意味着其化學活性是最高的，這種金屬早期是需要密封保存在隔絕空氣的石蠟中的。元素特性使鋰電池有着很多特有的優勢，從理論上來說，鋰電池體系能獲得最大的能量密度。

但是，鋰過高的活性，也是制約鋰電池發展最重要的問題。這也是爲何電池技術早期並未過渡到鋰電池的原因之一。像早期的鉛酸、鎳鐵、鎳鉻等電池中的正極材料，也基本都是金屬活性沒那麼強的元素。

早期對於鋰電池的研究都無法突破鋰過於活躍而導致的電池安全性問題。這些研究有的停滯於電解液被點燃，有的則是無法實現多次的循環充放電。特別是1989年春末加拿大Moli公司的第一代Li||MoS2電池產品發生了爆炸事件後，這款在當時真正具有商業化意義的電池所引起的恐慌，使得之後的一段時間，鋰電池都消失在了大衆的視野。

不過技術的推動下，通過對負極材料、電解液等材料的嘗試，鋰電池在1991年首次商業化。1991年索尼根據“鋰電之父”Goodenough等人的研究成果，以鈷酸鋰爲原材料，成功推出了第一款商業鋰離子電池，這種鈷酸鋰電池成爲第一代的現代鋰電池，廣泛的應用於3C電子產品領域。此後，鋰離子電池的發展進入了快車道，第二代的磷酸鐵鋰、錳酸鋰，第三代的三元鋰作爲正極，軟碳、硬碳乃至硅碳作爲負極，以及各種鋰離子的變種層出不窮，性能不斷攀升。

與其它的電池路線相比，鋰電池的安全性雖然不是最出色的，但在功率密度、循環壽命、能量密度等對於汽車動力電池重要的指標方面，有全方位的優勢，雖然能量密度仍然無法和汽油、柴油相比，但作爲汽車的動力源，已經遠遠優越與其它的幻雪電池技術路線，也因此成爲在業界最重要的探索方向。

總而言之，鋰電池作爲汽車的動力源，雖然仍然比不上燃油，但在使用零排放、技術進步前景、規模化應用成本下降的背景下，逐漸被汽車廠接受。

鋰電池商業化後，1992年，日產開始研發電動汽車。1997年日產製造出汽車世界上第一輛使用圓柱鋰離子電池的電動車Prairie Joy EV，最高時速120公里/小時，每次充電行駛里程超過200公里，成爲真正意義上的電動汽車。

自此，鋰離子電池汽車正式登上舞臺，並開始吸引全球各國巨頭的關注。包括傳統的韓國化工巨頭LG化學、日本松下、韓國的三星SDI，以及中國的比亞迪、寧德時代、遠景動力等一衆新企業，都對於鋰電池投入了鉅額的研發，目前也是全球鋰電池出貨量最多的幾家企業。

而在鋰電池的下游，隨着特斯拉率先以純電動車商業化爲目標，鋰電池也從一般的標準向“車規級”（即符合汽車標準的）進化，車用鋰電廠也隨之大規模出現。

憑藉着高能量密度、高功率密度等多方面的優勢，鋰電池在短短的十幾年的時間裏徹底佔領了消費電子市場，並擴展到了電動汽車領域。以當下電池技術路線的發展來看，鋰電是當之無愧的“王者”，馬斯克甚至將其稱之爲未來的“新石油”。拋開馬斯克力挺鋰電池代表了其自身的利益之外，如今新興的鈉離子電池、全釩液流、鉛炭電池等技術，無論是技術成熟度還是商業性，都差鋰電池較遠。

當然，技術的進步永遠沒有止境，鋰電池當前被全球看好，並被視作爲未來的“新石油”，但這遠遠不是終點。僅從電池的能量來源來看，當前如氫能等燃料電池亦是另外一種前景廣闊的技術路線，而對於化學電池而言，也同樣有鈉離子電池等新興技術的登場。所以，也許在不久之後，我們能夠用到更安全、更具性價比也更方便的新能源車。