什么是純電動汽車發(fā)展道路上的絆腳石？這個問題的答案不只一個，但眾多答案當中，有一個最受到大家的重視，那就是電動汽車的安全問題，因為它和我們的生命安全息息相關(guān)。而在眾多影響電動汽車安全的問題當中，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，從動力鋰電池的發(fā)展、現(xiàn)狀、未來等不同階段，以動力鋰電池輻射到整車，剖析純電動汽車的安全問題。

本期是該系列選題的第一期，我們將帶您回到中世紀，看看電池是如何誕生的，作為驅(qū)動車輛的能源，它又經(jīng)歷了什么，從什么時候開始，它變成了“危險份子”？

假如這世界上真的有時光機，那讓我們回到1786的一天，在意大利一個潮濕、充滿腥氣的解剖室當中，來自意大利的解剖學家LuigiGalvani（伽爾瓦尼）和他的助手正準備解剖一只死青蛙。當他雙手舉著手術(shù)刀，碰觸到青蛙的腿部時，青蛙的腿部肌肉抽搐了一下。

這個名叫伏特的小伙子不僅是個貴族，同時還是一個物理學家，他受到本杰明·富蘭克林的啟發(fā)，多次實驗論證，出現(xiàn)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)論并不準確，但從他開始，人們就開啟了一系列對可儲存電能的研究。

可能是伏特太過于沉迷于掌聲，他并沒有深入對這些電化學反應進行研究，電流出現(xiàn)的基本原理，他并不了解。正如在發(fā)明了罐頭之后很多年人們才發(fā)明了開瓶器相同，很長一段時間內(nèi)，人們并不了解電堆出現(xiàn)電的原理。

實際上“伏特電堆”的銀片和鋅片就是后來我們說的電池的正負極，而鹽水浸濕的紙片就是后來的電解質(zhì)。當時的科學家對化學電池進行了多方面的嘗試，人們發(fā)現(xiàn)在電池出現(xiàn)電的同時，還會出現(xiàn)很多氣泡（氫氣），氣泡控制不好，電池就容易膨脹、爆炸。

這時候的電池，電壓低、容易爆炸、因為電解質(zhì)使用的是硫酸，所以還有搬運不方便的問題存在，于是1888年，化學家卡斯尼爾將淀粉加入電解質(zhì)中，制成漿糊狀，從此這類電池就被成為“干電池”。在這里要說明一下，現(xiàn)在動力鋰電池當中的電解質(zhì)也是漿糊狀的，但為了和固態(tài)電池當中固態(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，但由于當時這些材料比其它蓄電池的料貴得多，因此實際應用受到了阻礙，但這也讓鎳這種正極材料體系的電池開始進入了人們的視野。之后科學家對電池的研究，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。

假如大家還能背出元素周期表，那就會了解排在前列的鋰是比較活潑的金屬元素，科學家們發(fā)現(xiàn)將復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、應用打下基礎(chǔ)，但事物總有雙面性，鋰過于活躍，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發(fā)生反應導致燃燒和爆炸，那么如何穩(wěn)定它呢？科學家發(fā)現(xiàn)鋰離子具有嵌入石墨的特性，因此嘗試利用這個特性制作充電電池，首個可用的鋰離子石墨電極由貝爾實驗室試制成功。

由于該思路和當時鋰離子電池研究的方向不大一致，當時沒有任何一家公司敢接古迪納夫的發(fā)明，甚至他的母校牛津大學都不愿意為其申請專利。不過這時候一家來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，鋰離子電池開始大量在消費電子產(chǎn)品中出現(xiàn)，廣泛的應用不僅拉低了它的成本，同時也推動了鋰離子電池的發(fā)展，能量密度更高、續(xù)航里程更長，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、三元鋰離子電池層出不窮。

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

從電化學電池的發(fā)展歷程來看，它起源自歐洲，在亞洲被發(fā)揚光大，通過多年的發(fā)展，目前鉛酸電池、鎳鉻電池、鎳氫電池、鋰離子電池，它們因為各自的“個性”特點被應用在生活的各個方面。那么鋰離子電池在這么多電池種類當中，憑什么脫穎而出成為車輛動力鋰電池的優(yōu)選？本身帶有不穩(wěn)定性的它，為何還能讓車公司趨之若鶩呢？

早期的電動汽車風靡了很短暫的一陣，由于當時用作動力的鉛酸電池體積大、質(zhì)量大、能量密度小，電池重達1200磅，進行維護的時候要將其整個取下，且在電池的底部會形成沉淀物，不按時清理容易造成短路，硫酸等電解液會流出，造成中毒或發(fā)生爆炸。汽油車的先驅(qū)CharlesDuryea查爾斯·杜里埃曾開玩笑地說：“一組電池比一座全是病人的醫(yī)院還難伺候”。當時的電動汽車沒能發(fā)展起來還有一個重要的原因，當時電動汽車依然是貴族的工具，因為歐洲很多地方家里還沒有通電。

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汽車不能逾越的一道坎，盡管隨后通用使用了鎳合金電池組代替鉛酸電池，但續(xù)航里程僅達到260公里，和汽油車沒法比，且電池里的材料造價不菲、污染嚴重。

福特也曾嘗試使用鈉硫電池當作動力鋰電池，它的續(xù)航能力是鉛酸電池的三倍，但這種電池在實驗室中頻頻起火，最終沒能應用到量產(chǎn)車上。雖然純電動汽車型的發(fā)展受到了阻礙，但油電混合動力車型在這個階段有了一定的發(fā)展，鎳氫電池也是在這時被廣泛使用，它穩(wěn)定性高、耐過充過放，即便能量密度低，續(xù)航里程少，但由于車型不單單是靠電力驅(qū)動，因此它的缺點也能被人們所接受。

車用動力鋰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。實際上不僅是車用動力鋰電池，這幾大方面甚至貫穿了整個電池發(fā)展200多年的時間，人們在互相拉扯、選擇之間推動著事物的發(fā)展，可以預見的未來是我們還將在這些方面不斷探索和前進，作為車用動力鋰電池來說，如何達到最完美的平衡，要的可能是我們?nèi)祟惖呐?。責任編輯：tzh