01

電動(dòng)汽車(chē)的歷史比現(xiàn)在最常見(jiàn)的內(nèi)燃機(jī)車(chē)要早。

公元1834年，也就是大清國(guó)道光14年，慈禧太后尚未出生。

這一年，美國(guó)人托馬斯·達(dá)文波特（Thomas Davenport）制造出第一輛直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)。1837年，托馬斯因此獲得美國(guó)電機(jī)行業(yè)的第一個(gè)專利。

在1832年至1838年之間，蘇格蘭人羅伯特·安德森發(fā)明了電驅(qū)動(dòng)的馬車(chē)，這是一輛使用不能充電的原電池驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛。

1838年，蘇格蘭人羅伯特·戴維森（Robert Davidson）發(fā)明了電驅(qū)動(dòng)的火車(chē)。今天在路面上依然行駛的有軌電車(chē)是1840年在英國(guó)出現(xiàn)的專利。

電動(dòng)汽車(chē)是好東西。電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的機(jī)械變速傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，不需要復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)控制，不需要極其復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)過(guò)程，制造廠也不再需要大批高水平的機(jī)械工程師。

做電動(dòng)汽車(chē)，只需要傳統(tǒng)燃油車(chē)十分之一的技術(shù)力量。

今天我介紹一些在古代有過(guò)的一些電動(dòng)汽車(chē)。

首先我要說(shuō)的是1899年，就是八國(guó)聯(lián)軍打慈禧太后的前一年，一輛電動(dòng)汽車(chē)創(chuàng)造了世界最高車(chē)速記錄。這輛車(chē)的名字叫La Jamais Contente。

1899年4月29日，在法國(guó)巴黎附近的一個(gè)地方，這輛車(chē)以時(shí)速105公里創(chuàng)造了新的記錄，成為世界上第一輛時(shí)速超過(guò)一百公里的汽車(chē)。

這是一輛電動(dòng)汽車(chē)，安裝有二臺(tái)25千瓦的電動(dòng)機(jī)，后輪軸鏈條傳動(dòng)，電壓200伏，每個(gè)電機(jī)電流124安培，總功率大約68馬力。他的一些信息如下：

這輛車(chē)并沒(méi)有扔掉，現(xiàn)在還在博物館展出。

02

下面我要要介紹的是電動(dòng)坦克。首先出場(chǎng)的圣沙蒙坦克，1917年，在第一次世界大戰(zhàn)中使用。

下一個(gè)出場(chǎng)的是納粹德國(guó)的電動(dòng)坦克，斐迪南坦克，又名象式坦克（不過(guò)更正規(guī)的名字叫自行反坦克炮）。當(dāng)時(shí)沒(méi)大功率的電池，所以需要一個(gè)發(fā)電機(jī)給它供電。用了電動(dòng)機(jī)以后，就可以省下大量的的變速機(jī)構(gòu)，達(dá)到無(wú)級(jí)變速。

如今在美國(guó)陸軍軍械博物館，還有一臺(tái)修復(fù)完好的象式坦克。

在庫(kù)爾斯克會(huì)戰(zhàn)中，斐迪南坦克裝備的坦克營(yíng)戰(zhàn)績(jī)顯赫。

從作戰(zhàn)開(kāi)始到8月6日為止，整個(gè)團(tuán)已擊毀了敵方502輛坦克、約100門(mén)野炮及20門(mén)反坦克炮。

11月5日，坦克驅(qū)逐營(yíng)取得的戰(zhàn)果，擊毀敵方582輛坦克、344門(mén)反坦克炮、133門(mén)火炮、103枝反坦克步槍、3架飛機(jī)、3輛裝甲偵察車(chē)及3輛突擊炮。

后來(lái)更在11月25日，僅以2輌斐迪南擊毀了54輛敵軍坦克。

斐迪南坦克所用的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，就是現(xiàn)在某些電動(dòng)車(chē)吹噓的「續(xù)程技術(shù)」。

斐迪南坦克重量65噸，功率2x265馬力。

03

我介紹這些電動(dòng)車(chē)前輩，只是為了說(shuō)明一件事：電動(dòng)車(chē)并不是什么新能源，它和石油一樣是傳統(tǒng)舊能源。電動(dòng)車(chē)也沒(méi)有什么神奇的新技術(shù)，恰恰相反，它的技術(shù)比燃油車(chē)簡(jiǎn)單很多。

1859年法國(guó)物理學(xué)家、發(fā)明家加斯東·普朗特（英語(yǔ)：Gaston Plante）發(fā)明了可充電的鉛酸電池。如今全世界的燃油汽車(chē)?yán)镆廊皇褂勉U鋅蓄電池。

1896年，哈特福德電燈公司（Hartford Electric Light Company）推出可更換電池的電動(dòng)貨車(chē)，買(mǎi)家只買(mǎi)下車(chē)輛，但不包括電池，然后在使用時(shí)再以每里計(jì)交付充電及保養(yǎng)費(fèi)。

在1920年以前，電動(dòng)汽車(chē)都數(shù)量高于燃油車(chē)。早期（大清國(guó)光緒年間）的電動(dòng)汽車(chē)通常做成這種形狀：

保時(shí)捷也是電動(dòng)車(chē)的先驅(qū)，他們做電動(dòng)汽車(chē)比特斯拉早了一百多年。如今還有人復(fù)刻保時(shí)捷1900年款的電動(dòng)車(chē)。

保時(shí)捷也是混合動(dòng)力汽車(chē)的先驅(qū)。下面這張照片就是四輪驅(qū)動(dòng)的保時(shí)捷增程式電動(dòng)汽車(chē)。

19世紀(jì)末期到1920年是純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的一個(gè)高峰。電動(dòng)汽車(chē)比內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛有著更多優(yōu)勢(shì)：無(wú)氣味、無(wú)震蕩、無(wú)噪音、不用換擋和價(jià)格低廉，這形成了以蒸汽、電動(dòng)和內(nèi)燃機(jī)三分天下的車(chē)輛市場(chǎng)。

但是，在1920年以后，電動(dòng)車(chē)在后來(lái)很快被邊緣化。原因是石油的開(kāi)采和冶煉技術(shù)飛速發(fā)展，而電池技術(shù)卻一直沒(méi)有突破。燃油車(chē)加油只需要半分鐘，電動(dòng)車(chē)充電需要8小時(shí)。這是幾百倍的時(shí)間差距。

再比較一下能量密度。先看看鋰電池的能量密度預(yù)測(cè)。下面這種能量密度表的左下角那個(gè)接近于零的，就是鋰電池。它屬于能量密度極低的物質(zhì)。

上面這張圖是幾種鋰電池的能量密度預(yù)測(cè)?？梢钥闯鲣囯姵啬芰棵芏仍?．1～0．3KWH／KG。而汽油的能量密度在12KWH／KG以上。這是幾十倍到一百多以上的差距。

只要出行距離稍遠(yuǎn)，或者需要長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)行駛，電動(dòng)車(chē)的電池容量和充電速度就變成極大的缺陷。

所以，雖然電動(dòng)車(chē)的結(jié)構(gòu)比燃油車(chē)簡(jiǎn)單很多，技術(shù)難度也遠(yuǎn)低于燃油車(chē)，但是在性能上受制于電池。

在某種程度上，我們可以認(rèn)為電池才是主要產(chǎn)品，而電動(dòng)汽車(chē)不過(guò)是電池的一個(gè)簡(jiǎn)單附件而已。

04

鋰電池以后有可能趕上汽油的能量密度嗎？

標(biāo)準(zhǔn)答案是：永遠(yuǎn)不可能。因?yàn)槲锢矶刹粫?huì)被打破。

首先，一切電池都可以歸結(jié)為氧化還原反應(yīng)。得到或失去電子，就產(chǎn)生電流。容量毫安時(shí)，就是電流乘以時(shí)間，單位就是庫(kù)倫，是由電子總數(shù)決定的。

既然電子是能量的來(lái)源，那么我們就可以通過(guò)電子的密度來(lái)估計(jì)能量密度了。

原子的內(nèi)層電子基本不參與化學(xué)反應(yīng)，自然也不會(huì)轉(zhuǎn)移，只有外層那幾個(gè)才會(huì)轉(zhuǎn)移做功。

外層電子數(shù)不會(huì)太多，但內(nèi)層電子數(shù)可是隨著原子數(shù)增大而增大的。更要緊的是，原子數(shù)增加后質(zhì)子與中子都在增加，而這兩者都是質(zhì)量的主要來(lái)源。由此可見(jiàn)只有在元素周期表的前兩行的輕原子有可能成為好的能量載體。

前兩行元素只有10個(gè)，氫氦鋰鈹硼，碳氮氧氟氖。除去惰性氣體和不適合當(dāng)還原劑的材料，其中適合做電池的材料還剩下5個(gè)元素，他們的電子利用率如下：

氫(100%)，碳(66%)，硼(60%)，鈹(50%)，鋰(33%)。

這其中排在最前的，就是碳和氫。石油是碳?xì)浠衔?，已?jīng)是不錯(cuò)的材料，更好的就是純氫。而其他各種電池都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后。所以，化學(xué)原理就決定了任何化學(xué)電池都不可能達(dá)到汽油的能量密度。

電池需要電解質(zhì)，需要維持基本結(jié)構(gòu)。所以一個(gè)鋰電池里面還有很多其他物質(zhì)。

以特斯拉汽車(chē)使用的18650三元鋰電池為例，其中鋰的含量不到2%，其余的98%都是其他材料。

接下來(lái)看看鈷酸鋰電池的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。

發(fā)生電子轉(zhuǎn)移的其實(shí)只是一部分鋰與鈷,其它的元素均不參與電子轉(zhuǎn)移。

單質(zhì)鋰的原子量為6.9，能貢獻(xiàn)1個(gè)電子參與電子轉(zhuǎn)移。

鈷酸鋰電池的電池反應(yīng)的反應(yīng)物總分子量為98+72=170，但只能貢獻(xiàn)半個(gè)電子參與電子轉(zhuǎn)移。因?yàn)橹挥胁糠咒囋訒?huì)發(fā)生反應(yīng)。

假如我們認(rèn)為這兩個(gè)電子的做功是一致的，那么就可以估計(jì)一下這兩種能量載體的能量密度之比了。

電池能量密度：燃料能量密度=（0.5 /170）/(1/6.9) =2.03%。

所以即便在理論上，就可以確定特斯拉所用的鈷酸鋰電池（最完美的鈷酸鋰電池）和汽油比就有五十倍的差距。

但是為了符合各種要求，需要解決正負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，避免結(jié)晶刺穿隔膜，還需要輔助材料。這樣一來(lái)，電池的能量密度還會(huì)降低。

所以，大體上可以這么說(shuō)：鋰電池已經(jīng)接近它的能量密度極限。在未來(lái)的幾十年，甚至再過(guò)三百年，它的能量密度發(fā)展極限也就是達(dá)到汽油的五十分之一。

或者說(shuō)，你要指望鈷酸鋰電池的能量密度提高一倍，即便再等500年也達(dá)不到。

至于未來(lái)的可能比石油更輕的能源，只能是氫能源、核能源。絕不能指望電池。

充電電池的另一個(gè)問(wèn)題是充電時(shí)間。目前的情況下，電池的充電還是很慢。

若是在戰(zhàn)爭(zhēng)年代，你在逃難路上，突然沒(méi)電了，需要充電，這時(shí)候你能等幾個(gè)小時(shí)？

軍隊(duì)中的武器，幾乎看不到用電池的電動(dòng)車(chē)。無(wú)論是坦克，越野車(chē)，印刷車(chē)，戰(zhàn)斗機(jī)，還是軍艦，都不會(huì)用電池當(dāng)能源。

還有人幻想未來(lái)技術(shù)發(fā)展了，充電速度可以飛快。甚至和加油一樣，一分鐘就沖完。即便電池可以快到像超級(jí)電容一樣快速充電，電力線路也跟不上。

如果按照60C的充電速度，沖滿100度電的電動(dòng)車(chē)電池，就需要6兆瓦的功率。這不是小區(qū)的變壓器可以承受的，而是需要一個(gè)中型工廠的電力。

05

戰(zhàn)爭(zhēng)年代，會(huì)發(fā)生什么？

美軍的做法是先破壞電力。石墨炸彈就最適合干這事。扔出去的石墨碳纖維纏在高壓線上，就可以引起跳閘。有些汽化的石墨還會(huì)黏在絕緣子上破壞絕緣，很難清理。

海灣戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)，石墨炸彈在「沙漠風(fēng)暴」行動(dòng)中首次登場(chǎng)。當(dāng)時(shí)，美國(guó)海軍用F-117A「夜鷹」隱形戰(zhàn)斗轟炸機(jī)攜帶戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈向伊拉克電力設(shè)施率先展開(kāi)攻擊。

美軍首次使用的這種武器就叫做——BLU-114/B石墨子母炸彈，被裝在戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈之上，攻擊其供電設(shè)施，使伊拉克全國(guó)供電系統(tǒng)85%癱瘓。

北約對(duì)南斯拉夫的空襲中，美國(guó)空軍使用的石墨炸彈型號(hào)也是BLU-114/B，造成南斯拉夫全國(guó)70%的地區(qū)斷電。

中國(guó)作為一個(gè)軍事大國(guó)，當(dāng)然也是石墨炸彈的的持有者。下圖就在中國(guó)大陸使用的石墨炸彈。中國(guó)石墨炸彈的亮相，在臺(tái)灣也引起很大反響。

可以預(yù)料的是，在未來(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)中，各方都可能使用石墨炸彈。石墨炸彈毀掉電力，導(dǎo)致整個(gè)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)完全中斷，還會(huì)導(dǎo)致斷水、斷網(wǎng)、指揮失靈、宣傳調(diào)度系統(tǒng)徹底消失。

那時(shí)候，電動(dòng)汽車(chē)就是一堆廢鐵。

這種缺憾是無(wú)法彌補(bǔ)的。即便再過(guò)一百年，電動(dòng)車(chē)的電池技術(shù)也不會(huì)有什么大突破。

除非在一路上都有別人把充好電的電池一排排放在那里等你，隨時(shí)而言換電池。在戰(zhàn)爭(zhēng)年代，沒(méi)有這樣的好事。大多數(shù)電動(dòng)車(chē)也不能換電池。

所以在戰(zhàn)爭(zhēng)年代，特斯拉和蔚來(lái)之類(lèi)的電池車(chē)就是一堆垃圾。即便再過(guò)一百年，也還是垃圾。