螺旋投資研究公司稱：“一家明星企業(yè)能夠徹底改變它所處的行業(yè)。沃爾瑪改變了零售業(yè)，麥當(dāng)勞改變了餐飲業(yè)，如今特斯拉似乎也要在汽車行業(yè)中完成類似的宏偉計(jì)劃。”
事實(shí)上，除了創(chuàng)始人穆斯克的巨大個(gè)人財(cái)富、激情與才華等因素外，特斯拉的成功也離開政府的補(bǔ)貼與政策。而隨著環(huán)境壓力的日漸增大，即使在電動(dòng)車技術(shù)路徑并未清晰的情況下，各國政府仍不遺余力予以扶持。
電動(dòng)車的普及不僅可以改善交通和城市環(huán)境，而且會(huì)倒逼改進(jìn)電力系統(tǒng)和電力的質(zhì)量（通過更多地風(fēng)能、太陽能等清潔能源），從而進(jìn)一步改善我們的整體環(huán)境。特斯拉公司的測(cè)算表明，即使全部使用燃煤發(fā)電，Model S的二氧化碳排放也要比同級(jí)別的內(nèi)燃車減少50%以上。
現(xiàn)階段電動(dòng)車的銷售還有賴于政府政策的推動(dòng)，美國加利福尼亞等州已經(jīng)立法強(qiáng)制汽車制造商生產(chǎn)銷售一定比例的零排放車輛。其他幾個(gè)銷售電動(dòng)車的國家中，不得不提的是挪威，挪威是世界上人均電動(dòng)車保有量第一的國家，唯一的電動(dòng)車躋身十大暢銷車型的國家，目前也是特斯拉除了美國本土之外銷售最好的國家，這跟這個(gè)國家的汽車銷售政策是分不開的對(duì)排放課以重稅，直接導(dǎo)致特斯拉的售價(jià)和一輛大眾高爾夫相去不遠(yuǎn)，非常巧合的是，挪威同時(shí)也是地球上人民幸福感最強(qiáng)的國家。
作為世界上污染最嚴(yán)重的地區(qū)之一，中國對(duì)電動(dòng)車的發(fā)展也寄予厚望，給予了高額補(bǔ)貼，但推廣普及的效果一直不佳，這一方面是因?yàn)橹暗碾妱?dòng)車產(chǎn)品確實(shí)不夠給力；另一方面也與地方保護(hù)主義有關(guān)。其實(shí)同處一片藍(lán)天，共享一個(gè)大氣層，同呼吸就要共命運(yùn)，因?yàn)楠M隘的地方利益而損害整個(gè)社會(huì)的進(jìn)步是非常愚蠢的做法。
長期來看，人類使用化石能源的歷史才真正是曇花一現(xiàn)，幾百年之后的人類就會(huì)把內(nèi)燃車的記憶忘得干干凈凈，一定會(huì)詫異這種群體性慢性自殺工具的應(yīng)用之廣。讓我們假想一下化石能源已經(jīng)枯竭之后的場(chǎng)景，顯而易見那個(gè)時(shí)候地面交通唯一的選擇就是電動(dòng)車。
如果我們現(xiàn)在就開始努力，現(xiàn)有企業(yè)家中能承載這一使命的很難有比埃隆穆斯克更合適的人選了，他本人已經(jīng)代表特斯拉表達(dá)了這種愿望：“在我們看到所有路上的車都是用電驅(qū)動(dòng)之前，我們不會(huì)停止努力?！?
電動(dòng)車的歷史
鮮為人知的是，電動(dòng)車并非是一個(gè)新鮮事物，準(zhǔn)確地說，電動(dòng)車誕生得甚至比內(nèi)燃車還要早得多，歷史上公認(rèn)的第一臺(tái)內(nèi)燃車由德國工程師卡爾·奔馳1885年在曼海姆發(fā)明。而電動(dòng)車誕生在1832年到1839年之間，當(dāng)時(shí)由蘇格蘭人羅伯特·安德森發(fā)明了使用一次性電池的汽車。在1888年兩者幾乎同時(shí)進(jìn)入商業(yè)化的進(jìn)程，第一次電動(dòng)車和內(nèi)燃汽車的戰(zhàn)爭(zhēng)開始了。
19世紀(jì)90年代后期和20世紀(jì)初的這段時(shí)間里，盡管最高速度慢一些，但電動(dòng)車由于具有無需換擋，直接啟動(dòng)等很多先天性的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展居于優(yōu)勢(shì)地位。1911年的《紐約時(shí)報(bào)》這樣寫道：“與燃油的內(nèi)燃車相比，電動(dòng)車無疑是更理想的交通工具，它既清潔又安靜，關(guān)鍵的是還可以省不少錢?！?
在1912年，電動(dòng)車賣1750美元（大致相當(dāng)于現(xiàn)在的42000美元），而內(nèi)燃車只需要不到一半650美元（約15000美元），但是當(dāng)時(shí)汽油相當(dāng)昂貴，總體成本相差并不大。所以盡管電動(dòng)車的價(jià)格較貴，電動(dòng)汽車的銷量還是在1912年達(dá)到頂峰，當(dāng)年美國和歐洲電動(dòng)車的保有量大約5萬輛，占了整個(gè)汽車數(shù)量的40%，而內(nèi)燃車只有不到22%左右的市場(chǎng)份額（剩下的是蒸汽驅(qū)動(dòng)的車輛）。
到了20世紀(jì)20年代，隨著遍布全球的石油大發(fā)現(xiàn)，汽油的價(jià)格很快降到大眾可以負(fù)擔(dān)得起的水平，新的道路、加油站等基礎(chǔ)設(shè)施如雨后春筍般涌現(xiàn)。內(nèi)燃車可以跑得更快更遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)吸引了大眾的注意，火花塞、消音器的發(fā)明也讓內(nèi)燃車駕乘變得更為簡(jiǎn)單舒適。電動(dòng)車的全盛時(shí)期過去了，又過了十年，全世界的電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)事實(shí)上已經(jīng)完全消失了。
之后將近一個(gè)世紀(jì)的漫長歲月里，由于石油危機(jī)和污染問題催生了一些電動(dòng)車需求，但新的實(shí)用電動(dòng)車產(chǎn)品依然是寥若晨星。值得一提的產(chǎn)品只有登月用到的月球車，剩下的商業(yè)化電動(dòng)車對(duì)于續(xù)航能力不足和價(jià)格昂貴這兩大痼疾也無計(jì)可施，沒有一款有能力向內(nèi)燃車的地位發(fā)起挑戰(zhàn)。這一狀況一直持續(xù)到20世紀(jì)90年代。
經(jīng)過一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，電動(dòng)機(jī)相對(duì)于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)而言擁有了更大的比較優(yōu)勢(shì)，采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車在同等功率下動(dòng)力輸出更加強(qiáng)勁，能源效率更高，可以說非常適合如今城市駕駛頻繁起停的工況。另外，電動(dòng)車的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無需傳統(tǒng)意義上的變速箱、傳動(dòng)系統(tǒng)、離合器，也不用機(jī)油，從而故障率低也大大降低了保養(yǎng)維修的成本。
但是1990至今的復(fù)興進(jìn)程，雖然幾乎每個(gè)汽車廠商都推出了一些電動(dòng)車型號(hào)，可是從通用的EV1到日產(chǎn)的Leaf，至今沒有一款車獲得主流大眾市場(chǎng)的認(rèn)可，究其原因，是有兩個(gè)因素拖了電動(dòng)車發(fā)展的后腿：電池和充電基礎(chǔ)設(shè)施。
電池和充電基礎(chǔ)設(shè)施的問題
1912年流行的使用鉛酸電池的電動(dòng)車僅能行駛30-50公里，續(xù)航能力不足的缺陷現(xiàn)在有一個(gè)非常形象的專有名詞叫做里程焦慮，事實(shí)上，內(nèi)燃車也不可能完全避免里程焦慮，當(dāng)你車?yán)锏挠蜔袅疗穑浇?0公里又找不到加油站的情況下就可以體會(huì)到這種心理狀態(tài)。但畢竟經(jīng)歷上百年的發(fā)展，加油的基礎(chǔ)設(shè)施在多數(shù)地區(qū)已經(jīng)相當(dāng)完善了。
電動(dòng)車如何克服里程焦慮這個(gè)問題的答案其實(shí)是顯而易見的：首先提升單次充電下汽車的續(xù)航能力，內(nèi)燃車加滿油箱可達(dá)里程通常在400-600公里之間，而現(xiàn)在銷量最好的日產(chǎn)Leaf只有不到200公里的續(xù)航，超過300公里續(xù)航能力電動(dòng)車鳳毛麟角；其次加強(qiáng)充電站充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，理論上講充電的基礎(chǔ)設(shè)施是最多的，但是不改造供電動(dòng)車直接充電的實(shí)用價(jià)值并不大；最后縮短單次充電所需時(shí)間，內(nèi)燃車單次加油算上排隊(duì)時(shí)間一般也在15分鐘以內(nèi)，而現(xiàn)在電動(dòng)車的充電進(jìn)程動(dòng)輒需要數(shù)小時(shí)。
解決里程焦慮答案并不難尋找，不過怎樣實(shí)現(xiàn)卻是一個(gè)困擾了電動(dòng)車發(fā)展一個(gè)世紀(jì)的難題，解決這個(gè)難題的核心毫無疑問在于電池的進(jìn)步。
我們的生活絕對(duì)離不開電池，從形形色色的電動(dòng)玩具工具到汽車?yán)锩娴?2v蓄電池，從各種智能手機(jī)筆記本PAD到衛(wèi)星國際空間站上的高密度蓄電池，電池的應(yīng)用已經(jīng)無處不在。盡管電池的應(yīng)用已如此廣泛，但是電池發(fā)展的進(jìn)度和個(gè)人電腦、互聯(lián)網(wǎng)這些科技革新進(jìn)化的速度相比卻相形見絀。
用作汽車的動(dòng)力電池有兩個(gè)核心的指標(biāo)：一個(gè)是能量密度，另一個(gè)是使用壽命（包括循環(huán)和日歷壽命）。如果電池的發(fā)展也存在類似芯片業(yè)摩爾定律這樣規(guī)律的話，那么如鋼鐵俠的戰(zhàn)衣，變形金剛的能量塊這樣許多科幻電影中的場(chǎng)景完全可以在現(xiàn)實(shí)生活中出現(xiàn)，不幸的是電池現(xiàn)在還是人類文明發(fā)展的一大制約。我們回顧一下電池的歷史就可以發(fā)現(xiàn)，從早期的鉛酸電池到現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的鋰離子電池，能量密度僅僅提高了7倍多。壞消息是電池的發(fā)展百年來是如此緩慢，摩爾定律真的不存在。好消息是大部分發(fā)展我們是在1990年以后鋰離子電池工藝突破（索尼公司率先克服枝晶難題）取得的。
正如電容觸摸屏技術(shù)出現(xiàn)后才有可能制造普及的智能手機(jī)一樣。如果要達(dá)到類似內(nèi)燃車的500公里續(xù)航的話，按照每千瓦時(shí)行駛5.5公里計(jì)算（EPA平均數(shù)據(jù)），電動(dòng)車需要存儲(chǔ)90千瓦時(shí)（度）的電量才能滿足。采用整車兩噸作為上限，其能量密度最少要達(dá)到200wh/kg以上的電池才能勉強(qiáng)符合電動(dòng)車的要求，而鋰離子電池已經(jīng)在2005年前后跨越了這一門檻，電動(dòng)車終于在續(xù)航能力方面又一次有了向內(nèi)燃車正面挑戰(zhàn)的資格。
當(dāng)然用作動(dòng)力電池并非僅僅是能量密度提升這么簡(jiǎn)單，還涉及到使用壽命、安全性、性能、成本等重要參數(shù)。技術(shù)出現(xiàn)重要里程碑之后，各大汽車公司均投入了一定精力用于研究可用作電動(dòng)車的動(dòng)力電池。以下是幾種常見的用做動(dòng)力電池的鋰化合物材料：
錳酸鋰（LiMn2O4）具有資源豐富、成本低、無污染、安全性好、倍率性能好等優(yōu)點(diǎn)，能量密度尚可，是比較理想的動(dòng)力電池正極材料，但其較差的循環(huán)性能及電化學(xué)穩(wěn)定性卻大大限制了其產(chǎn)業(yè)化。不過近年來通過表面包覆和摻雜結(jié)合的改性手段來提高錳酸鋰的電化學(xué)性能，這方面的進(jìn)步很快。目前已有雪佛蘭Volt，日產(chǎn)Leaf采用這種電池技術(shù)路線。
磷酸鐵鋰（LiFePO4）主要的優(yōu)點(diǎn)在于安全性能良好、熱穩(wěn)定性不錯(cuò)、高放電功率、可快速充電且循環(huán)壽命長。不足之處主要是振實(shí)密度和比能都低從而體積較大重量偏沉，低溫性能也較差，另外生產(chǎn)工藝也不太容易保持材料的一致性。目前使用這種技術(shù)路線有比亞迪的e6和菲斯克的Fisker Karma。
鎳鈷鋁鋰（LiNiCoAlO2）也叫NCA，這種材料在能量密度、功率系數(shù)和使用壽命上可以說是理想的動(dòng)力電池，不太討人喜歡的主要是安全性和成本，但是用作小電池安全性的提升相當(dāng)大，成本高主要是因?yàn)樯a(chǎn)工藝要求比較高，在主流廠家穩(wěn)定工藝量產(chǎn)后成本可以得到進(jìn)一步控制。特斯拉的Model S正是通過和松下的合作，深度定制了這種電池。
鈦酸鋰（Li4Ti5O12）的低溫性能和使用壽命都極佳，而且可以快速充放電，安全性也非常好。問題就是能量密度實(shí)在太低，成本也實(shí)在太高，所以比較適合增程式電動(dòng)車，三菱的i-MiEV就采用了這種技術(shù)路線。
需要強(qiáng)調(diào)的是，汽車動(dòng)力電池的安全性是一個(gè)系統(tǒng)工程，任何鋰化合物材料本身的安全性能只能提供一定程度保障，電池結(jié)構(gòu)也只能提供一部分保障，但是百萬分之一（ppm）爆噴率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠汽車級(jí)的安全要求，因此電動(dòng)車設(shè)計(jì)時(shí)就要防止出現(xiàn)熱失控、刺穿、短路等意外。整體安全性設(shè)計(jì)的概念非常重要也并非容易做到，以上的車型沒有出現(xiàn)過著火事故的只有日產(chǎn)的Leaf和特斯拉的Model S，盡管兩者都不是應(yīng)用了標(biāo)榜安全的正極材料，但都采用了嚴(yán)格的辦法來保證安全性，所以目前驗(yàn)證反而是最安全的。
值得一提的是，動(dòng)力電池還有一條技術(shù)路線燃料電池，燃料電池雖然不存在能量密度的問題，但是需要使用貴金屬做催化劑，使得成本很難控制從而不具經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。
另外一方面加氫這種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的成本和難度更甚于一般的充電站或是加油站。
鋰離子電池的電化學(xué)革新本質(zhì)上依賴于材料科學(xué)的進(jìn)步，如今能量密度正以每年約5%-7%的速度提升，在硅系負(fù)極、固態(tài)電解質(zhì)、鋰硫、鋰空、鋅空等新技術(shù)的輪番沖擊下，根據(jù)麥肯錫的預(yù)測(cè)能量密度有望在2020年達(dá)到400wh/kg的高度，價(jià)格可能會(huì)下降到每千瓦時(shí)200美元左右，從而使得電動(dòng)車在和內(nèi)燃車同等價(jià)位下裝備足夠電量極大地克服里程焦慮。
沒有什么特別意外的話，通過對(duì)電池的分析可以看到時(shí)代正處在電動(dòng)車即將大發(fā)展的十字路口，為了搶占?xì)v史機(jī)遇，各國紛紛出臺(tái)政策鼓勵(lì)電動(dòng)車發(fā)展，并且爭(zhēng)先恐后地制定了充電基礎(chǔ)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)，美國是SAE J1772，日本是CHAdeMo，歐洲還在IEC 62196的框架內(nèi)努力尋求統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，而中國尚無相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。
如果當(dāng)下真的是這樣的歷史性十字路口，相信一定能夠看到里程碑式電動(dòng)車產(chǎn)品的出現(xiàn)，遍搜寰宇，目前擁有能接近內(nèi)燃車的行駛里程480公里續(xù)航，最短充電時(shí)間半小時(shí)充70%，一小時(shí)充滿這樣的唯一一款電動(dòng)車正是來自于特斯拉汽車公司的Model S。
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