這幾天，院士“炮轟”1000公里續航電動車的新聞又登上了熱點。近年來，由于各個企業對電動汽車電池技術的不斷大力投入，電池方面的技術進步確實很快。不過，不同于新興科技，電動汽車擁有百年多的歷史，比燃油汽車還要悠久，為什么到如今還未形成完善的技術呢？

歷史原因：188年的起落沉浮

說起電動汽車的歷史，我們其實很難為它找到一個固定的歸宿——例如歸屬于某個發明者或是某個發明國家，因為是1800年以來從電池到電動機的一系列突破共同鑄就了第一輛電動車的誕生。從19世紀至今，看似電動汽車擁有將近200年的歷史，但其實真正擁有技術進步的時間不足90年。

[1910-1935，電動汽車的輝煌短命王朝]

19世紀初，匈牙利、荷蘭和美國的一批革新者就開始研究“電池驅動汽車”（a battery-powered vehicle）的概念，并創造了首批小型電動汽車（1834年左右）。英國發明家羅伯特·安德森（Robert Anderson）大約也在同一時期研發出了第一輛電動馬車（1832年左右）。不過直到19世紀下半葉，法國和英國的發明家才制造出了第一批真正實用的電動汽車（1881年左右）。

羅伯特·安德森和他的第一輛電動車輛 | AutomoStory

在美國，由于沒有噪音、汽油臭味，以及易于駕駛，電動汽車很快受到城市居民的歡迎（特別是女性）。在1910-1920年間，隨著越來越多的人開始使用電力，電動汽車充電變得越來越容易，從而在各行各業里都得到了普及。當時，許多創新者都注意到了電動汽車的巨大需求，并探索了改進技術的方法。例如，保時捷的創始人費迪南德·保時捷（Ferdinand Porsche）在1898年就開發了一款名為P1（the P1）的電動汽車。大約在同一時間，他又創造了世界上第一輛混合動力電動汽車。逐漸地，電動汽車和汽油車的價格越拉越大。到1912年，汽油車的售價僅為650美元，而電動跑車的售價為1,750美元。同年，查爾斯·凱特林（Charles Kettering）推出了電力起動機，不再需要手搖曲柄，從而增加了汽油動力汽車的銷量。到了1920-1930年間，美國的道路系統變得愈發完善，隨著得克薩斯州原油的發現，天然氣價格逐漸下降同時還可供美國鄉村地區居民使用，自此加油站開始在全國范圍內興起。相比之下，當時很少有城市以外的美國人能有電可用。到1935年，電動汽車就幾乎全部消失了。

1898年保時捷的第一輛電動汽車 | Weird

[1970-1990，電動汽車回春又跌落]

電動汽車在接下來的30多年里進入了一個至暗時代，技術進步很小。廉價，豐富的汽油以及內燃機的持續改進使人們不再需要電動汽車。不過到60年代末70年代初，油價的飛漲和汽油的短缺使電動汽車又重回人們的視野，以此來降低美國對外國石油的依賴。但是由于技術的不完善，開發和生產方面存在的缺陷，以及有限的性能，人們對電動汽車的興趣又都慢慢下降了。

[21世紀，電動汽車迎來復興時刻]

在1990-2000年的這段時間里，在美國，由于政策的傾斜（環境為重），能源部的支持，以及經濟的快速發展，在需求端，消費者不再一心想要省油的車輛；在供應端，科學家和工程師也都在緊鑼密鼓地研制改善電動汽車技術（包括電池）。20世紀末21世紀初，1997年豐田普銳斯（Pirus）的推出（世界上第一批量產的混合動力電動汽車）以及2006年特斯拉的創立成功重塑了電動汽車行業，才為電動汽車帶來了真正的重生。

技術原因：電池技術發展，可革新，難革命

其實，從1800年初意大利物理學家伏打發明的伏打電堆（voltaic pile）到目前的鋰離子電池，電池已經經歷了飛躍式的發展。但是相比電子產品，電池技術的發展速度遠遠不夠。

[基礎學科理論轉為實踐，難！]

帝國理工戴森工程學院的教授比利·吳曾表示：“在微處理器領域，一切都只為了把東西做得更小。但到了鋰離子電池這邊，如果你想提高能量密度，換句話說就是增加手機的續航時間，那你就必須要從根本上改變電池里的材料。”電池技術的發展與材料學和化學的發展緊密相連。材料學和化學都是基礎學科，但是將這類學科的研究成果轉化成實用技術十分困難。一項成熟的技術不僅僅是提供一份帶有漂亮數據的成果論文，而是產業鏈的各個環節都要適應市場才能實現商用。所以從這個角度來想，電池技術發展的緩慢與儲能技術的遞進規律是相符的。

[找到合適的“備胎”，難！]

目前鋰電池技術的潛力已經基本用盡，而替代鋰電池的材料都有較高的局限性（例如：高成本或嚴苛的使用環境）。無論是電子產品還是電動汽車，高科技產品對于電池的要求是非常高的。即使發現了對于提升能量密度很有幫助的材料，也需要經過大量的實驗和測試來保證它的安全性和穩定性，因此很難保證這些新材料的可用性。另外，還有一些替代電池，理論上已經成熟但無法應用于日常生活——例如核電池。

原型核電池組的功率比化學電池提高了10倍 | phys.org

[能解決電池問題的，或許不是電池本身]

馬車的文明再漫長，最終也被火車和汽車所取代；蒸汽機再怎么革新，最后也被內燃機替代了。從這個層面上來說，能解決電池問題的，可能并不是電池本身。我們還無從知曉下一次“汽車替代馬車”類型的科技革命會在什么時間到來。

電動汽車其他主要技術挑戰

由于在技術上發力的時間并不長，電動汽車的發展在當前還面臨著諸多問題，除了上文提到的電池儲能技術（傳統燃油汽車的行駛里程通常都能在500公里以上，而價格實惠的電動汽車的續航里程都在322公里以下。長續航里程的車型雖然也有，但是隨之增長的還有車的價格），還有電動汽車的快速充電技術。大多數燃油汽車可以在幾分鐘之內就加滿油，但是電動汽車在充電方面還存在很多的不確定性。另外，與充電時間類似，充電基礎設施也存在很多不確定性。隨著新能源汽車的占比越來越高，市場對充電樁的需求量也是呈現數量級的上升。不過中國在這方面是處于領先地位的，在電動汽車基礎設施項目上投入了數十億美元，擁有超過100萬個充電站的網絡。作為新基建的項目之一，新能源汽車充電樁開始站到了舞臺中央，有望逐步邁進建設大年。