锂电池诞生前的电动汽车
电动汽车的发明其实比内燃机汽车更早，直到1912年还在市场份额上占有优势[1]。
能量密度，绕不开的“锂”
1859年，法国人普兰特于发明经典的铅酸蓄电池，这是一款非常成功的发明，直到今天还被普遍使用。
- 一是对体积比较敏感，谁也不想牺牲座舱与后备箱空间来装电池；
- 二是对重量比较敏感，若电池能量密度太低，可能就要面临1吨的车+2吨的电池才能跑500公里的窘境，这不仅不经济，从环保的角度来说也是不可接受的！
单独放出知乎万赞神文的链接，写得非常好，推荐大家阅读https://www.zhihu.com/question/23527698/answer/24852443那么就只剩下锂、铍、硼，它们的电子转移数/原子量分别为14%、22%、28%[3]。再考虑到2个因素：
- 锂电极电势是全元素周期表最低[4]：做成电池后电压最高；若转移同等数量电子(电流相同)，对应的功率也最高。
- 锂元素的储量比较高：如上面那张图，地壳中锂元素的丰度比铍和硼要高一个数量级。
惠廷汉姆： “告别化学反应”的锂离子电池
充电/放电伴随着化学反应，例如铅酸蓄电池在充电时：
轻轻地我走了， 正如我轻轻地来， 挥一挥手， 不带走一片云彩。当然，必须严肃地指出：锂嵌入(Intercalation)中锂离子看起来仅发生了物理运动，但本质上依然是化学反应。 锂嵌入(Intercalation)带来很多好处，大大提高了充放电反应的可逆性；也避免使用锂金属作为负极，提高了安全性。 从锂转化”(Conversion)到锂嵌入(Intercalation)，是锂电池的技术革命。因为这个贡献，惠廷汉姆被称为“锂电之父”(Founding Father of rechargeable lithium ion battery)[7]。
注： 1) 惠廷汉姆提出锂嵌入的机理是在Moli Energy之前(1976年)，但在Moli Energy事故(1989年)之后，正负极均采用锂嵌入机理的锂离子电池才被重视，从而走上历史舞台。 2) 实际上，Moli Energy并未无视惠廷汉姆的贡献，正极采用的正是锂嵌入机理的材料，但在出事故的负极上采用了基于锂转化的金属锂。 3) 将负极材料替换为锂嵌入机理的石墨碳的关键人物，正是获得本次诺贝尔奖的第三个人吉野彰(Akira Yoshino)。 作为史话，为叙事方便、控制篇幅，本文未严格按时间先后顺序讲述；同时也省略了大量细节与一些作出重大贡献的科学家，这并不代表故意漠视他们的贡献。最后要提一下的是，锂嵌入(Intercalation)在电极电势上占优势，但在能量密度上占劣势。
Goodenough先生：老骥伏枥，志在千里
惠廷汉姆指明了锂嵌入(Intercalation)的技术方向，但距离做出锂离子电池还有很长的距离。锂电池历史上第二位英雄人物出场了，他的名字很特别： John Bannister Goodenough(约翰·班尼斯特·古迪纳夫)。 以前读论文，见到“Goodmann”(好人先生)就已经让我足够吃惊了，而这位巨匠的名字明显更胜一筹：“Goodenough“(足够好的先生)。 没有最好，无须更好，咱们只要“足够好“
概括一下，Goodenough先生最让人敬佩的是：
- 年过半百才投入锂电池研究，以一己之力发现了大部分关键正极材料：层状结构的钴酸锂(LiCoO2 lattice structure)、尖晶石结构的锰酸锂(LiMn2O4 spinel structure)、橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO4 olivine structure)。
- 今年已经98岁，Goodenough先生依然奋战在科研一线，希望为下一代锂固态电池做出突破[9]。下图是了95岁生日照片，看起来精神还不错[10]！
推动汽车电动化的其他人物/公司
惠廷汉姆和Goodenough的科研贡献，奠定了锂电池大发展的理论与技术基础。 从历史的角度来看，锂电池的大发展光靠科研也不行，还必须依赖产业。产业界也涌现了不少英雄人物，限于篇幅，他们的故事在此只能用一句话概括。 推动汽车电动化的关键人物：- 本田宗一郎：本田汽车创始人。上世纪70年代，在加州空气资源委员会推行清洁空气法案被通用汽车阻挠的时候，发明新型燃烧室技术帮助加州证明法案的合理性，使得排放法案得以继续推行下去。他的故事在这篇文章里有简述：
- 姊川文彦：东京电力高管。21世纪初，在美日汽车行业均不看好的环境下，联合三菱汽车与斯马鲁汽车推行电动车计划，间接促使日产推出聆风电动汽车。
- 伊隆马斯克：与日产聆风几乎同时，用大规模的松下18650电池成功造出市场欢迎的电动汽车。
关于“索尼大法好“的更多故事，参见此回答：https://www.zhihu.com/question/39440692/answer/84973673
小结
在汽车的AI(自动驾驶)、Connectivity（智能互联）与e-tron(电力驱动)三个趋势中，电力驱动技术给人心理上的冲击，也许没有自动驾驶那么大，猛一看显得不算是“划时代“的突破。 今天，我们已经习惯了锂离子电池技术带来的便利，觉得这项技术稀松平常，没什么特别；但是，穿越到20世纪70年代，如果你说锂离子电池将大规模应用于消费电子与汽车行业，大家也许会觉得你是个疯子！ 类比地，今天我们觉得自动驾驶技术惊骇世俗，但在30年后的人们眼中，可能也觉得这只是稀松平常的技术，没什么特别。所以，我们不能凭借主观上的冲击力来判断哪项技术“划时代“，哪项技术很一般，而应该站在历史的长周期角度来判断。 如果站在历史的长周期角度来看，锂电池发展史，是人类不断追求可充电电池理论极限的科技史。电力驱动的锂离子电池关键技术的崛起，依赖于科研界与产业界的共同创新，过程中英雄故事数不胜数，才在极端不利的情形下找到一个突破口，帮助电动汽车百年之后重返历史舞台。 这简直就是一个奇迹，称之为“划时代“并不夸张。 本文节选自本人的知乎文章：有哪些「划时代」的存在，「突破」了你现有的认知？参考
- ^https://zhuanlan.zhihu.com/p/60374236
- ^Nitta N, Wu F, Lee J T, et al. Li-ion battery materials: present and future[J]. Materials today, 2015, 18(5): 252-264.
- ^究竟是什么限制了电池的容量？ https://www.zhihu.com/question/23527698/answer/24852443
- ^https://baike.baidu.com/item/%E6%A0%87%E5%87%86%E7%94%B5%E6%9E%81%E7%94%B5%E5%8A%BF%E8%A1%A8/10733667?fr=aladdin
- ^https://www.zhihu.com/question/321156142/answer/659113692
- ^锂想的兴起、破灭与复兴——从锂电池到锂离子电池 https://mp.weixin.qq.com/s/esb1J6Bz0UPEsZdx3IDKzQ
- ^https://en.wikipedia.org/wiki/M._Stanley_Whittingham#Research
- ^锂电专利的战争 https://mp.weixin.qq.com/s/VoQMoZlKE5AXE5x_qJondg
- ^https://en.wikipedia.org/wiki/John_B._Goodenough
- ^https://www.axios.com/battery-pioneer-1528047409-d0515380-1881-4e96-891f-3763eaa84666.html
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