诺贝尔奖与电动汽车的“锂想”，中国汽车产业能否实现弯道超车？

2019年诺贝尔化学奖授予了三位科学家，即美国科学家John Gudiner、英国科学家Stanley Widingham和日本科学家Yoshino Yoshino，以表彰他们在锂离子电池方面的研究成就。因“多年债务”而获得的诺贝尔奖今年终于还清了欠“Good enough”先生的债务。

作为一名汽车从业者，尤其是在中国，我们必须向这三位老先生致以崇高的敬意。正是他们创造的充电世界使电动汽车成为可能，并为中国汽车行业提供了弯道超车的机会。众所周知，电动汽车的发明早于内燃机汽车。早在1834年，托马斯·达文波特就在美国制造了一种由不可充电干电池供电的电动汽车，类似于目前电动汽车中“电池+电机”的组合，这也导致了“新能源不是新能源”的说法。它的行驶速度不超过6公里/小时，这意味着只要你走得更快，它就追不上你。

1881年，法国工程师古斯塔夫·特鲁夫制造了一辆由铅酸电池供电的可充电三轮电动汽车。这辆车只有160公斤重，最高时速可达12公里/小时，在共享单车上几乎跟不上你。

托马斯·爱迪生甚至在1901年使用镍铁电池制造了续航里程为340.1公里的电动汽车。毫无疑问，他是发明之王。他能够制造续航里程超过300年的电动汽车。嗯，新能源汽车一点也不新鲜。尽管在20世纪的前十年，电动汽车的普及率超过了内燃机和内燃机，但随着技术的快速发展和生产方式的改变，以福特T型车为代表的内燃机价格迅速下降，仅为电动汽车的10%，昂贵的电动汽车告别了市场。一个世纪以来，尽管纯电动汽车已经复兴了好几次，但它们一直在努力动摇汽油动力汽车的基础。纯电动汽车总是像流星一样，一次又一次地在历史的天空中闪烁。尽管包括铅酸和镍氢在内的各种电池已经被取代，但电动汽车在性能方面始终无法与燃油汽车竞争，主要是由于电池的能量密度低。为什么广泛使用的铅酸电池和镍氢电池能量密度低？电池反应可以简单地理解为氧化还原反应。以铅酸电池为例，充电和放电过程实际上是铅元素获得和失去电子的过程。

中学化学告诉我们，元素原子通常只获得或失去最外层的电子，而内部电子只是“强大的后盾”，只提供精神支持；

电子很轻，但为了实现电荷平衡，质子很重，因此与质子配对的内层电子的重量似乎要重得多。

从书中的元素周期表来看，铅（Pb）在第6行，镍（Ni）在第4行，分别有5层和4层内层电子。电子转移数/原子量值过低，直接限制了其能量密度的上限。根据多电子转移和小原子量的逻辑，直接看左上角，答案是最轻的金属——锂。然而，锂的活性太强，很容易与电解质发生反应。直到1958年，加州大学伯克利分校的William Sidney Harris才发现了两种候选电解质——碳酸亚乙酯（EC）和碳酸亚丙酯（PC），这使得锂电池成为可能。早期锂电池的负极通常是锂，其反应方程式为：

当锂离子在负极形成锂时，热量并没有顺从而整齐地排列，而是四处奔涌，形成“枝晶”。即使在几十年后的今天，锂枝晶仍然是整个锂电池行业的噩梦，而在当时的技术条件下，锂电池的寿命和安全性可想而知。不知所措的Michael Stanley Whittingham创造性地提出了消除电池中金属锂的想法：使用特殊的层状材料作为主体，允许作为客体的锂离子（Li+）自由嵌入或移除，而不影响主体的物理结构。金属锂在电池中的消失确实使可充电锂离子电池成为可能。在惠廷厄姆之后，他获得了一个响亮的绰号：“可充电锂离子电池的创始人。但如何提高能量密度的问题仍然没有答案。在解决了负极问题后，寻找合适的正极材料来确保锂离子电池具有足够高的能量密度已成为一个关键焦点。这一次，传奇的‘足够好’绅士约翰·班尼斯特·古迪诺夫埃曼扮演了一个英雄的角色。他的三次跨越式突破彻底为锂离子电池带来了曙光，钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂都是由这位大师生产的。到目前为止，几乎所有的消费电子产品阴极材料都是锂钴氧化物。在商业化结束之前，剩下的就是负极材料的测定。最终，吉野博士利用聚乙烯作为负极，制造了第一个商用可充电锂离子电池。电池的能量密度取得了突破性进展，电动汽车终于看到了挑战燃料动力汽车的希望。第一辆配备锂离子电池的电动汽车是特斯拉的跑车，这是一辆配备钴酸锂离子电池、100公里/小时加速时间为3.7秒、最大续航里程约393公里的超级电动汽车。与使用铅酸电池和镍氢电池相比，续航里程仅144公里的通用EV1和配备锂离子电池的特斯拉跑车是真正超越时代的产品。在这一点上，纯电动汽车终于具备了与汽油车相媲美的资格。谈到中国的汽车工业，中国人总是愤怒和无法控制。经过几十年的市场技术变革，一切都没有改变，汽车行业仍然处于落后状态。事实上，中国自主品牌的创立仅仅在十年前。2000年10月，《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十个五年计划的建议》首次提出要大力振兴汽车制造业，鼓励轿车入户。之后，中国自主品牌汽车开始迅速发展。如何在短时间内迅速缩小国产品牌与国外百年老店的差距，建立中国自主的汽车产业体系，成为亟待回答的问题。汽车工业作为民用工业的枢纽，对整个国家的工业基础，特别是对汽车的核心——发动机，有着极高的要求。在追赶的道路上，传统……

onal领域面临诸多困难，因此中国汽车从业者将目光转向了新能源赛道。“十五”863计划电动汽车和“十一五”863计划节能与新能源汽车重大项目可以说与中国汽车和自主汽车品牌的新能源转型同步启动。在考虑了各种技术方向并考虑到中国的具体情况后，最终决定优先发展纯电动汽车。在中国电动汽车的起步阶段，John B.Goodenough先生的磷酸铁锂电池也被选中。以锂离子电池为基础的中国新能源汽车市场已成为全球最大的新能源车市场，国产品牌新能源汽车占全球销量的50%。在新能源汽车赛道上，中国汽车产业取得了阶段性的成功。

取得这样成就的前提是三位老先生的杰出贡献。

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