即便再过一百年，战争年代的电动汽车还是一堆垃圾

東泰山人 2023-07-07 发布于广东

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即便再过一百年，战争年代

的电动汽车还是一堆垃圾

文：南洋富商编：瑞秋的春天

电动汽车的历史比现在最常见的内燃机车要早。

公元1834年，也就是大清国道光14年，慈禧太后尚未出生。

这一年，美国人托马斯·达文波特（Thomas Davenport）制造出第一辆直流电机驱动的电动汽车。1837年，托马斯因此获得美国电机行业的第一个专利。

在1832年至1838年之间，苏格兰人罗伯特·安德森发明了电驱动的马车，这是一辆使用不能充电的原电池驱动的车辆。

1838年，苏格兰人罗伯特·戴维森（Robert Davidson）发明了电驱动的火车。今天在路面上依然行驶的有轨电车是1840年在英国出现的专利。

电动汽车是好东西。电动汽车技术简单，不需要复杂的机械变速传动结构，不需要复杂的发动机控制，不需要极其复杂的发动机研发过程，制造厂也不再需要大批高水平的机械工程师。

做电动汽车，只需要传统燃油车十分之一的技术力量。

今天我介绍一些在古代有过的一些电动汽车。

首先我要说的是1899年，就是八国联军打慈禧太后的前一年，一辆电动汽车创造了世界最高车速记录。这辆车的名字叫La Jamais Contente。

1899年4月29日，在法国巴黎附近的一个地方，这辆车以时速105公里创造了新的记录，成为世界上第一辆时速超过一百公里的汽车。

这是一辆电动汽车，安装有二台25千瓦的电动机，后轮轴链条传动，电压200伏，每个电机电流124安培，总功率大约68马力。他的一些信息如下：

这辆车并没有扔掉，现在还在博物馆展出。

下面我要要介绍的是电动坦克。首先出场的圣沙蒙坦克，1917年，在第一次世界大战中使用。

下一个出场的是纳粹德国的电动坦克，斐迪南坦克，又名象式坦克（不过更正规的名字叫自行反坦克炮）。当时没大功率的电池，所以需要一个发电机给它供电。用了电动机以后，就可以省下大量的的变速机构，达到无级变速。

如今在美国陆军军械博物馆，还有一台修复完好的象式坦克。

在库尔斯克会战中，斐迪南坦克装备的坦克营战绩显赫。

从作战开始到8月6日为止，整个团已击毁了敌方502辆坦克、约100门野炮及20门反坦克炮。

11月5日，坦克驱逐营取得的战果，击毁敌方582辆坦克、344门反坦克炮、133门火炮、103枝反坦克步枪、3架飞机、3辆装甲侦察车及3辆突击炮。

后来更在11月25日，仅以2輌斐迪南击毁了54辆敌军坦克。

斐迪南坦克所用的驱动技术，就是现在某些电动车吹嘘的「续程技术」。

斐迪南坦克重量65吨，功率2x265马力。

我介绍这些电动车前辈，只是为了说明一件事：电动车并不是什么新能源，它和石油一样是传统旧能源。电动车也没有什么神奇的新技术，恰恰相反，它的技术比燃油车简单很多。

1859年法国物理学家、发明家加斯东·普朗特（英语：Gaston Plante）发明了可充电的铅酸电池。如今全世界的燃油汽车里依然使用铅锌蓄电池。

1896年，哈特福德电灯公司（Hartford Electric Light Company）推出可更换电池的电动货车，买家只买下车辆，但不包括电池，然后在使用时再以每里计交付充电及保养费。

在1920年以前，电动汽车都数量高于燃油车。早期（大清国光绪年间）的电动汽车通常做成这种形状：

保时捷也是电动车的先驱，他们做电动汽车比特斯拉早了一百多年。如今还有人复刻保时捷1900年款的电动车。

保时捷也是混合动力汽车的先驱。下面这张照片就是四轮驱动的保时捷增程式电动汽车。

19世纪末期到1920年是纯电动汽车发展的一个高峰。电动汽车比内燃机驱动车辆有着更多优势：无气味、无震荡、无噪音、不用换挡和价格低廉，这形成了以蒸汽、电动和内燃机三分天下的车辆市场。

但是，在1920年以后，电动车在后来很快被边缘化。原因是石油的开采和冶炼技术飞速发展，而电池技术却一直没有突破。燃油车加油只需要半分钟，电动车充电需要8小时。这是几百倍的时间差距。

再比较一下能量密度。先看看锂电池的能量密度预测。下面这种能量密度表的左下角那个接近于零的，就是锂电池。它属于能量密度极低的物质。

上面这张图是几种锂电池的能量密度预测。可以看出锂电池能量密度在0．1～0．3KWH／KG。而汽油的能量密度在12KWH／KG以上。这是几十倍到一百多以上的差距。

只要出行距离稍远，或者需要长时间连续行驶，电动车的电池容量和充电速度就变成极大的缺陷。

所以，虽然电动车的结构比燃油车简单很多，技术难度也远低于燃油车，但是在性能上受制于电池。

在某种程度上，我们可以认为电池才是主要产品，而电动汽车不过是电池的一个简单附件而已。

锂电池以后有可能赶上汽油的能量密度吗？

标准答案是：永远不可能。因为物理定律不会被打破。

首先，一切电池都可以归结为氧化还原反应。得到或失去电子，就产生电流。容量毫安时，就是电流乘以时间，单位就是库伦，是由电子总数决定的。

既然电子是能量的来源，那么我们就可以通过电子的密度来估计能量密度了。

原子的内层电子基本不参与化学反应，自然也不会转移，只有外层那几个才会转移做功。

外层电子数不会太多，但内层电子数可是随着原子数增大而增大的。更要紧的是，原子数增加后质子与中子都在增加，而这两者都是质量的主要来源。由此可见只有在元素周期表的前两行的轻原子有可能成为好的能量载体。

前两行元素只有10个，氢氦锂铍硼，碳氮氧氟氖。除去惰性气体和不适合当还原剂的材料，其中适合做电池的材料还剩下5个元素，他们的电子利用率如下：

氢(100%)，碳(66%)，硼(60%)，铍(50%)，锂(33%)。

这其中排在最前的，就是碳和氢。石油是碳氢化合物，已经是不错的材料，更好的就是纯氢。而其他各种电池都远远落后。所以，化学原理就决定了任何化学电池都不可能达到汽油的能量密度。

电池需要电解质，需要维持基本结构。所以一个锂电池里面还有很多其他物质。

以特斯拉汽车使用的18650三元锂电池为例，其中锂的含量不到2%，其余的98%都是其他材料。

接下来看看钴酸锂电池的化学反应过程。

发生电子转移的其实只是一部分锂与钴,其它的元素均不参与电子转移。

单质锂的原子量为6.9，能贡献1个电子参与电子转移。

钴酸锂电池的电池反应的反应物总分子量为98 72=170，但只能贡献半个电子参与电子转移。因为只有部分锂原子会发生反应。

假如我们认为这两个电子的做功是一致的，那么就可以估计一下这两种能量载体的能量密度之比了。

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

所以即便在理论上，就可以确定特斯拉所用的钴酸锂电池（最完美的钴酸锂电池）和汽油比就有五十倍的差距。

但是为了符合各种要求，需要解决正负极材料的结构问题，避免结晶刺穿隔膜，还需要辅助材料。这样一来，电池的能量密度还会降低。

所以，大体上可以这么说：锂电池已经接近它的能量密度极限。在未来的几十年，甚至再过三百年，它的能量密度发展极限也就是达到汽油的五十分之一。

或者说，你要指望钴酸锂电池的能量密度提高一倍，即便再等500年也达不到。

至于未来的可能比石油更轻的能源，只能是氢能源、核能源。绝不能指望电池。

充电电池的另一个问题是充电时间。目前的情况下，电池的充电还是很慢。

若是在战争年代，你在逃难路上，突然没电了，需要充电，这时候你能等几个小时？

军队中的武器，几乎看不到用电池的电动车。无论是坦克，越野车，印刷车，战斗机，还是军舰，都不会用电池当能源。

还有人幻想未来技术发展了，充电速度可以飞快。甚至和加油一样，一分钟就冲完。即便电池可以快到像超级电容一样快速充电，电力线路也跟不上。

如果按照60C的充电速度，冲满100度电的电动车电池，就需要6兆瓦的功率。这不是小区的变压器可以承受的，而是需要一个中型工厂的电力。

战争年代，会发生什么？

美军的做法是先破坏电力。石墨炸弹就最适合干这事。扔出去的石墨碳纤维缠在高压线上，就可以引起跳闸。有些汽化的石墨还会黏在绝缘子上破坏绝缘，很难清理。