权力斗争

为雪佛兰 Volt 供电的电池重约 400 磅，直立起来高度可达六英尺。这块 T 形巨石价值 10,000 多美元，包含 300 个独立的三伏锂离子电池，每三个一组捆绑在一起，然后串联起来，并通过精密的液体冷却机制防止过热。电池组内的计算机监控系统指挥着这个小型电子管弦乐队，协调各个电池的动作，平衡电压，最重要的是，监视任何电池可能出现故障、短路或以其他方式威胁系统稳定性的迹象。这种电池是有史以来最先进的电力存储设备之一，在耗尽电量之前，它可以推动重达 3,520 磅的 Volt 行驶 40 英里。

一加仑汽油也是如此。

乔恩·劳克纳非常希望你能理解这一点。劳克纳是通用汽车全球项目管理副总裁，他自称对汽车电气化有着强烈的偏好，但他希望你清楚地认识到电动汽车面临的困境——认识到在工程师严酷、冷漠的眼光中，无论电池看起来多么先进，汽油看起来都很便宜。

在这种情况下，“你们”是四月份在底特律郊区举行的通用汽车鸡尾酒会上聚集到劳克纳身边的一小群记者；明天，这群记者将参观密歇根州沃伦市正在开发 Volt 的工厂，参加一场旨在证明插电式混合动力汽车合法化的漫长征程正在积极进行的演示。一切都很愉快，但劳克纳似乎在等待伏击，确信有人很快就会提起 EV1，这是通用汽车于 1996 年推出的一款电动汽车，几年后，它被大批拖到亚利桑那沙漠​​拆除。如今，通用汽车试图让持怀疑态度的世界相信，它的 Volt 实际上并不是虚假的宣传，而 EV1 则成了一个有点敏感的话题。

因此，在其他人还没来得及发表任何言论之前，劳克纳就先发制人，将 EV1 的消亡归咎于电池无法与内燃机竞争。“如果有人认为通用汽车和石油公司合谋要消灭 EV1，”他指着户外宣布道，仿佛 Volt 最重要的电池组的真人大小模型就站在他身边，“我要说的是，这个 400 磅重的电池”——至少比驱动 EV1 的那个庞然大物轻 600 磅——“仍然只相当于一加仑汽油。”

别误会，你很快就能买到某种形式的电动汽车。这是不可避免的。油价上涨、极地冰盖融化、石油引发的地缘政治不安全——所有这些都向化石燃料发出了一个非常明确的信号：我们必须停止使用它们。美国人每天燃烧 3.9 亿加仑汽油，每加仑汽油都会向空气中排放 20 磅二氧化碳。而目前，最有可能迅速减少这一数字的替代燃料是电力。氢经济可能仍然只是科幻小说。玉米基乙醇可能正在推高全球食品价格，而且对降低碳排放毫无作用。另一方面，电力通过管道输送到全国每个家庭。与汽油相比，电力价格便宜。电力几乎可以来自任何来源——天然气、煤炭、核能、水力发电、太阳能、风能。而即使是使用燃煤发电（美国近一半电力的来源）的汽车，每行驶一英里也只会产生 0.7 磅二氧化碳，而传统汽油驱动的汽车则会排放 1 磅二氧化碳。

如今的混合动力汽车，如普锐斯，是汽车电气化的一小步，但重点在于小型化。混合动力汽车从根本上讲，是使用电池运行时间极短的汽油驱动汽车。然而，插电式混合动力汽车，或通用汽车所称的 Volt，即“增程式电动汽车”——配备大型电池，可直接从电网充电，大多数时间使用电力而非汽油——已经跨过了一个关键门槛，超过这个门槛，电力而非石油将成为主要的交通燃料。

考虑一下潜在的好处。根据美国交通部的数据，78% 的美国人每天开车不到 40 英里，因此大多数 Volt 司机在正常驾驶时绝不会使用该车的燃气备用发动机。改进电池技术，使每次充电可多行驶 10 英里，结果会更加令人印象深刻；一辆全电动续航里程为 50 英里的插电式混合动力轿车总体平均油耗应为 150 英里/加仑。

美国电力研究所和自然资源保护委员会开展的一项研究发现，即使在相对悲观的情况下，即未来四十年电力仍主要来自煤炭，插电式混合动力汽车的市场份额将小幅增长，​​到 2050 年也可以减少至少 34 亿公吨的碳排放量。相比之下，平均每加仑行驶 30 英里的中型汽车每年产生的二氧化碳排放量略少于四吨。

要实现这一目标需要大量汽车，但大多数汽车制造商至少已经开始为电动化的未来做出姿态。日产、丰田、马自达、Mini、三菱、斯巴鲁、现代和大众都宣布，他们将在未来两到三年内推出某种插电式或电动汽车，尽管数量有限。精品汽车制造商特斯拉已经开始交付其昂贵的纯电动跑车，而其他小型公司，如菲斯克汽车制造公司，也已经开始接受他们自己的电动汽车订单。

然而，我们距离拥有一种廉价、安全、能量密度足以让电力完全取代汽油的电池还很远。Volt 的巨型电池是汽车制造商最终想要的电池的原始祖先。然而，通用汽车，这家因 EV1 惨败而名声扫地的公司，这家扩张过度的公司今年第二季度亏损超过 150 亿美元，到 2010 年可能就会耗尽现金，实际上却把自己的生存押在了 Volt 上。它打赌，它目前正在开发的 400 磅重的电池最终将带来未来无处不在的电动汽车。

选择哪家供应商来开发能够决定整个公司命运的神奇电源组，并不是一个可以轻率做出的决定。因此，从 2007 年 2 月开始的两周内，来自 8 家电池制造商的代表团手拿道具和提案，一个接一个地进入通用汽车沃伦技术中心园区巨大的玻璃幕墙汽车工程中心。这些公司无论是初创公司还是跨国巨头，都在 Volt 电池供应商大赛的初选中幸存下来。这是一个复杂的过程，通用汽车从工程到财务等几乎每个部门的 20 名员工花了两个月的时间仔细审查了 27 份提案。他们根据能量和功率密度、温度性能、安全性、使用寿命和成本对每家公司的电池进行评分。他们根据重要性对每个指标进行加权，并考虑 Volt 汽车生产线高管 Tony Posawatz 委婉地称之为“定性因素”的因素，例如，我们会讨厌与这些人一起工作吗？接下来，30 位评论者投票决定哪些产品值得引入，并在长达四小时的马拉松式推介会上进行严厉质询。

每家供应商都在沃伦证明其电池可以做到以下几点：储存 16 千瓦时的能量。仅靠电力驱动 Volt 行驶 40 英里。八秒内即可将汽车从 0 加速到 60 英里。至少运行 10 年。承受 5,000 次完全放电，期间仅损失 10% 的充电容量。装入 64 x 33.5 英寸的盒子中，可滑入容纳传统汽车传动轴的通道。重量不超过 400 磅。成本尽可能低。并且永远不会爆炸。

这不是一个容易完成的订单。

这是因为电池是一项难以驾驭的技术。每个电池都是数十亿个分子的混合物，它们共同作用，将电能存储为化学能。离子（带电粒子）通过电解质在正极和负极之间来回游动，电解质是一种充当两个端子之间桥梁的溶液。在放电过程中，这个过程通过将电子从负极端子上释放出来产生电能。然后，这些电子流经集电器，流出电池，通过外部电路，然后再回到正极端子，在那里它们再次开始循环。问题是，这数十亿个分子形成了一个无限复杂的系统，其中可能发生各种化学反应。而几乎没有哪种电池技术比每个半决赛选手向通用汽车展示的锂离子更容易出现问题。

锂离子电池比之前的铅酸电池和镍氢电池（为两代 EV1 汽车提供动力）轻得多，能量密度也更高。过去十年，正是锂离子电池推动了消费电子产品的惊人萎缩。但是，当过热、过度充电或受到其他滥用时，锂离子电池（尤其是手机和笔记本电脑中的锂离子电池，它们通常使用某种形式的钴酸锂作为正极或阴极）往往会引发连锁反应，最终导致电池科学家所说的热失控。在 YouTube 上搜索“电池爆炸”，你就会明白。

因此，在汽车制造商考虑在量产的移动车辆中使用锂离子之前（如今道路上的每一辆混合动力汽车都使用镍氢电池），它需要超越锂钴氧化物。因此，通用汽车制定了复杂的供应商淘汰流程。自 1991 年索尼开发出第一款商用锂离子电池以来，研究人员已经创造了数十种该技术的变体，主要是通过改变阴极的组成。十六年后，通用汽车开始寻找足够安全、足够强大的锂离子子系，以用于该公司 100 年历史上最引人注目的汽车。

2007 年 6 月 5 日，在通用汽车的年度股东大会上，全球产品开发副总裁鲍勃·卢茨 (Bob Lutz) 宣布了雪佛兰 Volt 电池竞赛的两名决赛入围者：韩国消费电子电池巨头 LG 化学旗下的汽车电池部门 Compact Power, Inc. (CPI) 以及马萨诸塞州沃特敦的一家初创公司 A123 Systems，该公司将与德国汽车零部件制造商大陆集团合作，将其电池组装成功能齐全的电池组。

CPI 花了五年时间研究一种名为锂锰氧化物的阴极化学物质，这种物质比锂钴氧化物更便宜、更安全，而且在汽车应用方面具有一个主要优势：出色的功率。想象一下一瓶水。能量是瓶中能装多少水；功率是倒水的速度。对于笔记本电脑来说，功率不足不是什么大问题，但对于汽车来说，功率等于加速度。

钴化学材料的能量较低，因为它们形成的二维结构限制了锂离子进出阴极的途径数量，从根本上限制了电池的放电速度。相比之下，CPI 的锰基阴极是三维晶格，锂离子进出方便。离子交换越快，释放的电子就越​​多，能量也就越大。

但要将这项原始技术打造成适合 Volt 的电池，需要做很多工作。“我们必须拥有一种能够有效将典型混合电池的能量容量翻倍的电池，”Compact Power 首席执行官 Prabakhar Patil 说道。股东大会结束后的四个月里，CPI 的 70 名员工不分昼夜、周末加班加点。然后，他们竟然按时（有点不祥，在万圣节当天）交付了第一组成品电池组，这让通用汽车电池实验室的工程师们大吃一惊。

与此同时，A123 的第一批电池组被海关扣留。美国运输部认为锂离子电池属于危险品，这使得从大陆集团位于德国的包装设施运送该电池组变得十分困难。（A123 电池周围的不锈钢外壳看上去就像杰瑞·布鲁克海默电影中的核武器，这可能也没什么帮助。）不过，抛开外观不谈，A123 的磷酸铁锂化学成分可能是最安全的。磷酸盐中的共价双键（自然界中最强的化学键）使得这些阴极几乎不可能引发可能导致电池爆炸的反应。

最终，海关在 1 月份放行了电池，通用汽车得知 A123 的产品随时会到货。当时，乔恩·劳克纳 (Jon Lauckner) 正在华盛顿特区参加美国进步中心 (Center for American Progress) 的插电式混合动力汽车座谈会，他坚持要求电池一到实验室就立即通知他。劳克纳走上讲台，开始回答观众的问题。有人问道：“第二块电池在哪里？”劳克纳低头看着他的黑莓手机，回答道：“五分钟前它就到我们实验室了。”

如果你对下一代电池技术的追求为何突然达到 Defcon 1 级别感到困惑，那你并不孤单。毕竟，12 年前我们就有纯电动汽车 EV1。现在制造电动汽车的混合动力版本怎么会这么难呢？

今年 7 月，在加利福尼亚州圣何塞举行的行业会议 Plug-In 上，劳克纳在主题演讲中尝试回答了这个问题。他似乎再次无法抗拒旧伤复发的冲动。“最近有人建议我们把工具上的灰尘掸掉——如果我们还能找到的话——然后加快 EV1 的生产，”他说。“你看：EV1 的技术在 10 年前是最先进的。但通用汽车选择将我们的努力投入到更新、更好的技术上，这些技术将具有更强大的功能，因此更有可能被大批量市场接受。”

劳克纳的演讲现场有大约 700 名内部人士、鼓动者和忠实信徒，其中有些人对此并不满意。如果他能更直接地表达自己的观点，或许会得到更好的反响，那就是恢复 EV1 的想法是基于一个错误的前提：十年前的电动汽车是建立在可行的电池平台上的。

“EV1 的主张完全不同，”EV1 推进系统主管、雪佛兰 Volt 早期发起人乔恩·贝雷萨 (Jon Bereisa) 说道。“我们知道当时还没有电池技术，但我们相信我们可以通过设计一款高效的汽车来弥补这一缺陷。”EV1 每次充电可行驶 65 至 95 英里，所用铅酸电池重达 1,000 磅，大到后座都无法容纳。第二代 EV1 将其续航里程延长至 140 英里，但实现这一目标的大型镍氢电池含有钴和钒等昂贵材料，导致电池价格高达 40,000 或 50,000 美元。贝雷萨估计，通用汽车在 EV1 项目上损失了近 10 亿美元。“我们确定了技术可行性，”他说。“你可以说我们成功了。但我们确实没有实现商业可行性。”

但技术可行性和商业可行性不能相互排斥，这也是电动汽车电池需要达到的标准不断提高的原因之一。Volt 每次充电行驶 40 英里（或更多）是不够的——它必须持续这样做十年，才能让消费者和监管机构都满意。通用汽车要想获得梦寐以求的加州空气资源委员会的认可，Volt 的电池必须有 10 年、15 万英里的保修期。

一些电池行业内部人士认为，第一批锂离子电池不太可能持续这么长时间。行业分析师梅纳赫姆·安德曼列举了针对先进汽车电池的一系列投诉。“‘电池太大，太贵，我们担心电池的寿命、责任风险和保修’——过去九年里，我去过的每一家汽车公司都这么说，”安德曼说。“现在我要换插电式混合动力车了？电池比现在大五倍，价格贵五倍。责任风险也是五倍或十倍。”他认为，插电式混合动力车对电池的损害很大，几乎每次驾驶都会耗尽电池的电量。因此，通用汽车必须考虑到这种可能性——或者用安德曼的话来说，是可能性——昂贵的电池会在汽车之前耗尽。

这就是为什么整个 Volt 项目中最令人紧张的工作几乎肯定是在密歇根州沃伦的刑讯室里进行的努力。

现在，可能就在你读到这些文字的时候，一些非常丑陋的汽车正在密歇根州米尔福德的一条只供人观看的测试跑道上不停地旋转。这些汽车就是 Mali-Volts — 雪佛兰 Malibus 被拆掉内脏，装上 Volt 动力系统，并覆盖上传感器和电极，就像在跑步机上接受心脏压力测试的人一样。Volt 能否赶上 2010 年 11 月的生产期限，很大程度上取决于这些汽车。Mali-Volts 将展示电池组如何承受跑道上的噪音、振动和严酷考验。在这里，将实验室开发的零件变成可销售汽车的最后关键任务已经开始。

6 月初，通用汽车公司的 Lutz 向环保新闻网站 Greenfuelsforecast.com 描述了他第一次试驾 Mali-Volt 的经历，称其既令人兴奋又令人毛骨悚然。“这就像开着一辆时速 70 英里的传统汽车，没有发动机，滑行一样，”他说。他报告说，电池性能良好。连接单个电池单元的一些焊点出现了故障，但这是意料之中的事；团队越来越有信心了。“大家现在确信，除非我们突然出现一些我们看不到的意外情况，否则我们 2010 年 11 月的测试就很顺利了，”他说。

如果真的出现了“哎呀！”，那么它很可能会在通用汽车沃伦电池实验室的耐久性测试中出现。在那里，这两款备受赞誉的首批电池组已经接受了近一年的电池组循环测试，这是一种冰箱大小的设备，用于测试电池的循环寿命——即电池可以放电和充电多少次而不会损坏。在循环测试仪上，工程师们可以在两年内让电池行驶相当于 15 万英里的实际里程。

另一个与寿命相关的变量——日历寿命——更难测试。要真正了解电池在 10 年内如何老化，唯一的方法就是制造电池，使用 10 年，然后看看会发生什么。但是如果你只有两年时间——就像通用汽车那样——唯一的选择就是通过在热室中加热电池来人为加速老化过程，热室是一个巨大的金属桑拿室，电池组在潮湿的 185°F 温度下浸泡数月。按照这个速度，截至 2010 年 4 月，A123 和 CPI 的电池都将老化 10 年——而 Volt 预计投产前仅七个月。

很难了解电池的状况。由于美国证券交易委员会要求在即将进行的首次公开募股之前保持沉默，A123 拒绝对本文发表评论。7 月，CPI 的帕蒂尔发表了一个含糊的信心声明：“今天，在获得首笔合同一年后，我们正沿着正确的道路前进，不会遇到任何阻碍。”

抛开具体细节不谈，这种信心正在增长。在 Plug-In 大会上发表演讲的前一天，早餐时，劳克纳调皮地笑了笑，显然他很享受证明 Volt 的众多怀疑者是错误的想法。他周围的谈话从“是否”转向“何时”。“怀疑论者的希望正在消失，”他说。“而一天结束时唯一剩下的就是：我们是否按时完成了？”

第一辆结构正确的 Volt“mule”——外观和操控都与成品相似的测试车——将于本月开始试运行。此时正值美国选民在两位总统候选人之间进行投票的时候，两位总统候选人均公开支持 Volt，并承诺政府将提供激励措施，帮助该汽车在消费市场上展开竞争。

但要实现最崇高、最长期的目标——大规模转向电子经济——电池总有一天需要在没有政府补贴的情况下，在公平的竞争环境中击败石油。它们需要像它们希望取代的根深蒂固的化石燃料一样强大和便宜。换句话说，它们需要做得比目前的目标方程好得多，毕竟，这个方程仍然是围绕着一个 400 磅重的电池相当于一加仑汽油而建立的。

“如果有人问，‘理想的目标是什么？’”劳克纳说，“理想的目标是拥有与汽油或柴油相同的能量密度。这就是我们的目标，好吧，我们已经实现了。”