在过去的一年多时间里，随着全球努力摆脱大流行病的影响，我们开始看到消费者对电动汽车的认知度和销售量都在急剧上升。对于那些关注气候问题的人来说，这通常是个好消息，同时也标志着整个汽车行业 。内燃机根本无法实现气候目标。但是，电池电动汽车 (BEV) 是我们实现气候中和的唯一途径吗？
氢燃料电池汽车（FCV）和电子燃料（eFuel）技术都为另辟蹊径提供了令人信服的论据。在 9 月慕尼黑举行的 IAA 机动性大会上，业内专家就每种技术的优缺点以及它们是否能显著减少行业碳足迹展开了辩论。这些专家以及整个活动得出的压倒性结论是，BEV 只是未来的一条道路，我们不能忽视其他道路。在本系列文章的三个部分中，我们将逐一探讨这些技术，权衡利弊，并讨论潜在的前进道路。
但是，既然 BEV 已经被证明是一种商业上成功的环保技术，为什么我们还要关注替代技术呢？也许最大的问题在于，电池生产不幸是碳密集型的。事实上，如果我们只考虑生产和报废阶段，一辆典型的 BEV 汽车的碳足迹要比同类燃油车 汽车大得多。在 "使用阶段"，只要 BEV 使用可再生电力充电，它就会走上减少终生碳足迹的道路，但这可能需要数年时间。在某些情况下，BEV 将永远无法与燃油车 车辆实现收支平衡。开采稀有材料不仅会释放大量储存的碳，还会造成污染、破坏自然栖息地、不道德的工作方式以及损害工人的健康。这很难成为大多数新能源汽车车主选择 "环保 "的初衷。除了碳足迹，我们还必须考虑到，现代锂离子电池所含的能量只有相同质量的汽油或柴油油箱所含能量的一小部分。这就是为什么大多数 BEV 重量大得惊人，但续航能力却一般的原因。移动额外的质量需要更多的能量，这就降低了我们的运输效率。在普通汽油动力汽车中，燃料重约 40 千克，随着驾驶的进行，重量会逐渐减轻。在现代高端 BEV 中，电池（燃料）的重量通常在 500 千克以上。不幸的是，物理定律规定，当我们加速、减速、转弯和巡航时，额外的能量要施加到这些额外的质量上。因此，当你选择更大的电池组时，你也就选择了效率更低的汽车。对于包括重型货车（又称半挂车）在内的大型车辆来说，这一问题更加严重。为了提供与现代柴油半挂卡车相同的长途运输能力，电动卡车需要多达 12,000 千克的电池。这不仅成本高昂，而且电池的重量会使总有效载荷减少 30%，因此商业化成功的可能性很小。因此，一些公司和政府正在研究导电充电技术，包括地面轨道和架空电线，使卡车能够使用相对较小的电池进行长距离行驶。
市场上最先进的电池能够达到约 260 Wh/kg 的能量密度。与此同时，汽油的能量密度达到了惊人的 50 倍，而柴油的能量密度则更大。当然，其中约 80% 的能量会在发动机中因热量而损失，但这仍然使我们获得了近 10 倍于现代 BEV 电池的能量密度。我们还可以讨论一下，我们的公路车队重量不断增加，如何降低了驾驶轻型车辆的驾驶员的安全性。我们是否需要购买重型 BEV 才能在撞车事故中获得更大的生存机会，就像过去二十年来公众对 "更安全 "的 SUV 狼吞虎咽一样？不过，也许我们应该暂时搁置这一讨论，因为我们有可能将话题扯到汽车安全和消费者竞争行为上。
毋庸置疑，电气化是我们实现可持续交通的最重要步骤之一。事实上，BEV 的一个额外好处就是可以完全消除局部空气污染。如果一个大城市突然选择只允许纯电动汽车进入，那么一夜之间，空气的气味和外观都会明显变得清新，呼吸道健康问题也会得到改善，最明显的可能是，城市将变得更加安静。然而，如果我们只停留在局部影响上，我们就会忽略在韩国或挪威的电池工厂所增加的碳排放量，以及在澳大利亚和刚果的锂矿和钴矿所增加的碳排放量。
这一切听起来都很消极，因为我们声称要拥抱电气化。这是因为没有任何一项革命性的新技术能够一蹴而就。成长的烦恼一直存在，并将继续存在--其中大部分我们都可以克服。采矿条件可以通过供应商监督和政府行动得到改善。事实上，一些最大的矿业公司已经做出了许多改进。这是因为全世界都在关注并要求改变。但我们不能止步于此。还记得为电动汽车充电而排放污染的煤电厂吗？这也是可以解决的。在大多数进步国家，我们可以选择绿色能源电价，这样我们的家庭、汽车和办公室都可以使用绿色、可再生的电力。当然，这并不能解决公共充电的问题，但许多国家的政府已经制定了相关法规，保证所有公共电动汽车充电器都使用绿色能源电价。如果你是无法购买绿色电价的倒霉蛋之一，你可以购买碳抵消......但大多数消费者不愿意购买没有实际价值证明的东西，这也是可以理解的。最后一个改进的机会是电池本身。LFP（磷酸铁锂）等技术完全消除了钴，消除了对钴矿开采的担忧，但代价是能量密度较低（即续航里程较短）。
在讨论对环境的影响时，不能不考虑汽车的报废问题。当汽车准备报废时，我们该如何处理这些大型电池呢？据估计，到 2025 年，我们将有 1.9 亿千兆瓦时的废弃电池。幸运的是，业界一直在努力研究两个概念：再利用和材料回收。再利用战略旨在将报废的电动车电池用于固定应用，在这种应用中，旧电池的能量密度并不重要。一些应用包括家庭和办公室备用电源、平滑高低需求的电网支持，以及作为离网电站的支持。二次电池可能供不应求，在这种情况下，材料回收可能是最佳选择。这基本上是一个复杂的回收过程，将电池中的所有材料分离出来，以便将它们加工成用于制造新电池的原材料。商业上最重要的材料包括铜、铝、钢、锂、钴和锰。没有任何一种工艺可以 100% 地回收这些材料，而且目前的劳动密集型程度很高，这意味着回收材料的价格很可能比开采的矿产还要高，这就在某种程度上抑制了人们使用回收材料的积极性，更不用说人们对回收材料纯度的担忧了。原材料价格的上涨和政府的强制要求将有助于创造更有效的循环经济。
锂离子电池在不断改进，但如果要让 BEV 成为真正高效的出行工具，我们还需要一步步的改变。这种改变可能是备受赞誉的固态电池，也可能是一种全新的化学物质。目前，我们还不清楚这些技术何时（如果有的话）可以投入市场。140 多年来，我们对内燃机进行了改进，其功率和效率都有了数量级的提高。如果我们继续专注于电池研究，毫无疑问，我们将取得重大进展。再加上上述负责任的车外改进，BEV 将有很大机会对我们的环境产生革命性的影响，而不仅仅是迄今为止 BEV 所产生的杯水车薪的影响。
即使我们改进了 BEV 及其生态系统，使其成为真正的碳中和技术，消费者仍必须将他们的燃油车 汽车换成电动汽车，才能产生真正的影响。SBD Automotive在 2021 年对 6000 多名车主进行的调查中，76% 的欧洲人和只有 60% 的美国人表示，他们甚至会考虑下一辆车换成电动车。.目前，这两个地区有超过 5 亿辆燃油汽车在路上行驶，因此，当需要更换现有车辆时，让更多消费者改用电动汽车至关重要。即使电动汽车在过去 18 个月中得到了广泛的宣传，但在欧洲和美国，BEV 仍然只占道路上行驶车辆的不到 1%。要想让电动汽车在我们的未来发展中扮演重要角色，消费者的持续兴趣和不断提高的生产能力是必不可少的。
是的，要想让 BEV 兑现其环保承诺，我们还有很多工作要做，这需要全球政府、研究人员和汽车制造商的共同努力。然而，BEV 并不是这场竞赛中唯一的赢家。氢燃料电池和合成燃料也是实现绿色未来的潜在选择，但这些技术仍处于起步阶段。
