引言

隨著萬眾矚目的特斯拉電池日召開，我們也看到了特斯拉面臨的兩大問題，面向未來2030年，特斯拉思考問題是從整個能源結構轉型，第一個挑戰是對于電池的需求是按照10TWH折合（10萬GWh），現有電池企業的規劃都遠遠無法滿足要求；第二個挑戰低成本的需求，按照現有電芯成本的下降幅度，是沒辦法滿足電池在各行的滲透；因此特斯拉在電池日也是第一次正式介入電池生產，通過到電芯層面的垂直整合，這次特斯拉給我們帶來的解決辦法，是整體創新圍繞著電芯設計、工藝、設備、材料、電芯成組進行，其結果有望大幅提升續航里程，降低電芯的成本和降低電池生產單GWh的投資。

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特斯拉Battery Day 對于普通消費者的意義

在這次電池日中，最重要的一點就是埃隆·馬斯克（Elon Musk）想要干什么？

1）他要制造足夠的多電池，一方面通過現有供應商來提供，一方面要自己下場來造電池，未來特斯拉把車價做的足夠低的時候，要滿足全世界人民對于特斯拉的電動汽車的需求

2）他要使電池的成本降低一半，幫助特斯拉在三年內制造出令人信服的25,000美元的電動汽車，這個25000美金的目標是在2018年說的，過了3年之后，自己不做電池這個事情是做不到的

3）特斯拉的一頓操作，一方面把公司的想象空間拉到最高，一方面也試圖把電動汽車不斷往下壓到普通消費者能負擔得起的價格，這個價格和全球大部分中型燃油車的價格是相匹配的。如果比較全生命周期的成本，則有更大的優勢。我們通常在說要到2025年讓電動汽車和燃油車平價，這次電池日Elon Musk主要是就這個目標展開的。

特斯拉電池是什么樣的？

特斯拉今天把整個電池矩陣給說清楚了，如下圖1所示，特斯拉的產品和對應的電池選擇有了一個清晰的路徑。

1）長循環壽命：這是特斯拉規劃的入門級產品和儲能站，優先考慮使用壽命（充放電次數），電池會主要考慮使用磷酸鐵鋰電池?？梢灶A期的是，基于磷酸鐵鋰電池的入門級車型就是特斯拉所說的25000美金車型電池選擇 2）長續航（中級產品）：這是特斯拉根據客戶的需求，優先考慮續航里程的長度，電池需要較高的能量密度，目前是圍繞鎳和錳來做的無鈷電池，這個是產業里面比較期待的，特斯拉沒有給出具體的答案

3）重量敏感的產品（高端產品）：在皮卡、重卡領域，由于需要考慮帶載能力，所以優先考慮性能，需要采用高鎳電池，這也是特斯拉目前重要自主開發的領域

第一類產品，主要由中國電池企業所把控；第二類產品目前主要是松下和LG 化學提供，第三類是特斯拉自研的，所以特斯拉在電池產品線上構建了圍繞壽命、里程和重量敏感三個維度去優化自己的電池結構。

圖1 特斯拉的產品路徑

02

特斯拉五方面開展自己的電池優化計劃

特斯拉這次在創新層面，主要通過以下的不同層次來展開的，獨特的電芯設計、自研的電芯生產工藝、基于硅負極材料、基于高鎳的正極材料和電芯車輛集成化設計等方面來實現的多環節的綜合創新，從而實現能量密度大幅提升，續航里程大幅提升，單位成本及投資額大幅下降。

圖2 特斯拉的五個創新點

從特斯拉公布的路徑來看，一方面特斯拉有信心在續航里程提升54%（電芯設計、負極、正極及電芯底盤集成分別貢獻提升16%、20%、4%、14%）；單位成本下降56%（電芯設計、電芯工廠、負極、正極及電芯底盤集成分別貢獻下降14%、18%、5%、12%、7%），也就是預期電芯的成本可以從2021年的100美金/kwh下降到2025年56美金/kwh；而單位投資額下降69%，這代表特斯拉可以大幅提高自己的產線能力，自己制造更多的電芯（五項措施帶來的貢獻下降7%、34%、4%、16%、8%）。

圖3 特斯拉需求的成本

在這個具體措施里面，比較能落地和現實的地方在于：

1）4680大圓柱電池：從18650到21700再到46800，特斯拉的優選路徑還是圓柱電芯，這次直徑46mm，高度80mm，容量可提升5倍，續航提升16%，成本下降14%。這里最大的挑戰是快充速度，由于體積變大，電芯內部的熱量在超級快充散熱很難解決，所以這里通過創新無極耳設計，降低電流距離實現內阻下降。這種電芯的發展路徑，最主要是基于特斯拉基于在圓柱模組設計和制造的積累。

圖4 特斯拉的大圓柱電芯技術

2）電芯整合技術 和電芯技術相匹配的是特斯拉這一次采用了電池系統集成的方式，在原有的設計里面，特斯拉是把電池分為4個模組，而這一次電動皮卡對于電池能量需求實在太大，所以這里把電芯直接放在底盤上，下面采用鋁板做防撞結構，這種設計大大提高了電芯集成的效率（電芯集成至底盤，重量減少10%，續航提升14%，成本下降7%。）

圖5 特斯拉的電芯集成新技術

其他有關于電芯制造、正極和負極方面，特斯拉這次介紹的比較簡單，由于需要很長的時間才能完成，這里主要包括

1）電芯制造技術：干電極技術，傳統電極制備采用濕法工藝，特斯拉通過干電極技術將混合材料壓成膜，涂在極片上，實現10倍操作工序簡化。在電芯組裝線環節工藝優化：連續生產，一條組裝線實現20GWh產能，單線產出增加7倍。還有化成分容環節工藝優化和正極生產環節工藝優化，這些生產技術光靠一頁介紹材料，真的無法做判斷，可能搞不好又會出現另一個電芯生產地獄。

2）負極材料：特斯拉在電芯材料負極技術上是圍繞硅負極來做的，使用高彈性材料抑制硅膨脹。重新進行硅負極設計，在硅表面用覆膜材料，通過涂層材料方式，1kwh成本只需要1美元，提升20%續航里程，成本貢獻下降5%。

3）正極材料：特斯拉采用的是高鎳材料，通過使用更高鎳材料，實現高能量密度、高續航，最終實現15%的成本下降。 需要注意的是，在這方面的探索，中日韓三個做鋰電較早的國家，是遇到了很大的挑戰的，很多工作并不是一蹴而就的，在這三個方向上，特斯拉做的事情更多的是從實驗室到中試，這里列舉的很多的數據都是基于紙面。電芯垂直整合需要大量的制造工藝人員，這個美國制造的電芯靠不靠譜，目前來說沒有底

小結：電池日延遲了幾個月，總體來說讓我們看到了特斯拉直面鋰電池瓶頸的勇氣，也給了自己的解決方案，想要打破目前的天花板目前是全世界所有汽車企業和電池企業在努力，特斯拉作為那個垂直整合的代表也給了我們不少的啟示特斯拉電池日講了什么？

原文標題：特斯拉電池日講了什么？

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責任編輯：haq