轉(zhuǎn)//2014-07-04【原文刊登于《高工鋰電》5 月刊淋昭，作者 JFD球榆，標(biāo)題《揭開 Tesla Model S 動(dòng)力電池系統(tǒng)背后的數(shù)字奧秘》臊岸〗钩】

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在電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)全球炙手可熱的今天红伦，Tesla 無疑是那顆最耀眼璀璨的新星英古，電動(dòng)汽車界當(dāng)之無愧的“蘋果”，執(zhí)行業(yè)發(fā)展之牛耳昙读。諸多電動(dòng)汽車業(yè)內(nèi)人士預(yù)言召调，特斯拉指引了未來電動(dòng)汽車發(fā)展的方向。越來越多的有識(shí)之士呼吁蛮浑，我們一定要打造中國自己的特斯拉唠叛。

特斯拉電動(dòng)汽車的心臟，無疑是它獨(dú)特的動(dòng)力電池系統(tǒng)沮稚，這也是 Tesla 核心技術(shù)之所在艺沼。了解 Tesla 動(dòng)力電池系統(tǒng)基本的設(shè)計(jì)理念和技術(shù)狀況，對(duì)發(fā)展我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電動(dòng)汽車無疑具有積極的借鑒意義蕴掏。

Model S 是目前 Tesla 最暢銷的車型澳厢，表 1 展示了 Tesla Model S 動(dòng)力系統(tǒng)最基本的性能數(shù)據(jù)。筆者這里將以 85kWh 這款主流的 Model S 為例囚似，通過一些簡單的數(shù)學(xué)計(jì)算剩拢，深入淺出地向讀者揭示其動(dòng)力電池系統(tǒng)的奧秘。

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1. Model S 動(dòng)力電池模塊的成本構(gòu)成

對(duì)于純電動(dòng)汽車而言饶唤，動(dòng)力電池模塊（Cell + Pack + BMS）的成本占據(jù)了整車成本相當(dāng)?shù)谋壤旆ァ？梢院敛豢鋸埖卣f募狂，Tesla 電動(dòng)汽車動(dòng)力電池模塊的成本構(gòu)成办素，是解開 Tesla 秘密的一把鑰匙，而電池成本也是制約 Tesla 發(fā)展的最核心要素之一祸穷。這里性穿，筆者將根據(jù)公開報(bào)道的資料以及自己所了解到的一些信息，來剖析 Tesla Model S 動(dòng)力電池模塊的成本構(gòu)成雷滚。

Tesla Model S 采用的是松下電池公司的 18650 標(biāo)準(zhǔn)尺寸圓柱電芯需曾。早期的 Tesla 型號(hào)使用 LCO 為正極的 18650 電芯，Model S 改用 NCA 作為正級(jí)材料，電芯容量也從最初的 2.9Ah 提升到 3.1Ah（見表 2）呆万。

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Model S 使用了多少顆 18650 電芯商源？85000Wh ÷ 11.2 Wh = 7589，為了保持每個(gè) brick 電芯數(shù)目的一致谋减，Model S 實(shí)際上一共使用了 11 × 9 × 77 ?= 7623 顆松下 18650 型 3.1Ah 高容量 NCA 電芯牡彻，之前媒體廣泛報(bào)道的 8142 顆其實(shí)是采用 2.9Ah 電芯的 Model S 的早期型號(hào)。到目前為止出爹，Tesla 與松下簽訂過兩份電池供應(yīng)合同庄吼。第一份合同是在 2011 年簽訂的，據(jù)報(bào)道松下一共向 Tesla 供應(yīng)了大約 2 億顆 18650 電芯严就。第二份合同是在 2013 年 10 月 30 號(hào)簽訂的霸褒，根據(jù)合同松下將在 2014 年到 2017 年這四年時(shí)間里向 Tesla 供應(yīng) 2 0 億顆電芯。筆者了解到的情況是盈蛮，在與 Tesla 的這兩次供貨合同里，松下給出了絕然不同的報(bào)價(jià)技矮。

2013 年早些時(shí)候抖誉，筆者通過渠道了解到松下供應(yīng)給 Tesla 的 3.1Ah 18650 電芯的售價(jià)稍微高于 $2 ，Model S 的 Pack + BMS 成本超過 $20000衰倦，對(duì)于這兩個(gè)數(shù)值袒炉，筆者當(dāng)時(shí)的感覺是“震驚”！只要稍微了解 18650 電芯的成本構(gòu)成的同仁樊零，應(yīng)該知道 $2 這個(gè)價(jià)位意味著什么我磁。

沒錯(cuò)，18650 電芯原材料（NCA驻襟、人造石墨夺艰、膈膜、電解液沉衣、銅箔鋁箔郁副、殼體等，優(yōu)級(jí)品）成本價(jià)已經(jīng)比較接近 $2 了豌习，成品電芯的成本接近 $3存谎，也就是說松下是在賠本賺吆喝。跟很多讀者一樣肥隆，筆者當(dāng)時(shí)對(duì)這個(gè)價(jià)格很是質(zhì)疑既荚，但是后來筆者注意到有媒體報(bào)道 Tesla 的 CTO Jeffrey Straubel 在 2013 年 8 月份接受 MIT Technology Review 采訪時(shí)無意中透露了一個(gè)信息。當(dāng)記者問起 ModelS 的電池成本時(shí)栋艳，Jeffrey 說“They’re alwayless than half, actually恰聘，less than a quarter inmost cases.” 這是 Tesla 高層首次就其電池成本問題有據(jù)可查的公開表態(tài)。

85kWh 基本款的售價(jià)是 $79900，按照 Tesla 2013 年年報(bào)的毛利潤率 22.5% 計(jì)算憨琳，其大概成本為 $79900 × (1 – 22.5%)= $61923诫钓。25% 的電池成本是 $61923 × 25% = $15480 。如果按照每顆電芯 $2 的成本計(jì)算篙螟，Model S 的電池成本是 7623 × $2 ＝ $15246菌湃。沒錯(cuò)，這個(gè)數(shù)值跟 Jeffrey Straubel 無意中泄露的信息完全一致遍略，松下的確是以賠本價(jià)格在給 Tesla 供貨惧所！

筆者這里要提醒讀者的是，Jeffrey Straubel 的訪談是在 2013 年 8 月份绪杏，他不可能知道三個(gè)月以后松下給出的最終報(bào)價(jià)下愈，因?yàn)楫?dāng)時(shí)新供貨合同還處在談判階段。他當(dāng)時(shí)想當(dāng)然地認(rèn)為松下還會(huì)維持原來的供貨價(jià)位蕾久，否則他絕無可能泄 露如此重要的商業(yè)機(jī)密势似。

那么松下為什么會(huì)以低于成本價(jià)向 Tesla 供貨？筆者個(gè)人認(rèn)為僧著，放長線釣大魚履因，這恰恰反映了日本人做生意的精明之處。像松下這樣的跨國公司盹愚，在與 Tesla 合作之前也面臨著 18650 電芯產(chǎn)能過剩的問題栅迄，而不得不尋找新興應(yīng)用領(lǐng)域。這時(shí)候賠本賺吆喝都是可以的皆怕，因?yàn)樗上轮酪阌撸?dāng)新興領(lǐng)域發(fā)育起來以后它仍然有機(jī)會(huì)賺取足夠的利潤。

果不其然愈腾，機(jī)會(huì)終于來了憋活。2013 年 10 月 30 號(hào)簽訂的合同，媒體廣泛報(bào)道其成交價(jià)值高達(dá) 70 億美元虱黄，也就是說 18650NCA 電芯的價(jià)格上漲到了 $3.5余掖，漲幅高達(dá) 75%，松下在這個(gè) deal 里面純賺了 $1 billion礁鲁！但筆者對(duì)這個(gè)報(bào)道價(jià)位持保留意見盐欺，因?yàn)樗上陆o Tesla 供貨的電芯數(shù)量也許不是秘密，但合同價(jià)值絕對(duì)是商業(yè)機(jī)密仅醇，松下和 Tesla 雙方都沒有理由讓外界獲悉這個(gè)至關(guān)重要的商業(yè)信息冗美。

筆者調(diào)研發(fā)現(xiàn)， 所有媒體對(duì)此事的報(bào)道都是援引自美國彭博社（Bloomberg）析二， 而 Bloomberg 在 2013 年 10 月 31 日的原文是這樣敘述的“Panasonic Corp. won a contract to supplycells to Tesla Motor Inc. TESLA’s electricvehicle in a deal that may generate $7 billion inrevenue.”

很顯然粉洼，Bloomberg 的報(bào)道只是估計(jì)合同價(jià)值達(dá)到 70 億美金节预，但是其它媒體在轉(zhuǎn)載的時(shí)候就變成了言之鑿鑿了。以彭博社一向嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膱?bào)道風(fēng)格属韧，筆者不認(rèn)為 $3.5 會(huì)很離譜安拟，但是筆者個(gè)人更傾向于認(rèn)為松下 18650 電芯的合同價(jià)位介于 $3.0-3.5 之間，但為了分析問題方便宵喂，筆者在本文里還是援引 Bloomberg 的價(jià)格數(shù)據(jù)糠赦。但無論如何，這個(gè)價(jià)位跟之前的松下供貨價(jià)格已經(jīng)大幅上漲了锅棕。那這個(gè)報(bào)價(jià)是不是 Musk 期待的拙泽？

筆者相信，Tesla 和松下無疑是進(jìn)行了異常艱苦的談判裸燎，但松下顯然是抓住了 Musk 的阿基里斯之踵：我松下是你 Tesla 唯一的電池供應(yīng)商顾瞻，我離開你 Tesla 照樣活得很好，但你 Tesla 沒有我松下卻活不成德绿，這個(gè)問題你 Musk 沒有跟我討價(jià)還價(jià)的資本荷荤。毫無疑問，$3.5 絕對(duì)不是 Musk 想要的報(bào)價(jià)移稳，但 Musk 除了接受松下的報(bào)價(jià)蕴纳，還有其它選擇嗎？這個(gè)問題秒裕，筆者在后面還要詳細(xì)探討。

2013 年钞啸，Model S 的動(dòng)力電池系統(tǒng)（Cell + Pack + BMS）的成本是 $15246 + $20000 =$35246几蜻。筆者當(dāng)初同樣對(duì)此感到難以置信，但是到了 2013 年下半年体斩，筆者注意到在 Tesla 官網(wǎng)的 Model S 論壇上梭稚，有位車主給出了 Tesla 為其更換全新電池系統(tǒng)的報(bào)價(jià)：$46000。如果我們?nèi)サ?Tesla 22.5% 的毛利潤率絮吵，那么 Model S 的動(dòng)力電系系統(tǒng)成本就是 $46000 × (1 – 22.5%) = $35650弧烤，這個(gè)數(shù)值跟筆者之前獲得的 Model S 動(dòng)力電池系統(tǒng)成本數(shù)據(jù)幾乎完全一致。

到了 2014蹬敲，松下供貨的 18650NCA 電芯已經(jīng)漲價(jià)到了 $3.5暇昂，也就是說 2014 年 Model S 電池組的成本為 7623 × $3.5 = $26680，整整上漲了 $26680 – $15246 = $11434伴嗡，漲幅高達(dá) 75%急波。

但是筆者注意到，Tesla 到目前為止并沒有宣布 Model S 漲價(jià)瘪校，那么筆者有理由相信澄暮，電芯價(jià)格上漲被內(nèi)部消化了名段。那么是什么部件消化了電芯成本上升呢？在筆者看來泣懊，在 Tesla 沒有大規(guī)模量產(chǎn)之前（目前的產(chǎn)量其實(shí)是很小的）伸辟，其它零件成本下行的空間并不會(huì)很大，而只有 Pack + BMS 才可能消化大部分漲幅馍刮。也就是說信夫，Pack + BMS 在 2014 年的成本下調(diào)了 $11434，其成本是 $20000 – $11434 = $8566渠退。這么大的降幅有可能嗎忙迁？筆者在后面將會(huì)做進(jìn)一步分析。

這里碎乃，筆者還想澄清另外一件事情姊扔。很多“T 粉”們津津樂道，Musk 因?yàn)楸粏柤半姵貎r(jià)格是還有可能降低以保證下一代廉價(jià)版 Tesla 量產(chǎn)時(shí)被激怒梅誓，很不禮貌地中止了同美國知名財(cái)經(jīng)雜志 Barron 的電話采訪恰梢。這個(gè)報(bào)道也成了很多國內(nèi)同仁堅(jiān)信 Tesla 動(dòng)力電池價(jià)格較低并且還有降低的空間的一個(gè)主要證據(jù)。

筆者這里提醒讀者梗掰，這個(gè)事件最早在美國媒體披露是在 2013 年 6 月 10 日嵌言，距離之后松下與 Tesla 簽訂新供貨合同足足有 5 個(gè)月之久！也就是說及穗，跟 Jeffrey Straubel 一樣摧茴，Musk 當(dāng)時(shí)同樣想當(dāng)然地以為松下還會(huì)以 $2 的低價(jià)位繼續(xù)為 Tesla 供貨，這才是 Musk 敢摔 Barron 電話的底氣之所在埂陆。由于中美“時(shí)差”的原因苛白，這個(gè)報(bào)道在國內(nèi)被披露出來并引起廣泛關(guān)注已經(jīng)是 2014 年春節(jié)以后的事情了。現(xiàn)在看來焚虱，該報(bào)道嚴(yán)重誤導(dǎo)大家對(duì) Tesla 動(dòng)力電池成本問題的判斷购裙。

有讀者可能會(huì)問，松下的 18650 NCA 電芯有這么貴嗎鹃栽，Samsung SDI 不是把 18650 價(jià)格降到了 1 美金了嗎躏率？ 筆者這里要指出的是，Samsung SDI 和松下采取了完全不同的經(jīng)營和技術(shù)路線民鼓。松下一向堅(jiān)持技術(shù)領(lǐng)先而占據(jù)高端市場薇芝，而 Samsung SDI 采取的是技術(shù)和成本并重，以市場為主的發(fā)展模式丰嘉。

Samsung SDI 的 1 美元 18650 電池是 2.2Ah 以下的低檔電芯恩掷，這個(gè)容量級(jí)別的電芯是不可能用在 EV 上的。如果我們仔細(xì)分析 Samsung SDI 這個(gè)檔次電芯的成本構(gòu)成供嚎，就會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí) Samsung SDI 也是在虧本賺吆喝黄娘，目的是用低價(jià)將國內(nèi)圓柱廠家打垮峭状，進(jìn)而霸占中國市場。一旦市場蠶食完成逼争，那么漲價(jià)回本在所難免优床，這就驗(yàn)證了一句老話，“天下沒有免費(fèi)的 午餐”誓焦。松下供應(yīng) Tesla 的高容量 18650 電芯胆敞，無論是從原材料選擇、電芯工藝杂伟，還是產(chǎn)品品質(zhì)都是超一流水準(zhǔn)移层，這是其成本較高的主要原因。

2. Model S 動(dòng)力電池系統(tǒng)基本數(shù)據(jù)

Model S 的工作電壓是多少伏赫粥？Model S 的電池組 Pack 一共有 11 個(gè) modules观话，每個(gè) modules 有 9 個(gè) brick ， 每個(gè) brick 里面有 77 個(gè)電池越平。那么 Model S 的實(shí)際平均工作電壓為 3.6V × 9 × 11 = 356.4V频蛔，而不是有些媒體報(bào)道的 375V。

Model S 電池組的能量密度有多高秦叛？3.1 Ah 18650 電芯的能量密度達(dá)到了 252Wh/Kg 晦溪，這是一個(gè)很高的指標(biāo)。Model S 的電池總重是 44.5g × 7623 = 339Kg挣跋，電池組 Cell + Pack + BMS 總重是 544Kg三圆， 那么我們可以計(jì)算出其電池組的能量密度為 85KWh ÷ 544Kg = 156Wh/Kg。這個(gè)能量密度比國內(nèi)廣泛使用的磷酸鐵鋰電池組的能量密度（80-100Wh/Kg）高出約 60%避咆，比目前三元材料電池組的能量密度（130-150Wh/Kg）還要高舟肉。但是，Model S 動(dòng)力電池組的整體能量密度跟單體電池相比下降了 45%牌借，這主要是因?yàn)?Model S 的電池組位于車底度气，需要防彈保護(hù)盾保證電芯安全割按，正是這個(gè)部件貢獻(xiàn)了相當(dāng)?shù)闹亓俊?/p>

Model S 的行駛里程到底有多遠(yuǎn)膨报？根據(jù) Tesla 官網(wǎng)介紹，Model S 在理想工況下的預(yù)期行駛距離是 480Km(根據(jù)數(shù)學(xué)建模模擬得到)适荣，目前關(guān)于 Model S 行駛里程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)已經(jīng)在網(wǎng)上可以查到了现柠。車主實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，在 120Km/h 的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)速以及一定負(fù)載情況下弛矛，Model S 的最大行駛里程不超過 350Km够吩。

Model S 動(dòng)力電池系統(tǒng)占整車成本的比例有多高？85kWh 基本款的售價(jià)是 $79900丈氓，按照 Tesla 2013 年年報(bào)的毛利潤率 22.5% 計(jì)算周循，其大概成本為 $79900 × (1 – 22.5%) = $61923强法，那么我們可以計(jì)算出 Model S 的動(dòng)力電池系統(tǒng)成本所占比例為 $35246 ÷ $61923 × 100% ＝ 56.9%，已經(jīng)接近整車成本的 60% 了湾笛。

Model S 的能量成本在什么水平饮怯？如果按照動(dòng)力電池系統(tǒng)的成本計(jì)算，其能量成本是 $35246 ÷ 85KWh = 414$/KWh嚎研。Model S 在電芯水平的能量成本是 $26680 ÷ 85KWh = 313$/KWh蓖墅，以上是按照松下與 Tesla 新供貨合同計(jì)算的結(jié)果。如果我們用 2011 年松下的供貨價(jià)格临扮，那么 Model S 的電芯能量成本是 $15246 ÷ 85KWh = 179$/KWh论矾。筆者這里要強(qiáng)調(diào)的是，之前 Tesla 在一些報(bào)告中也探討過能量成本杆勇，但是這些數(shù)據(jù)都是基于早期的電芯價(jià)格贪壳，也就是說這些早期的數(shù)據(jù)跟目前的實(shí)際情況并不一致。

Model S 動(dòng)力電池系統(tǒng)的重量占整車的比例如何靶橱？Model S 的整車重量為 2109Kg寥袭，那么電池的重量比例為 339Kg ÷ 2109Kg= 16%。而整個(gè)動(dòng)力電池系統(tǒng)占整車的比例為 544Kg ÷ 2109Kg = 26 %关霸。讀者可能對(duì) 26% 這個(gè)數(shù)字沒有什么感覺传黄，但是如果跟一輛普通轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)占整車的大概比例 (一般 15% 左右) 比較一下，那么讀者就明白 Model S 的動(dòng)力電池系統(tǒng)有多“重”了队寇。

Model S 的電池壽命有多長膘掰？關(guān)于 Telsa 電池組的循環(huán)壽命，到目前為止沒有任何公開的數(shù)據(jù)報(bào)道佳遣，屬于 Tesla 商業(yè)機(jī)密范疇识埋。筆者曾經(jīng)實(shí)測(cè)過單個(gè)松下 NCR 18650A 電芯的循環(huán)性，如果以 80% 容量保持率為標(biāo)準(zhǔn)零渐，在室溫下 0.5℃ 100% DOD 的測(cè)試條件下可以達(dá)到 1700 次的循環(huán)窒舟，容量型電芯能夠達(dá)到這個(gè)循環(huán)壽命已經(jīng)是相當(dāng)不錯(cuò)的了。由于每個(gè)電芯在內(nèi)阻和容量上的差異诵盼，成組以后循環(huán)性相對(duì)于單體電芯會(huì)有所降低惠豺。但是由于松 下 18650 電芯的一致性非常好，而且 Tesla 采用了非常獨(dú)特的 BMS 設(shè)計(jì)原理风宁，我們有理由相信 Model S 的電池組循環(huán)性跟單電池相比沒有較大幅度的下降洁墙。

3. Model S 動(dòng)力電池評(píng)論

我們首先談?wù)?Model S 的電池，在筆者看來戒财，Musk 選擇松下的 18650 電池實(shí)際上是基于現(xiàn)實(shí)的考量热监，而并非是動(dòng)力電池技術(shù)上的革新。不管是早期的 LCO 電池饮寞，還是后來的 NCA 電池孝扛，都是容量型而非功率型的標(biāo)準(zhǔn)尺寸電池列吼。目前動(dòng)力電池圓柱、方形和軟包這三種規(guī)格當(dāng)中，圓柱尤其是 18650 的綜合制造成本是最低的，這主要得益于其自動(dòng)化和大規(guī)模的生產(chǎn)漾抬。同樣也得益于標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)化，18650 電池的一致性可靠性也是最好的凑耻。可以說柠贤，成本香浩、一致性和能量密度的綜合考量，是 Musk 選擇松下 18650 電芯的根本原因臼勉。

關(guān)于電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的尺寸路線邻吭，一直存在著小型（以 Tesla 為代表）和大型電池（20-40Ah，Toyota 和 BMW 為代表）的爭論宴霸，這兩種技術(shù)路線各有利弊囱晴，筆者這里不予置評(píng)。

筆者曾經(jīng)測(cè)試過松下 NCR18650 電芯瓢谢，松下電芯的高品質(zhì)給筆者留下深刻印象畸写。NCA 正極材料的實(shí)際應(yīng)用是有相當(dāng)技術(shù)含量的，而這正是松下的核心技術(shù)之一氓扛。之前枯芬，Samsung SDI 以年薪 60 萬美金從松下挖到一位 NCA 電芯專家，足以說明 NCA 電池生產(chǎn)技術(shù)的含金量采郎。

松下使用的 NAC 正極材料是由日本住友金屬礦山（SMM）生產(chǎn)的千所，SMM 是目前全球最大的 NCA 正極材料生產(chǎn)商，而松下是其唯一客戶蒜埋。當(dāng)然我們也要清醒地認(rèn)識(shí)到淫痰，由于 NCA 的安全性以及長期循環(huán)性問題，單獨(dú)使用 NCA 制作大容量動(dòng)力電池是不適合的整份， LMO 少量地混合 NCA 是一個(gè)切實(shí)可行的動(dòng)力電池解決方案待错。

很多讀者對(duì)于 Model S 483Km 最大理論行駛感到興奮鼓舞，認(rèn)為電動(dòng)汽車在行駛里程上終于可以跟普通轎車匹敵了皂林，但筆者個(gè)人認(rèn)為朗鸠，對(duì)這個(gè)問題我們要冷靜分析蚯撩。7623 顆松下 3.1Ah 18650 電芯的重量占到了整車凈重的 16%础倍，這個(gè)數(shù)值比普通轎車發(fā)動(dòng)機(jī)的重量比例還高，而且 Pack + BMS 額外還要額外消耗 10% 的重量胎挎。那么我們就可以很清楚地看到沟启，Model S 的實(shí)際上通過犧牲有效載荷為代價(jià)忆家，來提高續(xù)航里程的。根據(jù) BMW 的計(jì)算德迹，消費(fèi)者對(duì)純電動(dòng)汽車可接受的最低實(shí)際行駛里程是 300Km芽卿，如果在保持動(dòng)力電池組的重量跟現(xiàn)有汽車的發(fā)動(dòng)機(jī) + 油箱差不多的情況下，動(dòng)力電池系統(tǒng)的能量密度就要達(dá)到 250Wh/Kg 的水平胳搞。事實(shí)上卸例， Tesla 的實(shí)際數(shù)據(jù)和 BMW 的計(jì)算結(jié)果非常接近。Model S 在實(shí)際工況下 350Km 左右的續(xù)航里程僅僅是剛剛滿足消費(fèi)者最低需求而已肌毅，并且這還是在較大幅度犧牲有效載荷的前提條件下實(shí)現(xiàn)的筷转。當(dāng)然了，Tesla 定位是高級(jí)跑車悬而，有效載荷低并不是大問題呜舒，但對(duì)于定位為家庭轎車的普通電動(dòng)汽車而言，這就成了一個(gè)很大的缺點(diǎn)了笨奠。

那么 Model S 的續(xù)航里程還有沒有進(jìn)一步提升的空間袭蝗？由于續(xù)航里程跟電池組能夠提供的能量成正比，所以要么保持電池?cái)?shù)目不變而提高 18650 電芯的能量密度般婆，要么增加電池的數(shù)量到腥。如果簡單增加電池?cái)?shù)量，那么必然導(dǎo)致整車重量有較大增加而進(jìn)一步壓縮目前本來就不高的有效載荷量蔚袍，所以筆者個(gè)人認(rèn)為這個(gè)方向行不通左电。那么，唯一可行的就只有進(jìn)一步提升單體電芯的能量密度這一條路了页响。

我們從表 2 可以看到篓足，2012 年下半年松下已經(jīng)量產(chǎn)了 3.4Ah 18650 電芯，能量密度較 3.1Ah 有 5% 的提升闰蚕。如果采用新型 3.4Ah 電芯栈拖，相應(yīng)的續(xù)航里程可以增加 5%，但是這點(diǎn)提高在筆者看來基本上沒有什么實(shí)質(zhì)性的意義没陡。

當(dāng)然有讀者可能會(huì)說涩哟，Tesla 將來可能會(huì)選用松下在 2013 年下半年才小批量試生產(chǎn)的 4.0Ah 超高容量 18650 電芯。筆者個(gè)人認(rèn)為這個(gè)可能性很小盼玄，因?yàn)槠淠芰棵芏戎挥?252Wh/Kg贴彼，比 3.4Ah 電芯的 265Wh/Kg 反而降低了 5%。為什么 4.0Ah 電芯容量比 3.4Ah 電芯增加了 18%埃儿，而能量密度卻反而降低了呢器仗？這是因?yàn)?4.0Ah 高容量電芯采用 Si/C 復(fù)合負(fù)極導(dǎo)致平均工作電壓降低了 0.2V，并且電芯重量較大幅度增加，這兩個(gè)因素抵消了容量增加對(duì)能量密度提升的貢獻(xiàn)精钮。另外威鹿，根據(jù)筆者測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，基于 Si/C 復(fù)合負(fù)極的容量型電芯轨香，目前而言循環(huán)性很難超過 500 次忽你，這顯然是無法滿足 EV 使用要求的。

從上面的分析我們可以看到臂容，Tesla 的續(xù)航里程實(shí)際上已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)瓶頸科雳，這個(gè)瓶頸的本質(zhì)就是目前鋰離子電池的實(shí)際能量密度水平已經(jīng)接近極限，再進(jìn)一步提升的空間非常有限脓杉。如果從電化學(xué)原理的角度思考炸渡，這個(gè)問題并不難理解，化學(xué)電源的能量密度增加并不遵循摩爾定律丽已。所以蚌堵，筆者不認(rèn)為 Tesla 未來會(huì)在續(xù)航里程這個(gè)最關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)上取得突破性進(jìn)展，除非采用能量密度比鋰電更高的新一代電化學(xué)儲(chǔ)能體系沛婴。新一代電化學(xué)儲(chǔ)能體系會(huì)是什么吼畏？鋰硫和鋰空是 否有可能？目前看來可能性很小嘁灯。理論上泻蚊，只有燃料電池（FC）可以讓 EV 行駛里程接近目前普通轎車的水平，但燃料電池跟鋰電在原理和工作方式上有本質(zhì)的不同丑婿。

Model S 電池組目前是 8 年質(zhì)保期性雄，如果按照 1700 次循環(huán)，計(jì)算下來每年可以循環(huán) 200 次多一點(diǎn)羹奉。那么對(duì)應(yīng)每個(gè)循環(huán)的使用時(shí)間就是 365 天 ÷ 200 周 = 1.82 天 / 周秒旋，也就是說 Model S 每天可以駕駛的理論最大里程為 480Km ÷ 1.82day = 263Km/day。那么诀拭，263Km 對(duì)于美國人而言是否夠用呢迁筛？根據(jù)一項(xiàng)調(diào)查結(jié)果顯示， 中國人每天坐公交或者開車來回上下班可以接受的平均距離是 30Km耕挨，這個(gè)距離意味著每天來回至少有 2 小時(shí)消耗在路上细卧，而極限距離是 50Km ， 相當(dāng)于每天耗費(fèi) 3 小時(shí)在路上筒占，這個(gè)距離或者時(shí)間身體會(huì)明顯感覺疲憊贪庙。

而對(duì)于美國人而言，由于人口密度小以及美國的汽車文化翰苫，使得美國人的居住到工作距離大大延長止邮，這兩個(gè)距離就相應(yīng)地?cái)U(kuò)大到 80Km 和 120Km 了。我們可以看到，一天 240Km 的行程农尖， ModelS 是完全可以勝任的。也就是說良哲，Model S 8 年的電池質(zhì)保是通過計(jì)算制定出來的盛卡，絕對(duì)不是 Musk 拍腦袋瓜子想當(dāng)然的結(jié)果。當(dāng)然筑凫，8 年的電池質(zhì)保滑沧，跟我們一般設(shè)想的電動(dòng)車電池 10 年的基本使用要求還有一定距離。

4. 新一代 Tesla 是否可行巍实？

Musk 已經(jīng)數(shù)次公開表示滓技，希望在 2017 年推出 Tesla Gen 3，也就是大多數(shù)人買得起的第三代 Tesla棚潦，價(jià)格在 $35000 左右令漂，續(xù)航數(shù)達(dá)到 300Km (200mils)。但是 Musk 并沒有透露 Tesla Gen3 任何技術(shù)細(xì)節(jié)丸边，因?yàn)檫@屬于 Tesla 的核心商業(yè)機(jī)密叠必。很多人會(huì)問，就這個(gè)價(jià)格和續(xù)航里程目標(biāo)妹窖，Tesla Gen 3 能否在 2017 年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)纬朝？我們不防做些簡單的數(shù)學(xué)計(jì)算來分析一下。

假設(shè) Tesla Gen 3 的凈重跟 Model S 差不多的話骄呼，那么根據(jù)能量守恒定律共苛，我們可以估算出它的功率為 85KWh × (200mils/300mils) = 57KWh。但是考慮到這個(gè)功率下電芯的數(shù)量將有大幅下降而帶動(dòng)整車重量也有較大下降蜓萄， 所以筆者認(rèn)為 50 KWh 的能量足夠了隅茎。50KWh 對(duì)應(yīng)著 50000Wh ÷ 12.2Wh = 4098 顆 3.4Ah 新型 18650 電芯。4098 顆電芯的重量為 4100 × 46g = 188.5Kg嫉沽，比 Model S 的 338Kg 降低了 45%患膛！那么，相應(yīng)的電池 Pack 重量也有 45% 的下降耻蛇，也就是說 50KWh 的能量足夠 300 Km 的續(xù)航里程踪蹬。

筆者這里著重分析一下 18650NCA 電芯成本問題，這個(gè)問題是如此之重要臣咖，以至于 Tesla Gen3 的命運(yùn)很大程度上決于此跃捣。筆者前面提到了，松下以 $2 向 Tesla 銷售其 NCA 電芯是賠本賺吆喝夺蛇，目的在于吸引 Tesla 上鉤將其捆綁在自己的戰(zhàn)車上疚漆。這一招的確湊效了，于是我們看到松下與 Tesla 的第二份供貨合同中終于暴露出其本來面目，全世界再一次領(lǐng)教了日本商人的“精明”娶聘。

Musk 當(dāng)時(shí)恐怕是氣瘋了闻镶，但是松下是 Tesla 唯一的電芯供應(yīng)商，你 Musk 又能有什么辦法丸升？只有打掉牙往肚子里咽铆农， 尋求機(jī)會(huì)擺脫松下突圍。Tesla 與松下簽訂新電池供貨合同 5 個(gè)月之后狡耻，也就是 2014 年 2 月 26 號(hào)墩剖，Tesla 在官網(wǎng)上發(fā)布消息，宣稱要建成“全球最大”的鋰電工廠（Gigafactory）夷狰，并且 Tesla 直截了當(dāng)?shù)匦Q岭皂，建立 Gigafactory 工廠的根本目的就是要大幅度降低電芯成本，并且擴(kuò)大產(chǎn)能沼头。工廠將于 2017 年建成爷绘，正好在 Tesla 與松下合同結(jié)束的時(shí)候。這難道僅僅是巧合嗎进倍？筆者個(gè)人認(rèn)為揉阎，這是 Musk 精心策劃的戰(zhàn)略布局，目的就是要徹底解決“松下困局”背捌。

筆者注意到毙籽，在 2013 年年底也就是 Tesla 剛剛與松下簽訂合同之后，媒體就報(bào)道了 Tesla 和韓國 Samsung SDI毡庆、LG 接觸洽談合作的消息坑赡。但是，Tesla 宣布要建成 Gigafactory 的消息發(fā)布后么抗，松下卻對(duì)是否參與 Gigafactory 的投資和建設(shè)一直沒有表態(tài)毅否。直到最近，松下電器集團(tuán)總裁津賀一宏才表示蝇刀，公司目前尚未決定是否與 Tesla 達(dá)成合作伙伴關(guān)系為 Gigafactory 工廠提供電池技術(shù)和資金螟加，理由是此舉或可能增加松下的投資風(fēng)險(xiǎn)。津賀一宏的表態(tài)不禁讓人疑惑重重吞琐，因?yàn)檫@明顯是有悖商業(yè)規(guī)律捆探。

一個(gè)最直接的例子就是，為了進(jìn)入 iPhone 和 iPad 電池供應(yīng)鏈站粟，國內(nèi)廠家是拼得頭破血流黍图，Apple 坐收漁翁之利。這只能說明奴烙，簽訂了“世紀(jì)大單”之后助被，Tesla 和松下的關(guān)系已經(jīng)變得非常微妙了剖张。反倒是 Tesla 早早放出口風(fēng)，未來 Tesla 仍將與松下保持密切合作揩环，但同時(shí)也歡迎其它電池廠商參與 Gigafactor 工廠的投資和建設(shè)搔弄。筆者對(duì)此完全贊同，因?yàn)闆]有哪家汽車制造商會(huì)聽任上游供應(yīng)商的擺布丰滑，所以 Tesla 目前非常有必要再引入更多的電池供應(yīng)商顾犹。

那么筆者關(guān)心的問題是，Gigafactory 工廠在技術(shù)層面上到底有沒實(shí)現(xiàn)降低成本的可能 (商業(yè)層面上的影響因素過于復(fù)雜吨枉，筆者不予置評(píng))蹦渣？要回答這么問題哄芜，我們首先需要估算一下貌亭，Tesla Gen 3 的 18650 電芯價(jià)位底線在哪里。筆者猜測(cè) Musk 對(duì) Gigafactory 工廠 18650 電芯的成本目標(biāo)可能設(shè)定在 $2.5 這個(gè)價(jià)位之下认臊。那么圃庭，4098 顆 3.4Ah 新型 18650 電芯的成本就是 4098 × $2.5 = $10245。如果 Pack + BMS 成本還是維持在目前的 $8000 水平的話失晴，那么 Tesla Gen 3 的動(dòng)力電池系統(tǒng)總成本是 $10245 + $8000 = 18245剧腻，這個(gè)價(jià)位比 Model S 的 $35246 下降了 48%！

動(dòng)力電池系統(tǒng)是電動(dòng)汽車?yán)锩嫠汲杀痉蓊~最大的部件涂屁，動(dòng)力電池系統(tǒng)成本的下降將對(duì) Tesla 電動(dòng)車的整車價(jià)格具有決定性意義书在，其它部件成本也會(huì)因?yàn)橐?guī)模化生產(chǎn)而下降拆又。如果我們將 Gen 3 的其它部件也按照相同的下降比例計(jì)算儒旬，那么 Gen 3 的整車售價(jià)可以達(dá)到 $79900 × 52% = $41548，這個(gè)數(shù)值已經(jīng)很接近 Musk 的 $35000 銷售價(jià)格目標(biāo)帖族。也就是說栈源，如果降低毛利潤率的話，Gen 3 在成本上是有可能實(shí)現(xiàn)的竖般，但其前提條件是 Gigafactor 自產(chǎn)的 18650 電芯成本下降到 $2.5 以下甚垦，以及 Pack +BMS 能否控制到低于 $8000 的水平。

那么 Gigafactory 工廠能否把 18650 電芯的成本下降到 $2.5 呢涣雕？Tesla 宣稱 Gigafactory 工廠的投資將達(dá)到 50 億美金艰亮，這個(gè)資金投入足以建成至少 5 個(gè)松下電池廠的規(guī)模，未來 Gigafactory 工廠將是當(dāng)之無愧的“全球最大”的鋰電工廠挣郭。筆者并不懷疑 Gigafactory 工廠的電芯產(chǎn)能能否滿足 50 萬輛電動(dòng)車的需求垃杖，筆者更關(guān)心的是它能否把 18650 NCA 電芯的成本降下來，因?yàn)槌杀静攀菦Q定 Tesla Gen 3 最重要因素丈屹。電芯的成本取決于原材料调俘、生產(chǎn)工藝伶棒、人力成本、生產(chǎn)管理以及生產(chǎn)規(guī)模等諸多因素彩库。

原材料方面肤无。Tesla 已經(jīng)放話，Gigafactory 工廠將完全在美國本土采購原材料骇钦。但筆者個(gè)人認(rèn)為宛渐，這個(gè)聲明僅僅是 Musk 向美國政府做出的一種姿態(tài)而已，目的是爭取聯(lián)邦政府的財(cái)政支持眯搭。美國本土的鋰電產(chǎn)業(yè)鏈非常薄弱窥翩，完全使用美國原材料根本不具備可行性。美國本土目前沒有一 家規(guī)模性的正極材料生產(chǎn)商鳞仙，3M 沒有生產(chǎn)能力寇蚊，唯一有希望給 Tesla 供貨的是 BASF 剛建成的位于俄亥俄州的正極工廠。雖然 BASF 目前只是少量試生產(chǎn) NMC棍好，但筆者認(rèn)為單純從技術(shù)角度而言 BASF 是可以為 Tesla 生產(chǎn) NCA 的仗岸。電解液也可以從 BASF 在美國的 Novolyte 電解液工廠供貨，雖然 Novolyte 的電解液性價(jià)比較低借笙，但質(zhì)量還是不錯(cuò)的扒怖，膈膜有 Celgard。唯一不確定的就是負(fù)極业稼，雖然美國有石墨礦盗痒，但并沒有負(fù)極工廠，到時(shí)恐怕還是要從中國進(jìn)口石墨負(fù)極材料低散。

電芯生產(chǎn)技術(shù)俯邓。Tesla 經(jīng)過跟松下這幾年的合作，已經(jīng)積累了一些電芯生產(chǎn)方面的技術(shù)谦纱，如果 Tesla 能夠從日本本土特別是原三洋公司挖到一些 NCA 電芯專家看成，筆者個(gè)人認(rèn)為 Tesla 完全有技術(shù)能力在美國自產(chǎn) 18650 電芯。

人力成本跨嘉。人工是導(dǎo)致松下 18650 電池高成本的一個(gè)不可忽視的因素川慌。筆者了解到，Gigafactor 工廠廠址將從內(nèi)華達(dá)州祠乃、德克薩斯州梦重、亞利桑那州和新墨西哥州之中選出。除了德州亮瓷，其它幾個(gè)州都屬于美國工資水平最低的州之列琴拧，人力成本應(yīng)該比大阪府低不少。

綜合上面的分析嘱支，筆者個(gè)人認(rèn)為蚓胸，單純從技術(shù)角度而言挣饥，Gigafactory 工廠生產(chǎn) 18650 NCA 電芯并不存在大的障礙。但是其電芯成本很大程度上取決原材料的進(jìn)貨渠道和數(shù)量沛膳，如果能夠從中國進(jìn)口部分原材料 (甚至是大部分原材料)扔枫，電芯成本有可能控制到 $2.5 以下的水平。

我們?cè)僭趤矸治鲆韵?Pack 和 BMS 的成本問題锹安。雖然這兩個(gè)部件并沒有多少技術(shù)含量短荐，但成本水分卻非常大，這已是業(yè)內(nèi)公開的秘密叹哭。筆者了解到忍宋，Tesla 的 Pack 和 BMS 如此之高的成本，與其 BMS 非常獨(dú)特設(shè)計(jì)原理和 Pack 制造方式和選材有很大的關(guān)聯(lián)风罩，而 BMS 和 Pack 的設(shè)計(jì)費(fèi)用 (知識(shí)產(chǎn)權(quán)) 是成本構(gòu)成的大頭糠排，電子元器件成本本身是很低的。事實(shí)上泊交，我們看到即便松下 18650 電芯大幅度提價(jià)之后乳讥，2014 年 Model S 并沒有漲價(jià)柱查，可見 Pack 和 BMS 成本的虛高廓俭。到 2017 年設(shè)計(jì)成本應(yīng)該已經(jīng)大幅下降了，那么筆者有理由相信唉工，Tesla 的 Pack + BMS 如果在中國代工生產(chǎn)研乒，其成本可以控制在 $8000-6000 的水平。

Tesla 高昂的售價(jià)淋硝，除了因?yàn)槠鋭?dòng)力電池系統(tǒng)高成本之外雹熬，其獨(dú)特的全鋁車身也是一個(gè)比較重要的因素。筆者完全有理由相信谣膳，在大規(guī)模量產(chǎn)之后全鋁車身的成本會(huì)有較大幅度的下降竿报。

從上面的分析和計(jì)算我們可以看到，如果僅僅從技術(shù)和成本控制的角度而言继谚，Musk 的 TeslaGen 3 是有可能在 2017 年實(shí)現(xiàn)的烈菌。當(dāng)然了，我們也要認(rèn)識(shí)到花履，由于在 Gen 3 上采取了嚴(yán)格的成本控制理念芽世，導(dǎo)致其續(xù)航里程相對(duì)于 Model S 有較大幅度下降。如果在理想工況下續(xù)航 300Km诡壁，那么實(shí)際路況和負(fù)載情況下行駛里程是不可能超過 250Km 的济瓢。如果我們簡單計(jì)算一下 Gen 3 每天的行駛里程就會(huì)發(fā)現(xiàn)，平均每天 158Km 的行使里程 (理想工況下) 對(duì)于相當(dāng)部分美國人是很勉強(qiáng)的妹卿。我們?cè)俅慰吹酵萍s純電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程的根本因素還是鋰電能量密度這個(gè)技術(shù)瓶頸問題蔑鹦。

來源：

http://www.leiphone.com/panasonic-tesla-2.html