押注Gigafactory：起底特斯拉电池技术规划

　　对于一辆特斯拉来说，电池成本超过了50%，是最贵的单体零件。比起17英寸屏幕、自动驾驶、鹰翼门这些商品性的元素，电池技术的进步与否，从根本上决定了特斯拉的未来。

　　自2008年以来，特斯拉的电池成本已经削减了一半，在此基础上电池容量提升了60%。这在很大程度上得益于Model S的畅销，规模化生产降低了成本，同时反过来促进了电池技术的改进。

　　不过，近20年来，锂电池技术虽然有很多理论性的突破，但在商业层面依然脚步缓慢。电池成本的降低主要还是依靠批量生产，电池本身在应用层面并无实质变化。这就是为何特斯拉要自建Gigafactory。

　　作为三元锂电池的拥护者，特斯拉的Gigafactory是一部大戏的高潮部分。8年前，特斯拉Roadster验证了特斯拉的电动技术；3年前，Model S在全球引爆，让特斯拉奠定了超前的技术基础；就在今年，Model 3以超过37万的预订数量，为Gigafactory的存在提供了价值依据。

　　Model 3的成功与否关系到特斯拉的命运，而背后的决定因素就是Gigafactory。上周，Gigafactory一期工厂对外开放，外界正式目睹了这个全球最大面积的工厂真容。按照规划，在2020年之前，特斯拉及其合作伙伴将在Gigafactory上投入50亿美元。

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　　当然，Gigafactory并非特斯拉的独角戏。松下作为电池技术的战略合作方，也会投入16亿美元。一切顺利，Gigafactory在全部完工后将成为全球最大的锂电池生产基地，每年产能高达150GWh（的电池组），足够支持150万辆特斯拉的生产。

　　规模化的生产，其直接效应就是电池组成本的大幅降低。目前，特斯拉电池组的成本价格是约200美元/kWh。加上电池组的其他零件（冷却液、电路板、保护壳）和包装，一个90kWh的电池组的价格在3万美元左右。

　　Gigafactory的投产（以Model 3的订单为基础），有望使得特斯拉的电池成本，在2020年前后降低到100美元/kWh。这意味着Model S的成本价格能够降低至少20%，在续航不断改进的同时，在豪华D级车中的竞争力进一步增强。

　　而对于Model 3来说，100美元/kWh的成本，也会使得其在3.5万美元的定价下，确保足够的利润空间。这是一个革命性的节点。此后，特斯拉可以彻底摆脱对于政府补贴的依赖，特斯拉的中、高端车型将进入极具竞争力的价格区间。

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　　松下长期以来为特斯拉供应18650电池。在Model 3正式投产后，除18650电池外，特斯拉还会选用20700电池作为新的电芯。当然，电池的阴极依然是三元材料（镍、钴、铝）。

　　在确保电池成本降低的同时，特斯拉还要尽可能增加电池容量。目前，特斯拉有60kWh、75kWh、90kWh三种电池组型号。这三种型号其实并非简单的电池包叠加得来的。

　　具体来说，60kWh是由14个电池包（每个电池包384个电芯）组成的。在75kWh之前，还有一个70kWh版本，但后来被75kWh取代了。这个70kWh版本，是在60kWh的基础上，增加了两个电池包而来的。

　　至于75kWh，则是在70kWh的基础上，通过替换新型电芯而实现的。也就说，电池组的基本架构不变，但单个电芯的容量增加了。这其中的技术奥秘，就在于电池的阳极上。

　　在特斯拉使用的镍钴铝酸锂三元电池中，阳极使用的是石墨材料。特斯拉通过在石墨中加入少量的硅元素，使得阳极存储锂离子的能力增加。相比石墨，硅原子之间的存储空间更大，能否容纳更多锂离子。

　　但是，硅元素在吸收和释放锂离子的过程中，其体积变化比较大，容易造成化学元素衰减，从而降低电池容量。所以，在确保电池稳定性的前提下，特斯拉在逐步添加硅元素至阳极85kWh升级为90kWh电池，也是这样的原理。

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　　在特斯拉已规划的电池序列中，100kWh和120kWh已经提上研发日程。除了增加电池包数量（偶数个）外，单个电芯容量的增加，也是因素之一。而增加硅元素在阳极的含量，则是特斯拉电池续航增加的根本原因。

　　除推广自动驾驶外，特斯拉本质上依然是电动车制造商。Gigafactory的落成，对于特斯拉的市场竞争来说是一个盖然性的优势。到今天，400km 的续航已不是不可逾越的门槛，电动车的竞争本质上就是成本的竞争。

　　而成本竞争的最关键因素，就是电池。目前，通用、奥迪、宝马、奔驰、阿斯顿·马丁等传统汽车厂商都提出了打造纯电动豪化车的计划。他们在电池解决方案上，主要采用的是三星、LG的产品。相比已经跟特斯拉“互抱”大腿的松下，后者优势不言自清。

　　以Gigafactory额定的产能，除供应特斯拉车型和Tesla Energy产品外，还有很大可能性会跟竞争对手建立合作，比如为奔驰提供电池方案。这种关系，就好比三星为苹果提供零部件，但两者互为死对头一样。

　　从Gigafactory的角度看，特斯拉更多的是一家电池能源供应商。目前，投入运作的Gigafactory一期工程，已经开始为Tesla Energy生产电池包产品（Powerwall 和Powerpack）。

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