特斯拉的電池日又跳票了。

最近的一次，特斯拉官網(wǎng)宣布電池日＆2020年年度股東大會(huì)推遲到九月二十二日舉辦，比特斯拉CEOElonMusk之前公布的九月十五日又推遲一周。

電池日之所以重要，是因?yàn)樘厮估瓡?huì)在電池日公布會(huì)上全面回顧過去十多年來在電機(jī)、電控和電池領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)路線和決策，公布下一個(gè)十年的技術(shù)戰(zhàn)略。

其中的一個(gè)核心關(guān)注點(diǎn)，就是特斯拉的自研電池計(jì)劃。今天我們?cè)噲D去回答，特斯拉的自研電池會(huì)怎么做、在哪兒做和為何這么做。

How–怎么做？

在特斯拉出手之前，我國(guó)領(lǐng)先的動(dòng)力鋰電池制造商寧德時(shí)代和比亞迪分別「秀」出了在電化學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新：

寧德時(shí)代是我國(guó)首家商業(yè)化NCM811電池的動(dòng)力鋰電池公司。從鎳鈷錳材料占比1:1:1到422、523、622一直到811，關(guān)于動(dòng)力鋰電池正負(fù)極、電解液材料配方的改進(jìn)，我們暫且簡(jiǎn)稱為化學(xué)創(chuàng)新。

比亞迪改進(jìn)了電池的正負(fù)極結(jié)構(gòu)與電芯形態(tài)，將「刀片電池」商業(yè)化。和特斯拉從18650電池（直徑18mm，高65mm）升級(jí)到2170電池（直徑21mm，高70mm）類似，我們把這種電芯、模組和電池包的尺寸、結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，簡(jiǎn)稱為物理創(chuàng)新。

那么特斯拉呢？過去4年來，特斯拉成功將鎳鈷鋁比例為9:0.5:0.5的2170電芯集成業(yè)內(nèi)首個(gè)大模組方法，搭載在Model3上商業(yè)化。這是特斯拉同時(shí)改進(jìn)電池材料配方和尺寸形態(tài)，綜合化學(xué)創(chuàng)新與物理創(chuàng)新于一體的一次成功嘗試。

關(guān)于接下來的自研電池，特斯拉延續(xù)了在物理與化學(xué)兩大方向同時(shí)發(fā)力的策略。

先說物理工藝的創(chuàng)新，汽車的動(dòng)力鋰電池分為電芯、模組和電池包（由電芯組成模組，再由模組組成電池包）三大部分。在自研電池項(xiàng)目上，特斯拉對(duì)上述三大部分都做了激進(jìn)的改進(jìn)。

電芯

2020年五月七日，特斯拉公開了一項(xiàng)名為「無極耳電極的電芯」的專利。專利第一作者為特斯拉電芯工藝首席工程師KunioTsuruta，Elon評(píng)論說，這個(gè)專利「遠(yuǎn)比聽起來更重要」。

極耳是什么東西？

我們都了解，電池有正極和負(fù)極，極耳就是從電芯中將正極和負(fù)極引出來的金屬導(dǎo)體，正負(fù)兩極進(jìn)行充放電時(shí)的接觸點(diǎn)，就是極耳。簡(jiǎn)單來說，極耳是電池結(jié)構(gòu)的一部分。

特斯拉在專利中認(rèn)為，極耳的存在導(dǎo)致了更高的內(nèi)阻，出現(xiàn)了更多的熱量。在高倍率充放電時(shí)，電池的表面溫度會(huì)快速上升。

此外，由于極耳是獨(dú)立的零部件，也新增了額外的制造成本，提高了制造難度。

特斯拉提出的無極耳電極設(shè)計(jì)，移除了電池傳統(tǒng)意義上的「極耳」。根據(jù)專利，無極耳設(shè)計(jì)的電池內(nèi)阻將降到傳統(tǒng)電池內(nèi)阻的20%-5%。

以特斯拉Model3為例，額定80.5kWh的電池包峰值充電功率達(dá)到250kW，充電倍率為250/80.5≈3.1C。

但假如看下圖我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，Model3的充電曲線是「一鼓作氣，再而衰，三而竭」的，一旦電池容量超過了20%，250kW就很難維持，開始往下掉。

特斯拉降低充電功率的核心原因之一，在于250kW的快充會(huì)出現(xiàn)巨大的熱量。為了防止電池出現(xiàn)不可逆的損傷，系統(tǒng)會(huì)主動(dòng)降低功率。但關(guān)于用戶來說，這使得充電的時(shí)間變長(zhǎng)，充電體驗(yàn)變差了。

當(dāng)特斯拉的無極耳電極設(shè)計(jì)的自研電芯投產(chǎn)后，由于內(nèi)阻極大的降低，250kW的快充只要穩(wěn)定10分鐘，即可為Model3長(zhǎng)續(xù)航版充入超過50%的電量。這會(huì)進(jìn)一步改善快充體驗(yàn)，追趕燃油車加油的便利性。

模組＆電池包

在模組與電池包的設(shè)計(jì)上，特斯拉也有新動(dòng)作。

2020年一月，Elon接受播客ThirdRowTesla采訪時(shí)，回顧了特斯拉電芯、模組和電池包的歷史。

電芯、模組和電池包的設(shè)計(jì)形式要追溯到初代Roadster時(shí)代，Roadster電池包里有16個(gè)模組。最初的設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)是，假如某個(gè)模組故障，特斯拉可以輕松地用另一個(gè)模組替換。

Thereasontherewerecells,modules,andpacksgoesbacktotheoriginalRoadsterdays,TheoriginalreasonwhytheRoadsterpackhadlike16moduleswasthatifoneofthemdidntwork,youcouldpullitoutandputanotheronein.

簡(jiǎn)單來說，彼時(shí)特斯拉的工程技術(shù)能力并不成熟，從故障率和易于維修的角度出發(fā)，特斯拉采用了模組設(shè)計(jì)。

ModelS/X延續(xù)了這一設(shè)計(jì)，但來到Model3時(shí)代，特斯拉用4條兩米長(zhǎng)的大模組取代了之前的十幾個(gè)模組，并將電池包與車身底盤高度集成。

這是汽車行業(yè)第一個(gè)將動(dòng)力鋰電池去模組化，直接由電芯集成到電池包的嘗試，也是某種程度上寧德時(shí)代CTP技術(shù)的雛形。

Elon評(píng)論Model3電池包表示，雖然事實(shí)意義上Model3存在4個(gè)大模組，但Model3的模組實(shí)際上是無法更換的，電池故障只能整包更換。換句話說，這里的模組是無意義的存在。

而談到下一步規(guī)劃時(shí)，Elon表示Youdontreallyneedmodulesinmyview.Justtakecellsandputtheminapack.（在我看來模組沒有意義，直接將電芯集成到電池包即可）。

七月十一日，一位網(wǎng)友詢問特斯拉會(huì)堅(jiān)持模組設(shè)計(jì)還是直接電芯集成到電池包，Elon沒有正面回答。但根據(jù)他之前的表態(tài)，答案是顯而易見的。

另外一個(gè)小彩蛋是，2006年，特斯拉曾開創(chuàng)了使用超聲焊（wirebonding）技術(shù)將電芯連接成電池包的技術(shù)路線，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，提升了制造效率；在2020年自研的電池包上，特斯拉將用激光焊接（laser-welded）取代超聲焊，進(jìn)一步提升加工精度，提高制造效率。

那么在化學(xué)領(lǐng)域，特斯拉又做了什么改進(jìn)呢？

在特斯拉Q1的財(cái)報(bào)會(huì)議上，Elon是這么回答的：

Wedon'twanttopre-emptBatteryDay.Wewanttoleavetheexcitingnewsforthatday,buttherewillbealotofexcitingnewstotell.AndIthinkitwouldbeoneofthemostexcitingdaysinTesla'shistory.

我們不想劇透電池日，我們希望將振奮人心的消息留到那天。我們有很多振奮人心的消息要分享。我認(rèn)為那將是特斯拉歷史上最激動(dòng)人心的一天。

在電池日的信息方面，Elon表現(xiàn)得很反常。在此之前，無論是Model3公布會(huì)還是自動(dòng)駕駛?cè)?，Elon都會(huì)忍不住提前劇透。但來到電池日，特斯拉首席大嘴巴居然守口如瓶。

不過，我們還是可以捕捉到一些未經(jīng)證實(shí)的細(xì)節(jié)，特斯拉的自研電池離不開兩大關(guān)聯(lián)方：與特斯拉合作電化學(xué)研究五年的加拿大達(dá)爾豪斯大學(xué)教授JeffDahn及其團(tuán)隊(duì)、特斯拉收購(gòu)的干電極制造公司Maxwell。

與之對(duì)應(yīng)，特斯拉自研電池的內(nèi)部項(xiàng)目指標(biāo)是：全生命周期循環(huán)壽命超過160萬公里、單位電池成本降至100美金/KWh以下。

至于更具體的信息，也許我們真的要等到九月二十二日電池日當(dāng)天了。

Where-在哪兒做？

文章開頭有一個(gè)問題沒解釋：特斯拉原計(jì)劃Q2初召開的電池日，為何一路推遲到了Q3末？

答案是疫情。

可蘋果的WWDC都線上召開了，特斯拉電池日不能線上開嗎？

ElonMusk說：真不行。

電池日還會(huì)有電芯生產(chǎn)系統(tǒng)的參觀環(huán)節(jié)，這是線上直播做不到的，而線下的大型集會(huì)與疫情的控制是強(qiáng)相關(guān)的。

從這個(gè)角度說，九月二十二日這個(gè)時(shí)間也只是暫定。不過，有一點(diǎn)是100%確定的：地點(diǎn)在加州Fremont市。

可特斯拉加州的Fremont廠此前已經(jīng)N次擴(kuò)建，為了ModelY的產(chǎn)線布置還合并了ModelS/X的總裝線。這個(gè)廠還能布置下特斯拉自研的電池產(chǎn)線嗎？

六月二十四日，F(xiàn)remont市政府官網(wǎng)刊發(fā)了一個(gè)名為特斯拉項(xiàng)目擴(kuò)建的環(huán)評(píng)清單，文件中提到該項(xiàng)目代號(hào)為ProjectRoadrunner，又被叫做Tera。

特斯拉自研電池的項(xiàng)目?jī)?nèi)部代號(hào)正是Roadrunner。在今年Q1的財(cái)報(bào)會(huì)議上，Elon曾經(jīng)提到今后特斯拉超級(jí)廠Gigafactory將以Terafactory取代。因此可以確定，該項(xiàng)目正是特斯拉自研電池產(chǎn)線所在廠。

（Gigafactory中的Giga來自電功單位GWh（GigaWatt-hours），指以100萬kWh為產(chǎn)量單位的超級(jí)電池廠。Terafactory中的Tera，來自電功單位TWh（TeraWatt-hour），指以10億kWh為產(chǎn)量單位的超級(jí)電池廠。）

從谷歌地圖上查看，特斯拉自研電池廠所在地距離特斯拉汽車廠只有2.5英里，不到十分鐘車程。

特斯拉在文件中披露了更多信息：

廠擴(kuò)建后面積將達(dá)到156,057平方英尺（約1.5萬平米）

廠完成擴(kuò)建后運(yùn)營(yíng)耗電量將達(dá)到92800MWh/年

廠按照7×24小時(shí)，共470名員工參與

廠擴(kuò)建預(yù)計(jì)在3個(gè)月內(nèi)完成

最后這個(gè)完成時(shí)間很關(guān)鍵：六月底開始擴(kuò)建，特斯拉的電池日在九月下旬，到時(shí)候到場(chǎng)股東有機(jī)會(huì)見到特斯拉剛剛建設(shè)完畢，新鮮出爐的自研電芯生產(chǎn)系統(tǒng)。

Why–為何這樣做？

一個(gè)汽車制造商為何要進(jìn)入電池電芯的研發(fā)與制造，這是一個(gè)重要的問題。

2020年的疫情掩蓋了電動(dòng)汽車行業(yè)本身的矛盾：

一月二十三日，奔馳EQC的產(chǎn)量規(guī)劃從60,000輛/年削減至30,000輛/年

二月十日，捷豹奧地利格拉茨廠的I-PACE產(chǎn)線停產(chǎn)

二月二十一日，奧迪比利時(shí)布魯塞爾廠e-tron產(chǎn)線停產(chǎn)

二月二十六日，起亞Niro純電動(dòng)汽車生產(chǎn)進(jìn)入限制狀態(tài)

是這些純電動(dòng)汽車市場(chǎng)需求不振嗎？實(shí)際情況比需求不振還要更糟糕：電池供應(yīng)短缺。

上述純電動(dòng)汽車型分別代表了各大跨國(guó)車企電動(dòng)化轉(zhuǎn)型的先鋒產(chǎn)品，卻在短短一個(gè)月內(nèi)先后遇上了電池供應(yīng)短缺的問題。

假如比較特斯拉，矛盾更加凸顯：整個(gè)2019年，捷豹I-PACE銷量為1.7萬輛，奧迪e-tron為1.9萬輛，奔馳EQC為0.04萬輛，起亞Niro為0.6萬輛；而特斯拉，2019年一年賣掉了36.7萬輛。

事實(shí)上，自2018年Q3起，特斯拉超級(jí)廠的電池供應(yīng)就時(shí)不時(shí)會(huì)成為特斯拉產(chǎn)量限制的核心因素之一。

在2019年的特斯拉年度股東大會(huì)上，Elon承認(rèn)電池產(chǎn)量是限制特斯拉產(chǎn)品上市的重要因素。而這里的背景是，特斯拉純電動(dòng)半掛SemiTruck已經(jīng)公布整整兩年，一直處在無米下鍋的窘境。