马斯克：下一步我干啥，你猜

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2月19日，路透社和几家外国媒体发布了特斯拉和宁德时代合作的新消息，这让业界和特斯拉粉丝争论不休。根据所谓的“内部消息”，许多媒体已经获悉，特斯拉将在宁德时代采用“无钴”锂离子电池(以下简称“锂电池”)，但没有进一步的细节。

在那之后，特斯拉没有对此做出回应，《宁德时报》的回应是:“一切都以公告为准。”

根据“无钴”锂离子电池的线索，人们会想到宁德时代大规模生产的lfp锂电池(磷酸铁锂、磷酸铁锂电池)，由于lfp锂电池的低能量密度，再想到去年9月在宁德时代2019法兰克福车展上展示的ctp技术，猜测特斯拉将在宁德时代采用lfp锂电池和ctp技术，甚至在宁德时代超

一度，关于lfp电池和ctp技术的各种猜测层出不穷，但除了无聊的争论之外，事实上，核心问题是:“特斯拉真的会使用lfp电池吗，如果它使用lfp电池，它会导致特斯拉吗？生活在倒退吗？”

为了解释清楚这个问题，我们应该从电动汽车的耐久性开始。

耐力之王

除了自动驾驶和机动性等优势，最重要的是特斯拉在电池寿命方面一直领先于其他竞争对手。早在2012年，特斯拉就发布了原型车s，它的电池寿命甚至比几家豪华车公司的电动车还要长。此外，在特斯拉不断更新和升级后，s型的电池寿命更加夸张。

马斯克最近在推特上发布了一条消息:“特斯拉s型的epa寿命已经升级到390英里(630公里)。最近几个月生产的特斯拉s/x life已经超过了美国环保署的测试。名义电池寿命将通过ota升级升级到现有用户，以提高电池寿命。”

官方网站型号3的续航数据已从373英里(600公里)更改为390英里(630公里)，型号x的续航数据已从328英里(528公里)更改为351英里(565公里)。根据马斯克的说法，数据仍然是保守的估计，如果更换轮胎，电池寿命可能会超过400英里(644公里)。

(注意马斯克的第二个回答:最近几个月的许多硬件改进，集中在关键点，将在下面使用)

这里没有太多的解释为什么在不同的测试条件下耐力是不同的。只需记住，最接近实际情况的耐久性是epa条件，其次是wltp条件(这是中国目前采用的国家标准综合条件法)，最后是nedc条件。根据大量数据的对比，可以粗略计算出国家标准工况耐久性/环境保护局耐久性约为1.14，这意味着中国的名义耐久性基本上是美国市场环境保护局耐久性值除以1.14。以两个市场中硬件相同的长电池寿命版本3为例。中国标记的电池寿命为590公里，而美国标记的电池寿命为322英里(518公里)，比率为1.138。然而，早期在中国采用的nedc除以1.43，大约等于epa电池寿命。

回到主题上来，特斯拉可以主宰电动汽车的寿命很多年，这不仅是通过出色的电池技术实现的，也是电机、电池管理系统(BMS)、温度管理系统、风阻系数等综合技术的结果。举个简单的例子，市场上容量比特斯拉电池组大的电动汽车的续航能力比特斯拉低。

既然电池寿命这么长，为什么要换电池呢？

三元锂电池的优缺点

由于特斯拉的影响和电动汽车发展的必要性，市场对电池的能量密度要求越来越高。原因很简单。能量密度决定了在有限的空空间和重量范围内可以安装多少电池，从而影响续航时间。三元锂电池(镍盐、钴盐、锰盐和三种复合负极材料称为三元)因其优异的能量密度而被认为是最合适的方案。

根据不同材料的比例，Nca和ncm分别称为811和622。以下是基于行业中广泛使用的811结构。

基于三元锂电池的工作原理(参见作者的另一篇文章:200年电池发展史)，钴是获得更好的能量密度所不可或缺的。钴能给化学结构带来热稳定性(安全性)和高能量密度，镍比的增加也能提高能量密度。然而，由于钴非常昂贵，电池行业逐渐增加镍的比例，并与其他元素合作稳定化学结构以确保安全，这就是为什么ncm(镍钴锰酸)和nca(镍钴铝酸盐)三元锂电池是该行业的主流解决方案。

但是问题来了。首先，镍、钴和锰是三元锂电池中的有毒元素，因此当事故发生时，其元素的释放可能导致安全问题；其次，镍在地壳中排名第24，锰在地壳中排名第12。尽管钴并不稀有，排名第31位，但它的大部分资源都储存在刚果。由于政治动荡、童工、骚乱等原因，再加上工业寡头的控制，钴的开采不仅具有“血钻”的影响，而且价格仍在逐年上涨。2018年，镍的价格是每磅4美元。

此外，不仅钴的开采和价格有问题，而且镍的开采也处于危机之中。虽然世界上镍资源丰富，但镍资源主要是硫化镍矿和红土矿，经过长期开采，硫化镍矿已经枯竭，导致对红土矿的需求更高。然而，红土镍矿的主要产地印度尼西亚于2019年10月发布了红土镍矿出口禁令，导致镍价进一步上涨。

由于上述原因，业内许多企业实际上都在寻找答案，即使暂时找不到替代品，他们也会尽最大努力减少钴的使用。例如，特斯拉使用的锂离子电池已经减少了钴的使用。

根据马斯克2018年的推特信息，特斯拉电池中钴的使用量低至3%，并表示下一代电池产品将不再使用钴。

此外，特斯拉去年收购了超级电容器&固态电池公司麦克斯韦尔(Maxwell)，获得了一种寿命为100万英里的电池配方的专利，收购新创电池公司sillion，以及特斯拉在弗里蒙特的电池生产线都表明特斯拉一直在寻求新的电池技术。

(专利中100万英里寿命的新电池配方名称)

那么lfp电池的争议在哪里？

特斯拉目前使用松下提供的nca三元锂电池，目前其单电池能量密度约为250wh/kg，而lfp的最高单电池能量密度仅为190wh/kg。因此，根据“大价值”的获胜原则，可以推断如果特斯拉使用lfp锂电池，其电池寿命将会下降。

然而，实际情况并非如此。仅仅计算单个细胞的能量密度是不够的。电动汽车携带的“能源”是电池组，而不是单个电池。电池在添加了安全系统、温度管理系统和bms等硬件后，需要集成到电池组中。

尽管特斯拉使用的nca锂电池由于其配方和技术优势而实现了高能量密度，但特斯拉整个电池组的能量密度约为170瓦时/千克，以确保温度控制和安全性。然而，虽然宁德时代已安装在生产车辆上的lfp锂电池的能量密度仅为175瓦时/千克，但采用ctp技术，其系统的能量密度可达160瓦时/千克。

(资料来源:ciaps，ggii，松下财务报告，特斯拉财务报告，CICC研究部)

此外，更重要的是，从s型到3型的电池组变化可以看出，特斯拉也在采用类似ctp的技术。应该注意的是，电动车辆中使用的几乎所有电池组，无论是圆柱形电池、方形电池还是软包电池，都由单个电池组成，然后集成到电池组中。这种方法的优点是维护时可以独立更换某个模块，便于工厂生产，但缺点是明显的。由于模块的存在，更多的结构会增加重量和重量。因此，当特斯拉后来设计模型3时，它简化了模块的存在，从原始模型s中的15个模块(另一版本中的16个模块)到模型3中的仅4个模块，从而大大提高了整个系统的能量密度。

(s型电池组)

(型号3电池组)

当马斯克今年1月参加第三排特斯拉的播客节目时，他提到在设计s型时，考虑了方便维护和更换电池组等因素，所以电池组设计为多模块。现在3型不能方便地更换电池组，整个电池和电池系统技术正在逐渐成熟。未来将考虑ctp技术，电池将直接放入电池组进行统一管理，从而进一步提高系统能量密度。

(特斯拉在2013年展示的s型电源交换技术后来并没有进入市场，但在展示阶段，更换电池总共花了1分35秒)

这一趋势是全行业的。例如，宁德时代2019法兰克福车展上展示的ctp技术和比亚迪去年底展示的“刀锋”电池技术都是从电池组的角度出发的。当电池技术本身没有突破时，就从结构设计开始，通过提高电池组中电池的占用率来提高整个系统的能量密度，同时保证安全性和性能。

(宁德时代的ctp技术)

(比亚迪“刀片电池”ctp技术)

根据宁德时代，采用ctp技术后，其电池组组件数量将减少40%，未来系统能量密度将增加到200wh/kg左右。根据特斯拉目前的3型75千瓦小时(实际容量约为80千瓦小时)，电池组有相同的重量(477.3公斤)。如果配备宁德时代ctp电池组，其总能量将增加到95千瓦。

此外，lfp锂电池不仅富含多种元素，而且毒性远低于三元锂电池。最重要的是，lfp锂电池的价格相对较低，因为近年来，三元锂电池的需求急剧增加，Waterma的雷声导致库存激增，使得lfp锂电池的价格急剧下降。

根据ggi数据，三元和锂铁电池组的免税价格分别为0.83元和0.75元/瓦时，但根据ciaps数据，到2020年，三元和锂铁电池组的免税价格分别降至0.77元和0.64元/瓦时，而三元和锂铁电池的价格分别降至0.64元和0.51元/瓦时。目前铁和锂的单价比三元低15%。根据CICC研究部门对宁德时代成本的计算，目前宁德时代的三元成本比铁和锂低20%，这是由于材料价格降低了阳极成本，热管理更简单，以及bms降低了电池组环节成本。

此外，lfp锂电池还有另一个主要优点，即lfp锂电池比三元锂电池具有更高的安全性和寿命。

在三元锂电池中，Tesla使用nca锂电池是因为尽管其安全性比ncm锂电池稍差，但其优点是显而易见的，如高能量密度、长寿命和良好的充放电性能(功率、快速充电等)。)；虽然lfp的能量密度不如三元锂电池，但它的寿命很长。普通三元锂电池的充放电寿命在1500-2000次之间，而lfp锂电池的循环寿命可达4000次左右；此外，电池安全中最关键的热失控问题在三元锂电池中一般为200~300度，在lfp锂电池中一般为350~500度。

Lfp锂电池无缺陷？

如果你对锂电池略知一二，或者读一下作者的2019年诺贝尔化学奖(200年的电池发展史)，你会发现对锂电池做出巨大贡献的约翰·b·古德托不仅极大地促进了锂电池中锂化合物的发展，而且对锂电池做出了更多的贡献。

1997年，一方面，钴酸锂长期使用后结构崩溃，导致性能下降；另一方面，钴矿非常昂贵，这导致了它的高成本。75岁的古道尔发明了lfp锂电池，震惊了世界。当古德伊尔90岁时，他又做了一个决定，去研究全固态电池技术...

也许从上面的分析，你会觉得lfp电池似乎是完美的，除了较低的能量密度的单体电池。那么，为什么自1997年以来成功开发的lfp电池没有被电动汽车采用呢？

Lfp电池尚未被采用，但由于其安全性和长寿命而被广泛用于公共交通中的电动汽车。然而，由于能量密度低，LFP电池不受家庭车辆的青睐，只能用于固定线路公交车和其他车辆。

似乎系统的能量密度并不弱，但没有考虑振实密度问题，即单位体积的能量。特斯拉3型中使用的21700三元锂电池(nca)的单芯的振实密度可达773瓦时/升，即使是普通的三元锂电池也可达500瓦时/升左右，而lfp锂电池平均可达210瓦时/升。

(通常，lfp、nmc和nca锂电池的能量密度、抽头密度和标称电压)

由此产生的问题是，如果lfp锂电池用于有限的电动汽车空室，空室或总能量将被牺牲。不难发现，市场上使用lfp锂电池的车辆几乎没有例外。此外，lfp锂电池仍然有几个问题。首先，在制备过程中，氧化铁在高温下会被还原成单质铁，这可能导致电池微短路而导致危险；其次，制造成本相对较高。虽然材料成本不高，但由于生产工艺问题，lfp锂电池的产量很低，导致产品一致性差。

此外，最重要的是，根据长寿命版本和作者最近体验的3型数据，特斯拉使用的nca锂电池不受温度的严重影响。0度左右的“损失”约为10%，而-10度约为15%。关于；然而，lfp锂电池在低温下性能很差，在0度左右时“损耗”高达30%~40%。

那么特斯拉会使用lfp锂电池吗？

事实上，从泄露消息的来源来看，特斯拉并没有具体说明与宁德时代的合作方式，因为没有详细的信息，加上之前宁德时代发布的合作公告。

(之前在宁德时代发布的双方合作公告)

宁德时代的确是中国锂电池行业的巨人，其lfp锂电池市场份额和三元锂电池市场份额均超过一半，但这并不意味着特斯拉会将大量lfp锂电池改造应用于国产3型或Y型，这一切只是一些人的想象。

不过，从Musk在播客中谈到ctp技术的应用，以及不久前他宣布将在中国设立设计和R&D中心的消息来看，特斯拉很有可能只与宁德时代进行技术合作，进行前瞻性的R&D筹备，为电池市场的突然变化做准备。

1月19日，特斯拉宣布计划在中国建立一个设计工作室和R&D中心，并公布了新的设计图纸。特斯拉还发布了招聘广告，招聘设计师和其他员工。同时，特斯拉还广泛收集了富有中国元素的特斯拉设计图纸，收集截止日期为2020年2月1日。

特斯拉和松下之间的关系可以说是复杂的。一方面，马斯克迫使松下电池降低生产成本，另一方面，内华达超级工厂由双方出资；从表面上看，由于特斯拉的快速发展，松下电池将活得很好。事实上，松下电池要到2019年第四季度才能实现盈利。相反，特斯拉也受到松下供应的限制，导致有限的能源产品和产量。

因此，松下和特斯拉都需要新的盟友来保证自己的利益。松下不久前与丰田签署了建立电池工厂的合同，而特斯拉在中国建厂后，分别向lg和宁德时代伸出了橄榄枝。这是可以理解的，毕竟，作为一个企业，生存才是王道。

事实上，对于特斯拉来说，谁拥有电池并不重要，但关键是产品应该足够好，成本应该足够低。对马斯克来说，剩下的“不可能”的问题从来都不是问题。

马斯克在众多采访中被问到成功的秘诀。毫无例外，他将提到一个看似简单但却困难的原则——第一原则。2000多年前，亚里士多德对这一原则的解释如下:“在探索每一个系统时，都有第一个原则，这是一个基本的命题或假设，不能省略或删除，也不能违反。”[/s2/]

简单的理解就是把事情或问题分解成最基本的部分，从源头上解决问题。平时，人们总是用“模仿”的思维方式“学习”别人。虽然为了方便和节省时间站在巨人的肩膀上是有益的，但是如果你被“错误的”巨人包围了呢？首要原则是跳出惯性思维，打破参考经验，回归自我，千方百计实现目标。

举一个简单的例子，如果你想吃美味的食物，你发现商店卖得太贵，你最终放弃了，因为根据惯性思维，价格超出了你可以接受的范围，所以你不能走开。使用第一个原则的想法是，既然你想吃美味的食物，关键是如何得到它。既然你买不到，那就检查一下食品原料的价格，发现它是可以接受的。因此，为了吃到这种美味的食物，你可以自己购买材料，然后借助食谱制作，最后享受这种美味的食物。整个事情的关键在于你对你的目标有多坚定，跳出“多数”的惯性，回归解决问题的本质，然后尽一切办法去实现它。

特斯拉在2007年披露了跑车电池系统的技术细节，解释了为什么松下18650圆柱形锂离子电池一开始就被选中。三个关键点是:安全性、性能和成本。作为一家致力于将电动汽车推向全球的汽车公司，安全是底线，性能是招牌，成本是命脉。松下的18650锂电池是特斯拉工程师在尝试了500多家供应商后，将安全性和性能结合起来的唯一选择。

马斯克此时的目标是“让更多的人知道并购买特斯拉电动汽车”，所以他必须“保证公司生存”，而生存的基础是“产品足够好并且有利可图”，所以无论以后如何实现它们，它们都必须基于这个水平，所以实现盈利必然意味着成本控制，否则，它既不能满足“高成本绩效”也不能满足“盈利能力”。

因此，选择nca锂电池是当时市场上的最佳选择，而特斯拉为了应对其可能出现的安全问题，在安全性上花费了大量时间。松下18650锂电池方向确定后，需要解决的问题是庞大的bms电池系统管理、被动安全和主动安全。

根据蒙罗协会拆卸特斯拉3型的研究报告，特斯拉的bms系统是行业中最好的，无论是硬件的高集成度和高效率，还是电路板的软硬件控制系统；热管理系统更令人震惊。特斯拉热管理系统通过在不同的圆形锂电池中填充胶体材料和添加波浪形液冷管，可以将电池单元之间的温差控制在8度以内，并在相对恶劣的环境下保证不同模块之间的温差在9度以内。

(绿色是树胶，提供固定、散热和热保护)

(特斯拉电池组热管理图)

同样，基于上述原理，由于电池的能量密度比汽油差得多，50千瓦时的电池仅相当于22.7升汽油，任何不必要的能量浪费对电动汽车来说都是一场“灾难”。

(整套热管理专利)

因此，为了解决空的功耗和热能浪费问题，Tesla团队还开发了一个集成了电机、电路板、空和电池热管理的系统，只需一个水壶大小的水箱就可以高效地完成所有系统之间的温度管理。

(也许特斯拉团队的工程师为这个超级瓶子感到非常自豪。在大规模生产的备件版本中，一个特斯拉超人的形象印在水箱外面。(

围绕一个大圆圈，它想表达的核心意思是，对于特斯拉来说，采用什么样的产品或技术，只取决于它是否达到特斯拉的“目标”。如果它符合要求，即使有困难，一群工程师也会努力克服它们，只要它有利于特斯拉的产品愿景和成本控制。

但显然，lfp锂电池除了寿命之外，并没有填补特斯拉的许多痛点。由于lfp的另一个安全优势，特斯拉通过软件和硬件合作取得了优异的成绩。目前，特斯拉的电池组保护结构可以支持外部温度约为800度的高温测试，而特斯拉之前的火灾事件只存在于2016年。在s型的第一代车型中，升级后的3型在全球范围内累计销售数十万辆，仅在酒后驾驶后发生过几次严重事故，导致电池组严重损坏。关键是乘客在这些事故中安全离开。

剩下的最大优势是降低成本。然而，由于生产能力和技术创新，三元锂电池的整体价格也在下降。

因此，根据以上所有分析和马斯克一贯的做事风格，特斯拉与宁德时代“无钴电池合作”的消息，我猜想只会有两种可能性:第一，根据马斯克之前的推特。发布消息称“太阳能屋顶和能源系统将在中国迅速推广”，其lfp锂电池可能用于特斯拉能源系统，而不是国内版本的3型；第二，根据目前lfp在生产车辆上的应用以及特斯拉在电池领域的一系列行动，特斯拉很可能与宁德时代在“无钴”电池领域开展深入的技术合作，以便提前为未来的电池供应商做好准备，而不是在现阶段大量使用。

因为，仅通过结构改变获得的系统能量密度的增加远远不足以颠覆电池工业或电动汽车领域。特斯拉将在4月的电池和动力总成会议上宣布颠覆性的行业内容。

来源：零点娱乐时刊