特斯拉取代汽油車(chē)的美夢(mèng)，可能已經(jīng)近在咫尺了。

2月27日，特斯拉內(nèi)部出現(xiàn)了一個(gè)名為Roadrunner的秘密項(xiàng)目，旨在以“制造機(jī)器的機(jī)器”（自己生產(chǎn)制造設(shè)備）策略大規(guī)模生產(chǎn)更便宜的電池。這一項(xiàng)目集特斯拉近年來(lái)電池研究之大成。據(jù)電動(dòng)車(chē)媒體electrek報(bào)道，其目標(biāo)是將動(dòng)力電池成本降到100美元/kWh，低于美國(guó)汽油成本。

“如果與批量生產(chǎn)相結(jié)合，這是電動(dòng)汽車(chē)普及的‘圣杯’�！泵绹�(guó)媒體這樣寫(xiě)到。有特斯拉電池制造工程師興奮地說(shuō)：“快來(lái)加入我們，重塑鋰離子電池制造技術(shù)！”

而特斯拉如何實(shí)現(xiàn)這一壯舉，將在4月20日的電池日上宣布�！盁o(wú)鈷，不代表一定是磷酸鐵鋰�！碧厮估�早先曾透露。有理由認(rèn)為，這是一種采用高鎳陰極+含硅陽(yáng)極+干電池電極制備+超級(jí)電容動(dòng)力回收的電池方案。

在2月3日，特斯拉則宣布與動(dòng)力電池龍頭寧德時(shí)代合作，在國(guó)產(chǎn)Model 3上使用便宜的磷酸鐵鋰電池。這為殺進(jìn)退補(bǔ)后的中國(guó)市場(chǎng)打開(kāi)了大門(mén)。

特斯拉的發(fā)展歷程，幾乎是在制造技術(shù)和電池技術(shù)上兩條腿走路：從開(kāi)創(chuàng)性地使用18650鈷酸鋰電池，到另辟蹊徑青睞NCA三元鋰電池，為求降價(jià)使用磷酸鐵鋰電池，又探索高鎳無(wú)鈷的電池技術(shù)。

把四驅(qū)車(chē)電池裝進(jìn)跑車(chē)

1980年，古迪納夫發(fā)明了鈷酸鋰（LixCoO2）作為陰極的鋰離子電池。這款電池發(fā)明后，不為工業(yè)界所認(rèn)可，直到日本索尼主動(dòng)伸出橄欖枝。1991年，索尼推出第一塊商用鋰離子電池18650。

18650指的是電池規(guī)格：直徑18mm，長(zhǎng)65mm，0則代表圓柱形。而鈷酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、NCA三元電池等叫法，都指的是陰極材料。

要理解它的開(kāi)創(chuàng)性，首先要說(shuō)一下電池的原理。在電池陰極，鋰失去電子，轉(zhuǎn)變成更高價(jià)的鋰離子，進(jìn)入電解質(zhì)，然后穿過(guò)隔膜，向陽(yáng)極轉(zhuǎn)移。雖然鋰離子能穿過(guò)電解質(zhì)和隔膜，電子卻不行，只能從外部的電路跑到陽(yáng)極，并在外部做功。這就是電池的放電過(guò)程。

鈷酸鋰電池原理，來(lái)源：Visual Capitalist

而鋰的優(yōu)越性在于它能提供更多的電子。由于只有原子外層電子能轉(zhuǎn)移，參與做功，原子量越小就意味著能量密度越大。而鋰作為3號(hào)元素，在自然界由兩種同位素組成，相對(duì)原子量只有6.9。此外，鋰離子的半徑小，更容易在電解液中移動(dòng)，使得充放電更加快速和高效。

18650鈷酸鋰電池發(fā)明后，很快因小巧和高能量密度，被應(yīng)用在電子產(chǎn)品上。但它還有一個(gè)缺陷：鈷酸鋰在電壓高于4.6V時(shí)會(huì)發(fā)生相變，導(dǎo)致鋰離子擴(kuò)散變慢，陰極材料出現(xiàn)應(yīng)力，晶體結(jié)構(gòu)崩塌。

為此，1997年，古迪納夫又發(fā)明了磷酸鐵鋰電池，就是如今特斯拉與寧德時(shí)代合作生產(chǎn)的電池。這種電池更穩(wěn)定，也不會(huì)在高電壓下發(fā)熱，不含有昂貴的鈷。但它能量密度更小、功率更低。采用這種電池其實(shí)是一種為成本退而求其次的做法。

幾種主要鋰離子電池，除鋰以外的金屬成分及用途，來(lái)源：Visual Capitalist

2003年秋天，埃隆·馬斯克誕生了一個(gè)瘋狂的想法：把10000節(jié)18650鈷酸鋰電池串聯(lián)起來(lái)，為一輛電動(dòng)車(chē)供電。他遇到了電池專(zhuān)家，瘋狂崇拜馬斯克的J. B.斯特勞貝爾。在他們?cè)O(shè)想里，這是一項(xiàng)預(yù)算2500萬(wàn)美元的簡(jiǎn)單項(xiàng)目：只要幾個(gè)工程師，改裝下汽油車(chē)就行。

2005年，第一輛特斯拉Roadster原型車(chē)上路了。但他們很快遇到第一個(gè)阻礙。

2007年美國(guó)獨(dú)立日，正沉湎于節(jié)日的特斯拉工程師為了狂歡，將20塊綁在一起的電池點(diǎn)燃。這些電池像火箭一樣飛了出去。特斯拉員工冒出一身冷汗：Roadster是為富人打造的，如果有一位富豪坐在這輛車(chē)?yán)镌嵘砘鸷�，�?huì)發(fā)生什么？

他們必須找到一種全新的技術(shù)，控制電池的電壓電流并更好地散熱。

這時(shí)，特斯拉創(chuàng)始人之一的馬克·塔彭寧派上了用場(chǎng)。他將管理網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的方法用在控制特斯拉電池上，開(kāi)發(fā)出一套分層管理的方案：69個(gè)18650電池被并聯(lián)封裝成一個(gè)電池磚；9個(gè)電池磚串聯(lián)成一個(gè)電池片；11個(gè)電池片組成一個(gè)電池包，總計(jì)6831節(jié)。

由單個(gè)單芯（Cell）組成電池模組（Module），再組成電池包（Pack），維修時(shí)可以方便地替換一部分。這三個(gè)層級(jí)也都有獨(dú)立的電池監(jiān)控系統(tǒng)，并設(shè)有保險(xiǎn)絲，一旦電流過(guò)大或者電池過(guò)熱就熔斷，斷開(kāi)電力。

這套電池控制系統(tǒng)成為特斯拉的核心資產(chǎn)，據(jù)傳剛推出時(shí)造價(jià)超過(guò)20000美金，遭到業(yè)內(nèi)人士唱衰。但伴隨其他電動(dòng)車(chē)雪佛蘭Volt、Fisker Karma相繼發(fā)生起火事故，特斯拉Roadster卻證明了自己的安全性，逐漸為消費(fèi)者接受。據(jù)Relecura統(tǒng)計(jì)，特斯拉的大部分專(zhuān)利都與Battery（電池）、Charging（充電）和Electric Motor（電機(jī)）有關(guān)。

在2007年，特斯拉公開(kāi)了Roadster電池系統(tǒng)的技術(shù)細(xì)節(jié)，解釋了為何青睞18650：它足夠小，因此發(fā)生故障的影響要小于大尺寸電池單元。它的表面積/體積也足夠大，能保障很好的散熱。最重要的是，它在消費(fèi)市場(chǎng)廣為應(yīng)用，使得能量密度和功率上升的同時(shí)，成本卻在下降。

在嘗試了500多家供應(yīng)商后，特斯拉最終在Roadster上選擇了松下，生產(chǎn)18650鈷酸鋰電池。當(dāng)時(shí)的電池成本在600-800美元/kWh，大約是美國(guó)汽油的3-4倍。這對(duì)富人開(kāi)的Roadster尚不是瓶頸，但對(duì)普及電動(dòng)車(chē)仍過(guò)于昂貴。按照美國(guó)環(huán)保署數(shù)據(jù)，Roadster的NEDC續(xù)航里程為393公里，要搶占汽油車(chē)市場(chǎng)也仍需繼續(xù)提高。