特斯拉取代汽油車的美夢，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)目集特斯拉近年來電池研究之大成。據(jù)電動車媒體electrek報(bào)道，其目標(biāo)是將動力電池成本降到100美元/kWh，低于美國汽油成本。

“如果與批量生產(chǎn)相結(jié)合，這是電動汽車普及的‘圣杯’�！泵绹�媒體這樣寫到。有特斯拉電池制造工程師興奮地說：“快來加入我們，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鈷，不代表一定是磷酸鐵鋰。”特斯拉早先曾透露。有理由認(rèn)為，這是一種采用高鎳陰極+含硅陽極+干電池電極制備+超級電容動力回收的電池方案。

在2月3日，特斯拉則宣布與動力電池龍頭寧德時代合作，在國產(chǎn)Model 3上使用便宜的磷酸鐵鋰電池。這為殺進(jìn)退補(bǔ)后的中國市場打開了大門。

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，又探索高鎳無鈷的電池技術(shù)。

把四驅(qū)車電池裝進(jìn)跑車

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。

要理解它的開創(chuàng)性，首先要說一下電池的原理。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)，然后穿過隔膜，向陽極轉(zhuǎn)移。雖然鋰離子能穿過電解質(zhì)和隔膜，電子卻不行，只能從外部的電路跑到陽極，并在外部做功。這就是電池的放電過程。

鈷酸鋰電池原理，來源：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號元素，在自然界由兩種同位素組成，相對原子量只有6.9。此外，鋰離子的半徑小，更容易在電解液中移動，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。但它還有一個缺陷：鈷酸鋰在電壓高于4.6V時會發(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代合作生產(chǎn)的電池。這種電池更穩(wěn)定，也不會在高電壓下發(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，來源：Visual Capitalist

2003年秋天，埃隆·馬斯克誕生了一個瘋狂的想法：把10000節(jié)18650鈷酸鋰電池串聯(lián)起來，為一輛電動車供電。他遇到了電池專家，瘋狂崇拜馬斯克的J. B.斯特勞貝爾。在他們設(shè)想里，這是一項(xiàng)預(yù)算2500萬美元的簡單項(xiàng)目：只要幾個工程師，改裝下汽油車就行。

2005年，第一輛特斯拉Roadster原型車上路了。但他們很快遇到第一個阻礙。

2007年美國獨(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?yán)镌嵘砘鸷＃瑫�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，特斯拉創(chuàng)始人之一的馬克·塔彭寧派上了用場。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，開發(fā)出一套分層管理的方案：69個18650電池被并聯(lián)封裝成一個電池磚；9個電池磚串聯(lián)成一個電池片；11個電池片組成一個電池包，總計(jì)6831節(jié)。

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

這套電池控制系統(tǒng)成為特斯拉的核心資產(chǎn)，據(jù)傳剛推出時造價(jià)超過20000美金，遭到業(yè)內(nèi)人士唱衰。但伴隨其他電動車雪佛蘭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)市場廣為應(yīng)用，使得能量密度和功率上升的同時，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)時的電池成本在600-800美元/kWh，大約是美國汽油的3-4倍。這對富人開的Roadster尚不是瓶頸，但對普及電動車仍過于昂貴。按照美國環(huán)保署數(shù)據(jù)，Roadster的NEDC續(xù)航里程為393公里，要搶占汽油車市場也仍需繼續(xù)提高。