自研电池出炉，特斯拉豪赌下一个十年

美国当地时间9月22日下午5点，特斯拉总部帕洛阿托的停车场内，停放着近百辆特斯拉汽车，车内乘员不时鸣笛，向对面舞台上发言的马斯克致意。这是新冠疫情下，特斯拉的股东大会和电池日发布会现场。

2003年成立至今，特斯拉已经售出超过百万辆汽车，市值也登顶全球车企第一。但马斯克加速世界向可持续能源转变的宏大愿景，显然无法由此支撑。

在二季度的财报电话会上，马斯克说，他的目标是只要微薄利润，从而让更多人都能以低成本拥有电动汽车。而在今天的电池日发布会上，马斯克的承诺在进一步兑现。在特斯拉3.5万美元的基础售价之下，马斯克表示，特斯拉售价将进一步下探，将在未来3年，推出2.5万美元的电动汽车，生产汽车数量达到2000万辆。而做到这一切的核心正是自研电池。

三大技术加持，特斯拉自研电池出炉

倍受期待的电池日结束后，特斯拉收盘价应声跌落5%。有分析师表示，这是因为特斯拉此前预热的100万英里（160万公里）循环寿命电池没有如期发布。

不同于计算机和制造工业，在电池这个进展缓慢的电化学技术体系内，变革者特斯拉的自研电池也没有推出革命性的技术。但在正负极材料、生产制造工艺，以及电池尺寸、模组和Pack等结构设计上，特斯拉依然给出了可观的改进方案。

特斯拉将从5大方面实现自研电池，集中在材料、工艺和设计三大领域，截图自官网

首先在电池设计上，特斯拉自研电池的武器是是做大体积，将尺寸在此前的2170（21为直径210mm，70为高度70mm）升级为4680。尺寸增加，容量和性能都随之升级，据特斯拉现场公布的信息，4680 电池能量密度较之前2170电池增加 5 倍，增加 16% 的续航能力，单芯容量是之前的6倍。

特斯拉“4680”自研电池的性能，截图自官网

但电池尺寸增加会带来一个难题。极耳是连接正负极材料到电池输出端的关键零部件，如果电池尺寸加大，电流就必须通过过较长路径(极耳-电极板-电极活性材料)进行传输，这会增加电芯的内阻，使电池充电时热量高过。

简而言之，电池尺寸加大，电阻增加，散热量增加，从而影响电池寿命、安全性等。而采用无极耳的电芯，则可以降低电池内阻，解决电池充电发热问题，并缩短充电时间。今年 5 月，特斯拉披露了“无极耳”电池专利，通过正负极集流体与盖板/壳体直接连接，成倍增大电流传导面积、缩短电流传导距离，实现降低电池的内阻的目的。

电池结构图解，截图自官网直播

特斯拉在电池尺寸加大后，正是借助无极耳技术，将电池性能提升，同时做到每千瓦时的成本降低14%。此前外媒 Eletrek曾报道，特斯拉正在弗里蒙特建造一条电池试验生产线，大批量生产无极耳电池。

而在生产制造工方面，特斯拉的干电极技术没有再雪藏，正式公布于众。2019 年2月，特斯拉宣布以2.18 亿美元溢价55%收购Maxwell。Maxwell 的核心技术包括干电池电极技术和超级电容驱动的能源储存业务。

但这次发布会上，只有干电技技术的应用发布。特斯拉将应用干电极技术对电极设计进行创新，公司将通过干电极技术将粉状的正负极材料压实成膜，可以实现10倍的工序简化。

在电池的组装和定性等生产工艺上，特斯拉也将借助一体化设计，实现连续性组装，以及借助电子系统，节省生产成本和程序。

电池设计、生产制造工艺之外，特斯拉也对正负极材料应用进行了改进。在电池正极上，马斯克认为大量使用硅材料，会增加成本。

高昂的正极硅材料，截图自官网

“硅会膨胀，同时硅和隔膜会凝结成凝胶状，需要用氧化硅或者硅纳米材料等材料来抑制膨胀。”马斯克说，特斯拉将选用储能效果好的生硅材料，重新开发电芯阳极，并通过增加弹性的离子聚合物涂层以稳定硅表面结构，提升电芯稳定性和安全性，“该技术可增加20%的续航里程，同时降低成降低5%，到1.2美元/KWh。”

特斯拉将在北美建立正极生产工厂，并建立锂转换工厂。马斯克说，锂是全世界广泛可用的资源，仅内华达州的锂储存量就能让美国所有车辆变成电动车，目前公司已经获得美国内华达州一个1万英亩的锂矿开采权。

而在电池负极上，特斯拉计划的改良金属成分配比，最终移除成本高昂、产量稀缺的钴元素，向高镍比例转换，采用三分之二的镍和三分之一的锰，同时采用新的涂层与掺杂物，将阴极成本下降15%。

经过材料、设计和工艺三大方向的改良，特斯拉自研电池的整体成本可下降56%，而从成本变化曲线来看，呈现出快速优化趋势。在此基础上，特斯拉2.5万美元的车型应运而生，“2.5万美元的车型会应用这些电池技术，我们要让更多人买得起电动车。”

看向2030年，特斯拉的电池野望

电池是电动汽车的核心零部件之一，长期占据电动汽车近一半BOM（物料）成本。不断降低电池售价，也被视为电动车与燃油车行业抗衡的关键筹码。

马斯克也在本次电池发布会上多次强调，特斯拉自主研发、生产电池的两大宗旨：更低的成本，更高的能量密度和续航里程。

更何况，在马斯克的规划中，该公司将在3年后生产2000万辆汽车。上海的特斯拉工厂是特斯拉唯一全资海外工厂，也被马斯克寄予了百万辆年产能的希望，如今，该工厂的年产能为15万辆。德国柏林的工厂也正在拔地而起。

“我们要在全球每个大洲都设置工厂，至少一家。”马斯克说，不断增长的制造体系内，马斯克对效率提出了明确要求，“我们要让一辆车从订购到交付的流程，越短越好，供应链越短越好。这对汽车公司非常重要，交付周期越短，支付周期越短，流动性越好。“

伴随制造体系不断壮大，特斯拉的产品矩阵也在形成，有高端车型Roadster、Model S和X，也有平价车型Model 3和Model Y，以及能量密集型车型Semi半挂卡车和皮卡Cybertruck。马斯克在现场透露， 去年发布的Cybertruck 目前订单量超过 60 万辆，“未来预计年销量约为 25 万-30 万台。”

特斯拉2022和2030年自主生产电池需求量，截图自官网

电池需求量不再是以GWh为单位，而是TWh，两者差距1000倍。据特斯拉现场公布的规划，除了从松下、LG和宁德时代等合作方处采购，仅特斯拉自主生产的电池在2022年要达到100GWh，2030年是3TWh（3000GWh）。

“未来公司需要10TWh的电池，小型车/Robotaxi需要1500GWh，紧凑型、中档车需要3500Gwh，豪华车、SUV需要900GWh，皮卡需要1100GWh，卡车3000GWh。”马斯克说。这是什么概念？2018年，特斯拉和松下在内华达州的生产线上，仅实现了 150GWh 的电池产能。

发布会现场的Cybertruck、Semi

“即便我们的电池供应商（松下、LG、宁德时代等）全速前进，我们预计在2022年，依然会出现电池短缺，除非我们自己行动起来。”马斯克在社交媒体上表示。

特斯拉的三大核心：制造、工程、软件

特斯拉对自研电池的筹备，甚至比2016年开始自主研发芯片更早。早在2004年，锂电池专家、前特斯拉 CTO JB Straubel 就已经组建电池团队，在电化学上提前投入。

有从业十余年汽车供应链高管告诉36氪，在特斯拉和松下的电池生产合作中，特斯拉已经强势介入，掌握了电池原材料配方。LG化学向特斯拉中国工厂的供货合作中，特斯拉也要求前者参照松下的电池CAP（电池帽）设计标准，以增加更多电芯容量。

“如果车价向上溢价出现困难，那么向制造链条要利润是必然选择。”上述高管向36氪评论。而从全球电动汽车行业来看，身披智能化光环的特斯拉也不得不持续下探价格，才能攫取更多市场。在中国市场内，特斯拉的起售价已经从37万元人民币，通过本地化生产，降低至27万元，而在欧洲，由于没有本土生产体系支撑，特斯拉的销量在7、8月份遭遇滑铁卢，较去年下滑超70%。

价格下探，毛利空间收缩，对特斯拉的商业路径是个考验。36氪此前多次分析，特斯拉依靠智能化投入支撑品牌溢价，继而大规模出货，摊薄研发费用，实现盈利。但即便斩获高达25%的整车毛利，在投入5%的研发和10%的渠道费用之后，特斯拉只能堪堪维持盈利。全球第一的科技公司市值背后，实际上难掩制造业利润结构的尴尬。这是马斯克高度介怀的。

“长远来讲，我认为传统企业产业可能就不存在了。”马斯克在发布会问答环节直言，“可持续能源对环境更好，还能回馈给电网，可以将盈利能力兼得。”

马斯克意犹未尽，再次补充道，“（可持续能源）的成本不是更高，而是会更低。”

因此，不难理解，即便如今三元锂电池单芯的成本已经下降至0.7元每瓦时左右，特斯拉依然要向下榨取约20-30%的下探空间。这是特斯拉向化石能源的下一个进攻武器。

在制造工程工艺领域，马斯克同样投入了大量精力进行改良。

“原型车做起来很难，但是要实现批量化生产，这个难度是成百上千倍。”马斯克说。特斯拉不光一直在尝试工厂自动化，在量产车Model Y的车身设计上更是采用了一体化铸造工艺，来简化生产流程。如今，特斯拉已经开发出一种新的车身架构，将电池包设计为车身结构件，将电池包和车身前后部一体化成型，此结构带来超高强度车身，同时车辆的重量分布也更靠近中心，带来更灵活的操控性。

特斯拉的电池生产工艺，截图自官网

除了自研电池，实现整车利润和产品竞争力的保障，特斯拉的自动驾驶算法也将重写完成。

“我们不得不对整个自动驾驶软件堆栈进行根本性的重写……我们现在对3D视频进行了标注，这与我们之前对单一的2D图像进行标注时有巨大的不同。“马斯克在现场表示，现在的算法基于标记整个视频片段，同时拍摄所有的摄像头，而不是2D图片，这对神经网络的算法有很大提升。

“特斯拉的核心竞争力在于制造技术、工艺工程以及软件能力。”马斯克在现场总结。向上推进智能化技术的不断演进，向下掌控电动汽车的成本命脉，特斯拉推动世界向可持续能源转变的愿景在提速。

“对于特斯拉来说，我们不是一家慢慢来的公司，而是要加快一切我们的节奏。”电池日发布会临近尾声，马斯克说。