特斯拉马斯克：下一步我干啥？你猜

2月19日，路透社和几家外媒发布了一条关于特斯拉与宁德时代合作的新消息，让业内人士和特斯拉粉丝们争论不休。多家媒体据所谓“内部人员消息”得知，特斯拉将采用宁德时代“无钴”锂离子电池（下文统一用“锂电池”代替），但没有进一步的任何细节消息。

（作者 | 孙鸣远；题图 | ThirdRowTesla；出品 | 虎嗅汽车组）

之后特斯拉对此并未作任何回应，而宁德时代对此的回应是：“一切以公告为准。”

依据“无钴”锂离子电池的线索，人们联想到了宁德时代量产的LFP锂电池（LiFePO4，磷酸铁锂电池），又因为LFP锂电池较低的能量密度，继而想到了去年9月宁德时代在2019德国法兰克福车展上展出的CTP（Cell to Pack，电芯直接整合进电池包）技术，并以此猜测特斯拉将会采用宁德时代的LFP锂电池以及CTP技术，甚至是宁德时代超级快充（8%~80%仅用15分钟）等技术。

一时间，关于LFP电池和CTP技术的各种猜测不绝于耳，但抛去无聊的争论之外，其实最核心的问题就一个：“特斯拉真的会采用LFP电池么，如果采用LFP电池是否导致特斯拉续航退步？”

要解释清楚这个问题，得从电动车续航开始讲起。

续航之王

特斯拉之所以能在电动汽车领域站稳脚步，除了自动驾驶、操纵性等一些优点之外，最关键的就是其续航一直领先于其他对手。早在2012年特斯拉发布的初代Model S，其续航甚至比现在几家豪华车企的电动车还要优秀，不仅如此，特斯拉随后在更新换代以及不断升级后，Model S的续航更加夸张。

马斯克近期在推特发布了一条信息称：“特斯拉Model S的EPA续航已经升级至390英里（630公里），近几个月生产的特斯拉Model S/X续航都已经超过了EPA测试的标称续航，同时将会通过OTA升级给现有用户升级，提高续航。”

官网Model 3续航数据已经从此前的373英里（600公里）改为了390英里（630公里），Model X续航数据从此前的328英里（528公里）改为了351英里（565公里）。且根据马斯克所说，该数据依然是保守估计，如果更换轮胎续航能超过400英里（644公里）。

（注意马斯克的第二条回复：最近几个月非常多的硬件改进，划重点，下文要用）

此处不多解释为什么不同测试工况下的续航不同，只需要记住续航最接近真实情况的是EPA工况，其次是WLTP工况（目前国内采用的国标综合工况法就是这种），最后是NEDC工况。根据大量数据的对比，可以大致算出国标工况续航/EPA续航约等于1.14，也就是说在中国标称的续航数，除以1.14后基本就是美国市场EPA续航数值。拿两边市场相同硬件的Model 3长续航版本举例，国内标注的续航为590公里，美国标注的续航为322英里（518公里），比值为1.138，而早期国内采用的NEDC则要除以1.43才约等于EPA续航。

回到主题，特斯拉能够称霸电动车续航多年，并非只是电池技术的优秀所能达到的，是电机、BMS（Battery Management System，电池管理系统）、温度管理系统、风阻系数等多方面技术综合的结果。举个简单的例子，市面上拥有比特斯拉电池包更大容量的电动车，其续航却不如特斯拉的比比皆是。

那么既然续航如此之好，为何要换电池呢？

三元锂电池的优劣

市面上由于特斯拉的影响以及电动车发展的必要，对电池的能量密度要求越来越高，原因很简单，能量密度决定着在有限空间和重量范围内，能够加装多大的电池，从而影响续航能力。而三元锂电池（镍盐、钴盐、锰盐、三种复合正极材料被称之为三元）由于其优秀的能量密度，所以认定为是最合适的方案。

NCA也好，NCM也好，根据其不同材料的占比，被称之为811、622等多个名称。下文皆以行业普遍采用的811结构为标准。

基于三元锂电池的工作原理（电池知识参考笔者另一篇文章：200电池进化史），要实现较好的能量密度，钴元素不可缺少，钴能够为化学结构带来热稳定性（安全性）和高能量密度，而镍元素比例的提高也可以提高能量密度。但由于钴的价格非常昂贵，所以电池产业逐渐增加镍的比例，同时配合其他元素去稳定化学结构，以保证安全性，比如锰和铝，这也是为什么行业中主流方案皆是NCM（镍钴锰酸）和NCA（镍钴铝酸）三元锂电池。

但问题来了，首先是三元锂电池中，镍、钴、锰元素皆为有毒元素，所以发生意外时，其元素的释放可能导致安全问题；其次，镍元素在地壳含量排名24位，锰在地壳含量排名12位，虽然钴也不算稀有，排在31位，但其资源绝大多数储存在刚果，由于政治动乱、童工使用、暴动等各种原因，加上产业寡头的控制，钴的开采不仅存在“血钻”的影响，价格还在连年攀升，2018年时，每磅镍为4美元，每磅锰为0.93美元，而钴则是40美元每磅，且数字还在上升。

并且不仅钴的开采和价格有问题，镍的开采同样存在危机。虽然全球镍资源储量丰富，但由于镍矿资源以硫化镍矿和红土镍矿为主，而硫化镍经过长期开采面临枯竭，导致红土镍矿需求增高。然而红土镍矿的主要产地印尼在2019年10月曾发布禁令，禁止红土镍矿对外出口，从而导致镍的价格也进而上涨。

由于上述多种原因，其实行业内多家企业都在寻求答案，即便暂时找不到替代品，也想方设法减少钴的使用。例如特斯拉历代采用的锂离子电池，其实一直在减少钴的使用。

根据2018年马斯克在推特的消息，特斯拉所采用的电池，其钴的使用已经低至3%，并且称下一代电池产品将会杜绝钴的使用。

此外，特斯拉在去年收购超级电容&固态电池公司Maxwell、爆出100万英里寿命的电池配方专利，和前一阵收购初创电池公司SilLion、特斯拉在弗里蒙特建造电池生产线，都在显示特斯拉一直在寻求新电池技术。

(专利中100万英里寿命的新电池配方名字)

那么LFP电池的争议点在哪呢？

特斯拉目前采用的是松下提供的NCA（镍钴铝酸）三元锂电池，其单电芯能量密度目前在250Wh/kg左右，而LFP单电芯能量密度最高仅有190Wh/kg，所以根据“数值大”获胜原则，推导出如果特斯拉采用LFP锂电池则会导致续航下降。

但实际情况并非如此，仅计算单电芯能量密度是不够的，电动车所搭载的“能量来源”是电池包，而非单个电芯，电芯需要加入安全系统、温度管理系统、BMS等诸多硬件之后，整合为电池包，才能被电动车所使用。

虽然特斯拉所采用的NCA锂电池的确由于配方和技术优势，达到了较高的能量密度，但是由于要保证温控及安全性，特斯拉整个电池包的能量密度差不多在170Wh/kg左右。而宁德时代目前已经搭载于量产车的LFP锂电池虽然单体能量密度仅有175Wh/kg左右，但采用了CTP技术其系统的能量密度已经能够做到160Wh/kg。

(资料来源：CIAPS，GGII，松下财报，特斯拉财报，中金公司研究部)

此外更重要的是，从Model S到Model 3的电池包变化就能看出，特斯拉也在采用类CTP技术。需要说明的是，几乎所有电动车所采用的电池包，无论是圆柱形电池，还是方型电池和软包电池，全部都是由单个单芯（Cell）组成电池模组（Module），再整合入电池包（Pack），这种方式具有维修时可以单独换某一个模组、便于工厂生产等优点，但缺点也很明显，由于模组的存在，所以会导致更多的结构增加重量和占用体积，由此导致整个系统的能量密度下降。所以特斯拉在后来设计Model 3时，就简化了模组的存在，由原来Model S的15个模组（另一个版本16个模组），简化为了Model 3仅有的4个模组，由此大大提高了整套系统的能量密度。

马斯克在今年1月参加Third Row Tesla的播客节目时，曾提到设计Model S时考虑了维修便捷以及更换电池包等因素，所以将电池包设计为多模组，而现在Model 3不能便捷更换电池包，加之整个电池和电池系统技术逐渐成熟，未来将会考虑CTP技术，将电芯直接装入电池包进行统一管理，从而进一步提升系统能量密度。

（特斯拉在2013年展示的Model S换电技术，后来并没有推向市场，但在展示阶段，换一次电池总共花费1分35秒）

这种趋势是全行业的，比如宁德时代在2019法兰克福车展展出的CTP技术，比亚迪在去年年末展出的“刀片”电池技术，全部都是从电池包角度入手，在电池技术本身没有突破性进展时，通过结构设计入手，在保证安全、性能的同时，通过提高电池包中电芯的占用率，从而提高整套系统的能量密度。

（宁德时代CTP技术）

（比亚迪“刀片电池”CTP技术）

根据宁德时代的说法，采用CTP技术后，其电池包的零部件数将减40%，系统能量密度未来将会提升到200Wh/kg左右，按照特斯拉目前Model 3的75kW·h（实际容量在80kW·h左右）电池包，同样重量（477.3kg），如果搭载宁德时代CTP电池包后，其总能量将提升至95kW·h左右（实际容量）。

此外LFP锂电池中，不仅几种元素都非常丰富，且相比于三元锂电池，毒性低很多。最重要的是LFP锂电池价格相对较低，因为近几年三元锂电池的需求暴增，和沃特玛的暴雷，导致库存量激增，从而使得LFP锂电池的价格陡降。

根据GGII数据，三元与铁锂PACK的不含税价格为0.83、0.75元/Wh，而到2020年，根据CIAPS数据，三元与铁锂PACK的不含税价格已下降至0.77、0.64元/Wh，而三元与铁锂电芯的价格已下降至0.64、0.51元/Wh。铁锂当前单位价格低于三元15%以上。根据中金公司研究部对宁德时代成本的测算，材料价格导致的正极成本下降与更简单的热管理、BMS导致的电池包环节成本的下降使得宁德时代当前三元成本较铁锂低20%以上。

不仅如此，LFP锂电池还有一个重大优势，那就是LFP锂电池安全性和寿命要高于三元锂电池。