能量/安全/成本 中汽协看衰特斯拉锂电池技术

近日常听人说特斯拉在中国比在美国受宠，在网上一番搜索果不其然：有“T粉”因特斯拉没有兑现承诺，使其惋失“特斯拉首批车主”面子，在提到车的第一时间竟然当场砸碎车的风挡玻璃以示愤怒；一位广州车主提车后为从北京开回广州，沿路捐建20个充电桩；也大有知名、专业人士为特斯拉义务做“广告”；一些地方政府为争取特斯拉投资使出种种招数；有媒体更是一波波热炒，股市也顺势跟风，特斯拉CEO马斯克当初考虑进入中国时决没预料到会被如此热捧。

归纳一下“T粉”们追捧的理由：技术创新和商业模式创新、或将颠覆传统汽车产业、代表世界电动车潮流、科技感强有品位有面子等。

笔者早在2008年开始关注特斯拉，也试驾过其第一款车型Roadster。不否认特斯拉作为非传统汽车企业在发展模式、商业运作等方面有创新点，ModelS科技感强吸引眼球是受追捧的主要原因，但世界电动汽车发展瓶颈是动力电池，比能量、安全性、成本、循环寿命四大要素是关键，尽管特斯拉和一干专业“T粉”详尽解读ModelS电池系统创新点，在笔者看来并没有质的突破。

首先是比能量，ModelS使用的电芯是三元材料，而三元材料理论比容量就是140—180mAh/kg，虽然ModelS系统比能量做150Wh/Kg左右，但和目前世界一些在销的电动汽车主流车型比，比能量只能说不差，无论和汽车界近期追求的250Wh/kg还是远期>400Wh/kg目标都相距甚远；

再看安全性，自2010年ModelS投放不久，就不断传出停车时自燃、行车中起火、车辆碰撞后爆炸解体等事故，每每有事故发生，特斯拉或马斯克本人就出来解释或不是动力电池问题、或如果是传统汽车情况更糟、传统汽车起火概率是ModelS5倍等，在此且不论特斯拉如此比较是否符合实际，但作为汽车制造商，出现安全问题用这种转移公众视线的说词实为欠妥，无论怎样解释，多起起火事故难以证明ModelS电池系统或ModelS是安全的；

关于成本，有分析称ModelS的电池成本占其整车成本超过50%，系统能量成本约为420美元/KWh，和大多电动车电池成本水平相当，ModelS系统集成技术并没有解决成本难题；再有是电池组循环寿命，虽然至今特斯拉未公布相关数据，但因其使用松下NCR18650A标准电芯，电芯循环寿命大致在1700次左右，电芯成组后循环寿命只能有所衰减，也决不会超过1700次水平，这也只能说是目前主流电动车普遍达到的水平。

另外，ModelS整车综合能效并无过人之处，为追求续驶里程，其解决方案无外乎是多装电池，电池系统重量是544kg（电芯+电池包+电池管理系统），占其整车重量的26%（传统汽车车储能装置约占整车重量6—8%），整车能效四分之一被电池本身消耗，85KWh电量标定续驶里程483km，而有车主实测结果显示，在120Km/h的标准时速以及一定负载情况下，ModelS的最大行驶里程不超过350Km，相当1KWh电量行驶4.1公里，这个指标低于同级别的电动车水平，有人解释车比较重（约2100kg），这恰好说明ModelS在轻量化技术方面并无多少创新。

笔者无意贬低特斯拉，只希望中国“T粉”理智些、专业些，也希望特斯拉淡定些，不该为暂时无缘进入新能源汽车免购置税目录有微词，该做的试验要做完，该把功夫下在提升售后服务能力上而不是攻关。

廉价锂电池工厂欠债多特斯拉汽车有销售压力

特斯拉公司大力宣传的“千兆工厂”将落户内华达州。公司在本月初宣布了这一消息，这是一场对于今后几年电动汽车需求将快速增长的赌博。事实上，为了完全还清建厂债务，使电池价格更为低廉，特斯拉公司每年的汽车销量必须达到目前销量的10倍以上。

一旦达到这个目标，特斯拉工厂的锂离子电池产量将高于现有全球锂离子电池工厂的产量总和——每年足以为50万辆汽车提供动力。而且还可以在本地生产零部件，而无需从别处进口。

特斯拉相信，这种规模经济和运输成本的降低会降低电池成本，这是实现销售价格在3万至3.5万美元之间、里程为200英里的电动汽车这一目标的关键一步。ModelS价格在7万美元至11.5万美元之间，一次充电后可行驶265英里。现有的大多数电动汽车一次充电后的行驶里程约为100英里。

特斯拉总裁ElonMusk因此确信他们所生产的汽车是目前最受欢迎的电动汽车。一家工业分析机构LuxResearch认为事情并不乐观，这家机构预测特斯拉到2020年将售出24万辆汽车，那时千兆工厂将会关闭，或者生产的电池产量还不到设计产量的一半。

为了寻求政府为建设这个超级工厂提供鼓励政策，特斯拉也曾考虑在其他几个州选择建立它的千兆工厂，其中包括加州和德克萨斯州。为使工厂落户本地，内华达州同意在随后的几十年里为特斯拉提供巨大的经济鼓励。

特斯拉表示，工厂将会是“零能源”建筑，虽然我们还不清楚它是如何做到这一点的；通常这种建筑的能源消耗可以达到自给自足。

电池成本通常占ModelS成本的四分之一以下，这意味着特斯拉即使将电池生产成本降低30%，还需想办法降低其他元件的成本，才能使人们买得起里程200英里的电动汽车。

解读特斯拉技术与价值：锂电池篇

作者将从大家都关心的电动车的历史、特斯拉的故事、特斯拉的估值、锂电池和充电基础设施问题、环境和未来等几个角度详实地解读特斯拉的技术和商业价值。篇幅稍长，按章节摘成上下两篇。

引言

这是一家业务独一无二的公司，这又是一家生产最广泛用途产品的公司。这家公司诞生10年，烧掉超过10亿美金，历史上一直在大幅亏损，直至最近一个季度才开始微幅盈利，但这家公司的市值已经超过100亿美金。这并不是一家互联网公司，它就是以生产电动车为主营业务的特斯拉汽车公司。

电动车的历史

鲜为人知的是，电动车并非是一个新鲜事物，准确地说电动车诞生得甚至比内燃车还要早的多，历史上公认的第一台内燃车由德国工程师卡尔·奔驰1885年在曼海姆发明。而电动车诞生在1832年到1839年之间，当时由苏格兰人罗伯特·安德森发明了使用一次性电池的汽车。在1888年两者几乎同时进入商业化的进程，第一次电动和内燃汽车的战争开始了。

19世纪90年代后期和20世纪初的这段时间里，尽管最高速度慢一些，但电动车由于具有无需换档，直接启动等很多先天性的优势，发展居于优势地位。1911年的纽约时报这样写道：“与燃油的内燃车相比，电动车无疑是更理想的交通工具，它既清洁又安静，关键的是还可以省不少钱。”

在1912年，电动车卖$1750（大致相当于现在的42,000美元），而内燃车只需要不到一半650美元（今天大约$15000），但是当时汽油相当昂贵，总体拥有成本相差并不大。所以尽管电动车的价格较贵，电动汽车的销量还是在1912年达到顶峰，当年美国和欧洲电动车的保有量大约5万辆，占了整个汽车数量的40%，而内燃车只有不到22%左右的市场份额。（剩下的是蒸汽驱动的车辆）。到了20世纪20年代，随着遍布全球的石油大发现，汽油的价格很快降到大众可以负担得起的水平，新的道路，加油站等基础设施如雨后春笋般涌现。内燃车可以跑得更快更远的优点吸引了大众的注意，火花塞、消音器的发明也让内燃车驾乘变得更为简单舒适。电动车的全盛时期过去了，又过了十年，全世界的电动车产业事实上已经完全消失了。

之后将近一个世纪的漫长岁月里，由于石油危机和污染问题，催生了一些电动车需求，但新的实用电动车产品依然是寥若晨星。值得一提的产品只有登月用到的月球车，剩下的商业化电动车对于续航能力不足和价格昂贵这两大痼疾也无计可施，没有一款有能力向内燃车的地位发起挑战。这一状况一直持续到20世纪90年代。

经过一个世纪的发展，电动机相对于内燃发动机而言拥有了更大的比较优势，采用电动机驱动的汽车在同等功率下动力输出更加强劲，能源效率更高，可以说非常适合如今城市驾驶频繁起停的工况。另外电动车的结构简单，无需传统意义上的变速箱、传动系统、离合器，也不用机油，从而故障率低也大大降低了保养维修的成本。但是1990至今的复兴进程，虽然几乎每个汽车厂商都推出了一些电动车型号，可是从通用的EV1到日产的Leaf，至今没有一款车获得主流大众市场的认可，究其原因，是有两个因素拖了电动车发展的后腿：电池和充电基础设施。

电池和充电基础设施的问题

1912年流行的使用铅酸电池的电动车仅能行驶30-50公里，续航能力不足的缺陷现在有一个非常形象的专有名词叫做里程焦虑，事实上，内燃车也不可能完全避免里程焦虑，当你车里的油灯亮起，附近60公里又找不到加油站的情况下就可以体会到这种心理状态。但毕竟经历上百年的发展，加油的基础设施在多数地区已经相当完善了。

电动车如何克服里程焦虑这个问题的答案其实是显而易见的：首先提升单次充电下汽车的续航能力，内燃车加满油箱可达里程通常在400-600公里之间，而现在销量最好的日产Leaf只有不到200公里的续航，超过300公里续航能力电动车凤毛麟角；其次加强充电站充电桩等基础设施建设，理论上讲充电的基础设施是最多的，但是不改造供电动车直接充电的实用价值并不大；最后缩短单次充电所需时间，内燃车单次加油算上排队时间一般也在15分钟以内，而现在电动车的充电进程动辄需要数小时。

解决里程焦虑答案并不难寻找，不过怎样实现却是一个困扰了电动车发展一个世纪的难题，解决这个难题的核心毫无疑问在于电池的进步。

我们的生活绝对离不开电池，从形形色色的电动玩具工具到汽车里面的12v蓄电池，从各种智能手机笔记本PAD到卫星国际空间站上的高密度蓄电池，电池的应用已经无处不在。尽管电池的应用已如此的广泛，但是电池发展的进度和个人电脑，互联网这些科技革新进化的速度相比却相形见拙。

用作汽车的动力电池有两个核心的指标：一个是能量密度，另一个是使用寿命（包括循环和日历寿命）。如果电池的发展也存在类似芯片业摩尔定律这样规律的话，那么如钢铁侠的战衣，变形金刚的能量块这样许多科幻电影中的场景完全可以在现实生活中出现，不幸的是电池现在还是人类文明发展的一大制约。我们回顾下电池的历史就可以发现，从早期的铅酸电池到现在应用最广泛的锂离子电池，能量密度仅仅提高了7倍多。坏消息是电池的发展是百年来是如此缓慢，摩尔定律真的不存在。好消息是大部分发展我们是在1990年以后锂离子电池工艺突破（索尼公司率先克服枝晶难题）取得的。