在刚刚过去的特斯拉电池日上最让人印象深刻的是什么？全新的无极耳电池？售价仅2.5万美元的全新入门级车型？还是酷似汽车总动员般的发布会现场？对我而言，是马斯克描绘的未来电动汽车性能提升和价格下沉的美好蓝图：续航提升54%，成本下降56%。这不是一项技术的突破能够取得惊人飞跃，而是特斯拉基于对电动车从原材料、生产工艺、制作流程等全产业链的深刻思考与优化推演的结果。关于特斯拉电池日上提及的完整信息我们会在第2页予以展示，在文章前半部分，我们先来看看造梦人马斯克描绘的这幅美好梦想，毕竟马斯克做的那些看似遥远的梦，他都一一搬进了现实。

马斯克是一个真正的实干派，他最著名的狂人梦应该要数计划移民火星了。在这么癫狂的梦想下，SpaceX诞生了，甚至已经成功对接了国际空间站。而“地下高速”、人脑植入芯片这样的疯狂想法，也一一走进了现实。马斯克想造电动车，特斯拉成功的冲击了整个汽车行业。当大家都以为特斯拉已经很牛X时，他想得却显然更多。这次的特斯拉电池日让大家看到，马斯克研究了电动车涉及的每一个环节，并且全部要优化，甚至推倒重来，目的只是造出更便宜更实用的电动车。

造好电动车从挖矿开始

特斯拉对电动车产业链的深耕已经触及到了最底层的环节——挖矿。锂作为电动车动力电池最核心的元素，需求量十分庞大，而特斯拉要做的就是从锂的开采入手降低成本。

锂元素在地球上的储量十分巨大且分布广阔，目前已知有多种含锂的矿产。目前全球锂产量最高的是智利和澳大利亚，美国锂资源分布仅占全球储量的3.5%，而目前产量全球的2%。不过马斯克在电池日上表示，仅美国的锂资源，就足以将全美国所有的汽车全部换成电动汽车了。

特斯拉接下来要做的是建立本地化的锂供应链，这样可以节省80%的运输里程。马斯克透露目前特斯拉已经获得在内华达州面积1万英亩的锂矿开采权，特斯拉将会采用一种全新的开采方式和流程来降低成本以及对环境的影响。

虽然没有透露详细的技术细节，不过马斯克表示特斯拉的开采方式是通过一种盐与水直接将矿产中的锂离子提取出来，可以直接用于动力电池的生产，这是一种前所未有的开采方式。马斯克简单将开采过程描述为：挖一块土，提取出其中的锂离子，再把土放回原位，可以把对环境的影响降到最低。

用更简洁的工艺造出更好更便宜的电池

相比对材料最源头的控制，从工厂的工艺入手简单有效的多，毕竟特斯拉也不可能掌握全部原始矿产的开采，更多还要依赖合作伙伴的供给。

在特斯拉电池日上，马斯克称特斯拉动力电池超级工厂从工业革命以来各行各业工厂流水线汲取灵感以便简化生产流程，扩大生产规模。电极的卷轴等工艺还借鉴了印染等工厂的流水线工艺。

在电极的生产中，首先对电极原材料的粉末进行湿法处理，然后压制成膜形成干电极。在这一道工序中，特斯拉电池超级工厂相比传统工艺简化了10倍的操作流程。而简化流程背后是最精简工艺技术的运用。

依托于特斯拉对动力电池的海量需求，电芯工厂在组装环节保持连续不间断运转以提高效率。就像开车上路，无需停车永远是最高效的。特斯拉组装工序中单条生产线产量可达到20GWh，单线产量提高了7倍。

在工厂的建设中，特斯拉机械团队的创新发挥了重要的作用，他们优化了整个工厂设备的协同，让工厂能够更加一体化的运转。其实可以看出，特斯拉做出的各种工艺的调整和优化是在建立在大投入的基础上，优先考虑长线的利益和长期的竞争优势。

在电芯定型环节，特斯拉摒弃了传统的单个电芯定型的模式，而是运用更智能的通过电子系统批量操作，仅这一个环节就可以节约节省75%的工序和86%的成本。

通过工艺的优化，特斯拉超级工厂每GWh可以节省75%的成本，可以在更小的空间做出更多的电池。马斯克表示，几年前他认为这样的空间只能做到GWh，现在能做到1TWh，这是当初不敢想象的。

按照特斯拉的规划，特斯拉自产的电池到年实现年产GWh，年将实现年产3TWh。此外，特斯拉还将继续保持与松下、LG以及宁德时代的合作，未来还可能有新的合作伙伴。

仅通过在对工厂工艺的优化，特斯拉可以节约成本18%，节约投资34%。

把电池中多余的去掉，比如极耳

特斯拉早期使用的是（0）规格的电芯，这是一种最常见的电芯，包括摄像机等电子设备也都用这个过个的电池。年更换为更大的（0），这次提升使得单电芯能量提升了50%。

其实很好理解更大尺寸的电芯可以容纳更多的电量。根据公开数据，柱形电芯直径增加一倍，每Wh所需电池数量可减少到原来的1/4。同时电芯外壳面积减少约48%，相应的零部件以及生产环节对应的工艺流程也能减少，成本可以大幅降低。

但是电芯尺寸的增加也意味着更大的内阻和更大的发热量，散热问题将难以解决，这其中就需要找到更好的平衡点。而提升这个平衡点的方法就是减小内阻，减少发热。

特斯拉找到的切入点是电池的极耳。极耳是从电芯中将正负极引出来的金属导电体，是锂离子聚合物电池不可或缺是一部分。不过特斯拉通过激光技术改进工艺，成功摆脱了对极耳的依赖。

无极耳电池内电子路径变得更短，顺利的降低了内阻和发热量，特斯拉也成功的制造出了尺寸更大的电芯。同时取消极耳还减少了电芯零部件，简化了制造过程。同时省去了极耳填充绝缘材料的工序，提升了生产速率。

根据公开资料数据，无极耳电芯可以有效降低电池约13%的内阻，解决电池发热问题的同时还可以缩短充电时间。无极耳电芯可以在10分钟内充满50%电量，比目前特斯拉超级充电桩快20分钟。

全新的电芯已经在内华达州超级工厂实现量产，其能量是电芯的5倍，可以提高16%的续航里程。同时，无极耳电芯还节约了14%的成本，减少了7%的投资。

负极：硅才是更好的材料

无极耳电芯改进的仍然是工艺，而材料上的更新有着更大的潜力。目前电芯普遍采用的是石墨材料作为负极。目前常用的石墨材料理论容量为mAh/g，实际释放容量约为mAh/g。然而如果以硅作为负极理论容量可以达到mAh/g，能量密度可以实现翻倍。

但是硅作为负极材料有一个致命的缺陷是，在锂插层之后硅基材料体积会碰撞4倍，很容易就会破碎。另外，硅还会与隔膜整合形成凝胶状。这些都限制了硅负极材料的应用。

但已硅作为负极材料除了能量密度的潜力外，硅还是地球上最富有的元素之一，平时的沙子中就富含硅元素，制备成本将大幅降低。

在特斯拉电池日之前大家普遍猜测的硅纳米线材料、预锂工艺以及SIO氧化硅等都是解决硅负极膨胀易碎问题的方式，如果采用硅纳米线作为负极，电芯有望实现能量密度Wh/kg，续航超过0km。不过目前这些工艺量产的难度还很大。

特斯拉选择了一种更简单易行的方式，使用最普通的硅材料，在硅负极表面涂抹一层弹性很强的涂膜以抑制其膨胀。这种简单的处理可以提升20%的续航，而成本可以降低5%，投资成本降低4%。

正极：无钴、高镍

锂离子电池正极材料的核心是锂离子，但同时也不能缺少其他金属材料，两者的关系相当于书和书架的关系。目前三元材料的锂离子电池离不开钴元素，钴的存在可以起到稳定的作用。

但钴是一种较为稀缺的元素，目前全球已探明万吨的储量，绝大部分在非洲地区，钴不仅价格昂贵，开采工艺、流程和材料价格都难以控制。目前主流的方向都是减少钴的用量，甚至追求0钴。

磷酸铁锂四元材料是目前主流的无钴电池，不过特斯拉选择是不是铁，而是潜力高出铁元素50%到60%的镍。在电池日上，马斯克透露新的无钴电池会增加镍的用量，镍和锰以２:１的比例作为正极材料。

马斯克表示已经和很多矿业公司合作获得更多的镍材料。同时像开头提到的锂一样，特斯拉对镍的开采工艺也做了简化，摈弃了复杂的硫化等过程，使用原材料镍，完全依靠电来制备。这一工艺可以让成本降低66%，投资降低76%，同时还没有浪费一滴水。

高镍电池将应运用应用于Cybertruck皮卡、Semi卡车等能源密集型车型上，不过要到年才能实现大规模生产，目前特斯拉依旧要增加松下、LG、宁德时代的采购。通过无钴、高镍，同时对原材料控制，可以减少12%的成本，增加续航4%，减少投资16%。

电池可以是车身结构的一部分

前述部分已经对电芯原材料、电芯结构、电池正负极材料全部进行了优化改进，但马斯克仍然不满足于此。下一步优化的就是整个电池组的结构。传统电池组由数个电池包组成，电池包包括数个模组，而模组才是由电芯组成的。

在整个电池组中，非电芯部分也占据了很大的空间和重量，特斯拉通过全新的电芯黏合方式让电池组的结构变得更加紧凑，同时节约了空间和重量。

马斯克举了一个生动的例子，在飞机的发展过程中，将油箱布置在机翼内是一个巨大的创新。而特斯拉就是用这样的思维去改进和优化电池组的布置的。

目前，特斯拉ModelY已经应用了全新的一体式铸造车尾，整个尾部将会是一体成型的机构。这得益于材料团队在合金方面的创新，现有的合金材料无法满足这样大的一天铸造。未来车头部分也将采用类似的形式打造。

而除了对电池组内部结构的改进，电池组的钢化外壳也会进行全新设计。电池组外壳将设计为连接前后部分的机构件，这样可以在空间上更加紧凑，同时还能让车身重心更低，使得车辆的操控性也得到提升。

全新的电池组设计可以使得重量减少10%，而成本降低7%。还可以带来14%的续航提升和节约8%的投资。

终点可以是新的起点

在对原材料的控制方面，除了优化挖矿工艺，特斯拉还做了另一件事。前不久，特斯拉上线了动力电池回收服务，承诺%回收报废电池。这些走到生命尽头的动力电池将会在特斯拉重新回到起点，将各种元素重新分离作为新的动力电池原材料进行使用。这样可以节省对自然资源的依赖，同时减少对环境的破坏。

通过以上对电池整个产业链的梳理和重新优化，特斯拉预计续航里程可以提升54%，成本将降低56%，投资将降低69%。在继续沿用锂离子电池的情况下，电动车的整体性价比将不依赖补贴达到与当下燃油车相当的水平，而实用性将大幅提升。

不过上述技术目前的进展水平不一，无极耳的电池已经开始投产，而高镍无钴电池预计年才能实现量产，硅负极电池没有明确说明时间。马斯克表示以上这些在年之前将会全部实现。同时马斯克也表示，将加速推进这些变革的落地。

能优化的不止在车上

对于电动车是不是真环保，消费者一直存在很大的争议，最激烈的论点就是当下，尤其是中国的发电主要依赖的仍然是火力发电。

其实在这个层面，能够优化的何止电动车本身，电网的发电占比本身也在一直进行着优化。在特斯拉电池日上，马斯克表示未来要实现%可再生能源的发电（如太阳能发电），可实现20-25太瓦时/年（1太瓦时=1万亿瓦时）可再生能源的发电。

结语

近年来，电动车作为新兴事物受到的

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