前段時間和在新能源車媒體工作比較久的前輩聊天，發現大家都認為目前新能源車的這批用戶和國內最早期的汽車用戶比較像，他們對於技術和參數比較關注，獨立思考能力強而且都很愛研究。畢竟現在的燃油車已經非常普及，沒有多少人還會去談論我的車是歧管噴射還是缸內直噴、渦輪壓力達到多少個 bar、每缸多少氣門，也不會有人閒著沒事就和朋友炫耀我的車帶有可變氣門正時系統吧啦吧啦。排放法規讓汽車變得越來越無聊，喜歡數碼和智能設備的年輕人現在慢慢開始對新能源車產生興趣，嘴邊常掛著 OTA、Autopilot、毫米波雷達、動能回收、NCM811 等新鮮的詞。
這不，上週一條特斯拉國產版本將採用無鈷電池的新聞又牽動了新能源愛好者的心。其實大家關注的不僅僅是磷酸鐵鋰或三元鋰，比起電池正極材料，大家同樣關心的是國產特斯拉對行業會帶來什麼改變。那麼今天我們就來好好聊聊特斯拉、寧德時代、磷酸鐵鋰電池和三元鋰，猜測一下究竟在四月特斯拉還會有什麼大新聞。
一、回顧特斯拉跟寧德時代合作事件的始末
2020 年 1 月 30 號，特斯拉 2019 年第四季度財報電話會議上，馬斯克透露了寧德時代將成為特斯拉新的電池合作伙伴。2020 年 2 月 3 日，寧德時代正式發佈公告，將成為特斯拉鋰離子電池供應商，供貨有效期為兩年。2020 年 2 月 18 日，路透社報道特斯拉正在與寧德時代商談，上海工廠生產的特斯拉將使用無鈷電池。2020 年 2 月 21 日，特斯拉上海超級工廠在社交平臺回覆無鈷不代表一定是磷酸鐵鋰電池，請大家留意四月的特斯拉電池發佈會。不久之後，該回覆被刪除。
二、現在的特斯拉用的是什麼類型的電池
之前大家熟悉的特斯拉車型都是用的圓柱電池，比如早期特斯拉車型都是採用 18650 電池。圓柱電池的名稱並不複雜，18 表示直徑為 18mm，65 表示長度為 65mm，0 表示為圓柱形電池。到了 2017 年 1 月 4 日，特斯拉宣佈與松下聯合研發的新型 21700 電池開始量產，也是後來放在特斯拉 Model 3 上的電池。特斯拉表示 18650 換裝 21700 後電池能量密度提升近 20%，成本也明顯低於 18650，系統的成本預計下降 9％ 左右，系統的重量預計下降 10％ 左右。但是不管是 18650 電池還是 21700 電池，他們都屬於圓柱三元鋰離子電池。
18650 電池對比 21700 電池
現在大家在國內見到的特斯拉 Model 3 主要是用的 21700 電池。在國產之前 Model 3 大多數的 21700 電池均由 Giga Nevada 生產並 Pack。為了提高車輛零部件的本土化率，目前特斯拉在國產 Model 3 上開始有部分搭載的是由南京 LG 化學提供的電池。
注意看LG 化學今年一月的佔比（圖片來源：崔東樹）
隨著 LG 電池版本的國產 Model 3 交付，關於 LG /松下這兩個版本的對比信息也越來多。關於如何分辨自己提到的什麼使用什麼版本的電池，知名博主小特叔叔給大家提供了兩種方法。方法一看車輛銘牌信息中電池容量信息，145.7Ah 為 LG；148.8Ah 為松下；方法二看車裡的黃色的能源消耗標示紙，445KM 為 LG；455KM 為松下。這兩種電池目前已知區別暫時只有滿電續航。滿電錶顯里程，松下版本在 375-385KM；LG 版本則為 360KM 左右。
而最近大家關注的國產特斯拉和寧德時代的合作項目，則是未來可能會搭載在國產 Model 3 上的第三種電池。
三、國產特斯拉和寧德時代的合作是什麼電池
最早提到寧德時代電池是在 2020 年 1 月 30 號，特斯拉 2019 年第四季度財報電話會議上，馬斯克透露了寧德時代將成為特斯拉新的電池合作伙伴。隨後 2020 年 2 月 3 日，寧德時代正式發佈公告，將成為特斯拉鋰離子電池供應商，供貨有效期為兩年，從 2020 年 7 月 1 日開始到 2022 年 6 月 30 日。這次合作的新聞直接給特斯拉和寧德時代的股票價格帶來了一波瘋狂的幾連漲。資本的狂歡之後，國內關注這臺車的消費者的問題就來了，國產特斯拉和寧德時代的合作是什麼電池呢？難道寧德時代要給特斯拉造圓柱電池？
寧德時代發佈公告
外網和國內網友對這件事的關注度都很高，其中 Simon Moores 最早爆料，寧德時代為特斯拉提供的電池將使用方形封裝，是特斯拉歷史上首次使用圓柱形以外的電池。
而根據真鋰研究從 CATL 殼體供應商處瞭解到的信息，該公司正在為 CATL 開發的 63280項目就是用在特斯拉上，確定為磷酸鐵鋰電池，同時特斯拉要求國產的 Model3 售價未來可以降到 20 萬以內。
本以為事情就這樣過去了，結果特斯拉上海超級工廠的一條回覆“無鈷不代表一定是磷酸鐵鋰”，再一次一石激起千層浪。要知道目前特斯拉 Model 3 上使用的 NCA 三元鋰 2170 電芯 NCA 的比例為 9:0.5:0.5，其中鈷的比例已經做到了 5%，低於目前主流的 10%。由於鈷的價格非常昂貴，所以電池產業逐漸增加鎳的比例，同時配合其他元素去穩定化學結構，以保證安全性，比如錳和鋁，這也是為什麼行業中主流方案皆是 NCM（鎳鈷錳酸）和 NCA（鎳鈷鋁酸）三元鋰電池。寧德時代最新一代的 NCM 811 只有 10% 的鈷，馬上有人開始頭腦風暴，是不是寧德時代要為特斯拉做出完全無鈷配比的電池。
特斯拉上海超級工廠的回覆
但是特斯拉的這條回覆隨後很快就被刪除掉，一切猜想又回到了最初的原點。從那之後，更多的人開始認同最初的猜測——國產特斯拉是要用寧德時代量產的 LFP 鋰電池（LiFePO4，磷酸鐵鋰電池）。磷酸鐵鋰電池的正極材料為鐵鋰，沒有鈷元素。雖然不是真正意義上的“無鈷”三元鋰電池，但你要叫無鈷電池也確實沒錯。
國內磷酸鐵鋰佔比本來一直是在減少的
2019 年寧德時代的的出貨量為 32.87 GWh，其中磷酸鐵鋰 11.3 GWh，佔比 34%，並不算很多。但是這一次和特斯拉的合作，可能就意味著磷酸鐵鋰電池將捲土重來。考慮到寧德時代在 2019 德國法蘭克福車展上已經展出過 CTP 技術，我們猜測特斯拉將會採用寧德時代全新的方形無模組磷酸鐵鋰電池包。
對於不太瞭解 CTP 技術的朋友，這裡也多解釋一句。一般電動汽車上搭載的電池包，由電芯（Cell）組裝成為模組（Module），再把模組安裝到電池包（Pack）裡，形成了“電芯（Cell）——模組（Module）——電池包（Pack）”的三級裝配模式。而 CTP，即 Cell to PACK，是電芯直接集成為電池包，從而省去了中間模組環節。比亞迪的刀片電池也使用了這項技術。
四、特斯拉為什麼要用磷酸鐵鋰電池
講國產特斯拉為什麼使用磷酸鐵鋰電池之前，我們看一下兩組數據。第一組是中銀證券對特斯拉 Model 3 的成本拆分。其中動力系統、電子控制、車身底盤、內飾安全的價值佔比分別為 53%、18%、14%、16%，動力系統是佔比最高的。
第二組數據是關於電池材料的，三元鋰電池中正極材料的價格佔了動力電池成本的 40%，正極材料中鎳、鈷、錳三種原材料目前的價格分別為 10 萬/噸、27.7 萬/噸、0.64 萬/噸。截止目前，全球已探明鈷儲量為 700 萬噸，其中剛果金以 330 萬噸的儲量佔據了 48.6% 份額。但是剛果金佔據全球鈷產量的60%，而在這裡面，嘉能可國際就控制了全球1/3的鈷貿易量，基本上掌控全球鈷價的定價權。以 2019 年的行情，磷酸鐵鋰電池的成本價約為 650 元/度電，遠遠低於三元鋰電池的 850-950 元/度電。光這一項，成本就能下降近 30%。
全球鈷礦產權分佈（圖片來源建約車評）
結合這些數據，使用磷酸鐵鋰電池最大的優點出現了——成本低。除此之外，磷酸鐵鋰電池還有一個很重要的優勢，那就是產量大，可以滿足未來特斯拉上海工廠周產 3000 臺的需求。特斯拉從落地國產開始就不斷加快所有零部件國產化的進程，目的之一就是為了降低生產成本。目前國產特斯拉 Model 3 標準續航後驅升級版版車型補貼後售價為 29.905 萬元，採用更便宜的電池包，還能給特斯拉一定的降價空間。這樣一來國產 Model 3 的售價門檻有望再次降低。
早期比亞迪就是使用磷酸鐵鋰電池的
而且磷酸鐵鋰電池在電動車行業已經是很成熟的方案了，通常用於電動公交車和其他重型車輛(環衛卡車等)。成本低、壽命長、安全性好，特斯拉自然原因和寧德時代合作。
磷酸鐵鋰電池這麼好，那特斯拉之前為什麼不用？
三元鋰電池這些年能迅速發展離不開國內補貼政策的幫助，這幾年來國家在補貼上偏向長續航里程、電池系統能量密度高的車型，因此車企的產品就向著這個方向靠攏。但當補貼降低之後，很多主打性價比的車型就不得不考慮成本更低的磷酸鐵鋰。
對於特斯拉來說，採用哪種電池，本質上只用看它是否符合特斯拉的“規劃”。如果符合特斯拉的方向，即便有困難也會有一群工程師想辦法攻克，只要是有益於特斯拉發展以及成本的控制。根據現有的補貼政策，只要使用磷酸鐵鋰的 Model 3 續航超過 400 km，電池能量密度達到 140 Wh/kg，總體電耗與現款相差不大的話，仍然可以享受 2.475 萬元的補貼。所以特斯拉現在轉向磷酸鐵鋰電池並不奇怪。
五、磷酸鐵鋰電池跟現有的特斯拉用的電池有什麼不同
這個問題其實也可以叫兩種電池各自的優劣勢在哪？微博有個網友的評論比較有意思，他說電池廠商可以提供不同的方案，在續航里程、成本、安全性、使用壽命、充電效率這幾個關鍵指標上做動態平衡，供車企選擇。其實這個說法是有一定道理的。
用了磷酸鐵鋰電池對特斯拉有什麼優勢
LFP 晶體結構
價格：前面已經說了，磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池主要差別在於電池內部的正極材料。磷酸鐵鋰電池正極材料為磷酸鐵鋰，都是些儲量豐富、易於開採的元素；而三元鋰電池，無論是 NCM 的鎳鈷錳，還是 NCA 的鎳鈷鋁，都要用到鎳這種稀有元素，價格自然比磷酸鐵鋰電池貴出不少。
NCM 結構圖和 LiCoO2/LiMnO2/LiNiO2 二元相圖
壽命：循環壽命方面，磷酸鐵鋰電池要優於三元鋰電池，三元鋰電池的理論壽命是 2000 次，但基本上到 1000 次循環時，容量衰減到 60%；就算業界最優秀品牌特斯拉，經過 3000 次也只能保持 70% 的電量，而磷酸鐵鋰電池經過相同循環週期，還有 80%的容量。
NCM433、NCM 532、NCM622和NCM811 TR-XRD及釋氧對比
不同體系電池不同溫度下放熱曲線
高溫安全性：三元鋰電池的三元材料會在200℃時發生分解，而磷酸鐵鋰電池的分解溫度在800℃，更不容易著火，安全性相對較高。
磷酸鐵鋰電池的劣勢
按照早期大家對電動車的瞭解，磷酸鐵鋰電池最大的軟肋就是能量密度不如三元鋰電池，而且低溫性能差、冬季性能衰減很大、充電更慢。新的封包技術讓磷酸鐵電池能和三元鋰電池差不多的電池能量密度，所以能量密度的問題已經沒有那麼嚴重。
充電效率方面，三元鋰電池還是比磷酸鐵鋰電池更高。鋰電池充電是採用限流限壓法，即在第一階段做恆流充電，此時電流大，效率高。恆流充電達到一定電壓後，進入第二階段恆壓充電，此時，電流小，效率低。因此，衡量二者充電效率就用恆流充電電量與電池總容量的比值，稱為恆流比。磷酸鐵鋰電池恆流比能不能達到和圓柱電池一樣的水平，目前還不得而知。
低溫表現方面，磷酸鐵鋰電池的抗低溫性也要比三元鋰電池差不少。根據實驗表明，-20℃，磷酸鐵鋰電池的容量會有近 50% 的縮水，三元鋰電池的容量會縮減到 70%左右。儘管現在不少車配有電池溫控系統，可以給電池系統加溫，但電池的特性決定冬季續航里程的縮水，使用磷酸鐵鋰電池的車型冬季續航里程衰減將更加嚴重。對於中國不同地區的氣候條件，特斯拉也需要考慮進去。
寧德時代 CTP 專利
維修成本也是問題，很多業內人士都提出為了提升能量密度而使用 CTP 技術的磷酸鐵鋰電池的維修成本會比較高。有模組的情況下，某個電芯壞了換模組就對於的模組就可以了，而 CTP 中的某一個電芯壞了，可能涉及到換整個電池包，維修成本和難度都提高不少。如果換了 CTP 技術的磷酸鐵鋰電池，這個更高的維修成本就是消費者承擔。
以後哪些車型會用磷酸鐵鋰電池？
結合以上的優劣勢分析，即使補貼政策調整，但廠商的旗艦車型對長續航和性能的追求不會停止，所以很大一部分豪華品牌車企依舊會鍾情於高能量密度的三元鋰電池。未來可能出現的情況是 400-500 公里續航的車用磷酸鐵鋰電池，500-600 公里及以上續航的車還是會用高鎳三元方案。磷酸鐵鋰電池並不是替代三元鋰電池，動力電池發展到後面，什麼樣的車型用什麼電池合適才是最重要的。
六、特斯拉和寧德時代的合作對於松下、LG 電池是否有影響
作為全球呼聲最高的乘用純電動車製造商，特斯拉如果放棄初心轉而採用磷酸鐵鋰電池，那意味著全球新能源乘用車產業的動力電池技術走向將會發生翻天覆地的變化。那對於松下、LG 會不會有什麼影響呢。我們可以回顧一下特斯拉跟松下電池以及 LG 化學的合作歷史。
早在 2009 年，特斯拉與松下就有合作，簽署了供應 18650 型號電池的協議，決定生產高能量密度的電動車電池。2010 年6月，松下向特斯拉投資 3000萬 美元。2011 年，特斯拉又與松下簽訂了 6．4 億顆 18650 電芯供應的協議。2013 年，再次續簽協議，將供應量大幅提升至 18 億顆。2014 年 7 月，特斯拉再次與松下聯手在美國內華達州建設耗資 50 億美元的電池工廠 Gigafactory 1。2016 年，松下和特斯拉宣佈在紐約州 Buffalo 市的工廠進行太陽能電池的生產合作，建設 Gigafactory 2。2018 年，隨著特斯拉加快了 Model 3 的交付速度，松下揹負了極大的財務負擔。據松下電器發佈的當年 Q2 和 Q3 財報顯示，Q2 松下能源業務營業虧損攀升了 5 倍至 84 億日元，Q3 繼續虧損 73 億日元。2020 年，松下不再與特斯拉在紐約的 Gigafactory 2 工廠合作生產太陽能電池，但不會影響電動車電池的生產。松下 NCA 電池的產能不足以滿足特斯拉需求，以至於屢屢導致 Model 3 交付困難，這是馬斯克多次公開表示的。在 Model 3 剛剛投產時，特斯拉曾苦於上述工廠產能爬坡太慢，尋求出路。據媒體報道，特斯拉高管曾在 2017 年會見 LG 化學、三星 SDI 等電池企業，但並沒有達成合作意向。
早年 LG 化學就曾為特斯拉跑車 Roadster 小批量供應過升級版本的電池，其一直渴望成為特斯拉的長期供應商，但它在圓柱形電池上的技術相比於松下還是略遜一籌，因此未能如願。特斯拉來上海建廠之後，LG 化學終於等到了機會。在與寧德時代牽手之前，特斯拉已經與 LG 化學合作。2018 年 7 月 18 日，LG 化學宣佈向中國南京工廠追加投資 20 億美元，目標在 2023 年底實現 32 GWh/年的產能規模。2019年1月10日，LG化學宣佈向南京工廠再次追加1.2萬億韓元（10.7億美元），根據投資協議，將有6000億韓元用於圓柱形電池的生產。 LG 化學也已經在 2019 年四季度在其位於中國南京的工廠開始批量生產 Model 3 的鋰離子電池。
從特斯拉和松下、LG 化學的合作可以看到，特斯拉的這幾家電池供應商其實是比較被動的。為了配合市場或者說是配合特斯拉，兩邊的投資都不小，如果磷酸鐵鋰逆勢反轉，特斯拉決定在最走量的產品上換成本更低電池，那這兩家企業將會苦不堪言。目前已經有消息稱松下開始尋求和豐田的合作，看樣子他們已經發現了這個問題。不過這一切都只是猜想，實際情況還得看特斯拉究竟怎麼打算，以及磷酸鐵鋰電池能不能滿足特斯拉的要求。
國內其他動力電池製造商也會受到影響
寧德時代 2 月 26 日發佈公告稱，隨著國內外新能源汽車市場的快速發展和儲能應用場景逐步成熟，動力和儲能電池產業的市場將持續增長，為進一步推進公司產能佈局、鞏固市場地位，公司擬投資建設寧德車裡灣鋰離子電池生產基地項目，總投資不超過人民幣 100 億元項目建設期兩年，用地面積約1300畝。
而根據寧德時代發佈的《非公開發行股票預案》公告顯示，擬擴建的“寧德時代湖西鋰離子電池項目”將新增鋰離子電池年產能約 16GWh，項目投資 46.24 億元。“江蘇時代動力及儲能鋰離子電池研發與生產項目(三期)”則將新增鋰離子電池年產能約 24GWh，項目投資 74 億元。“四川時代動力電池項目一期”項目投資 40 億元，建設內容為新增鋰離子電池年產能約 12GWh。從這個角度分析，特斯拉與寧德時代的合作或許要到第二階段才能出現結果。
可以說有了特斯拉的訂單，寧德時代一家獨大的情況會越來越明顯。對國內其他動力電池製造商來說，機會也越來越小。在未來發展的過程中，體系中能力弱的企業將會被淘汰出局。
七、特斯拉為什麼不選擇比亞迪
目前，寧德時代的總市值已經突破 3500 億元，排名行業第一。而特斯拉成立十六年後，銷量和市值同樣成為新能源車企業裡的第一名。在 2019 年，寧德時代連續第三年成為全球動力電池銷量冠軍，出貨量達 32.87GWh，完全可以滿足特斯拉的需求，所以特斯拉和寧德時代合作大家沒什麼意外。
2019年中國動力電池裝機量（圖片來自建約車評）
那麼為什麼特斯拉不選擇比亞迪呢？其實原因分兩點，首先比亞迪在 2019 年除去儲能電池後，其動力電池的出貨量僅為 10.76GWh，被寧德時代大幅甩到了身後。另一方面，特斯拉再好，終究是競爭對手，合作不是不可能，但是核心技術別想從我手上拿走。
刀片電池專利圖
在 2019 年第四季度財報電話會上，馬斯克表示要將電池的產能提升到今天人們“無法想象的瘋狂水平”。海外市場暫且不說，國內補貼退坡後，車企為了保持住車型的價格優勢，對於動力電池的選擇重回“理性”，需要重新計算成本和收益，成本相對較低的磷酸鐵鋰電池就又成為了不少車企的選擇對象。比亞迪的磷酸鐵鋰的刀片電池，是王傳福的壓箱寶貝，有相關人士猜測即使合作肯定也是要特斯拉開口，擁有核心技術的比亞迪並不著急。
八、特斯拉會不會自己造電池呢？
其實關於特斯拉自己生產電池的傳言一直不斷。2019 年 2 月，特斯拉在資金緊張的情況下，宣佈以 2.18 億美元溢價 55% 收購 Maxwell，核心技術分為乾電池電極技術和超級電容，是特斯拉自建電池技術方向。
而前不久，外媒 eletrek 發現了特斯拉正在招聘“電池生產工程師”，並且有消息說特斯拉正在加州的弗裡蒙特建設電池試點生產線，據瞭解，該項目已經被定名為“ Roadrunner 項目”，種種跡象都表明特斯拉正在逐漸控制電池生產的主導權。目前主流的猜想有兩個，一是真正的無鈷電池，另一個則是超級電容鋰離子電池。不管是哪種，4 月份特斯拉的電池日都會是大家最期待的日子。
磷酸鐵鋰電池技術的迴歸算是新能源行業越來越成熟的一個表現，但是我認為特斯拉和寧德時代的合作只是一次過渡。馬一龍畢竟是一個非常有野心的男人，除了輔助駕駛系統做到全球領先，我相信在自研動力電池這個領域，特斯拉的轉型會比大家想象的更快。
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