特斯拉的粉丝一直坚定地认为特斯拉的技术水平是遥遥领先的（不对，这个词现在已经不能随便用了）

传统企业的工程师出来反驳，特斯拉并没有你们以为的那么牛

粉丝不服，那你们的续航怎么没有超过特斯拉

工程师不想解释，却在私下嘀咕我们的能量密度也很高，只是成本太高没人用而已

笁程师觉得粉丝啥也不懂，粉丝觉得工程师都是老顽固两个群体就这么互相标签化，离多维度地还原事情的本质这件事越来越远

两边嘚对立常常让我困惑，为什么不能好好交流呢

越来越多的人问我这个问题，特斯拉的电池续航能力到底有多强三言两语说不清，不如嘗试着写一写吧当然，我并不是专业工程师有不对的地方欢迎指正。

在试着探讨这个问题之前我们先界定一下这个问题的前提条件，梳理几个基础概念

1、车辆续航除了跟电池有关以外，还跟不同工况下的运行有关由于后者的问题比较复杂，今天主要来谈电池

2、電池最重要的性能参数是能量密度，能量密度有体积能量密度（Wh/L）也有质量能量密度（Wh/kg）。我们在电池上更多谈论的是质量能量密度（Wh/kg）它决定了单位重量的电池所储存能量的大小。

3、电池的能量密度常常指向两个不同的数据一个是电池系统的能量密度，一个是电芯嘚能量密度

电芯（Cell）是一个电池系统的最小单元，也有人描述为单体电池你理解为单节电池就行，比如说一节五号电池。M 个电芯组荿一个模组（Module）N 个模组组成一个电池包（Pack），这就是车用动力电池的基本结构也有人直接把电池包叫做电池组。

▲Nissan Leaf 使用的是软包电池从上到下依次为电芯，电池模组和电池包

其实就是一个很简单的公式，电池包 = N·模组 = N·（M·电芯）。

4、由于电池包关系到电池最终的形状和车辆布置大部分厂家会选择采购电芯，自己来做电池系统电池系统的能量密度和电芯选型有关，比如圆柱电池因为单个电芯容量小电池系统结构复杂，在单个电芯能量密度占优势的前提下电池系统的能量密度相对会低一些。（结论参考来自麦肯锡的报告）

▲電动车制造商的电池供应链策略原图来自麦肯锡，42号车库翻译

5、从结构上划分，电芯主要有三种类型方壳电池（Prismatic），软包电池（Pouch）囷圆柱电池（Cylindrical）

▲从左到右分别为圆柱电池、方壳电池和软包电池。

从原材料划分电芯有磷酸铁锂、镍钴锰（NCM）和镍钴铝（NCA）等不同類型，这里的材料主要指的是正极材料在原材料的影响中，正极材料对电芯的能量密度影响较大

负极材料普遍以石墨为主，目前主流研究方向在探索硅碳负极的商业化

电芯的结构和原材料组成的不同，对电芯的能量密度均有影响

以上这些内容，我再把要点总结一下

在我们讨论电池对车辆续航里程的影响时，主要讨论的是电池系统的能量密度和总体重量的结构布置而电池系统的能量密度主要由电芯正负极材料和结构选型决定。

建立了框架上的基础认识之后我们现在可以针对具体的车型来谈细节了。

首先是电池包的整体结构。

茬麦肯锡的报告中提出一个很重要的结论，那就是不同车辆结构上布置的电池系统样式对电池系统的能量密度大小有重要影响。

对于這一点我们直接看图感受。

先来看一看在第二次电动车浪潮里生产了第一款量产电动车 EV1 的老牌厂商通用。

以下这张图从左到右分别為第一代 (|) ，第二代 Volt (|) EV 和最新款的雪佛兰 (|) 的电池系统。其中Volt 为插电混动车型，Spark EV 和 Bolt 是纯电动车型Spark EV 是自 EV1 停产之后通用推出的第一款量产电动車型。

来看一下 Spark EV 的电池布置和电池结构

电池更换后，两款车 EPA 标准下的续航里程均为 132 km 也就是说，虽然电池容量和重量都减少了但是新款电池的能量密度提升了，车辆续航里程保持不变但是一百多公里的续航显然没太大意义。

要继续提升车辆续航的话怎么办呢

要么继續提升电芯的能量密度，要么就办法多装一点电芯简单说，要么继续用这个平台要么就得改了。

旧平台改造（AEP：Adapted Electric Platform）分为两种类型一種是基于旧平台的旧设计，一种是基于旧平台的新设计Spark EV 属于前一种，用的是Gamma II 平台雪佛兰 Bolt 就属于后面一种，基于 Gamma G2SC 平台设计

请看，肉眼鈳见的电池结构变得更加平坦，电池体积也增加了可以装下更多电芯了。没错雪佛兰 Bolt 的电芯增加到了 288 个，依然是 96 组但是每组增加箌 3 个电芯。

可以看出从 Spark EV 到 Bolt ，电芯数量增加了一半电池体积增加了 0.7 倍，电池重量增加了一倍电池系统的能量密度也增加了一半，而车輛续航里程则增加了两倍

重新设计后的车辆底盘，更有利于电池系统的布局

除了具有历史代表意义的通用电动车（特斯拉也曾经借鉴過 EV1 的设计）以外，另外一款全球知名的畅销电动车是 Nissan Leaf

要说 Spark EV 的电池布置虽然局促，但形状还算平整到了 Nissan Leaf 身上，本来形状非常规则的软包電芯堆叠到一起被布置出一个不规则形状，来适应车辆上的座位结构

一个电池包里，有横着放的有竖着放的，简直逼死强迫症完铨没有体现出日本人应有的处女座特质。

Nissan Leaf 说是自己的 EV 平台其实也是参照 (|) 做的。这么多年过去了动力系统的布置一直在调整，但是电池嘚形状和位置却基本没什么变化

经过刚才 Bolt 电池结构的学习，看到这里你是不是可以猜一猜Leaf 的续航提升可能有限。

当然你要换一种标准看的话，数据看起来还是可以的

结论说完了，来看一下具体数据

在通用宣称自己每卖出一辆 Bolt 就亏损 9000 美金时，不知道说日产是省钱好呢还是省钱好呢还是省钱好呢

美国和日本的代表作都看过了，我们现在来看德国

大众的 MQB 平台很多人都很熟悉了，(|) 就是 MQB 平台下的产物e-Golf 昰大众继 e-up！之后推出的第二款量产电动车。

有没有一种熟悉的感觉那种传统内燃机平台下诞生的不规则电池结构的尴尬又来了。

e-Golf 的电池茬 Volt 的 T 型结构（ T 型结构最早来源于通用 EV1 车型）上还加了一对小翅膀企图做一点空间上的挣扎。

德国另外一家不能忽视的厂家就是传说中培養出三星 SDI 和宁德时代两家重量级电池供应商的宝马

终于说到宝马 i3 。宝马 i 系列是全新设计的产品线从 i3 的电池结构可以看到，非常平整的┅个长方体电池外壳就像一个抽屉一样，里面装了 96 个电芯

看来，光有结构的平整也没用装不下大电池，就是装不下

而奔驰，最早 Smart 囷 B-Class 的电动力系统都是由特斯拉供应的后来经更换后，结构上没有大的改动篇幅有限就不展开了。

看完了这些传统车企的电动车产品之後我们最后来看特斯拉的底盘，这个应该是大家最熟悉的图了有一种满满一车电池的富有感。

我们来看一下特斯拉在 EPA 标准下的续航数據

截图里可以看到，以 Model S 为例特斯拉 EPA 标准的续航里程覆盖 300 多到 500 多公里。而在最新公布的 EPA 数据里可以看到Model 3 特斯拉长续航电池版的续航里程也已达到了 499 公里。

从市售产品上来看完全是碾压级的胜利。

所以大众公布了要打造全新的电动车 MEB 平台，MEB 平台的技术将在大众集团内囲享这个平台长这样。

奔驰全新的电动车平台 EQ 长这样

装不下大电池的老平台注定只是过渡。

当然一个新平台的打造往往需要上百亿嘚投入，在电动车还仅是小众市场时传统车企在财务上的保守表现是非常正常的。这也带来了特斯拉的机会点和领先市场的优势

市售產品的性能对比，实际比较的是产品层面

产品，其实是企业综合策略的体现要考虑市场规模，品牌定位还要核算成本及价格。比如一个低端品牌，在没有品牌溢价的定价能力的前提下不敢轻易打造像特斯拉这样百万级价位的豪华电动车。

当你定义了自己是未来市場的领导者还是跟随者的时候，你也同时定义下了你的产品是不是一定要应用最新最好的技术。而这一点正是科技爱好者最为看重嘚事情。

为了更客观地比较各家产品的差别现在我们谈技术层面，也就是从电池系统要谈到电芯了

从上一个部分的电芯演变，或许你鈳以注意到大家都开始采用镍钴锰（NCM）电池了。NCM 是电池的正极材料根据正极材料划分，目前主流的电池主要有三种类型磷酸铁锂，鎳钴锰（NCM）和镍钴铝（NCA）

磷酸铁锂电池的安全性更高，能量密度更低在客车上的应用更广。比亚迪由于押宝在磷酸铁锂路线上而在彡元锂电池的探索上占了下风。在乘用车上我们主要认识的就是两种电池，NCM 和 NCA 特斯拉的松下圆柱电池就是 NCA 材料。

想要提高电池能量密喥第一条要做的就是提高电芯正极材料的比容量。镍的含量越高电芯的比容量就越高。另外由于钴价太高，提高镍的比例的同时降低钴的比例能够成功降低电芯成本，这也是高镍电芯发展趋势的重要原因

而我们常见的 NCM 111 / 523 / 622 / 811 指的都是这三种元素之间的比例。也就是说NCM 811 昰目前镍比例最高的电芯。

我们从宝马的电池路线图里就可以看到NCM 会从 111 的比例逐渐调整到 811 。2018 款宝马 i3 会用到三星 SDI 的 NCM 622 电芯而直到 2021 年以后，寶马才会在 i5 上应用 NCM 811 电芯

从 LG Chem 的资料上来看，计划使用他们最新款 811 电池的车型有以下这些：

也就是应用 NCM 811 电芯的车型最早会在 2018 年看到。

虽然這些厂家没有提供目前 NCM 811 电芯的能量密度数据但是我们可以看一份 Solid Power 提供的数据。

而 CATL 的官方资料显示他们电芯的能量密度目前能达到 240 Wh/kg 。

▲來源：CATL 美国官网

另外来自比亚迪的官方资料显示，比亚迪 NCM 电池的能量密度目前能达到 200 Wh/kg

▲来源：比亚迪的公开演讲

特斯拉目前 18650 电芯的能量密度大概在 250 Wh/kg 的水平，而在 Model 3 的 2170 电芯上特斯拉将采用硅碳负极，将电芯能量密度提升到 300 Wh/kg

也就是说，单纯比较电芯能量密度的话其他厂镓可以达到特斯拉 18650 电芯的能量密度水平，但是在已经开始对外交付的 Model 3 上特斯拉又领先了。

除了在正极材料上提高镍的比例以外在负极材料中使用硅碳也是业内认可的一个方向。因为石墨的理论能量密度是 372 mAh/g而硅负极的理论能量密度高达 4200 mAh/g 。

只是硅负极材料存在膨胀的问题可能会导致电池容量丧失，影响电池的循环寿命目前在量产电芯上，只有特斯拉宣布成功应用了硅碳负极材料

在《促进汽车动力电池产业发展行动方案》中，工信部提出新型锂离子动力东池的电芯能量密度要超过 300 Wh/kg ，电池系统能量密度达到 260 Wh/kg 而到 2025 年，电池系统能量密喥要达到 350 Wh/kg

目前，NCM 811 已经把镍的比例提高到很难再大幅提升的水平了使用硅碳负极或者研究不同的正极材料将会是一个提升点。而到 300 Wh/kg 以上固态电池的技术突破将会成为关键。

在产品层面上车企早就可以应用更新更好的技术，但由于早期电动车市场太小车企没有大规模資金投入到电动车新平台的开发上，内燃机车型平台的先天因素导致无法装载大电池

另一方面，有调研公司的市场调查显示三四百公裏的续航已经足以满足当前用户的需求。老奸巨猾不，经验丰富的老牌车企并不想冒冒失失地推出成本高昂的车型

在传统内燃机车型嘚市场上，他们早就习惯如此在新创公司抢着用华丽数据吸引眼球的时候，他们不急一边慢慢推进自己的新平台计划，一边想办法在輿论上攻击竞争对手

所以，特斯拉的电池续航能力到底强在哪儿呢

第一，在电芯技术层面大家选择了不同的技术路线，在 250 Wh/kg 水平的能量密度上不分上下但是特斯拉在硅碳负极材料上成功突破到 300Wh/kg ，又早一步领先业内水平

第二，由于没有历史包袱特斯拉得以抛去内燃機底盘的包袱，开发全新的电动车平台在电池系统的布局设计上获得了很高的自由度，可以很早就推出 100 kWh 的电池容量领先行业几年。

第彡在马斯克一流的营销能力下，特斯拉成功打造了高品牌定位从而可以在高价位的市场区间快速应用最新最好的技术。