深度丨特斯拉研究报告(12)

2.1.1 电池系统
电池技术是特斯拉最引以为傲的优势领域之一。从专利数据显示，电池系统相关专利占比超60%。特斯拉电池动力系统包括电池单体、电池管理系统（BMS）、热量管理系统、冷却管理等，其中电池单体占电池动力系统成本70%以上。特斯拉前后应用过18650和2170两款电池，目前最新款2170圆柱电池采用镍钴铝NCA配备硅碳负极，单体电池容量在3~4.8Ah之间，单体能量密度可达300Wh/kg，性能较上一代18650提高约20%。
特斯拉使用的松下圆柱电芯在消费电子市场有成熟的应用历史，拥有能量密度高、工艺成熟、生产自动化程度高等优点。然而面对要求更为严格的汽车行业，温度敏感性高、成组管理难度大、易爆炸等则局限了其广泛使用。为此，特斯拉提出包括更优的两极材料、模组结构、电池管理系统和热管理四大主要解决办法。
一、不断寻找最优材料，降低成本、提升性能。电池单体化学物质成分和比例的不同将直接影响电池性能表现，三元材料中，镍主要作用为提高材料整体能量密度，钴主要作用为稳定材料层状结构，提高整体循环性能。然而，过高的镍含量会导致化学成分不稳定，过高的钴含量会降低能量和容量，并且由于矿产稀缺性，钴价一直居高不下。为此，特斯拉不断攻克电池材料配比，试图找到最优方案。横向来看，当竞争对手2013年做磷酸铁锂电池与NCM111时，特斯拉已经开始在Model S上应用高能量密度NCA三元电池；当竞争对手2017年开始由低镍材料过渡到NCM622/NCM811高镍正极材料时，特斯拉已经探索更高能量密度的硅碳负极应用，特斯拉在电池技术的积累使其电池能量密度和整车续航里程能领先竞争对手数个身位。纵向来看，特斯拉一直坚持使用NCA作为电芯正极材料，并不断提高镍含量、降低钴含量。
对比最新Model 3与Roadster两款汽车，特斯拉平均每款车钴含量降低约60%。根据特斯拉2018年一季度报告，Model 3的电芯能量密度超过其他任何一款竞品所使用的电芯，其钴含量低于主流电芯制造厂即将量产的下一代NCM811电芯产品。