編者按：本文來(lái)自微信公眾號(hào)“42號(hào)車庫(kù)”（ID：iCar123），作者Chris Zheng，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布，作者Chris Zheng，鋰電世界轉(zhuǎn)載。

2019年9月6日，加拿大達(dá)爾豪斯大學(xué)的 Jeff Dahn 實(shí)驗(yàn)室發(fā)表了一篇題為《基于頂級(jí)鋰電池化學(xué)的廣泛測(cè)試，將成為新電池技術(shù)的基準(zhǔn)》的論文。

這是 Jeff Dahn 教授職業(yè)生涯中至關(guān)重要的一個(gè)研究成果，也是 Jeff 實(shí)驗(yàn)室與特斯拉達(dá)成合作后的第一個(gè)重磅成果。有了它，特斯拉 CEO Elon Musk 在智能汽車領(lǐng)域長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的夙愿終于有了眉目。

讓我們先從特斯拉說(shuō)起。

Semi Truck 疑云

2016年1月，前特斯拉全球銷售與服務(wù)總裁 Jerome Guillen 結(jié)束休假，回到特斯拉，他與特斯拉 CEO Elon Musk 展開(kāi)了一段極簡(jiǎn)對(duì)話。

「你想做什么？」

「我們應(yīng)該打造一臺(tái)電動(dòng)半掛卡車?！?

某種程度上，這段對(duì)話改變了特斯拉。在 2016年6 月公布的特斯拉未來(lái)十年秘密宏圖（Master Plan, Part Deux）中，半掛卡車項(xiàng)目順利入圍，成為 Elon 「涵蓋地面運(yùn)輸主要形式」的重要組成部分。

那時(shí)的 Elon 也許并沒(méi)有想到，半掛項(xiàng)目會(huì)加速特斯拉在電化學(xué)領(lǐng)域新興技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程。

2017年11月17日，特斯拉半掛正式發(fā)布。

• 滿載 36 噸 0-96 km/h 加速 20 s

• 能耗低于 2 kWh/英里

• EPA 續(xù)航 300/500 英里（480/800 km）

• 全行業(yè)性能最強(qiáng)、安全性最好/事故率最低（標(biāo)配增強(qiáng) Autopilot）

• 總擁有成本最低（160萬(wàn)公里保修）

特斯拉半掛發(fā)布伊始就引發(fā)了廣泛關(guān)注，沃爾瑪、DHL、聯(lián)邦快遞都表現(xiàn)出了濃厚興趣并直接用訂單投票。

2018年Q1 的財(cái)報(bào)會(huì)議上，Elon 宣布半掛積壓訂單已經(jīng)達(dá)到 2000 個(gè)。即使按照 20萬(wàn)美元標(biāo)準(zhǔn)版車型的售價(jià)，高達(dá) 4 億美元的增量營(yíng)收已經(jīng)板上釘釘。

更重要的是，在 2017年Q1 的財(cái)報(bào)會(huì)議上，Elon 特別提到了半掛可預(yù)期的高毛利率。半掛的三電、中控和智能座艙組件都會(huì)與 Model 3 共享，比如半掛的 4 臺(tái)電機(jī)都是 Model 3 同款電機(jī)。前特斯拉 CTO JB Straubel 說(shuō)，卡車項(xiàng)目遠(yuǎn)沒(méi)有一個(gè)常規(guī)的技術(shù)項(xiàng)目那么復(fù)雜。

大量的零部件共用極大地縮短了產(chǎn)品研發(fā)周期，大幅降低研發(fā)、制造和供應(yīng)鏈管理的投入資源，規(guī)模效應(yīng)驅(qū)動(dòng)下的 BOM 成本有了更可觀的下降空間。無(wú)論從哪一個(gè)角度，半掛都是特斯拉有史以來(lái)最利好財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)的一款產(chǎn)品。

但到了 2019年Q1 的財(cái)報(bào)會(huì)議上，我們發(fā)現(xiàn)事情的走向并沒(méi)有像我們預(yù)期的那樣發(fā)展。

已經(jīng)升任特斯拉汽車業(yè)務(wù)總裁的 Jerome 發(fā)表了一番自相矛盾的言論：一方面，特斯拉半掛原型車 working amazingly well（運(yùn)行得令人驚訝的好）；另一方面，原定于 2019 年量產(chǎn)的半掛將推遲至 2020 年量產(chǎn)。

Semi原定于 2019 年量產(chǎn)

問(wèn)題出在哪里？

純電動(dòng)半掛的命門

Jerome 沒(méi)有撒謊，但他隱藏了一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。而這個(gè)問(wèn)題，就是半掛量產(chǎn)推遲的直接原因。

為了說(shuō)明問(wèn)題，我們需要先引入一個(gè)電化學(xué)概念：放電深度（Depth of Discharge），即電池組中可用容量占額定容量的百分比。舉一個(gè)例子：Model 3 長(zhǎng)續(xù)航版額定容量為 80.5 kWh，可用容量為 78 kWh，那么設(shè)計(jì) DoD 就是 78/80.5=96%。

鋰電池的有一個(gè)特性，電池循環(huán)壽命和 DoD 成反比，DoD 從 100% 降到 50% 可以帶來(lái)至少 400% 的循環(huán)壽命次數(shù)增長(zhǎng)。

如果你的 Model 3 經(jīng)常深度充/放電，那么電池的可用容量就會(huì)按照設(shè)計(jì)循環(huán)壽命的規(guī)格衰減。按照特斯拉的定義，2170 電池會(huì)在 1500 次循環(huán)后衰減至初始容量的 80%。如果堅(jiān)持執(zhí)行滿充滿放的補(bǔ)能習(xí)慣，那么在 1500 次循環(huán)后，你的 Model 3 電池容量就會(huì)衰減到初始容量的 80% 左右。

商用車和乘用車的差異點(diǎn)來(lái)了：沒(méi)有乘用車會(huì)長(zhǎng)期持續(xù)地滿充滿放，但商用車在生命周期的絕大多數(shù)場(chǎng)景下都接近于滿充滿放。

美國(guó)特拉華大學(xué)的研究員 Nathaniel S. Pearre 調(diào)研了 484 輛燃油乘用車（規(guī)避了純電動(dòng)車基礎(chǔ)設(shè)施不夠完善，出行距離偏短的影響），即便是在地廣人稀的美國(guó)，484 輛乘用車的平均行駛里程僅為 52 km/天，絕大多數(shù)車輛的單日行駛里程在 0-80 km 區(qū)間內(nèi)。

也就是說(shuō)排除一年僅有的幾次長(zhǎng)途出行場(chǎng)景，在絕大多數(shù)時(shí)候，純電動(dòng)車主只需要淺充淺放就可以完全滿足出行需求。

考慮到特斯拉旗下續(xù)航最短的 Model 3 標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)版的 EPA 續(xù)航里程都達(dá)到了 385 km，對(duì)于特斯拉車主而言，滿充滿放以滿足出行需求的場(chǎng)景是極為少見(jiàn)的。

這意味著特斯拉官方設(shè)定的放電深度接近于無(wú)意義，而絕大多數(shù)車主都能獲得遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)規(guī)格的全生命周期行駛里程和緩慢的電池衰減速度。

換到商用車，也就是特斯拉半掛卡車，補(bǔ)能邏輯恰恰相反。

根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦運(yùn)輸安全管理局（FMCSA）的規(guī)定，半掛司機(jī)連續(xù)行駛至多 8 個(gè)小時(shí)后須強(qiáng)制休息 30 分鐘，但在商用車的應(yīng)用場(chǎng)景中，這個(gè)規(guī)定形同虛設(shè)。對(duì)于追求運(yùn)營(yíng)效率最大化的貨運(yùn)公司來(lái)講，絕大多數(shù)時(shí)候貨運(yùn)車隊(duì)都是不分晝夜，2-3 名司機(jī)交替駕駛來(lái)運(yùn)營(yíng)的。所謂「人休車不休」。

這就要求特斯拉半掛續(xù)航里程必須做到足夠長(zhǎng)，同時(shí)補(bǔ)能做到極度方便。對(duì)于這兩個(gè)問(wèn)題，特斯拉分別通過(guò)單程 EPA 續(xù)航 800 km 和充電 30 分鐘行駛 640 km 的 Megacharger 超快充網(wǎng)絡(luò)來(lái)盡可能降低純電動(dòng)力總成對(duì)貨運(yùn)效率的影響。

但問(wèn)題在于，Model 3 續(xù)航 385 km，平均行駛里程 52 km/天，實(shí)際放電深度只有設(shè)計(jì)放電深度的 13.5%；特斯拉半掛續(xù)航 800 km，假設(shè)平均行駛里程 750 km/天，實(shí)際放電深度達(dá)到設(shè)計(jì)放電深度的 93.75%。

事實(shí)上，750 km/天是相當(dāng)保守的估計(jì)。除了前面提到的「人休車不休」，根據(jù) Auto EDU 的統(tǒng)計(jì)，美國(guó)的半掛保有量大約為 200萬(wàn)輛，平均行駛里程超過(guò) 20萬(wàn)公里/年，貨運(yùn)公司經(jīng)常選擇在第三年進(jìn)行大修維護(hù)，平均每臺(tái)半掛的生命周期典型行駛里程可以達(dá)到 100萬(wàn)英里（160萬(wàn)公里）。

對(duì)于半掛這樣長(zhǎng)期持續(xù)地滿充滿放需求 + 平均 160萬(wàn)公里的全生命周期里程需求，特斯拉當(dāng)前的電池技術(shù)能力是無(wú)法滿足的。

在純電動(dòng)乘用車市場(chǎng)如魚(yú)得水的特斯拉，換到純電動(dòng)商用車市場(chǎng)，遇到了一些真正的挑戰(zhàn)。讓我把問(wèn)題說(shuō)得更明確：特斯拉 2170 電池 30-50萬(wàn)公里的使用壽命不足以支撐半掛的 160萬(wàn)公里的運(yùn)營(yíng)需求。

Jeff Dahn 其人

2015年6 月，特斯拉宣布與 Jeff Dahn 實(shí)驗(yàn)室達(dá)成了未來(lái)五年合作計(jì)劃。

Jeff Dahn 是公認(rèn)的鋰電池研究先驅(qū)，過(guò)去 20 多年來(lái)，他發(fā)表了超過(guò) 640 篇論文，同時(shí)還是 65 項(xiàng)發(fā)明的共同發(fā)明人。

JeffDahn 試乘 Model S

他做研究的風(fēng)格偏日本學(xué)術(shù)界而非美國(guó)——非常熱衷于與工業(yè)界進(jìn)行深度交流與合作。在牽手特斯拉前，Jeff 先后和 NEC、Moli Energy、NSERC /3M 等多家商業(yè)巨擘進(jìn)行鋰電池商業(yè)化方面的研究工作。

2015年6 月，前特斯拉 CTO JB Straubel 和前特斯拉首席電池科學(xué)家 Kurt Kelty 開(kāi)著一輛 Model S 來(lái)到達(dá)爾豪斯大學(xué)，提前鎖定了 Jeff Dahn 與 NSERC/3M 合作于 2016年6 月到期后未來(lái)五年（2016年6 月-2021年6 月）的合約。

Jeff Dahn 長(zhǎng)期致力于提升鋰電池能量密度、改善壽命和降低成本這三大研究方向，這與特斯拉對(duì)動(dòng)力電池的訴求高度一致。在前沿技術(shù)研發(fā)方面，他說(shuō)過(guò)這么一句話：

Our goal is to do something useful, not publish papers in Nature and similar journals.

我們的目標(biāo)是做一些有意義的東西，而非在《自然》或類似的學(xué)術(shù)期刊上發(fā)論文。

這與前特斯拉首席電池科學(xué)家 Kurt Kelty 秉承的「特斯拉不會(huì)專注于研究電池化學(xué)技術(shù)，我們的突破是成功實(shí)現(xiàn)了前沿電池技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。」不謀而合。

在特斯拉公布 Gigafactory 超級(jí)電池工廠計(jì)劃后，Jeff Dahn 表態(tài)說(shuō)：我必須參與其中。如今，他所領(lǐng)導(dǎo)的技術(shù)突破在特斯拉使命落地中已經(jīng)變得不可或缺。

5300 次循環(huán)，3% 衰減

我們對(duì)中等能量密度的軟包三元鋰電池進(jìn)行了廣泛的測(cè)試......我們得出的結(jié)論是，這種電池支持驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車行駛超過(guò) 160萬(wàn)公里，并在電網(wǎng)儲(chǔ)能應(yīng)用中至少持續(xù) 20 年。

這是 Jeff Dahn 研究小組論文的第一段話。在后面的章節(jié)我們了解到，Jeff 小組花了十年時(shí)間對(duì)各種不同化學(xué)特性的正負(fù)極、電解液排列組合進(jìn)行測(cè)試，最后就單晶 NCM 523 正極、石墨負(fù)極電池在 20、40 和 55 度的溫度條件下進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)三年的充放電測(cè)試。

在長(zhǎng)期充放循環(huán)測(cè)試中，Jeff 小組優(yōu)先考慮對(duì)電池進(jìn)行 100% DoD（即電壓介于 3.0V-4.3V 區(qū)間的滿充滿放）測(cè)試，這一測(cè)試方法更接近商用車嚴(yán)苛的補(bǔ)能場(chǎng)景。

最終的測(cè)試結(jié)果顯示，20 度工況下的單晶 NCM 523 展現(xiàn)出了極為出色的性能，在完成 5300 次循環(huán)后電池容量仍然可以達(dá)到初始容量的 97%。在完成 5300 循環(huán)后，Jeff 團(tuán)隊(duì)拆解了電池正極成像，可以看到單晶材料展現(xiàn)出了強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，正極微粒中幾乎沒(méi)有出現(xiàn)多晶材料在滿充滿放后常見(jiàn)的微裂紋。

Jeff Dahn 認(rèn)為，單晶材料晶體內(nèi)部的微粒在三維空間呈有規(guī)律地、周期性地排列，這種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是正極性能幾乎沒(méi)有衰減的主要原因。

即使按照表現(xiàn)最差的 40 度工況來(lái)看，按照最惡劣的應(yīng)用場(chǎng)景反向推演（100% DoD，即將電動(dòng)車電池容量使用到 0 去充電，充到 100% 停止充電，且車輛全生命周期嚴(yán)格遵循上述補(bǔ)能邏輯），電池衰減到 70%（特斯拉的質(zhì)保衰減規(guī)格）也要花費(fèi)十年時(shí)間跑完 3650 個(gè)循環(huán)，累計(jì)續(xù)航里程仍然可達(dá) 120萬(wàn)公里。

而在實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景中，即便是補(bǔ)能場(chǎng)景更惡劣的商用車，也極少能做到 100% DoD。Jeff Dahn 認(rèn)為，在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中更可控的溫度條件和復(fù)雜多元的補(bǔ)能邏輯下，電池循環(huán)壽命的表現(xiàn)會(huì)好得多。

電池達(dá)不到商用車運(yùn)營(yíng)需求，推動(dòng) Jeff Dahn 研發(fā)出超長(zhǎng)續(xù)航電池。如無(wú)意外，故事到這里本該結(jié)束了。

可是，乘用車呢？

把大象放進(jìn)冰箱需要幾步？

2016年1 月，Elon 突然宣布，特斯拉自動(dòng)駕駛技術(shù)將在未來(lái) 24-36 個(gè)月內(nèi)就緒。按照最樂(lè)觀的估計(jì)，你可能在兩年后從洛杉磯自動(dòng)駕駛到紐約。

這個(gè)預(yù)判對(duì)特斯拉產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，直到今天，每當(dāng)特斯拉的產(chǎn)品 ＆ 服務(wù) ＆ 功能出現(xiàn)跳票，「馬斯克還說(shuō) 2018 年特斯拉就實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛呢」就會(huì)被當(dāng)作典型案例拿出來(lái)批判一番。但鮮有人關(guān)心，2016年1 月前后特斯拉發(fā)生了什么。

2015年11 月，Elon 在特斯拉 2015年Q3 財(cái)報(bào)會(huì)議上宣布特斯拉的動(dòng)力總成運(yùn)行里程目標(biāo)從 20萬(wàn)英里調(diào)整為 100萬(wàn)英里（160萬(wàn)公里）。

十幾天后，特斯拉宣布組織架構(gòu)調(diào)整，Elon 接管 Autopilot 軟件團(tuán)隊(duì)并將該業(yè)務(wù)重要性提升至超高優(yōu)先級(jí)（Super High Priority）。

一個(gè)月后，芯片皇帝 Jim Keller 和 Pete Bannon 攜其團(tuán)隊(duì)集體加入特斯拉，FSD 芯片研發(fā)團(tuán)隊(duì)成立。

一大波完整密集的部署之后，Elon 公布目標(biāo)：特斯拉自動(dòng)駕駛技術(shù)將在未來(lái) 24-36 個(gè)月內(nèi)就緒。

就像「把大象放進(jìn)冰箱需要幾步」一樣，自動(dòng)駕駛汽車落地需要幾步？你需要做到以下三點(diǎn)同時(shí)就緒：軟件、硬件和車隊(duì)。

自動(dòng)駕駛軟件系統(tǒng)就緒，需要將自動(dòng)駕駛進(jìn)一步拆解為幾個(gè)細(xì)分功能，包括自動(dòng)泊車、自動(dòng)輔助導(dǎo)航駕駛（NoA）、識(shí)別信號(hào)燈及路標(biāo)并做出反應(yīng)（TSR）、城市自動(dòng)輔助駕駛、智能召喚。如你所知，在 V10 版本推送后，特斯拉還需要實(shí)現(xiàn) TSR 和城市自動(dòng)輔助駕駛研發(fā)測(cè)試和推送。

自動(dòng)駕駛硬件系統(tǒng)就緒，意味著你需要做到感知、電源、定位、計(jì)算、決策、控制（轉(zhuǎn)向和制動(dòng)）冗余。隨著 Autopilot HW 3.0 車型的量產(chǎn)，除了感知，自動(dòng)駕駛硬件系統(tǒng)全部就緒。

車隊(duì)就緒，比大多數(shù)人想象得更加復(fù)雜。所有人都在說(shuō)，自動(dòng)駕駛技術(shù)的實(shí)現(xiàn)將使得車輛的閑置率大幅降低，車輛的行駛里程數(shù)大幅增長(zhǎng)（Elon 預(yù)測(cè)自動(dòng)駕駛汽車運(yùn)行里程將增加 5 倍）。有沒(méi)有想過(guò)，乘用車的設(shè)計(jì)是否足以支撐大幅增長(zhǎng)的行駛里程？

2019年4月13日，一位網(wǎng)友經(jīng)過(guò)粗略的計(jì)算表示，自動(dòng)駕駛技術(shù)的落地將使得打車平臺(tái)的毛利率從當(dāng)前的 20% 左右提升到 50+%。這個(gè)模型的前提是車輛運(yùn)行壽命達(dá)到 24萬(wàn)公里。Elon 在下方留言，特斯拉 Model 3 的動(dòng)力總成和車身強(qiáng)度都是按照商用車 160 公里的全生命周期運(yùn)行里程設(shè)計(jì)的。

Elon 的話沒(méi)講完。10 天后的特斯拉自動(dòng)駕駛投資者日上，Elon 的演講全盤(pán)托出了特斯拉的野心。

低于 3.8萬(wàn)美金的整車成本、160萬(wàn)公里的車輛運(yùn)行里程（電池）、3.5 英里/kWh 的超低能耗成本。

對(duì)著這張 PPT，Elon 將 10 天前在 Twitter 上的留言重復(fù)了一次：

The cars currently being built are all designed for 1,000,000 miles of operation.

The current battery pack is about maybe 300,000-500,000 miles. The new battery pack that is probably going into production next year is designed for 1,000,000 miles of operation with minimal maintenance.

Elon Musk、JB Straubel、Kurt Kelty、Jeff Dahn......在這些人的努力下，特斯拉設(shè)計(jì)運(yùn)行里程 160萬(wàn)公里的電池組，將于 2020 年年底量產(chǎn)。

在這張 PPT 的前一頁(yè)，Elon 直接搬出了特斯拉秘密宏圖之第二篇章（Master Plan Part Deux）中的規(guī)劃：

在出行需求超出私家車的城市，特斯拉將部署自己的車隊(duì)。確保無(wú)論你身在何處，我們的自動(dòng)駕駛汽車隨叫隨到。

巨頭轉(zhuǎn)身，群敵環(huán)伺，什么是特斯拉的王牌？

2019年6月11日，特斯拉 2019 年度股東大會(huì)。

（在4月23日自動(dòng)駕駛投資者日后），我們會(huì)召開(kāi)電池和動(dòng)力總成投資者日，我們將不惜一切代價(jià)，確保我們的電池生產(chǎn)規(guī)模以最快的速度擴(kuò)張。

如果我是外部投資人，我會(huì)高度關(guān)注兩件事：自動(dòng)駕駛的時(shí)間表和電池產(chǎn)能擴(kuò)展及每千瓦時(shí)成本降低計(jì)劃。

電池和自動(dòng)駕駛，這是特斯拉最重要的兩個(gè)戰(zhàn)略重心。

底牌悉數(shù)挑明，特斯拉沒(méi)有秘密。