電動車的電池成本一般占到整車的40%！2008年第一台特斯拉Roadster用的是18650鋰離子電池，69個 18650電池被並聯封裝成一個電池磚；9個電池磚串聯成一個電池片；11個電池片組成一個電池包，總計用了6,831節18650電池。三個層級，每級都有獨立的電池監控系統和保險絲，以防電流過大，電池過熱，這個電池控制系統造價高達2萬美元，加上電池本身，整個電池部分總計近5萬美元！Roadster預想成本 7萬，結果用了12萬，花冒了5萬！首次交車時，馬斯克臨時把售價從10萬漲到11萬，倒貼1萬，還是引起客戶不滿，一度場面混亂，馬斯克差點挨頓胖揍。逃過一難，馬斯克開始死磕電池成本。 動力電池有個重要指標，就是能量密度energy density，即每kg電池可以提供的瓦小時能量（wh）。能量密度高就意味着每次能充入的電量就多，續航里程就長，加速等操控性能就更好。馬斯克說，當電池達到400wh/kg時，電動飛機就可行了。根據《中國製造2025》，中國的動力電池的發展規劃是：2020年電池能量密度達到300wh/kg；2025年400wh/kg；2030年500wh/kg。 
特斯拉最初用的電池就是剛才說的18650，能量密度250wh/kg，18是電池的直徑，65是電池的高度，0代表圓形。後來大概因為特斯拉電池都是圓形，就省去了0。但是電池都是按直徑和高度來取名字的。18650電池是1991年索尼首創的，主要用在筆記本電腦上。2003年，馬斯克把上萬節18650電池綁在一起，把燃油車改巴改巴，就弄出了第一台電動車。 “硅谷鋼鐵俠”書中寫到： 幾個月後，當造出了第二輛車的時候，特斯拉的工程師們意識到他們不得不正視電動車模型一個巨大的潛在瑕疵。2005年7月4日，他們到艾伯哈德位於伍德賽德的家裡一起慶祝美國獨立日。這些工程師認為在這個美好的時刻，就應該做些有趣的事情——比如，看看Roadster的電池被點燃之後會發生什麼事。其中一個人用膠帶把20塊電池綁在一起，還裝了一條引信並把它點着了。“它像一簇火箭一樣飛了出去。”萊恩斯說。相比這20塊電池，裝在Roadster上的電池有將近7,000塊。光是想象一下那種規模的爆炸會產生什麼樣的後果，就把這些工程師嚇出一身冷汗……早期特斯拉員工噩夢般的場景就是一個有名的富人因為這輛車而葬身火海。“這就是那些讓你喊出‘噢，不’的時刻，”萊恩斯說，“那時我們每個人都清醒了。” 於是特斯拉工程師放下手裡的活兒，成立了一個六人測試團隊去處理電池的問題。結果就是前面提到的造價高達2萬的電池控制系統誕生了。雖然貴，但安全性還是很不錯的。特斯拉數據顯示2012年-2020年，累計75億miles的里程，發生了40起起火事故，平均每1.9億英里有1起事故。而美國國家防火協會（NFPA）和美國運輸部的數據顯示，傳統汽車每行駛每1900萬英里有1起起火事故，是特斯拉的10倍！第一批Roadster像打架一樣賣出去後，馬斯克開始聯合松下死磕電池成本。 18650電池屬於三元鋰電池，以鎳鈷錳/鋁三元材料做正極材料，以石墨做負極材料。降低成本首要就是正極材料減少對鈷的使用，因為鈷很貴，產量低，價格易被操控。70%以上的鈷產自非洲的剛果，那地方經常用個童工吃個人什麼的，少打交道為好。18650電池最初的鈷含量是60%。後來逐步降低，近年高鎳低鈷漸成趨勢。鎳鈷錳三元材料在111／523／622／811四種配比下，鈷含量分別降為21．3％、12．2％、12％、6％。 2018年第二代特斯拉電池2170橫空出世時，鈷含量已經降到了3%以下，成本降到了155美元／千瓦時，比18650電池的171美元下降了9%。到第三代電池4860就更牛B了，高鎳無鈷！能量密度提升到300wh/kg，成本降了14%，為133美元／千瓦時。 馬斯克說任何一個傻子都能想到增大體積，來增加電池容量，但是為啥之前只是從18650做到2170，是因為進一步增大電池體積，會帶來電池過熱的安全問題。而過熱的部位就是電極耳，即電池上那個小帽帽。就像電影散場，不管影院有多大，人都得從一個小門出來。電池也一樣，不管電池做多大，充電放電時，鋰離子/電子什麼的，都要通過電極耳進進出出，電池越大，門口扎堆擁擠得越厲害，電極耳就會過熱，會起火，充電速度也會慢。4860就突破了這個瓶頸，通過激光雕刻技術，類似做芯片，用光刻機把很多電極耳連在電池上，如上圖右圖，有很多小耳朵，稱為無極耳電池，準確的說是很多極耳，一大片就像沒有一樣。電影院一下開了無數個門兒，不會堵在門口了，到門口的路程也縮短了。所以4860電池更安全，充電時還可加大電流，使充電更快速。另外採用乾電極技術，以及用硅做負極材料，代替石墨極，成本更低。Cybertruck專利發布提到的整車電池一體化，即把電池鑄入底盤，去模組的設計，將會減少370個電池組件。新的電池包粘合方式更好，結構更加緊湊，可以將電池組減重10%，續航能力提高16%。整個電池+底盤環節中，使特斯拉整車成本降低7%。馬斯克畫的25,000美元的電動車大餅不再遙遠，呼之欲出！ 別看松下幫特斯拉做電池，但動力電池的頭部企業在中國，2021年一季度世界排名依次為：寧德時代，LG化學，松下，比亞迪，三星...... 
寧德時代高居榜首，妥妥的鋰電之王！總部位於福建省寧德市的寧德時代，在寧德，青海西寧，江蘇溧陽，四川宜賓，廣東肇慶，和德國有廠。客戶有特斯拉、大眾、BMW、日產、標緻雪鐵龍、現代、本田、捷豹路虎、沃爾沃、中國的北汽、吉利、廣汽、上汽等。寧德時代發跡於2004年拿下蘋果iPod訂單，之後2011年公司一支單獨剝離成立寧德時代。2012年開始為寶馬生產電池，名聲大噪。2014年開始三元電池的研發，2016年借着國家的政策扶持，成功升級高端三元鋰電池。2017年超過松下，成為全球老大。2018年6月11日，寧德時代在一堆資本的簇擁下於深圳敲鐘上市，當日市值700多億元，今年7月市值突破1.3萬億，創始人曾毓群身價首超馬雲和李嘉誠。2011-2021，寧德時代走過了輝煌的一個decade。想起福耀玻璃的曹德旺，也是福建人，同樣出身貧寒，做水錶玻璃起家，如今已是身價40多億美金。兩個福建佬，一個電池大王，一個玻璃大王，中國改開40年不知有多少這樣的故事。希望這樣的故事能夠繼續層出。
近年來，科學界認為鋰離子電池已經到達極限，固態電池有望成為未來驕子。固態電池技術採用鋰、鈉等固態玻璃化合物為傳導物質，取代電解液，可以減少40%的體積和25%的重量，其能量密度是鋰離子電池的2倍，而且具有不可燃、耐高溫、無腐蝕、不揮發的特性，傳統鋰離子電池的安全隱患就被解決了。中國、日本、歐洲的一些車企都已在固態電池領域布局，但還有一些技術環節需要突破，大規模商用預計會在2025-2030年以後。資本運作一般都是fake it until make it. 固態電池似乎還處在fake it的階段，不是貶義，科技創新就是這麼玩的:牛皮先吹出去，讓錢砸進來，再把牛皮圓回來。等他們圓回來的時候，再看吧。
中國在電動車領域發力比較早，相對於傳統汽車來說，在世界上處於比較靠前的位置。中國的三大造車新勢力：蔚來、理想和小鵬，都是不錯的企業，人稱“電動三傻”。可不是罵人的哦，三傻來自於一檔節目《極限挑戰》，裡邊三精對三傻，孫紅雷張藝興王迅組成“極限三傻”，超級逗比，暗含着“傻人有傻福”之意。所以電動三傻可謂暱稱。三傻可不傻，分別於2018年9月，2020年7月和8月在美國上市，至今股價翻了一倍。近來習皇揮舞流星錘把資本市場砸了個稀里嘩啦，“三傻”悉數躲過，基本毫髮無傷，蔚來股價更是翻了7倍以上！市值最高，可謂三傻老大。蔚來沒有自己的工廠，車由合肥的江淮汽車代工，電池來自寧德時代，自動駕駛NAD（Nio Autonomous Driving）也一般般，但蔚來的電池BaaS服務可謂獨樹一幟。BaaS也就是Battery as a Service，即不是去充電站充電，而是去換電站換電換一個電池。像加油一樣快速，而且避免了車因電池損耗而加速折舊。特斯拉當年也曾經在充電還是換電的選擇上猶疑過，但馬斯克最終還是選擇了充電，走到今天，特斯拉和蔚來各有千秋： 特斯拉的2170電池充放電循環次數已經達到1500次左右，約可支撐行駛48-80萬公里。車在行駛16萬公里以後，電池衰減不足10%！最新的4860電池據說能跑160萬公里。所以只要車沒成廢鐵，電池管夠。電動車一出車就猛掉價的時代一去不復返了。 蔚來汽車的換電非常適合中國國情，中國人大都不住house，公寓車位加充電樁有點困難。創始人李斌說BaaS是圍繞着2015年設定的15字目標“車電分離”“電池租用”“可充可換可升級”去設計的。蔚來電動汽車的換電時間已從3分鐘進一步縮減至90秒，甚至可以比加油更快，今年4月，蔚來汽車與中石化Sinopec達成合作，蔚來將在全國新建500座換電站，BaaS換電生態漸成氣候。 
除了動力電池，還有一種氫燃料電池，即氫能源汽車，那是真正的終極環保無污染，取之不盡，用之不竭。最初對氫的利用是氫燃料內燃機，就是把汽油發動機改成燒氫氣的。寶馬2005年推出的Hydrogen 7就是燒氫氣的，車做得挺漂亮，但有個要求就是不能停在地下停車場，腦補一下為啥？這一要求嚇壞了顧客，市場反應冷淡，加上其它原因，寶馬只好放棄了。 如今人們說的氫能源不再是燒氫氣，而是讓氫氣和氧氣的化學反應產生電能，做成氫燃料電池，驅動電動車。Toyota的Mirai，Honda的Clarify，Hyundai的Nexo，還有上汽的 EUNIQ 7都是氫燃料電池車Fuel Cell Vehicle (FCV)，售價在6萬美金左右。加氫和加油一樣方便，幾分鐘就可加滿，Mirai已經到了第二代，續航里程達到650公里，相當不錯。但是制氫一般是通過電解水來取得，目前制氫的工業化效率比較低，成本比較高，比加油還貴。另外氫需要在低溫或高壓下存儲，為了保證安全，車的儲氫箱用碳纖維製成，非常結實，輕機槍都打不透，成本可想而知。氫的注入操作也需要非常小心，氫是處於高壓狀態的，可不像加油，隨隨便便拉個油槍過來捅到油箱裡，加就是了。加氫可得打起十二萬分精神，加氫槍和氫箱得連接好，鎖緊，不得有誤，否則高壓氫氣噴出來，可不得了。我都懷疑像我這樣的，干不幹得了那個活兒。 加氫站的建設和運營，也是燒錢的買賣，不像充電樁，從電網上拉線就行了，加氫站複雜得多。現有的加油站是無法改建成加氫站的。一個充電樁造價是5萬美元，一座加油站約30萬，而一個加氫站要耗資200萬！全美現有46座加氫站，其中45個在加州。全加拿大僅有7座加氫站。中國有100多座。沒有足夠的加氫站，FCV很難做得起來。我瞎猜，也許只有將來發明了portable的制氫設備，像中國那些水氫汽車騙局一樣，車可以一邊開，一邊自己制氫，省去加氫站，氫能源汽車才有可能普及全世界，否則，只有能源匱乏的日本本國市場。日本是鐵了心的要搞氫經濟，那是國情決定的。總之，相對於電動車來說，FCV在當前形勢下，沒有什麼優勢。
（待續） 下回說電動車的靈魂 - 讓人又愛又怕又欲罷不能的，自動駕駛。
電動車 （一）
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