在生產Model S時，特斯拉將目光投向了三元鋰電池。這種電池在動力電池領域通常有兩種：NCA811（鎳鈷鋁鋰電池）或NCM811（鎳鈷錳鋰電池），811代表三種材料的比例。特斯拉使用的是前者。

三元鋰電池的好處在于，它的陰極由三種材料構成，能達到比單一材料更高的能量密度。以NCA811電池來說，能量密度能達到250Wh/kg。而特斯拉在Roadster上使用的18650鈷酸鋰電池能量密度為211Wh/kg。

由于鋰電池的陽極石墨的鋰離子容量遠超陰極，因此提升能量密度主要在陰極下功夫。在三元鋰電池里，提升鈷和鎳的比例，都能提高熱穩(wěn)定性和能量密度。這也是全球改進電池的主要方法。據(jù)Visual Capitalist統(tǒng)計，在2020年全球約75%的電池都含有一定量的鈷。

但鈷的問題在于，它太貴了。鎳在全球分布廣泛，地殼含量僅次于氧硅鋁鐵鎂。而鈷的全球60%產量都來自剛果，這一地區(qū)深陷武裝沖突、雇傭童工等問題，供給增速遠低于需求增速。在2015年前的二十年里，鈷的價格已經飆升6倍，從2萬美元/噸翻到12萬美元/噸。

鈷的價格隨年份飆升

在NCA電池里，鈷含量5%（NCM則為10%）。這使得Model S能繼續(xù)降低電池成本，大約為240美元/kWh。

當然，NCA電池的陰極比NCM更不穩(wěn)定，在250-300攝氏度便會分解；而電動車收到撞擊時，電池隔膜破裂造成短路，很容易能讓電池溫度超過300攝氏度。這對特斯拉的電池管理和散熱提出了更高考驗。但在占全車成本40%的電池面前，價格才是首要問題。

與中國的寧德時代一樣，松下乘上了特斯拉快車，產能也一路高歌猛進。2013年10月，松下與特斯拉簽訂協(xié)議，將為Model S在未來四年供應18億顆電芯。2014年9月，雙方宣布將在內華達州建設鋰離子電池工廠Gigafactory 1。

松下執(zhí)行副總裁山田佳彥曾表示，“今天的電池產能是以前的三倍，為什么？這是特斯拉和松下員工一起工作的結果。”松下的客戶結構極為單一，主要客戶是特斯拉，其次是豐田，用山田佳彥的話說，雙方關系是“密切而獨特的”。

然而松下的產能逐漸開始拖累特斯拉。2019年4月13日，馬斯克發(fā)推文表示“超級工廠的電芯產能只有24GWh，從7月份開始一直限制Model 3的產能，在產能到達35GWh之前，特斯拉不會再投錢進去。”

對比鮮明的是，松下為了跟上Model 3的量產步伐，一直在投入Gigafactory 1，在2018年底發(fā)布的半年報顯示，電池業(yè)務已經出現(xiàn)兩個季度的虧損。2019年，日經又傳出雙方計劃在2020年提升工廠產能從35GWh到54GWh的計劃泡湯。

2019年8月，有媒體發(fā)現(xiàn)特斯拉打算與LG化學合作，采購更多電池用于在中國投產的電動車。2019年12月，中國工信部發(fā)布《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》，顯示國產Model 3有兩種型號電池，分別使用松下和LG化學的電芯，NEDC續(xù)航里程（接近實際路況）分別為445公里和455公里，能量密度分別為145Wh/kg和153Wh/kg。

而在此前9月，松下社長津賀一宏剛向媒體吐過苦水：“埃隆多次要求降低采購價格，有一次我回應他，如果再這樣下去，我們要考慮撤走超級工廠的全部松下員工和設備。”被問及是否后悔投資特斯拉超級工廠，他回答道“是的，當然”。

特斯拉的移情別戀還未結束。2020年2月3日，寧德時代，作為中國動力電池裝機量50%以上的龍頭，宣布將向特斯拉提供鋰離子電池。這是一種磷酸鐵鋰（LiFePO4）電池，雖然無鈷但能量密度較低，依靠CTP（Cell to Pack，指電芯直接整合進電池包）技術才能達到160Wh/kg能量密度，并且在低溫表現(xiàn)也遜于NCA。

但它的好處是便宜，據(jù)中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，電池價格能降低到0.7元/Wh以下，而三元鋰電池通常在0.9元/Wh。據(jù)東方證券分析師表示，以50kWh車型為例，從三元鋰電池改用磷酸鐵鋰電池，補貼雖減少約2000元，但電池成本可降低1.2萬元。

值得注意的是，人們常說的“無鈷電池”是指在三元鋰電池中降低鈷用量，而非使用能量密度更低的磷酸鐵鋰電池。在國產Model 3上使用磷酸鐵鋰電池，可能是特斯拉為降低售價所采用的權宜之計。

要做“自己命運的主人”

2月21日，特斯拉在官方帳號上表示：“無鈷，不代表一定是磷酸鐵鋰�！辈⒈硎驹谒脑聦⑴e行電池發(fā)布會。特斯拉很可能將宣布自己的無鈷電池進展。

據(jù)平安證券預計，特斯拉有望采用高鎳正極+硅碳負極（摻鋰）+干電極+超級電容的技術組合。

這種判斷十分符合行業(yè)認知。高鎳正極能提高能量密度，但會降低熱穩(wěn)定性，而干電極能解決這一問題。摻硅的負極能提高鋰離子容量，保證負極不成為瓶頸。超級電容則能回收車輛啟停浪費的能源。

在過去幾年里，特斯拉已經為這一刻做好了準備：

2019年收購超級電容生產商Maxwell，其核心技術是超級電容器和干電極。 其中，超級電容器可以回收電動車加速、減速、啟停浪費的能源，與作為主動力的鋰電池搭配使用。（如果類比數(shù)據(jù)存儲，鋰電池相當于硬盤，超級電容器相當于內存。）在2017年Maxwell已經申請了混合動力平臺的超級電容+鋰電池的方案專利。 干電極技術是指，在制作電極時直接將粘合劑和正極粉末混合，擠壓成電極材料片，然后壓到金屬箔上。它能克服三元鋰電池的高鎳電極熱穩(wěn)定性差等問題，使電池能量密度能大于300Wh/kg，并有實現(xiàn)500Wh/kg的可行路徑。

2019年收購鋰電池設備制造商Hibar。這是電池制造設備領域首屈一指的公司，以精密計量泵、注液系統(tǒng)及電池制造系統(tǒng)而聞名。

2020年，據(jù)Electrek報道，特斯拉正在弗里蒙特建造一條電池生產線試點，計劃用自己的設備來生產電池。此前2019年6月，特斯拉在弗里蒙特的名為“Skunkworks Lab”的電池設計和生產實驗室曝光。

2020年，有分析者猜測特斯拉收購了SilLion。這家公司為商用圓柱形電池研發(fā)硅陽極、高鎳NCM陰極和不易燃的離子電解質。這是為數(shù)不多能提高陽極性能的專利。相比石墨陽極每6個碳原子儲存1個鋰離子，硅陽極每個硅原子能儲存4.4個鋰離子。

值得一提的是，特斯拉可能在自研電池上探索NCM路線。2016年特斯拉從3M挖來電池研究伙伴Jeff Dahn，對方正是NCM電池專家，曾在2017年演示過一項技術：提高NCM電池的某種成分，能讓電池在車輛行駛48萬公里后仍有出廠容量的95%。2019年9月，他在論文中描述了一種電池，能在電動汽車上使用超過160萬公里。特斯拉最近收購的SilLion，專利也在NCM領域。最近國產Model 3更是用上了LG化學的NCM電池。

在2019年股東大會上，特斯拉元老J. B.斯特勞貝爾（曾擔任特斯拉電池專家和CTO）說過：“我們需要大規(guī)模的電池生產解決方案�！碧厮估�技術副總裁德魯·巴格利諾則補充說：“希望特斯拉能在電池領域成為‘自己命運的主人’（master of their own destiny）”�？梢韵胍�，特斯拉親自殺進動力電池領域已經不遙遠了。