特斯拉取代汽油车的美梦，可能已经近在咫尺了。

2月27日，特斯拉内部出现了一个名为Roadrunner的秘密项目，旨在以“制造机器的机器”（自己生产制造设备）策略大规模生产更便宜的电池。这一项目集特斯拉近年来电池研究之大成。据电动车媒体electrek报道，其目标是将动力电池成本降到100美元/kWh，低于美国汽油成本。

“如果与批量生产相结合，这是电动汽车普及的‘圣杯’。”美国媒体这样写到。有特斯拉电池制造工程师兴奋地说：“快来加入我们，重塑锂离子电池制造技术！”

而特斯拉如何实现这一壮举，将在4月20日的电池日上宣布。“无钴，不代表一定是磷酸铁锂。”特斯拉早先曾透露。有理由认为，这是一种采用高镍阴极+含硅阳极+干电池电极制备+超级电容动力回收的电池方案。

在2月3日，特斯拉则宣布与动力电池龙头宁德时代合作，在国产Model 3上使用便宜的磷酸铁锂电池。这为杀进退补后的中国市场打开了大门。

特斯拉的发展历程，几乎是在制造技术和电池技术上两条腿走路：从开创性地使用18650钴酸锂电池，到另辟蹊径青睐NCA三元锂电池，为求降价使用磷酸铁锂电池，又探索高镍无钴的电池技术。

把四驱车电池装进跑车

1980年，古迪纳夫发明了钴酸锂（LixCoO2）作为阴极的锂离子电池。这款电池发明后，不为工业界所认可，直到日本索尼主动伸出橄榄枝。1991年，索尼推出第一块商用锂离子电池18650。

18650指的是电池规格：直径18mm，长65mm，0则代表圆柱形。而钴酸锂电池、磷酸铁锂电池、NCA三元电池等叫法，都指的是阴极材料。

要理解它的开创性，首先要说一下电池的原理。在电池阴极，锂失去电子，转变成更高价的锂离子，进入电解质，然后穿过隔膜，向阳极转移。虽然锂离子能穿过电解质和隔膜，电子却不行，只能从外部的电路跑到阳极，并在外部做功。这就是电池的放电过程。

钴酸锂电池原理，来源：Visual Capitalist

而锂的优越性在于它能提供更多的电子。由于只有原子外层电子能转移，参与做功，原子量越小就意味着能量密度越大。而锂作为3号元素，在自然界由两种同位素组成，相对原子量只有6.9。此外，锂离子的半径小，更容易在电解液中移动，使得充放电更加快速和高效。

18650钴酸锂电池发明后，很快因小巧和高能量密度，被应用在电子产品上。但它还有一个缺陷：钴酸锂在电压高于4.6V时会发生相变，导致锂离子扩散变慢，阴极材料出现应力，晶体结构崩塌。

为此，1997年，古迪纳夫又发明了磷酸铁锂电池，就是如今特斯拉与宁德时代合作生产的电池。这种电池更稳定，也不会在高电压下发热，不含有昂贵的钴。但它能量密度更小、功率更低。采用这种电池其实是一种为成本退而求其次的做法。

几种主要锂离子电池，除锂以外的金属成分及用途，来源：Visual Capitalist

2003年秋天，埃隆·马斯克诞生了一个疯狂的想法：把10000节18650钴酸锂电池串联起来，为一辆电动车供电。他遇到了电池专家，疯狂崇拜马斯克的J. B.斯特劳贝尔。在他们设想里，这是一项预算2500万美元的简单项目：只要几个工程师，改装下汽油车就行。

2005年，第一辆特斯拉Roadster原型车上路了。但他们很快遇到第一个阻碍。

2007年美国独立日，正沉湎于节日的特斯拉工程师为了狂欢，将20块绑在一起的电池点燃。这些电池像火箭一样飞了出去。特斯拉员工冒出一身冷汗：Roadster是为富人打造的，如果有一位富豪坐在这辆车里葬身火海，会发生什么？

他们必须找到一种全新的技术，控制电池的电压电流并更好地散热。

这时，特斯拉创始人之一的马克·塔彭宁派上了用场。他将管理网络服务器的方法用在控制特斯拉电池上，开发出一套分层管理的方案：69个18650电池被并联封装成一个电池砖；9个电池砖串联成一个电池片；11个电池片组成一个电池包，总计6831节。

由单个单芯（Cell）组成电池模组（Module），再组成电池包（Pack），维修时可以方便地替换一部分。这三个层级也都有独立的电池监控系统，并设有保险丝，一旦电流过大或者电池过热就熔断，断开电力。

这套电池控制系统成为特斯拉的核心资产，据传刚推出时造价超过20000美金，遭到业内人士唱衰。但伴随其他电动车雪佛兰Volt、Fisker Karma相继发生起火事故，特斯拉Roadster却证明了自己的安全性，逐渐为消费者接受。据Relecura统计，特斯拉的大部分专利都与Battery（电池）、Charging（充电）和Electric Motor（电机）有关。

在2007年，特斯拉公开了Roadster电池系统的技术细节，解释了为何青睐18650：它足够小，因此发生故障的影响要小于大尺寸电池单元。它的表面积/体积也足够大，能保障很好的散热。最重要的是，它在消费市场广为应用，使得能量密度和功率上升的同时，成本却在下降。

在尝试了500多家供应商后，特斯拉最终在Roadster上选择了松下，生产18650钴酸锂电池。当时的电池成本在600-800美元/kWh，大约是美国汽油的3-4倍。这对富人开的Roadster尚不是瓶颈，但对普及电动车仍过于昂贵。按照美国环保署数据，Roadster的NEDC续航里程为393公里，要抢占汽油车市场也仍需继续提高。