目前業內對電池的重要關注點是，要降低電池的成本，提高電池的容量，同時又希望電池的壽命不要降低太多，能夠滿足消費者日常的使用。聽上去十分有理想。

張華在此就提醒到，假如你看到電池某一方面的性能特別強，你一定要反思一下，它付出的代價到底是什么。

在動力鋰電池的性能上，我們目前最看重的是能量密度和壽命，其次就是充放電的速度和對溫度的響應。能量密度提高，通常的代價是電池的循環壽命會變差，充放電速度也會變差。

張華拿特斯拉舉例。比如說，和比亞迪的磷酸鐵鋰離子電池比起來，特斯拉的電池的確能量密度更高，但是它的循環壽命和磷酸鐵鋰卻有兩倍左右的差距。

特斯拉18650和寶馬i3電池的循環壽命比較

等等。特斯拉不是續航里程高，電池能量密度高，可以慢充也可以快充，同時衰減得也很慢嗎。

特斯拉的這張續航里程衰減圖被廣為傳播。

來源:特斯拉論壇

你看圖中的這條曲線，在行駛20萬公里之后，特斯拉的續航里程還能保持在初始續航里程的90%到95%之間。這是來自286位ModelS車主的統計數據。在圖中，車主用他們可計量的單位「續航里程」來評估電池的衰減情況。

這個沒有問題。只是，續航里程代表的是在一次充放電過程中車輛所能行駛的距離。而循環壽命代表的是在一個電池有效的生命周期里，可以充放電多少次。

我們來做一個粗略的數學題。同樣跑20萬公里，特斯拉充放電一次跑500公里，跑完全程要充放電400次。其他電動汽車充放電一次跑200公里，跑完全程要充放電1000次。

簡單說，就是電池生命周期總續航=單次續航里程??循環壽命。也就是說，盡管特斯拉電池的循環壽命并沒有那么優秀，但是它一次充放電可以跑的續航里程高，則在電池生命周期里，特斯拉能跑的總續航里程是可以比對手更高的。

所以，我們看到的結果是，特斯拉的電池不易于衰減這件事被車主們廣為稱道。但是，這并不代表特斯拉電池的循環壽命更高。

電池結構是參透循環壽命的關鍵問題

電池的循環壽命是怎么被影響的呢？首先，我們來看電池是怎么充放電的。

鋰離子電池的放電過程

鋰離子電池的充放電過程，就是鋰離子的運動過程。從學術上來說，鋰離子重要做兩個運動，一個叫嵌入，一個叫脫出。

鋰離子是嵌在電池結構中的，在每次運動過程中，鋰離子都要從原來的結構中脫身，跑到另外一邊。張華打了個比方，這有點像你從一個房間搬運一堆東西到另一個房間。

不管是放電還是充電，鋰離子都是從電池的一極跑到另外一極。

對電池壽命的認識，要建立在對電池結構認識的基礎上。在充放電過程中，每一次參與運動的鋰離子越少，對結構的破壞越小。每一次參與運動的鋰離子跑得越慢，對結構的破壞也越小。假如鋰離子跑得差不多了，還要持續從里面抽取鋰離子，對電池就會有損傷。

結構越不穩定，被破壞得越多，循環壽命自然就會變差。所以，我們通常強調，鋰離子電池的充放電要淺充淺放，不要挑戰電池的「極限」。

其次，我們來關心材料。不同的電極材料有不同的電池結構。我們通過改變電極的材料比例來提高電池的能量密度的時候，電池的循環壽命也在發生變化。比如，特斯拉的NCA電池就比比亞迪的磷酸鐵鋰離子電池循環壽命更差。

而特斯拉在21700電池上應用硅碳負極，硅加得越多，電池結構越容易被破壞，循環壽命就越容易受到影響。電極材料對壽命的影響，也建立在電池結構上。

最后，溫度也是相同。零度以下的低溫也會對電池的結構帶來負面影響，甚至是永久損傷。

因此，充放電過程（深度/速度）、電池材料以及溫度這三個因素，都可以通過對電池結構的影響，影響電池的循環壽命。

說到這里，我們順便可以理解一下電池管理系統的用途。電池管理系統的核心目的就是為了保障電池在性能和壽命上的穩定。所以，電池管理系統重要做兩件事，一個管理內部環境與外界的交互，也就是管理電池的充放電過程。一個管理外部環境與電池的交互，也就是溫度（熱）管理。

有人說，車輛上表顯數據顯示電池消耗為0了，但是車還能再跑一會兒，這也是防止電池放電深度過高的一種管理。

大電池在充放電過程中可以更任性一點

那電池究竟充放電多少比較合適呢？

我們來認識三個詞。一個是SoC（StateofCapacity），表示電池的當前容量。一個是DoD（DepthofDischarge），表示電池放電的深度。還有一個是C（Current），表示電池充放電的倍率。

深度和速度，是充放電過程中的重要影響因素。

SoC和DoD

首先來看深度。

電池放電的深度是跟整個電池的容量有關的。比如說特斯拉的電池是90度電，其他電動汽車45度電。同樣開百公里5秒，特斯拉用了0.1%的電池容量，其他電動汽車用了0.2%的電池容量，對電池的傷害程度是不同的。

放電深度對循環壽命的影響，來源:StephenGrinwis；也就是說，深度考察的不是絕對數值，而是容量比例。大電池在這里占了一定的優勢。

而在速度上，充放電的倍率越高，所要的時間就越短，循環壽命也會越短。在同一輛車上，迅速地啟動，和緩慢地啟動，對電池的消耗是不相同的，損傷也是不相同的。快速加速，相當于電池快速地放電。

那我們期待的快速充電對電池是不是有損耗呢？肯定有，但我們更關心的問題是，這個損耗有多大。

假如一般充電樁慢充的循環壽命是700次，相匹配的快充的循環壽命是500次，對正常用車影響不會特別大。假如慢充的循環壽命是700次，快充的循環壽命是100次，那強推快充就沒有太大意義了。這也是為何不建議用充Macbook的電源去充iPhone的原因。

而談到不同的車型，由于特斯拉電池大，在同樣的加速度下，電流更小，相當于是一次慢放過程。從慢放的角度來說，電池衰減得更慢。

假如在這個基礎上，把電池的充放電速度提升25%。那么特斯拉的25%增速是0.1%的25%，其他電動汽車的25%增速是0.2%的25%，結果是不同的。

在駕駛過程中，同樣一次充放電過程，特斯拉消耗的電池容量比例低，進而降低了循環壽命的負面影響。所以說，特斯拉用大電池，彌補了循環壽命的缺點。盡管特斯拉電池可用的次數少，但是它跑得遠啊。這也是為何，盡管特斯拉循環壽命不高，但是用戶在感知上認為特斯拉的電池是足夠使用的。

這就是在和張華交流的過程中，讓我感受最深的一點。

看上去特斯拉所采用的NCA電池有很多短板，然而特斯拉通過電芯數量的堆積克服了電池性能上的短板。我們以為做的是加法，但這卻不是你以為的那種簡單的加法。

當然，張華并不推崇盲目提高電池續航，犧牲電池其他性能的做法。畢竟，電池續航數字是最容易被評估的，而對電池的其他性能則要車主們付出大量時間才能體驗到。

只是，在目前的充電環境下，在撬動車主對電動汽車的興趣下，續航是一個無法避開的問題。除非，我們要探索其他的新能源，這個話題下次可以繼續聊。

最后，張華的建議是，電池的充放電深度通常在20%到80%之間比較好。

特斯拉的電池續航能力到底有多強？

42號車庫

特斯拉的粉絲一直堅定地認為，特斯拉的技術水平是遙遙領先的（不對，這個詞現在已經不能隨便用了）。

傳統公司的工程師出來反駁，特斯拉并沒有你們以為的那么牛。粉絲不服，那你們的續航怎么沒有超過特斯拉？工程師不想解釋，卻在私下嘀咕，我們的能量密度也很高，只是成本太高沒人用而已。

工程師覺得粉絲啥也不懂，粉絲覺得工程師都是老頑固。兩個群體就這么互相標簽化，離多維度地還原事情的本質這件事越來越遠。兩邊的對立常常讓我困惑，為何不能好好交流呢。

越來越多的人問我這個問題，特斯拉的電池續航能力到底有多強。三言兩語說不清，不如嘗試著寫一寫吧。當然，我并不是專業工程師，有不對的地方歡迎指正。

在試著探討這個問題之前，我們先界定一下這個問題的前提條件，梳理幾個基礎概念。

1、車輛續航除了跟電池有關以外，還跟不同工況下的運行有關。由于后者的問題比較復雜，今天重要來談電池。

2、電池最重要的性能參數是能量密度，能量密度有體積能量密度（Wh/L），也有質量能量密度（Wh/kg）。我們在電池上更多談論的是質量能量密度（Wh/kg），它決定了單位重量的電池所儲存能量的大小。

3、電池的能量密度常常指向兩個不同的數據，一個是電池系統的能量密度，一個是電芯的能量密度。

電芯（Cell）是一個電池系統的最小單元，也有人描述為單體電池。你理解為單節電池就行，比如說，一節五號電池。M個電芯組成一個模組（Module），N個模組組成一個電池包（Pack），這就是車用動力鋰電池的基本結構。也有人直接把電池包叫做電池組。

NissanLeaf使用的是軟包電池，從上到下依次為電芯，電池模組和電池包。

其實就是一個很簡單的公式，電池包=N模組=N（M電芯）。

4、由于電池包關系到電池最終的形狀和車輛布置，大部分廠家會選擇采購電芯，自己來做電池系統。電池系統的能量密度和電芯選型有關，比如圓柱電池因為單個電芯容量小，電池系統結構復雜，在單個電芯能量密度占優勢的前提下，電池系統的能量密度相對會低一些。（結論參考來自麥肯錫的報告）

電動汽車制造商的電池供應鏈策略，原圖來自麥肯錫，42號車庫翻譯。

5、從結構上劃分，電芯重要有三種類型，方殼電池（Prismatic），軟包電池（Pouch）和圓柱電池（Cylindrical）。

從左到右分別為圓柱電池、方殼電池和軟包電池。

從原材料劃分，電芯有磷酸鐵鋰、鎳鈷錳（NCM）和鎳鈷鋁（NCA）等不同類型，這里的材料重要指的是正極材料。在原材料的影響中，正極材料對電芯的能量密度影響較大。

負極材料普遍以石墨為主，目前主流研究方向在探索硅碳負極的商業化。

電芯的結構和原材料組成的不同，對電芯的能量密度均有影響。

以上這些內容，我再把要點總結一下。

在我們討論電池對車輛續航里程的影響時，重要討論的是電池系統的能量密度和總體重量的結構布置。而電池系統的能量密度重要由電芯正負極材料和結構選型決定。

建立了框架上的基礎認識之后，我們現在可以針對具體的車型來談細節了。

我們由大到小來看。

首先，是電池包的整體結構。

在麥肯錫的報告中，提出一個很重要的結論，那就是不同車輛結構上布置的電池系統樣式，對電池系統的能量密度大小有重要影響。

關于這一點，我們直接看圖感受。

先來看一看在第二次電動汽車浪潮里，生產了第一款量產電動汽車EV1的老牌廠商通用。