2月中下旬，一则新闻让新能源车行业炸开了锅——特斯拉正与宁德时代共同研发『无钴电池』，或将用于国产Model 3车型。它直接造成几家有涉钴业务的上市公司直接跌停，但是对于消费者而言，可能不太理解这个消息背后的深刻意义。

那么，『无钴电池』到底是什么呢？它真的很重要吗？

这里简单科普一下，纯电车使用的动力电池，根据正极材料的不同分为几大类，目前市场最主流的两条技术线路就是『三元锂电池』和『磷酸铁锂电池』。这两种电池的隔膜、电解液以及负极材料基本都相同，唯一不同的是正极材料。

从广义上来看，电池的正极材料中含有钴元素的电池，都可称作『有钴电池』，正极材料中不含钴元素的电池，都可称作『无钴电池』。

从狭义认知来看，『三元锂』指的是包含镍（Ni）、钴（Co）、锰（Mn）或铝（Al）三种金属元素的聚合物，其中“NCM”、“NCA”中的C就代表钴元素，所以它们都属于『有钴电池』；而磷酸铁锂电池的正极是橄榄石结构的LiFePO4材料，所以我们通常会认为『无钴电池』就是磷酸铁锂。

再进一步说，为什么特斯拉突然要改用『无钴电池』呢？

其实，这些年来特斯拉一直都在致力于降低钴的使用量。2009年，在Roadster上，特斯拉用的是钴酸锂电池。2012年，在Model S上，钴的使用量是11千克/辆车。2018年，在Model 3上，钴的使用量为4.5千克/辆车。到如今。2020年，特斯拉打算使无钴电池。而钴的使用量逐步递减，最终目的还是因为『成本』。

我们都知道，电动车的核心部件是三电系统。三电系统中，以电池的成本最高，可占到整车成本的35%-40%；在三元锂电池中，又以钴材料的成本最高，可占整个电池包成本的30%-40%。而在磷酸铁锂电池中，正极材料只占电池成本约13%-15%。

在前一段世界召开的电动车百人会上，中国科学院院士欧阳明高提到，现阶段新能源车的动力电池的成本在0.6~1.0元/Wh之间，其中下限是相对更便宜的磷酸铁锂电池，上限是成本更高的三元锂电池。换装无钴电池，特斯拉又可以继续降本放量。

使用『无钴电池』，除了价格的下降，还包括价格与供应的稳定。因为钴通常是铜或镍开采的副产品，它容易受到这些金属的需求和价格波动的影响。

除此之外，很容易被人忽略的一点是：特斯拉与宁德时代采用新的电池技术，其实也是在摆脱核心供应商的桎梏。在此之前，我们都知道特斯拉与松下建立起了非常紧密的合作关系，但是在Model 3产能爬坡时，松下的电池供应速度被马斯克多次吐槽，传出不少“绯闻”。换句话说，当最关键的核心供应商只有一家的时候，对特斯拉的生产制造而言，是冒着极大的风险的。

增加供应商、开拓新的技术线路，将鸡蛋放在不同的篮子里，这在商业竞争中才是一个更加聪明的方案。就在笔者的落笔之时，又有新的消息传出特斯拉准备自产电池，这也佐证了这一点推测。

有趣的是，当外界纷纷猜测，特斯拉将与宁德时代共同研发新一代磷酸铁锂电池时，『特斯拉上海超级工厂』在抖音回复网友称：“请留意四月特斯拉的电池发布会，无钴，不代表一定是磷酸铁锂”，随后该条评论被官方删除。这让我们对两者合作的产生了更多的好奇。

但无论是使用不含钴的磷酸铁锂电池的路线，还是采用NCM811高镍电池向NCMA（镍钴锰铝）四元电池进阶、并在过程中逐渐以经过处理的其他包覆元素来代替钴的路线。这都是一件好事，因为：

于特斯拉而言，与国内动力电池巨头宁德时代合作，既可进一步降低成本，还可以提升效率，同时增加了电池供应渠道，还可以保证上海工厂不受电池瓶颈限制，可谓一石多鸟。

于新能源汽车市场而言，特斯拉与宁德时代的合作，或将进一步降低国产特斯拉的制造成本，进而将国产特斯拉售价空间继续下探，进一步激活国内25万级别的电动车市场。

无独有偶，在特斯拉公布前1个月，比亚迪也同时宣布推出新的“无钴电池”——超级磷酸铁锂电池，官方又称之为『刀片电池』。

所谓刀片电池，是指“长电芯方案”（主要指方形铝壳），一种通过增大电芯的长度（扁长化设计），以阵列的方式排布在一起，像“刀片”一样插入到电池包里面，从而改进电池包集成效率的技术。它不是指某一个特定尺寸的电芯，而是可以基于不同需求制作成不同尺寸的电芯，大致原理如下：

通过刀片电池的方式，比亚迪的磷酸铁锂电池的能量密度可达到180Wh/kg，相比此前提升大约9%，而体积能量密度可以提升50%，同时，通过更改内部机构等技术，单位成本可以降低30%。据比亚迪官方介绍，新的刀片电池寿命可达百万公里以上。

比亚迪官宣「汉」将是全球首款搭载「刀片电池」的车型，有望于今年6月上市。

刀片电池特殊的地方不仅是全新的电池排布结构，还有一个重点是，它是一款磷酸铁锂电池。这在三元锂电池方案蔚然成风的行情下，也是一个逆势而行的决断。

比亚迪选择它，也是看中了它的几个优点。

首先，磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便遇到高温或过充，也不会像钴电池一样、结构崩塌发热或是形成强氧化性物质，因此磷酸铁锂电池天生就具有更好的热稳定性，即使碰撞破裂也不容易发生自燃。

热稳定性更差的三元锂频发自燃

其次，磷酸铁锂还拥有更好的耐用性，完全充放电循环次数大于3500次后电量才会衰减到原有的80%。再来，因为它没有贵重金属（镍钴金属元素），所以在生产成本上较低，且生产环节更加环保。

以上优点都是三元锂电池不具备的。

我们看看销量。2019年，我国动力电池产销量分别累计为85.4GWh和75.6GWh，其中，三元电池产量累计55.1GWh，占总产量64.6%，累计销售53.0GWh，占总销量70.0%。磷酸铁锂电池产量累计27.7GWh，占总产量32.4%，累计销售20.6GWh，占总销量比27.2%。

从这个比例来看，三元锂电池的市场表现显然比磷酸铁锂更加强势，造成这个现象的原因，主要还是铁电池仍有不少缺点没被解决。

一是低温性能差，磷酸铁锂电池温度使用下限值-20℃，且低温环境下放电性能差，在0℃ 时的容量保持率约60～70%，-10℃时为40～55%，-20℃时为20～40%。与此相对，三元锂电池低温温度使用下限值-30℃，低温放电性能好，和磷酸铁锂电池相同低温条件下，冬季时里程衰减不到15%。所以，相较于三元锂电池组，磷酸铁锂更加依赖于电动车的用车环境和电池温控系统。

二是能量密度低。受制于化学特性，磷酸铁锂电池的电压平台低，普通磷酸铁锂电池的能量密度大概在140Wh/kg左右。哪怕是比亚迪的超级磷酸铁锂电池，能量密度也就只能达到180Wh/kg，距离三元锂电池动辄200Wh/kg以上能量密度，还是有差距。

还有一个大家比较容易忽略的点——补贴因素。之前的三元锂电池因为能量密度更大，能够拿到的补贴更多，大家自然走更加轻松的路，但是2019年的补贴全面下跌之后，两者的差距越来越小，这也是磷酸铁锂电池又重回人们的视野的重要原因之一。 

低温性能和政策原因，大家比较容易理解，我们这里重点说说铁电池的能量密度问题。这一点正是宁德时代和比亚迪攻坚的重点：比亚迪交出的是『刀片电池』结构，而宁德时代交出的就是『CTP技术』。

比亚迪刀片电池的特点

从比亚迪披露的专利来看，刀片电池是把电芯长度拉长，厚度做薄，做成430mm甚至2500mm的超长电芯，其电芯是两端出极耳。和传统方形电池相比，呈现“扁平”和“长条”形状，并且直接省去了电池模组这个环节。

在电池包总体积一致的情况下，现有的电池PACK结构，多出了各模组的侧板、端板、紧固件、横梁、纵梁等组件；而采用了新结构的比亚迪电池包，除去电池管理系统、配电箱等组件，包内空间利用率大概在62%左右。受到不同的电芯布局方式影响，包内空间利用率分别为55%到65%，如有需求甚至可以达到80%。

由于零部件的减少，带来重量的减少，因此单位质量能量密度也能够提高，整车续航里程也能提高。采用新结构的电池PACK，带电量约增加20%-30%，续航里程也能提升20%-30%。

宁德时代CTP的特点

相比比亚迪的刀片电池，宁德时代在技术上并没有那么激进，它还是保留了模组概念，只不过模组的数量减少了，或者说每一个模组都变大了。

根据宁德时代的专利，一个大模组里面被若干个塑料材质的散热板分割成一个个小的空间，方壳电芯就像电脑硬盘一样，可以插进这些小空间。

每个电芯的侧面还贴有导热硅胶垫片，且电芯宽度方向的散热板留有散热通道，可以直接于外部的冷却管路连接。

根据宁德时代的数据显示，这样做能够减少约40%的零部件，这些零部件来自模组之间的连接线束、侧板、底板等。此外，在电池体积不变的情况下，采用CTP技术的电池Pack包内体积利用率也提升了15%-20%。

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宁德时代的CTP技术，比亚迪的刀片电池技术，都大幅提升了磷酸铁锂电池的能量密度，当这一块短板被补齐，后补贴时代，我们或许很快就能看到铁电池的回归。

其实，无论特斯拉和宁德时代最终决定使用什么技术线路，它和比亚迪的选择，都会对现有的三元锂电池市场造成极大的冲击。届时，车型的成本减低，消费者也能用更少的钱买到同样出色的产品了。

（图/文/摄：皆电 唐科）