特斯拉汽车公司是第一家制造全电动汽车的汽车制造商，该汽车可以真正替代传统的汽油汽车。虽然其他汽车制造商生产的是低档城市电动汽车或插电式混合动力车，但特斯拉的Model S能够在全国范围内行驶而无需减少汽油。是什么让特斯拉与众不同？
显而易见的答案：更大的电池
随便的观察者可能会问这个问题。很明显，不是吗？虽然宝马i3，福特福克斯（Ford Focus Electric）和日产LEAF之类的汽车分别提供19 kWh，23 kWh和24 kWh的电池，其全电范围小于85英里，但特斯拉Model S却可以选择60 kWh或85千瓦时，适用范围为208或265英里。
尽管额外容量的增加会带来效率损失，但更多的电池意味着更大的范围。就那么简单。
还是那么简单？
不完全的。缺少的因素是包装和成本，这正是特斯拉真正的亮点。从零开始设计电动汽车意味着特斯拉几乎可以按照其想要的做任何事情–在没有传统ICE平台或传统发动机和变速箱的阻碍的情况下，汽车制造商可以自由地围绕电池组建造整辆汽车。（您可能想在EquipmentArea上详细查看最新的汽车电池）。
结果是形成了Model S地板的平坦平板，可在不牺牲内部空间的情况下制造非常大的电池。（i3也采用干净的设计，采用了类似的策略）。实际上，Model S的内部容积在所有方面都非常出色。
当然，该车辆的尺寸要比上述紧凑型掀背车大得多，但采用常规架构，在当今的能源密度下，根本无法容纳60或85 kWh的电池容量。见证丰田RAV4 EV，这是一款只能合理容纳42 kWh特斯拉电池的SUV。
还有一个空气动力学问题–特斯拉的Model S由于在任何量产汽车中阻力系数最低（0.24）之一而在高速公路驾驶中表现出色。具有60或85 kWh电池重量的空气动力学性能较差的车辆可能无法达到相同的续航里程。
业界领先的电池组成本
众所周知，电动汽车行业中的电池成本很难估算，原因有几个。汽车制造商和电池制造商保持警惕，尽管成本每年都在下降，但由于汽车本身的电池组并非每年都在更新，因此这种减少并未立即反映在车辆中。
电池成本的未来预测差异很大，但Navigant Research（最值得信赖的来源之一）估计，2013年电池行业的行业成本为500美元/千瓦时，预计到2015年将降至300美元/千瓦时，到2020年将降至180美元/千瓦时。这些估算不包括与构成电池组的其他组件（如电子设备，冷却设备和外壳）相关的成本。
导航首席执行官的数字在一定程度上得到了福特首席执行官艾伦·穆拉利（Alan Mullaly）在2012年的承认，即当时的Focus Electric电池组的成本在12,000至15,000美元之间，或每千瓦时520至650美元。鉴于福特的电池是由LG Chem供应的，LG Chem也供应雪佛兰Volt，因此可以合理地预期Volt的价格会相似，但由于销量增加而有所降低。
福特福克斯电动汽车仍在使用相同的组件，其下一代版本将于2016年推出。不过，雪佛兰Volt和日产LEAF最近都对其电池进行了较小的更新，因此它们的成本很可能反映了当前的行业标准。
目前，这可能意味着在电池组水平上约为$ 400- $ 450 / kWh，对于17-kWh Volt电池组约为$ 6,800- $ 7,650，对于24kWh LEAF则为$ 9,600- $ 10,800。
另一方面，根据大多数受过良好教育的估计，特斯拉正在实现的电池组成本在$ 240- $ 280 / kWh的范围内。首席技术官Straubel去年通过回旋方式确认了这些数字，他声称Model S电池“在大多数情况下不到成本的四分之一”。这种“大多数情况”可能是指标准的60 kWh和85 kWh型号，而不是顶级的P85性能版本。
60千瓦时Model S零售价为69,900美元，而85千瓦时Model S售价为79,900美元。如果Straubel的陈述被保守地解释-即假设他指的是MSRP而不是制造成本，并且正好将总成本的1/4当作电池的成本-我们可以初步推断出Model S电池组的成本介于每千瓦时235美元和290美元，这是业界最低的。
特斯拉电池出色的真正原因
那么，即使没有即将推出的Gigafactory，特斯拉又如何在电池成本上具有如此巨大的优势（顺便说一句，如果在2017-2018年上线，则将进一步降低30％的成本，甚至可能在没有电池化学改进的情况下进一步降低成本）？
访问Torque News主页以获取更多故事。首先，值得探索竞争对手汽车制造商采用的策略。生产插电式汽车的所有其他OEM均使用袋形或方形电池，也称为大幅面电池。该技术的主要优势在于，较大的电池意味着电池更少的简单包装，而扁平的单个电池可以紧密地包装在一起。
然而，特斯拉却走了一条不同的道路。该公司从松下购买了商品化的18650圆柱型镍钴铝（NCA）化学电池，该电池比AA电池要大一些。第一个优势是这种小型单元的现有规模经济带来的低成本，这种单元最初是为笔记本电脑开发的。
宾州州立大学电池与储能技术中心的联合主任克里斯·拉恩（Chris Rahn）博士解释了特斯拉在使用商用电池来扭矩新闻方面的优势：
“通过使用现成的电池，特斯拉能够保持最先进的状态，而无需专门包装。圆柱状细胞的性能也比袋状细胞好。”
表现更好意味着什么？根据Menahem Anderman博士的《特斯拉电池报告》，由于NCA化学成分和高密度电极的作用，S型电池的比能量为233 Wh / kg。这比目前的行业标准高出约50％，以LEAF的155 Wh / kg为例。
18650电池的另一个关键特性是容量比大幅面电池低。具有NCA化学成分的Panasonic 18650电池的额定容量为3.1 Ah，而典型的大幅面电池相差很大，但可以超过50 Ah。
这意味着小尺寸的电池所包含的能量更少，因此固有地危险性也较小。18650电池还具有金属外壳，可提高耐用性。虽然其他汽车制造商出于安全性和可靠性的原因而选择采用中等能量密度袋式电池的保守设计，但特斯拉使用的是能量密度最佳的电池，然后在电池组中的7,000个左右电池之间留出更多空间。
然而，随着汽车制造商对该技术的信心增强，预计将在几年后面世的下一代电池组将使用能量密度提高的袋式电池，以缩小与特斯拉电池技术的性能差距。
安全第一
在波音787 Dreamliner电池大火之后，特斯拉首席执行官埃隆·马斯克（Elon Musk）向彭博社解释了其公司的战略：
“我们在Tesla和SpaceX采取的方法是，我们使用较小的电池单元，它们之间有间隙，并且我们确保如果发生热失控事件而产生大量的火和烟，从而将火引向其他电池，所以你没有多米诺骨牌效应...
拥有可靠，安全且可长时间使用的电池组的长期解决方案是减小电池单元的尺寸，使更多的电池单元更小，间隙更大以及电池之间的隔热性更高。”
特斯拉是冷却和安全方面的创新者，因为电池温度由复杂的液体冷却回路控制，该回路可以快速散热，并允许Model S从电池中提取大量电能，并与特斯拉一样快地恢复增压器。
特斯拉电池组还使用所谓的“膨胀胶”，该物质是喷洒到电池组和内部的物质。当暴露在高温下时，粘胶将吸收热量并发生化学反应，使其膨胀。在大多数情况下，这是一个非常有效的安全机制。
但是，一个明显的例外是道路碎屑的灾难性渗透–在这种情况下，构成Model S底部的电池比其他设计更容易受到伤害，因此所有新Model S都配备了底部钛合金防护罩。
马斯克在波音公司的评论中提到了各种电池技术优点的另一个考虑因素是老化。在这方面，特斯拉似乎比大多数人都想出更好的方法：虽然几年来我们还不知道Model S电池老化的真正影响，但早期的Tesla Roadster电池的表现出奇地好，尤其是与早期的相比。某些大型LEAF电池的容量降低问题。
这种分析绝不会涵盖特斯拉电池技术的所有细节。即使该公司的专利现在已向其他汽车制造商开放，但特斯拉仍保留了许多自己的权利。特斯拉汽车俱乐部（Tesla Motors Club）可以很好地了解该公司的一些关键电池技术专利。
可以想象，特斯拉在电池技术方面的优势只会随着超级工厂的开业而增加。马斯克表示，如果将电池成本降低到100美元/千瓦时要花10年的时间，他“会感到失望”，而在这个数字上，特斯拉汽车会降低同等汽油汽车的价格。
但是，一些行业分析师认为，袋式电池将在几年内在成本和能量密度上赶上特斯拉的技术。随后的电动汽车行业将热切地关注这种情况是否会发生。
注意：本文于2014年10月22日进行了编辑，以包含有关袋形容器与圆柱形电池的其他信息。
