三、电池：技术代际领先，未来向耐用消费品发展 

电池包外观对比：集成度领先同时期车型，目前仍然处于领先地位 Model 3 电池包采用 4 块大模组，与同期的 iD.4 X，宝马 iX3 的电池包相比，采用大 模组技术，集成度更高，内部布局更为整洁，电池包技术目前仍处于领先地位。

1、集成方式：小模组→大模组→无模组 CTC，集成度不断提提升，降本增效 

集成度提升，减少非必要零件，降低成本，提高续航里程。在旧款的 Model S 中，电 池包采用 16 个小电池模组，分模组进行电池管理；在 2022 款 Model S 中，电池包采用 5 块大模组方式集成，电池包中结构件数量减少，重量减轻，系统能量密度提升，在同样采 用 100kWh 的 1865 电池的情况下，整车续航里程从 335 英里增加至 405 英里，提升 21%；在最新的 CTC 技术中，直接由电芯作为车身的一部分，电池包上盖与车身地板融合，取 消模组设计，进一步提高系统集成效率，成本降低 6%，续航里程提高 16%。

适配性：兼容不同数量、类型的电芯，多材料体系、多供应商方案共存 

当前特斯拉电池包系统，多材料、多供应商、多类型电池共存。目前特斯拉电池包采 用多材料体系、多供应商方案。当前，特斯拉的标续版车型中采用磷酸铁锂电池材料体系， 长续航和高性能车型中采用三元锂电池材料体系，形成了多种材料体系并存的格局。供应 商方面，北美工厂生产的车型采用松下的圆柱电池，上海工厂生产的车型采用宁德时代的 方形电池以及 LGES 的圆柱形电池，多供应商下多种电池类型共存。

电池包空间灵活排布，兼容多材料体系。铁锂版标续 Model 3 出现之前，三元版标续 Model 3 采用不占满电池包的方式，保留长续版 188L 的电池包体积，仅占用约 3/4 的电池 包空间，放入 53kWh 电池；切换到铁锂版标续 Model 3 后，用磷酸铁锂电芯将电池包空 间全部填满，由于磷酸铁锂电芯的能量密度低于三元电芯，对应带电量 55kWh，达到与此 前三元版标续 Model 3 相同的续航能力。

2、冷却管路设计：蛇形冷却→直线冷却，缩短冷管长度，更快、更充分冷却 

特斯拉早期的 Model S/X 电池模组中，冷却管路采用蛇形布置的冷却管，即长冷却 管穿越于整个电池模组中。如图中所示，2013 款 Model S 中采用一条蛇形冷却管，覆盖 444 颗电芯；2017 款 Model S 中采用两条蛇形冷却管，每根冷却管覆盖 258 颗电芯。

Model 3 开始，特斯拉采用直线冷却。冷却液从模组一侧分 7 根直线冷却管流入，从 另一端流出，单根冷却管覆盖 164 颗电芯。单根冷却管覆盖数减少，冷却效果更充分；冷 管长度减小，冷却更快。核心原因，一方面 Model 3 升级为大模组方案，模组内需冷却的 电芯数增加；另一方面，在快充的需求下，对于电芯更快、更充分的冷却需求提升。

在最新的 2022 款 Model S 上，直线冷却进一步升级为 U 型直线冷却。U 型是指横向 来看，每根冷却管在竖直方向 U 型折叠，单侧流入流出；直线是指俯视来看，U 型冷却管 直线布置。纵向 U 型排布的好处是，对于不同位置的电芯的冷却效果更加均匀；直线排布 则是保持单管更少的电芯覆盖量，2022 款 Model S 模组内布置 11 根 U 型冷却管，单管覆 盖电芯数进一步下降至单管 144 颗。

横向对比来看，国内市场电动车方案以方形为主，方形电芯方案下，主流方案是在电 池包下方铺设冷板，通过界面导热材料将电芯中的热量导至冷板，实现冷却。随着电池能 量密度、充放电功率要求的提升，对于电池冷却的需求提升，宁德时代最新发布的麒麟电 池中，将隔热垫、水冷板、横纵梁整合为一体，冷板从水平放置变为类似特斯拉冷却管的 竖直、间隔放置，换热面积扩大 4 倍，支持 4C 快充，同时起到冷却与支撑作用。

3、导热阻燃设计：增加灌封胶与防火泡棉，导热阻燃升级 

灌封胶加发泡泡棉，导热阻燃设计升级。早期 Model S/X 中依靠液冷及热管理系统对 电池包热失控进行软防控。随着电动车自燃事故的发生以及法规层面对热失控要求趋严， 特斯拉采用了灌封胶加发泡泡棉的阻燃方案。类似于电子元件中灌封的概念，特斯拉在动 力电池包中采用灌封胶填充圆柱电池间的空隙，起到避免电芯间传热、提高对冲击的稳定 性，提高电池包整体的热稳定性和机械稳定性。同时，特斯拉在上盖中加入隔热发泡泡棉， 将热量阻绝在客舱外。

市面上多种阻燃设计方案共存，尚未达成共识。当前防火阻燃方案众多，例如凯迪拉 克 Lyriq 和广汽埃安采用气凝胶薄片隔绝电芯之间传热，同时达到轻量化的效果；极狐在 电池包上覆盖陶瓷纤维防火毯；Rivian 中采用金云母板覆盖在电池包上放；岚图的“琥珀” 和“云母”电池系统，分别对应在电池包内加入气凝胶和层状云母的方式达到隔热阻燃效果。

4、电芯：从 18650 到 2170 再到 4680，成本降低、续航里程提升 

4680 电池，续航里程提升下的降本最优解。最早特斯拉采用直径 18mm，高 65mm 的 1865 电池，后续采用直径 21mm，高 70mm 的 2170 电池，相较于 1865 电池能量密 度提升，成本下降。2020 年特斯拉电池日上，特斯拉发布 4680 电池，相较于此前采用的 2170 电池，4680 电池的电芯容量是其 5 倍，能够提高相应车型 16%的续航里程，输出功 率 6 倍于 2170 电池。其中电池直径为 46mm 是做大电池后成本降低和续航里程提升同时 达到最优得出。

4680 搭配全极耳，提升能量密度的同时，为功率密度提升打开空间。由于全极耳比 单极耳多出两块集流盘，而小电池中集流盘占到电池体积比例更高，影响能量密度，因此 大电池更适配全极耳。在产热方面，全极耳结构的电池由于电流在集流体上流过的电流路 径更短，电阻减小而产热减小为单极耳结构的 20%；散热方面，全极耳结构电池沿径向形 成强导热路径，热管理难度与能耗降低。因此 4680 电池扩大尺寸提升容量的同时，全极耳结构减小了电阻发热和电池冷却所带来的损耗，最终电池的有效能量及能量密度增加。另外，由于全极耳产热小、散热快，为 4680 电池实现大功率快充创造了物理条件。

4680 电池通过新结构、新材料应用，实现“能量密度高、倍率高、成本低”的不可 能三角。在实现高能量密度、高倍率的情况下，4680 的大电芯摊薄非活性物质成本，尽 可能做高能量密度摊薄总体单 Wh 成本，生产过程简化节省成本。