來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
好消息是特斯拉其實並沒有忘本拋棄了感應電機，他們的雙電機版本，前驅用的還是感應電機。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
好消息是特斯拉其實並沒有忘本拋棄了感應電機，他們的雙電機版本，前驅用的還是感應電機。
馬斯克的推文，前驅感應電機，後驅是 IPMSRM
6. 怎麼做到的？
特斯拉很早前就說過 model 3 動力系統的耐久目標要達到 1Mn miles（約 161 萬㎞），前不久他們還真就展示了剛經過 1Mn miles 耐久測試的動力驅動單元。然後馬斯克發推說「 Model 3 motor/gearbox still in good condition after driving 1Mn miles. Designed for ultra high endurance.」
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
好消息是特斯拉其實並沒有忘本拋棄了感應電機，他們的雙電機版本，前驅用的還是感應電機。
馬斯克的推文，前驅感應電機，後驅是 IPMSRM
6. 怎麼做到的？
特斯拉很早前就說過 model 3 動力系統的耐久目標要達到 1Mn miles（約 161 萬㎞），前不久他們還真就展示了剛經過 1Mn miles 耐久測試的動力驅動單元。然後馬斯克發推說「 Model 3 motor/gearbox still in good condition after driving 1Mn miles. Designed for ultra high endurance.」
而且馬斯克還說過 Semi 正在突破目標 1Mn miles 的研發，Semi 正在用 Model 3 的動力單元負載進行著測試。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
好消息是特斯拉其實並沒有忘本拋棄了感應電機，他們的雙電機版本，前驅用的還是感應電機。
馬斯克的推文，前驅感應電機，後驅是 IPMSRM
6. 怎麼做到的？
特斯拉很早前就說過 model 3 動力系統的耐久目標要達到 1Mn miles（約 161 萬㎞），前不久他們還真就展示了剛經過 1Mn miles 耐久測試的動力驅動單元。然後馬斯克發推說「 Model 3 motor/gearbox still in good condition after driving 1Mn miles. Designed for ultra high endurance.」
而且馬斯克還說過 Semi 正在突破目標 1Mn miles 的研發，Semi 正在用 Model 3 的動力單元負載進行著測試。
7. 強大的 SiC MOSFET
這個當然還是得靠圖片，感謝 Munro 老爺子，謎底其實和電機轉子的圖片公開時一起很快就解開了。就是下面這個東西。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
好消息是特斯拉其實並沒有忘本拋棄了感應電機，他們的雙電機版本，前驅用的還是感應電機。
馬斯克的推文，前驅感應電機，後驅是 IPMSRM
6. 怎麼做到的？
特斯拉很早前就說過 model 3 動力系統的耐久目標要達到 1Mn miles（約 161 萬㎞），前不久他們還真就展示了剛經過 1Mn miles 耐久測試的動力驅動單元。然後馬斯克發推說「 Model 3 motor/gearbox still in good condition after driving 1Mn miles. Designed for ultra high endurance.」
而且馬斯克還說過 Semi 正在突破目標 1Mn miles 的研發，Semi 正在用 Model 3 的動力單元負載進行著測試。
7. 強大的 SiC MOSFET
這個當然還是得靠圖片，感謝 Munro 老爺子，謎底其實和電機轉子的圖片公開時一起很快就解開了。就是下面這個東西。
原來厲害在強大的逆變器。Model 3 是第一款在電機控制器中採用 SiC MOSFET 的電動車（總共 24 個 SICMOS ），好處當然就是可以大幅提高逆變器的功率密度，讓工作效率和續航等啥的變得很牛。
特別誇獎了電池的一致性極高，還拿出來基於 Nvidia 的改的那塊板子，說簡直是航天級的水準。但當時他因為不知道 Nvidia 是啥公司，還被 diss 說根本不懂 IC 的部分。
8. 競品對比
電機這部分 Munro 說的比較深入，其實關鍵點在幾個月前 Bloomberg 的視頻中他就談到過了。
首先看一下，Model 3 的電機是競品中重量最輕、成本最低，但輸出功率卻是最大的。這套電機的效率比競品的效率大約高出多少呢？Munro 說的還特別有技術性，square root of 2（ 2 的平方根），普通話翻譯過來就是高出 40% 左右。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
好消息是特斯拉其實並沒有忘本拋棄了感應電機，他們的雙電機版本，前驅用的還是感應電機。
馬斯克的推文，前驅感應電機，後驅是 IPMSRM
6. 怎麼做到的？
特斯拉很早前就說過 model 3 動力系統的耐久目標要達到 1Mn miles（約 161 萬㎞），前不久他們還真就展示了剛經過 1Mn miles 耐久測試的動力驅動單元。然後馬斯克發推說「 Model 3 motor/gearbox still in good condition after driving 1Mn miles. Designed for ultra high endurance.」
而且馬斯克還說過 Semi 正在突破目標 1Mn miles 的研發，Semi 正在用 Model 3 的動力單元負載進行著測試。
7. 強大的 SiC MOSFET
這個當然還是得靠圖片，感謝 Munro 老爺子，謎底其實和電機轉子的圖片公開時一起很快就解開了。就是下面這個東西。
原來厲害在強大的逆變器。Model 3 是第一款在電機控制器中採用 SiC MOSFET 的電動車（總共 24 個 SICMOS ），好處當然就是可以大幅提高逆變器的功率密度，讓工作效率和續航等啥的變得很牛。
特別誇獎了電池的一致性極高，還拿出來基於 Nvidia 的改的那塊板子，說簡直是航天級的水準。但當時他因為不知道 Nvidia 是啥公司，還被 diss 說根本不懂 IC 的部分。
8. 競品對比
電機這部分 Munro 說的比較深入，其實關鍵點在幾個月前 Bloomberg 的視頻中他就談到過了。
首先看一下，Model 3 的電機是競品中重量最輕、成本最低，但輸出功率卻是最大的。這套電機的效率比競品的效率大約高出多少呢？Munro 說的還特別有技術性，square root of 2（ 2 的平方根），普通話翻譯過來就是高出 40% 左右。
Munro 讓節目組拍下了這張對比圖
而讓 Model 3 的電機如此高效的原因就是那幾塊神奇的永磁塊。
9. 神祕的磁塊
來看 Munro 之前在網上流出的一些拆解圖片，看看那些磁塊所在的位置。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
好消息是特斯拉其實並沒有忘本拋棄了感應電機，他們的雙電機版本，前驅用的還是感應電機。
馬斯克的推文，前驅感應電機，後驅是 IPMSRM
6. 怎麼做到的？
特斯拉很早前就說過 model 3 動力系統的耐久目標要達到 1Mn miles（約 161 萬㎞），前不久他們還真就展示了剛經過 1Mn miles 耐久測試的動力驅動單元。然後馬斯克發推說「 Model 3 motor/gearbox still in good condition after driving 1Mn miles. Designed for ultra high endurance.」
而且馬斯克還說過 Semi 正在突破目標 1Mn miles 的研發，Semi 正在用 Model 3 的動力單元負載進行著測試。
7. 強大的 SiC MOSFET
這個當然還是得靠圖片，感謝 Munro 老爺子，謎底其實和電機轉子的圖片公開時一起很快就解開了。就是下面這個東西。
原來厲害在強大的逆變器。Model 3 是第一款在電機控制器中採用 SiC MOSFET 的電動車（總共 24 個 SICMOS ），好處當然就是可以大幅提高逆變器的功率密度，讓工作效率和續航等啥的變得很牛。
特別誇獎了電池的一致性極高，還拿出來基於 Nvidia 的改的那塊板子，說簡直是航天級的水準。但當時他因為不知道 Nvidia 是啥公司，還被 diss 說根本不懂 IC 的部分。
8. 競品對比
電機這部分 Munro 說的比較深入，其實關鍵點在幾個月前 Bloomberg 的視頻中他就談到過了。
首先看一下，Model 3 的電機是競品中重量最輕、成本最低，但輸出功率卻是最大的。這套電機的效率比競品的效率大約高出多少呢？Munro 說的還特別有技術性，square root of 2（ 2 的平方根），普通話翻譯過來就是高出 40% 左右。
Munro 讓節目組拍下了這張對比圖
而讓 Model 3 的電機如此高效的原因就是那幾塊神奇的永磁塊。
9. 神祕的磁塊
來看 Munro 之前在網上流出的一些拆解圖片，看看那些磁塊所在的位置。
你能看到轉子上那些長方形的磁鐵嵌入的位置嗎？缺了一塊，估計就是 Munro 拆下來的那塊。Musk 曾經發推說這是 International Permanent Magnet（IPM），因為 IPM 早在日系為主的一些混動車型上採用了，當時就想說這沒什麼稀奇的。
來看一下近鏡頭，這就是從電機上拆下來的其中一塊長方形磁塊。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
好消息是特斯拉其實並沒有忘本拋棄了感應電機，他們的雙電機版本，前驅用的還是感應電機。
馬斯克的推文，前驅感應電機，後驅是 IPMSRM
6. 怎麼做到的？
特斯拉很早前就說過 model 3 動力系統的耐久目標要達到 1Mn miles（約 161 萬㎞），前不久他們還真就展示了剛經過 1Mn miles 耐久測試的動力驅動單元。然後馬斯克發推說「 Model 3 motor/gearbox still in good condition after driving 1Mn miles. Designed for ultra high endurance.」
而且馬斯克還說過 Semi 正在突破目標 1Mn miles 的研發，Semi 正在用 Model 3 的動力單元負載進行著測試。
7. 強大的 SiC MOSFET
這個當然還是得靠圖片，感謝 Munro 老爺子，謎底其實和電機轉子的圖片公開時一起很快就解開了。就是下面這個東西。
原來厲害在強大的逆變器。Model 3 是第一款在電機控制器中採用 SiC MOSFET 的電動車（總共 24 個 SICMOS ），好處當然就是可以大幅提高逆變器的功率密度，讓工作效率和續航等啥的變得很牛。
特別誇獎了電池的一致性極高，還拿出來基於 Nvidia 的改的那塊板子，說簡直是航天級的水準。但當時他因為不知道 Nvidia 是啥公司，還被 diss 說根本不懂 IC 的部分。
8. 競品對比
電機這部分 Munro 說的比較深入，其實關鍵點在幾個月前 Bloomberg 的視頻中他就談到過了。
首先看一下，Model 3 的電機是競品中重量最輕、成本最低，但輸出功率卻是最大的。這套電機的效率比競品的效率大約高出多少呢？Munro 說的還特別有技術性，square root of 2（ 2 的平方根），普通話翻譯過來就是高出 40% 左右。
Munro 讓節目組拍下了這張對比圖
而讓 Model 3 的電機如此高效的原因就是那幾塊神奇的永磁塊。
9. 神祕的磁塊
來看 Munro 之前在網上流出的一些拆解圖片，看看那些磁塊所在的位置。
你能看到轉子上那些長方形的磁鐵嵌入的位置嗎？缺了一塊，估計就是 Munro 拆下來的那塊。Musk 曾經發推說這是 International Permanent Magnet（IPM），因為 IPM 早在日系為主的一些混動車型上採用了，當時就想說這沒什麼稀奇的。
來看一下近鏡頭，這就是從電機上拆下來的其中一塊長方形磁塊。
之前 Munro 在 Bloomberg 的視頻中也特別提到這個磁塊設計的創新性，就是當時沒解釋到底創新在哪裡。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
好消息是特斯拉其實並沒有忘本拋棄了感應電機，他們的雙電機版本，前驅用的還是感應電機。
馬斯克的推文，前驅感應電機，後驅是 IPMSRM
6. 怎麼做到的？
特斯拉很早前就說過 model 3 動力系統的耐久目標要達到 1Mn miles（約 161 萬㎞），前不久他們還真就展示了剛經過 1Mn miles 耐久測試的動力驅動單元。然後馬斯克發推說「 Model 3 motor/gearbox still in good condition after driving 1Mn miles. Designed for ultra high endurance.」
而且馬斯克還說過 Semi 正在突破目標 1Mn miles 的研發，Semi 正在用 Model 3 的動力單元負載進行著測試。
7. 強大的 SiC MOSFET
這個當然還是得靠圖片，感謝 Munro 老爺子，謎底其實和電機轉子的圖片公開時一起很快就解開了。就是下面這個東西。
原來厲害在強大的逆變器。Model 3 是第一款在電機控制器中採用 SiC MOSFET 的電動車（總共 24 個 SICMOS ），好處當然就是可以大幅提高逆變器的功率密度，讓工作效率和續航等啥的變得很牛。
特別誇獎了電池的一致性極高，還拿出來基於 Nvidia 的改的那塊板子，說簡直是航天級的水準。但當時他因為不知道 Nvidia 是啥公司，還被 diss 說根本不懂 IC 的部分。
8. 競品對比
電機這部分 Munro 說的比較深入，其實關鍵點在幾個月前 Bloomberg 的視頻中他就談到過了。
首先看一下，Model 3 的電機是競品中重量最輕、成本最低，但輸出功率卻是最大的。這套電機的效率比競品的效率大約高出多少呢？Munro 說的還特別有技術性，square root of 2（ 2 的平方根），普通話翻譯過來就是高出 40% 左右。
Munro 讓節目組拍下了這張對比圖
而讓 Model 3 的電機如此高效的原因就是那幾塊神奇的永磁塊。
9. 神祕的磁塊
來看 Munro 之前在網上流出的一些拆解圖片，看看那些磁塊所在的位置。
你能看到轉子上那些長方形的磁鐵嵌入的位置嗎？缺了一塊，估計就是 Munro 拆下來的那塊。Musk 曾經發推說這是 International Permanent Magnet（IPM），因為 IPM 早在日系為主的一些混動車型上採用了，當時就想說這沒什麼稀奇的。
來看一下近鏡頭，這就是從電機上拆下來的其中一塊長方形磁塊。
之前 Munro 在 Bloomberg 的視頻中也特別提到這個磁塊設計的創新性，就是當時沒解釋到底創新在哪裡。
你可以從磁塊上清晰看到有三個條紋，那就是四塊磁極彼此排斥的永磁塊的結合部分。而特斯拉竟然把這些磁塊黏在了一起（回憶下小時候玩過的吸鐵石，如果想把磁極彼此排斥的那面對在一起，如果是磁力特別大的吸鐵石，徒手簡直是不可能的），Munro 說他也不知道用了什麼厲害的膠。
這些磁極彼此的排斥力有多大呢？Munro 說他剛開始拆下來看到這個小磁塊的時候感到很新鮮，然後打算把這些黏連在一起的磁塊拆開來看看，結果四個東西就像爆炸一樣崩開了。
05
人們買的不是電動車，而是特斯拉
電池成本差距似乎會越拉越大，早些時候FT預測電芯成本時，特斯拉已經遙遙領先了。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
好消息是特斯拉其實並沒有忘本拋棄了感應電機，他們的雙電機版本，前驅用的還是感應電機。
馬斯克的推文，前驅感應電機，後驅是 IPMSRM
6. 怎麼做到的？
特斯拉很早前就說過 model 3 動力系統的耐久目標要達到 1Mn miles（約 161 萬㎞），前不久他們還真就展示了剛經過 1Mn miles 耐久測試的動力驅動單元。然後馬斯克發推說「 Model 3 motor/gearbox still in good condition after driving 1Mn miles. Designed for ultra high endurance.」
而且馬斯克還說過 Semi 正在突破目標 1Mn miles 的研發，Semi 正在用 Model 3 的動力單元負載進行著測試。
7. 強大的 SiC MOSFET
這個當然還是得靠圖片，感謝 Munro 老爺子，謎底其實和電機轉子的圖片公開時一起很快就解開了。就是下面這個東西。
原來厲害在強大的逆變器。Model 3 是第一款在電機控制器中採用 SiC MOSFET 的電動車（總共 24 個 SICMOS ），好處當然就是可以大幅提高逆變器的功率密度，讓工作效率和續航等啥的變得很牛。
特別誇獎了電池的一致性極高，還拿出來基於 Nvidia 的改的那塊板子，說簡直是航天級的水準。但當時他因為不知道 Nvidia 是啥公司，還被 diss 說根本不懂 IC 的部分。
8. 競品對比
電機這部分 Munro 說的比較深入，其實關鍵點在幾個月前 Bloomberg 的視頻中他就談到過了。
首先看一下，Model 3 的電機是競品中重量最輕、成本最低，但輸出功率卻是最大的。這套電機的效率比競品的效率大約高出多少呢？Munro 說的還特別有技術性，square root of 2（ 2 的平方根），普通話翻譯過來就是高出 40% 左右。
Munro 讓節目組拍下了這張對比圖
而讓 Model 3 的電機如此高效的原因就是那幾塊神奇的永磁塊。
9. 神祕的磁塊
來看 Munro 之前在網上流出的一些拆解圖片，看看那些磁塊所在的位置。
你能看到轉子上那些長方形的磁鐵嵌入的位置嗎？缺了一塊，估計就是 Munro 拆下來的那塊。Musk 曾經發推說這是 International Permanent Magnet（IPM），因為 IPM 早在日系為主的一些混動車型上採用了，當時就想說這沒什麼稀奇的。
來看一下近鏡頭，這就是從電機上拆下來的其中一塊長方形磁塊。
之前 Munro 在 Bloomberg 的視頻中也特別提到這個磁塊設計的創新性，就是當時沒解釋到底創新在哪裡。
你可以從磁塊上清晰看到有三個條紋，那就是四塊磁極彼此排斥的永磁塊的結合部分。而特斯拉竟然把這些磁塊黏在了一起（回憶下小時候玩過的吸鐵石，如果想把磁極彼此排斥的那面對在一起，如果是磁力特別大的吸鐵石，徒手簡直是不可能的），Munro 說他也不知道用了什麼厲害的膠。
這些磁極彼此的排斥力有多大呢？Munro 說他剛開始拆下來看到這個小磁塊的時候感到很新鮮，然後打算把這些黏連在一起的磁塊拆開來看看，結果四個東西就像爆炸一樣崩開了。
05
人們買的不是電動車，而是特斯拉
電池成本差距似乎會越拉越大，早些時候FT預測電芯成本時，特斯拉已經遙遙領先了。
而目前 Giga1 的產能已經馬上就要逼近 35GWh 了，今年再預測的話成本可能又不是這個數了。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
好消息是特斯拉其實並沒有忘本拋棄了感應電機，他們的雙電機版本，前驅用的還是感應電機。
馬斯克的推文，前驅感應電機，後驅是 IPMSRM
6. 怎麼做到的？
特斯拉很早前就說過 model 3 動力系統的耐久目標要達到 1Mn miles（約 161 萬㎞），前不久他們還真就展示了剛經過 1Mn miles 耐久測試的動力驅動單元。然後馬斯克發推說「 Model 3 motor/gearbox still in good condition after driving 1Mn miles. Designed for ultra high endurance.」
而且馬斯克還說過 Semi 正在突破目標 1Mn miles 的研發，Semi 正在用 Model 3 的動力單元負載進行著測試。
7. 強大的 SiC MOSFET
這個當然還是得靠圖片，感謝 Munro 老爺子，謎底其實和電機轉子的圖片公開時一起很快就解開了。就是下面這個東西。
原來厲害在強大的逆變器。Model 3 是第一款在電機控制器中採用 SiC MOSFET 的電動車（總共 24 個 SICMOS ），好處當然就是可以大幅提高逆變器的功率密度，讓工作效率和續航等啥的變得很牛。
特別誇獎了電池的一致性極高，還拿出來基於 Nvidia 的改的那塊板子，說簡直是航天級的水準。但當時他因為不知道 Nvidia 是啥公司，還被 diss 說根本不懂 IC 的部分。
8. 競品對比
電機這部分 Munro 說的比較深入，其實關鍵點在幾個月前 Bloomberg 的視頻中他就談到過了。
首先看一下，Model 3 的電機是競品中重量最輕、成本最低，但輸出功率卻是最大的。這套電機的效率比競品的效率大約高出多少呢？Munro 說的還特別有技術性，square root of 2（ 2 的平方根），普通話翻譯過來就是高出 40% 左右。
Munro 讓節目組拍下了這張對比圖
而讓 Model 3 的電機如此高效的原因就是那幾塊神奇的永磁塊。
9. 神祕的磁塊
來看 Munro 之前在網上流出的一些拆解圖片，看看那些磁塊所在的位置。
你能看到轉子上那些長方形的磁鐵嵌入的位置嗎？缺了一塊，估計就是 Munro 拆下來的那塊。Musk 曾經發推說這是 International Permanent Magnet（IPM），因為 IPM 早在日系為主的一些混動車型上採用了，當時就想說這沒什麼稀奇的。
來看一下近鏡頭，這就是從電機上拆下來的其中一塊長方形磁塊。
之前 Munro 在 Bloomberg 的視頻中也特別提到這個磁塊設計的創新性，就是當時沒解釋到底創新在哪裡。
你可以從磁塊上清晰看到有三個條紋，那就是四塊磁極彼此排斥的永磁塊的結合部分。而特斯拉竟然把這些磁塊黏在了一起（回憶下小時候玩過的吸鐵石，如果想把磁極彼此排斥的那面對在一起，如果是磁力特別大的吸鐵石，徒手簡直是不可能的），Munro 說他也不知道用了什麼厲害的膠。
這些磁極彼此的排斥力有多大呢？Munro 說他剛開始拆下來看到這個小磁塊的時候感到很新鮮，然後打算把這些黏連在一起的磁塊拆開來看看，結果四個東西就像爆炸一樣崩開了。
05
人們買的不是電動車，而是特斯拉
電池成本差距似乎會越拉越大，早些時候FT預測電芯成本時，特斯拉已經遙遙領先了。
而目前 Giga1 的產能已經馬上就要逼近 35GWh 了，今年再預測的話成本可能又不是這個數了。
不知道為什麼，特別喜歡這張有野馬的 Gigafactory 的圖片
在過去的幾年裡，特斯拉基本上是每兩年翻一番，這就是典型的顛覆性技術指數增長的方式。它的增長速度超出了所有人的預期，你我恐怕誰都沒想到。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
好消息是特斯拉其實並沒有忘本拋棄了感應電機，他們的雙電機版本，前驅用的還是感應電機。
馬斯克的推文，前驅感應電機，後驅是 IPMSRM
6. 怎麼做到的？
特斯拉很早前就說過 model 3 動力系統的耐久目標要達到 1Mn miles（約 161 萬㎞），前不久他們還真就展示了剛經過 1Mn miles 耐久測試的動力驅動單元。然後馬斯克發推說「 Model 3 motor/gearbox still in good condition after driving 1Mn miles. Designed for ultra high endurance.」
而且馬斯克還說過 Semi 正在突破目標 1Mn miles 的研發，Semi 正在用 Model 3 的動力單元負載進行著測試。
7. 強大的 SiC MOSFET
這個當然還是得靠圖片，感謝 Munro 老爺子，謎底其實和電機轉子的圖片公開時一起很快就解開了。就是下面這個東西。
原來厲害在強大的逆變器。Model 3 是第一款在電機控制器中採用 SiC MOSFET 的電動車（總共 24 個 SICMOS ），好處當然就是可以大幅提高逆變器的功率密度，讓工作效率和續航等啥的變得很牛。
特別誇獎了電池的一致性極高，還拿出來基於 Nvidia 的改的那塊板子，說簡直是航天級的水準。但當時他因為不知道 Nvidia 是啥公司，還被 diss 說根本不懂 IC 的部分。
8. 競品對比
電機這部分 Munro 說的比較深入，其實關鍵點在幾個月前 Bloomberg 的視頻中他就談到過了。
首先看一下，Model 3 的電機是競品中重量最輕、成本最低，但輸出功率卻是最大的。這套電機的效率比競品的效率大約高出多少呢？Munro 說的還特別有技術性，square root of 2（ 2 的平方根），普通話翻譯過來就是高出 40% 左右。
Munro 讓節目組拍下了這張對比圖
而讓 Model 3 的電機如此高效的原因就是那幾塊神奇的永磁塊。
9. 神祕的磁塊
來看 Munro 之前在網上流出的一些拆解圖片，看看那些磁塊所在的位置。
你能看到轉子上那些長方形的磁鐵嵌入的位置嗎？缺了一塊，估計就是 Munro 拆下來的那塊。Musk 曾經發推說這是 International Permanent Magnet（IPM），因為 IPM 早在日系為主的一些混動車型上採用了，當時就想說這沒什麼稀奇的。
來看一下近鏡頭，這就是從電機上拆下來的其中一塊長方形磁塊。
之前 Munro 在 Bloomberg 的視頻中也特別提到這個磁塊設計的創新性，就是當時沒解釋到底創新在哪裡。
你可以從磁塊上清晰看到有三個條紋，那就是四塊磁極彼此排斥的永磁塊的結合部分。而特斯拉竟然把這些磁塊黏在了一起（回憶下小時候玩過的吸鐵石，如果想把磁極彼此排斥的那面對在一起，如果是磁力特別大的吸鐵石，徒手簡直是不可能的），Munro 說他也不知道用了什麼厲害的膠。
這些磁極彼此的排斥力有多大呢？Munro 說他剛開始拆下來看到這個小磁塊的時候感到很新鮮，然後打算把這些黏連在一起的磁塊拆開來看看，結果四個東西就像爆炸一樣崩開了。
05
人們買的不是電動車，而是特斯拉
電池成本差距似乎會越拉越大，早些時候FT預測電芯成本時，特斯拉已經遙遙領先了。
而目前 Giga1 的產能已經馬上就要逼近 35GWh 了，今年再預測的話成本可能又不是這個數了。
不知道為什麼，特別喜歡這張有野馬的 Gigafactory 的圖片
在過去的幾年裡，特斯拉基本上是每兩年翻一番，這就是典型的顛覆性技術指數增長的方式。它的增長速度超出了所有人的預期，你我恐怕誰都沒想到。
你說特斯拉顛覆在哪兒呢？多的都懶得再說了…… 不過 Gigafactory 那東西是特斯拉自己深埋在下面的根基，但大部分消費者不是因為有偉大的情懷才去買特斯拉的，特別是到了平價車型量產後，人們就是覺得那個東西很酷才去買的。如果你在油管輸入關鍵詞 Tesla 或是 Model 3 ，你就從沒見過有一個品牌這麼有話題性，能讓消費者這麼願意拿來炫耀和分享的。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
好消息是特斯拉其實並沒有忘本拋棄了感應電機，他們的雙電機版本，前驅用的還是感應電機。
馬斯克的推文，前驅感應電機，後驅是 IPMSRM
6. 怎麼做到的？
特斯拉很早前就說過 model 3 動力系統的耐久目標要達到 1Mn miles（約 161 萬㎞），前不久他們還真就展示了剛經過 1Mn miles 耐久測試的動力驅動單元。然後馬斯克發推說「 Model 3 motor/gearbox still in good condition after driving 1Mn miles. Designed for ultra high endurance.」
而且馬斯克還說過 Semi 正在突破目標 1Mn miles 的研發，Semi 正在用 Model 3 的動力單元負載進行著測試。
7. 強大的 SiC MOSFET
這個當然還是得靠圖片，感謝 Munro 老爺子，謎底其實和電機轉子的圖片公開時一起很快就解開了。就是下面這個東西。
原來厲害在強大的逆變器。Model 3 是第一款在電機控制器中採用 SiC MOSFET 的電動車（總共 24 個 SICMOS ），好處當然就是可以大幅提高逆變器的功率密度，讓工作效率和續航等啥的變得很牛。
特別誇獎了電池的一致性極高，還拿出來基於 Nvidia 的改的那塊板子，說簡直是航天級的水準。但當時他因為不知道 Nvidia 是啥公司，還被 diss 說根本不懂 IC 的部分。
8. 競品對比
電機這部分 Munro 說的比較深入，其實關鍵點在幾個月前 Bloomberg 的視頻中他就談到過了。
首先看一下，Model 3 的電機是競品中重量最輕、成本最低，但輸出功率卻是最大的。這套電機的效率比競品的效率大約高出多少呢？Munro 說的還特別有技術性，square root of 2（ 2 的平方根），普通話翻譯過來就是高出 40% 左右。
Munro 讓節目組拍下了這張對比圖
而讓 Model 3 的電機如此高效的原因就是那幾塊神奇的永磁塊。
9. 神祕的磁塊
來看 Munro 之前在網上流出的一些拆解圖片，看看那些磁塊所在的位置。
你能看到轉子上那些長方形的磁鐵嵌入的位置嗎？缺了一塊，估計就是 Munro 拆下來的那塊。Musk 曾經發推說這是 International Permanent Magnet（IPM），因為 IPM 早在日系為主的一些混動車型上採用了，當時就想說這沒什麼稀奇的。
來看一下近鏡頭，這就是從電機上拆下來的其中一塊長方形磁塊。
之前 Munro 在 Bloomberg 的視頻中也特別提到這個磁塊設計的創新性，就是當時沒解釋到底創新在哪裡。
你可以從磁塊上清晰看到有三個條紋，那就是四塊磁極彼此排斥的永磁塊的結合部分。而特斯拉竟然把這些磁塊黏在了一起（回憶下小時候玩過的吸鐵石，如果想把磁極彼此排斥的那面對在一起，如果是磁力特別大的吸鐵石，徒手簡直是不可能的），Munro 說他也不知道用了什麼厲害的膠。
這些磁極彼此的排斥力有多大呢？Munro 說他剛開始拆下來看到這個小磁塊的時候感到很新鮮，然後打算把這些黏連在一起的磁塊拆開來看看，結果四個東西就像爆炸一樣崩開了。
05
人們買的不是電動車，而是特斯拉
電池成本差距似乎會越拉越大，早些時候FT預測電芯成本時，特斯拉已經遙遙領先了。
而目前 Giga1 的產能已經馬上就要逼近 35GWh 了，今年再預測的話成本可能又不是這個數了。
不知道為什麼，特別喜歡這張有野馬的 Gigafactory 的圖片
在過去的幾年裡，特斯拉基本上是每兩年翻一番，這就是典型的顛覆性技術指數增長的方式。它的增長速度超出了所有人的預期，你我恐怕誰都沒想到。
你說特斯拉顛覆在哪兒呢？多的都懶得再說了…… 不過 Gigafactory 那東西是特斯拉自己深埋在下面的根基，但大部分消費者不是因為有偉大的情懷才去買特斯拉的，特別是到了平價車型量產後，人們就是覺得那個東西很酷才去買的。如果你在油管輸入關鍵詞 Tesla 或是 Model 3 ，你就從沒見過有一個品牌這麼有話題性，能讓消費者這麼願意拿來炫耀和分享的。
我真的就隨便輸入了 model3
而且前段時間看 CleanTechnica 做的調查，特斯拉還有著極高的消費者品牌忠誠度，也是目前潛在新能源車消費者們最傾向於去購買的品牌。這還沒包括潛在的由燃油車想要過渡到電動車的消費者，加上這部分的話會更嚇人。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
好消息是特斯拉其實並沒有忘本拋棄了感應電機，他們的雙電機版本，前驅用的還是感應電機。
馬斯克的推文，前驅感應電機，後驅是 IPMSRM
6. 怎麼做到的？
特斯拉很早前就說過 model 3 動力系統的耐久目標要達到 1Mn miles（約 161 萬㎞），前不久他們還真就展示了剛經過 1Mn miles 耐久測試的動力驅動單元。然後馬斯克發推說「 Model 3 motor/gearbox still in good condition after driving 1Mn miles. Designed for ultra high endurance.」
而且馬斯克還說過 Semi 正在突破目標 1Mn miles 的研發，Semi 正在用 Model 3 的動力單元負載進行著測試。
7. 強大的 SiC MOSFET
這個當然還是得靠圖片，感謝 Munro 老爺子，謎底其實和電機轉子的圖片公開時一起很快就解開了。就是下面這個東西。
原來厲害在強大的逆變器。Model 3 是第一款在電機控制器中採用 SiC MOSFET 的電動車（總共 24 個 SICMOS ），好處當然就是可以大幅提高逆變器的功率密度，讓工作效率和續航等啥的變得很牛。
特別誇獎了電池的一致性極高，還拿出來基於 Nvidia 的改的那塊板子，說簡直是航天級的水準。但當時他因為不知道 Nvidia 是啥公司，還被 diss 說根本不懂 IC 的部分。
8. 競品對比
電機這部分 Munro 說的比較深入，其實關鍵點在幾個月前 Bloomberg 的視頻中他就談到過了。
首先看一下，Model 3 的電機是競品中重量最輕、成本最低，但輸出功率卻是最大的。這套電機的效率比競品的效率大約高出多少呢？Munro 說的還特別有技術性，square root of 2（ 2 的平方根），普通話翻譯過來就是高出 40% 左右。
Munro 讓節目組拍下了這張對比圖
而讓 Model 3 的電機如此高效的原因就是那幾塊神奇的永磁塊。
9. 神祕的磁塊
來看 Munro 之前在網上流出的一些拆解圖片，看看那些磁塊所在的位置。
你能看到轉子上那些長方形的磁鐵嵌入的位置嗎？缺了一塊，估計就是 Munro 拆下來的那塊。Musk 曾經發推說這是 International Permanent Magnet（IPM），因為 IPM 早在日系為主的一些混動車型上採用了，當時就想說這沒什麼稀奇的。
來看一下近鏡頭，這就是從電機上拆下來的其中一塊長方形磁塊。
之前 Munro 在 Bloomberg 的視頻中也特別提到這個磁塊設計的創新性，就是當時沒解釋到底創新在哪裡。
你可以從磁塊上清晰看到有三個條紋，那就是四塊磁極彼此排斥的永磁塊的結合部分。而特斯拉竟然把這些磁塊黏在了一起（回憶下小時候玩過的吸鐵石，如果想把磁極彼此排斥的那面對在一起，如果是磁力特別大的吸鐵石，徒手簡直是不可能的），Munro 說他也不知道用了什麼厲害的膠。
這些磁極彼此的排斥力有多大呢？Munro 說他剛開始拆下來看到這個小磁塊的時候感到很新鮮，然後打算把這些黏連在一起的磁塊拆開來看看，結果四個東西就像爆炸一樣崩開了。
05
人們買的不是電動車，而是特斯拉
電池成本差距似乎會越拉越大，早些時候FT預測電芯成本時，特斯拉已經遙遙領先了。
而目前 Giga1 的產能已經馬上就要逼近 35GWh 了，今年再預測的話成本可能又不是這個數了。
不知道為什麼，特別喜歡這張有野馬的 Gigafactory 的圖片
在過去的幾年裡，特斯拉基本上是每兩年翻一番，這就是典型的顛覆性技術指數增長的方式。它的增長速度超出了所有人的預期，你我恐怕誰都沒想到。
你說特斯拉顛覆在哪兒呢？多的都懶得再說了…… 不過 Gigafactory 那東西是特斯拉自己深埋在下面的根基，但大部分消費者不是因為有偉大的情懷才去買特斯拉的，特別是到了平價車型量產後，人們就是覺得那個東西很酷才去買的。如果你在油管輸入關鍵詞 Tesla 或是 Model 3 ，你就從沒見過有一個品牌這麼有話題性，能讓消費者這麼願意拿來炫耀和分享的。
我真的就隨便輸入了 model3
而且前段時間看 CleanTechnica 做的調查，特斯拉還有著極高的消費者品牌忠誠度，也是目前潛在新能源車消費者們最傾向於去購買的品牌。這還沒包括潛在的由燃油車想要過渡到電動車的消費者，加上這部分的話會更嚇人。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
好消息是特斯拉其實並沒有忘本拋棄了感應電機，他們的雙電機版本，前驅用的還是感應電機。
馬斯克的推文，前驅感應電機，後驅是 IPMSRM
6. 怎麼做到的？
特斯拉很早前就說過 model 3 動力系統的耐久目標要達到 1Mn miles（約 161 萬㎞），前不久他們還真就展示了剛經過 1Mn miles 耐久測試的動力驅動單元。然後馬斯克發推說「 Model 3 motor/gearbox still in good condition after driving 1Mn miles. Designed for ultra high endurance.」
而且馬斯克還說過 Semi 正在突破目標 1Mn miles 的研發，Semi 正在用 Model 3 的動力單元負載進行著測試。
7. 強大的 SiC MOSFET
這個當然還是得靠圖片，感謝 Munro 老爺子，謎底其實和電機轉子的圖片公開時一起很快就解開了。就是下面這個東西。
原來厲害在強大的逆變器。Model 3 是第一款在電機控制器中採用 SiC MOSFET 的電動車（總共 24 個 SICMOS ），好處當然就是可以大幅提高逆變器的功率密度，讓工作效率和續航等啥的變得很牛。
特別誇獎了電池的一致性極高，還拿出來基於 Nvidia 的改的那塊板子，說簡直是航天級的水準。但當時他因為不知道 Nvidia 是啥公司，還被 diss 說根本不懂 IC 的部分。
8. 競品對比
電機這部分 Munro 說的比較深入，其實關鍵點在幾個月前 Bloomberg 的視頻中他就談到過了。
首先看一下，Model 3 的電機是競品中重量最輕、成本最低，但輸出功率卻是最大的。這套電機的效率比競品的效率大約高出多少呢？Munro 說的還特別有技術性，square root of 2（ 2 的平方根），普通話翻譯過來就是高出 40% 左右。
Munro 讓節目組拍下了這張對比圖
而讓 Model 3 的電機如此高效的原因就是那幾塊神奇的永磁塊。
9. 神祕的磁塊
來看 Munro 之前在網上流出的一些拆解圖片，看看那些磁塊所在的位置。
你能看到轉子上那些長方形的磁鐵嵌入的位置嗎？缺了一塊，估計就是 Munro 拆下來的那塊。Musk 曾經發推說這是 International Permanent Magnet（IPM），因為 IPM 早在日系為主的一些混動車型上採用了，當時就想說這沒什麼稀奇的。
來看一下近鏡頭，這就是從電機上拆下來的其中一塊長方形磁塊。
之前 Munro 在 Bloomberg 的視頻中也特別提到這個磁塊設計的創新性，就是當時沒解釋到底創新在哪裡。
你可以從磁塊上清晰看到有三個條紋，那就是四塊磁極彼此排斥的永磁塊的結合部分。而特斯拉竟然把這些磁塊黏在了一起（回憶下小時候玩過的吸鐵石，如果想把磁極彼此排斥的那面對在一起，如果是磁力特別大的吸鐵石，徒手簡直是不可能的），Munro 說他也不知道用了什麼厲害的膠。
這些磁極彼此的排斥力有多大呢？Munro 說他剛開始拆下來看到這個小磁塊的時候感到很新鮮，然後打算把這些黏連在一起的磁塊拆開來看看，結果四個東西就像爆炸一樣崩開了。
05
人們買的不是電動車，而是特斯拉
電池成本差距似乎會越拉越大，早些時候FT預測電芯成本時，特斯拉已經遙遙領先了。
而目前 Giga1 的產能已經馬上就要逼近 35GWh 了，今年再預測的話成本可能又不是這個數了。
不知道為什麼，特別喜歡這張有野馬的 Gigafactory 的圖片
在過去的幾年裡，特斯拉基本上是每兩年翻一番，這就是典型的顛覆性技術指數增長的方式。它的增長速度超出了所有人的預期，你我恐怕誰都沒想到。
你說特斯拉顛覆在哪兒呢？多的都懶得再說了…… 不過 Gigafactory 那東西是特斯拉自己深埋在下面的根基，但大部分消費者不是因為有偉大的情懷才去買特斯拉的，特別是到了平價車型量產後，人們就是覺得那個東西很酷才去買的。如果你在油管輸入關鍵詞 Tesla 或是 Model 3 ，你就從沒見過有一個品牌這麼有話題性，能讓消費者這麼願意拿來炫耀和分享的。
我真的就隨便輸入了 model3
而且前段時間看 CleanTechnica 做的調查，特斯拉還有著極高的消費者品牌忠誠度，也是目前潛在新能源車消費者們最傾向於去購買的品牌。這還沒包括潛在的由燃油車想要過渡到電動車的消費者，加上這部分的話會更嚇人。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
好消息是特斯拉其實並沒有忘本拋棄了感應電機，他們的雙電機版本，前驅用的還是感應電機。
馬斯克的推文，前驅感應電機，後驅是 IPMSRM
6. 怎麼做到的？
特斯拉很早前就說過 model 3 動力系統的耐久目標要達到 1Mn miles（約 161 萬㎞），前不久他們還真就展示了剛經過 1Mn miles 耐久測試的動力驅動單元。然後馬斯克發推說「 Model 3 motor/gearbox still in good condition after driving 1Mn miles. Designed for ultra high endurance.」
而且馬斯克還說過 Semi 正在突破目標 1Mn miles 的研發，Semi 正在用 Model 3 的動力單元負載進行著測試。
7. 強大的 SiC MOSFET
這個當然還是得靠圖片，感謝 Munro 老爺子，謎底其實和電機轉子的圖片公開時一起很快就解開了。就是下面這個東西。
原來厲害在強大的逆變器。Model 3 是第一款在電機控制器中採用 SiC MOSFET 的電動車（總共 24 個 SICMOS ），好處當然就是可以大幅提高逆變器的功率密度，讓工作效率和續航等啥的變得很牛。
特別誇獎了電池的一致性極高，還拿出來基於 Nvidia 的改的那塊板子，說簡直是航天級的水準。但當時他因為不知道 Nvidia 是啥公司，還被 diss 說根本不懂 IC 的部分。
8. 競品對比
電機這部分 Munro 說的比較深入，其實關鍵點在幾個月前 Bloomberg 的視頻中他就談到過了。
首先看一下，Model 3 的電機是競品中重量最輕、成本最低，但輸出功率卻是最大的。這套電機的效率比競品的效率大約高出多少呢？Munro 說的還特別有技術性，square root of 2（ 2 的平方根），普通話翻譯過來就是高出 40% 左右。
Munro 讓節目組拍下了這張對比圖
而讓 Model 3 的電機如此高效的原因就是那幾塊神奇的永磁塊。
9. 神祕的磁塊
來看 Munro 之前在網上流出的一些拆解圖片，看看那些磁塊所在的位置。
你能看到轉子上那些長方形的磁鐵嵌入的位置嗎？缺了一塊，估計就是 Munro 拆下來的那塊。Musk 曾經發推說這是 International Permanent Magnet（IPM），因為 IPM 早在日系為主的一些混動車型上採用了，當時就想說這沒什麼稀奇的。
來看一下近鏡頭，這就是從電機上拆下來的其中一塊長方形磁塊。
之前 Munro 在 Bloomberg 的視頻中也特別提到這個磁塊設計的創新性，就是當時沒解釋到底創新在哪裡。
你可以從磁塊上清晰看到有三個條紋，那就是四塊磁極彼此排斥的永磁塊的結合部分。而特斯拉竟然把這些磁塊黏在了一起（回憶下小時候玩過的吸鐵石，如果想把磁極彼此排斥的那面對在一起，如果是磁力特別大的吸鐵石，徒手簡直是不可能的），Munro 說他也不知道用了什麼厲害的膠。
這些磁極彼此的排斥力有多大呢？Munro 說他剛開始拆下來看到這個小磁塊的時候感到很新鮮，然後打算把這些黏連在一起的磁塊拆開來看看，結果四個東西就像爆炸一樣崩開了。
05
人們買的不是電動車，而是特斯拉
電池成本差距似乎會越拉越大，早些時候FT預測電芯成本時，特斯拉已經遙遙領先了。
而目前 Giga1 的產能已經馬上就要逼近 35GWh 了，今年再預測的話成本可能又不是這個數了。
不知道為什麼，特別喜歡這張有野馬的 Gigafactory 的圖片
在過去的幾年裡，特斯拉基本上是每兩年翻一番，這就是典型的顛覆性技術指數增長的方式。它的增長速度超出了所有人的預期，你我恐怕誰都沒想到。
你說特斯拉顛覆在哪兒呢？多的都懶得再說了…… 不過 Gigafactory 那東西是特斯拉自己深埋在下面的根基，但大部分消費者不是因為有偉大的情懷才去買特斯拉的，特別是到了平價車型量產後，人們就是覺得那個東西很酷才去買的。如果你在油管輸入關鍵詞 Tesla 或是 Model 3 ，你就從沒見過有一個品牌這麼有話題性，能讓消費者這麼願意拿來炫耀和分享的。
我真的就隨便輸入了 model3
而且前段時間看 CleanTechnica 做的調查，特斯拉還有著極高的消費者品牌忠誠度，也是目前潛在新能源車消費者們最傾向於去購買的品牌。這還沒包括潛在的由燃油車想要過渡到電動車的消費者，加上這部分的話會更嚇人。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
好消息是特斯拉其實並沒有忘本拋棄了感應電機，他們的雙電機版本，前驅用的還是感應電機。
馬斯克的推文，前驅感應電機，後驅是 IPMSRM
6. 怎麼做到的？
特斯拉很早前就說過 model 3 動力系統的耐久目標要達到 1Mn miles（約 161 萬㎞），前不久他們還真就展示了剛經過 1Mn miles 耐久測試的動力驅動單元。然後馬斯克發推說「 Model 3 motor/gearbox still in good condition after driving 1Mn miles. Designed for ultra high endurance.」
而且馬斯克還說過 Semi 正在突破目標 1Mn miles 的研發，Semi 正在用 Model 3 的動力單元負載進行著測試。
7. 強大的 SiC MOSFET
這個當然還是得靠圖片，感謝 Munro 老爺子，謎底其實和電機轉子的圖片公開時一起很快就解開了。就是下面這個東西。
原來厲害在強大的逆變器。Model 3 是第一款在電機控制器中採用 SiC MOSFET 的電動車（總共 24 個 SICMOS ），好處當然就是可以大幅提高逆變器的功率密度，讓工作效率和續航等啥的變得很牛。
特別誇獎了電池的一致性極高，還拿出來基於 Nvidia 的改的那塊板子，說簡直是航天級的水準。但當時他因為不知道 Nvidia 是啥公司，還被 diss 說根本不懂 IC 的部分。
8. 競品對比
電機這部分 Munro 說的比較深入，其實關鍵點在幾個月前 Bloomberg 的視頻中他就談到過了。
首先看一下，Model 3 的電機是競品中重量最輕、成本最低，但輸出功率卻是最大的。這套電機的效率比競品的效率大約高出多少呢？Munro 說的還特別有技術性，square root of 2（ 2 的平方根），普通話翻譯過來就是高出 40% 左右。
Munro 讓節目組拍下了這張對比圖
而讓 Model 3 的電機如此高效的原因就是那幾塊神奇的永磁塊。
9. 神祕的磁塊
來看 Munro 之前在網上流出的一些拆解圖片，看看那些磁塊所在的位置。
你能看到轉子上那些長方形的磁鐵嵌入的位置嗎？缺了一塊，估計就是 Munro 拆下來的那塊。Musk 曾經發推說這是 International Permanent Magnet（IPM），因為 IPM 早在日系為主的一些混動車型上採用了，當時就想說這沒什麼稀奇的。
來看一下近鏡頭，這就是從電機上拆下來的其中一塊長方形磁塊。
之前 Munro 在 Bloomberg 的視頻中也特別提到這個磁塊設計的創新性，就是當時沒解釋到底創新在哪裡。
你可以從磁塊上清晰看到有三個條紋，那就是四塊磁極彼此排斥的永磁塊的結合部分。而特斯拉竟然把這些磁塊黏在了一起（回憶下小時候玩過的吸鐵石，如果想把磁極彼此排斥的那面對在一起，如果是磁力特別大的吸鐵石，徒手簡直是不可能的），Munro 說他也不知道用了什麼厲害的膠。
這些磁極彼此的排斥力有多大呢？Munro 說他剛開始拆下來看到這個小磁塊的時候感到很新鮮，然後打算把這些黏連在一起的磁塊拆開來看看，結果四個東西就像爆炸一樣崩開了。
05
人們買的不是電動車，而是特斯拉
電池成本差距似乎會越拉越大，早些時候FT預測電芯成本時，特斯拉已經遙遙領先了。
而目前 Giga1 的產能已經馬上就要逼近 35GWh 了，今年再預測的話成本可能又不是這個數了。
不知道為什麼，特別喜歡這張有野馬的 Gigafactory 的圖片
在過去的幾年裡，特斯拉基本上是每兩年翻一番，這就是典型的顛覆性技術指數增長的方式。它的增長速度超出了所有人的預期，你我恐怕誰都沒想到。
你說特斯拉顛覆在哪兒呢？多的都懶得再說了…… 不過 Gigafactory 那東西是特斯拉自己深埋在下面的根基，但大部分消費者不是因為有偉大的情懷才去買特斯拉的，特別是到了平價車型量產後，人們就是覺得那個東西很酷才去買的。如果你在油管輸入關鍵詞 Tesla 或是 Model 3 ，你就從沒見過有一個品牌這麼有話題性，能讓消費者這麼願意拿來炫耀和分享的。
我真的就隨便輸入了 model3
而且前段時間看 CleanTechnica 做的調查，特斯拉還有著極高的消費者品牌忠誠度，也是目前潛在新能源車消費者們最傾向於去購買的品牌。這還沒包括潛在的由燃油車想要過渡到電動車的消費者，加上這部分的話會更嚇人。
再來看看美國 2018 年各家的銷量情況。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
好消息是特斯拉其實並沒有忘本拋棄了感應電機，他們的雙電機版本，前驅用的還是感應電機。
馬斯克的推文，前驅感應電機，後驅是 IPMSRM
6. 怎麼做到的？
特斯拉很早前就說過 model 3 動力系統的耐久目標要達到 1Mn miles（約 161 萬㎞），前不久他們還真就展示了剛經過 1Mn miles 耐久測試的動力驅動單元。然後馬斯克發推說「 Model 3 motor/gearbox still in good condition after driving 1Mn miles. Designed for ultra high endurance.」
而且馬斯克還說過 Semi 正在突破目標 1Mn miles 的研發，Semi 正在用 Model 3 的動力單元負載進行著測試。
7. 強大的 SiC MOSFET
這個當然還是得靠圖片，感謝 Munro 老爺子，謎底其實和電機轉子的圖片公開時一起很快就解開了。就是下面這個東西。
原來厲害在強大的逆變器。Model 3 是第一款在電機控制器中採用 SiC MOSFET 的電動車（總共 24 個 SICMOS ），好處當然就是可以大幅提高逆變器的功率密度，讓工作效率和續航等啥的變得很牛。
特別誇獎了電池的一致性極高，還拿出來基於 Nvidia 的改的那塊板子，說簡直是航天級的水準。但當時他因為不知道 Nvidia 是啥公司，還被 diss 說根本不懂 IC 的部分。
8. 競品對比
電機這部分 Munro 說的比較深入，其實關鍵點在幾個月前 Bloomberg 的視頻中他就談到過了。
首先看一下，Model 3 的電機是競品中重量最輕、成本最低，但輸出功率卻是最大的。這套電機的效率比競品的效率大約高出多少呢？Munro 說的還特別有技術性，square root of 2（ 2 的平方根），普通話翻譯過來就是高出 40% 左右。
Munro 讓節目組拍下了這張對比圖
而讓 Model 3 的電機如此高效的原因就是那幾塊神奇的永磁塊。
9. 神祕的磁塊
來看 Munro 之前在網上流出的一些拆解圖片，看看那些磁塊所在的位置。
你能看到轉子上那些長方形的磁鐵嵌入的位置嗎？缺了一塊，估計就是 Munro 拆下來的那塊。Musk 曾經發推說這是 International Permanent Magnet（IPM），因為 IPM 早在日系為主的一些混動車型上採用了，當時就想說這沒什麼稀奇的。
來看一下近鏡頭，這就是從電機上拆下來的其中一塊長方形磁塊。
之前 Munro 在 Bloomberg 的視頻中也特別提到這個磁塊設計的創新性，就是當時沒解釋到底創新在哪裡。
你可以從磁塊上清晰看到有三個條紋，那就是四塊磁極彼此排斥的永磁塊的結合部分。而特斯拉竟然把這些磁塊黏在了一起（回憶下小時候玩過的吸鐵石，如果想把磁極彼此排斥的那面對在一起，如果是磁力特別大的吸鐵石，徒手簡直是不可能的），Munro 說他也不知道用了什麼厲害的膠。
這些磁極彼此的排斥力有多大呢？Munro 說他剛開始拆下來看到這個小磁塊的時候感到很新鮮，然後打算把這些黏連在一起的磁塊拆開來看看，結果四個東西就像爆炸一樣崩開了。
05
人們買的不是電動車，而是特斯拉
電池成本差距似乎會越拉越大，早些時候FT預測電芯成本時，特斯拉已經遙遙領先了。
而目前 Giga1 的產能已經馬上就要逼近 35GWh 了，今年再預測的話成本可能又不是這個數了。
不知道為什麼，特別喜歡這張有野馬的 Gigafactory 的圖片
在過去的幾年裡，特斯拉基本上是每兩年翻一番，這就是典型的顛覆性技術指數增長的方式。它的增長速度超出了所有人的預期，你我恐怕誰都沒想到。
你說特斯拉顛覆在哪兒呢？多的都懶得再說了…… 不過 Gigafactory 那東西是特斯拉自己深埋在下面的根基，但大部分消費者不是因為有偉大的情懷才去買特斯拉的，特別是到了平價車型量產後，人們就是覺得那個東西很酷才去買的。如果你在油管輸入關鍵詞 Tesla 或是 Model 3 ，你就從沒見過有一個品牌這麼有話題性，能讓消費者這麼願意拿來炫耀和分享的。
我真的就隨便輸入了 model3
而且前段時間看 CleanTechnica 做的調查，特斯拉還有著極高的消費者品牌忠誠度，也是目前潛在新能源車消費者們最傾向於去購買的品牌。這還沒包括潛在的由燃油車想要過渡到電動車的消費者，加上這部分的話會更嚇人。
再來看看美國 2018 年各家的銷量情況。
來源：Astroys
編者語：不管是豪華車、傳統車還是新造車勢力造的電動車，都以對標特斯拉為榮。是什麼讓特斯拉成為電動車的圖騰？特斯拉的電動車技術到底領先多少？本文 8000 餘字，多個角度進行分析解讀。
在人們的印象中，Tesla 作為電動車行業的領軍者，以車輛的長續航、超強性能以及操控見稱，可是 Tesla 到底領先了多少，真的有很多人知道嗎？讓我們帶著許多網友的問題，一起走入一個以技術和創新引領的電動車科技企業。
01
特斯拉看重的 Maxwell 乾電極技術解析
特斯拉已完成對 Maxwell 的收購，該公司之前更多主要從事超級電容的開發與應用。然而，近期大部分業界媒體已經注意到特斯拉對 Maxwell 的興趣可能更多與他們的乾電極技術有關。
那麼 Maxwell 的乾電極技術到底神在哪兒呢？前不久 Randy Carlson 在 Seeking Alpha 上發表的一篇文章中寫到了有關此過程的大量技術細節，試著大白話翻譯了一下。
1. 原纖維化（ Fibrilization ）
特斯拉收購 Maxwell 的一項重要技術理由可以歸結為「原纖維化（ Fibrilization ）」。這是什麼意思呢？舉個例子，在炎熱的天氣下，鞋底不小心黏到了口香糖，當你抬腳繼續向前邁步時，就會使黏到鞋底的口香糖「纖維化」。所有那些將將鞋底連接到人行道上的粘性物質稱為原纖維（ Fibrils ）。
Maxwell 的乾電極工藝通過將混入活躍的負極或正極材料顆粒的 PTFE（ Teflon ）原纖維化，形成負極或正極材料的自支撐膜（self supporting film）。我們可以把 Maxwell 的這個工藝想象成一個裝滿高爾夫球和口香糖的大水箱，水箱底部有一個窄口的二維漏斗。當高爾夫球的重量通過槽將高爾夫球和口香糖片推到底部時，高爾夫球之間相互推動、滑動和滾動，偶爾會有一些口香糖被擠壓。隨著高爾夫球繼續重新排列穿過狹槽，高爾夫球最終與口香糖的原纖維連在一起。這就是對 Maxwell 工藝的大致描述。然後將負極和正極材料的薄膜層壓到金屬箔集電體上製備負極和正極，正極和負極之間用隔膜卷繞製成電池的卷芯。
而最關鍵的是 Maxwell 的工藝使電池的負極和正極不使用溶劑。
傳統的鋰電池製造使用有粘合劑材料的溶劑，NMP（N-Methyl-2-pyrrolidone ）是其中一種常見溶劑。將具有粘合劑的溶劑與負極或正極粉末混合後，把漿料塗在電極集電體上並乾燥。溶劑有毒，必須小心回收，進行純化和再利用。而且需要巨大、昂貴且複雜的電極塗覆機。下圖就是若干年前特斯拉 Giga 1 正在建造的這種機器。
Maxwell 乾電極工藝更簡單，不使用溶劑，它提供了一個重要但不那麼明顯的優勢。該過程從電極粉末開始，比如說特斯拉的 NCA 正極的鋰鎳鈷氧化鋁粉末。將少量（約 5-8％）細粉狀 PTFE 粘合劑與正極粉末混合。然後將混合的正極+粘合劑粉末通過擠壓機形成薄的電極材料帶。
將擠出的電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。過程如下面草圖。
Maxwell 的工藝皆適用於正極和負極。用 NCA 粉末和鋁箔製作正極，用石墨粉和銅箔製作負極。另外，還為 Teflon 添加了一些不同的聚合物，獲得了更好的強度和離子傳輸，添加一些其他材料可以提高導電性。通過將電極膜卷繞成卷，然後送入層壓機。但這個過程其實非常非常簡單。
Maxwell 已將這種工藝用於製造超級電容。使用這個簡單的過程，製造電池的成本支出將會少得多，且不使用溶劑。
2. 更高的能量密度
為了充分理解在電極製造中不使用溶劑的重要性，就需要了解整個鋰電池的製造方法。
通常鋰離子電池處於很低的電量狀態時，當暴露在空氣中時它們不會有劇烈反應。正極材料、既鋰化金屬氧化物會完全鋰化，而負極不含任何鋰。這意味著所有鋰離子（除了在電池末端添加的電解質中的少量鋰離子）都在正極材料內。
正極材料很重，大約是其中鋰含量的 20 倍。在完全充電的鋰電池中，大部分鋰已從正極材料中移動並儲存在負極的石墨中。隨著電池放電，鋰返回到正極，鋰離子嵌入到正極中，回到金屬氧化物晶體中。當負極消耗完鋰，或正極充滿鋰且不能再接受更多時，電池就已完全放電。
這裡存在一些問題。當電池充滿電解質且進行第一次充電時，正極材料的一些鋰離子會被負極、電解質和鋰離子之間的反應消耗掉。這種寄生反應形成 SEI（Solid Electrolyte Interphase，固體電解質界面）。SEI 是電池的重要組成部分，因為它可以防止電解質與負極中的碳反應。問題在於，一旦進行第一次充電，在放電過程中從負極返回正極的鋰離子就會損失一些。結果導致了「第一次循環容量損失」，這種現象在所有常見類型的鋰離子電池中很普遍。第一次循環容量損失真正重要的原因是用於形成 SEI 的鋰成為了鋰化正極材料的一部分，因此電池在生命週期內總是帶著一堆永遠不會被使用的很重的正極材料，因為它最初包含的一些鋰在 SEI 中被束縛住了。
解決方案似乎只需添加額外的鋰來彌補用於形成 SEI 的缺口部分。這似乎只是一個小問題，添加的鋰必須是鋰金屬，或者將鋰添加到負極的石墨中。但在有溶劑的情況下，鋰金屬和與混有鋰金屬的碳不能很好地彼此融合，通常都伴隨著煙霧、火苗和噪音等強烈反應。因此，第一次循環容量損失的問題一直沒有得到很好的解決。
但 Maxwell 的工藝不使用溶劑。順便提一下，Maxwell 有一項待審專利，專利內容正是用幹法將鋰金屬添加到負極，補償第一次循環的容量損失......
添加額外的鋰有兩個好處。首先，少量添加的鋰可以彌補在初始充電時形成 SEI 所消耗的鋰，從而減少第一次循環容量損失。這就意味著更高的電池容量與能量密度。
其次，添加更多的鋰可以補償隨著時間的推移而消耗掉的鋰，因為 SEI 會隨著電荷循環以微小的速度繼續增長。因此，添加一點鋰可能意味著增加電池壽命。
3. 結論
Maxwell 的超級電容本身似乎對特斯拉電池性能的提高暫時不會有立竿見影的作用，但 Maxwell 用於製造超級電容器的專利工藝可以大大降低特斯拉或松下的電池製造成本。此外，由於這是一種乾電極製造工藝，可以添加額外的鋰，特斯拉/松下電池的容量和循環壽命都可能會提高。
前段時間不斷有些傳聞說松下可能計劃削減對 Giga 1 的資本支出，有些人認為這是松下失去了對特斯拉銷量信心的證據。而通過這篇文章，另一個更有趣的解釋可能是，松下認為現有工藝可能會因技術迭代即將過時，繼續投資會面臨不小的風險。因此可密切關注特斯拉與松下之間的關係動向。
02
Roadster 2 如何達到較高速度？
最近 Elon 在接受電臺採訪時，說到了 Roadster 2 可選裝 SpaceX 套件，並強調了車輛驚人的加速度，那麼，以電機驅動的 Roadster 如何能達到較高速度呢？
有一些因素會決定你的最高速度。一個是發動機最高轉速和最低齒比，其次是功率輸出，還有就是輪胎的設計。
來看下車身的受力圖。發動機或電機有一個向前的力，同時受到滾動阻力和空氣阻力。當這兩種力相等，且與發動機或電機的最大力相反時，汽車會達到最大速度。滾動阻力是輪胎接觸面積的函數，汽車質量在燃油車和電動車上應該沒什麼區別。
布加迪 Chiron 大約是 4,400 磅，特斯拉 LR 版的二代 Roadster 也差不多。這兩款車真正不同在於空氣動力學，Chiron 的風阻係數是 0.35、二代 Roadster 則為 0.22。
Chiron 的風阻相對高一些是由於配有 8 升發動機，需要極高的進氣量，同時還有 10 個散熱器。超跑性能的關鍵指標不只有風阻係數，它們需要特殊的空氣擾流板和車身面板來提供足夠的下壓力來抵消高速行駛時的上升力。汽車前部的阻力系數和空氣密度係數都會影響到空氣阻力，但速度的平方值是最大的影響因素。如果速度加倍，就會有四倍的空氣阻力。這就是空氣動力學對超級跑車如此重要的原因。
為了明白二代 Roadster 是如何達到 250mph 的最高額定速度的，讓我們做一些計算。假設電機的最高轉速為 18,000 轉，21 英寸輪轂總輪徑約為 28 英寸，乘以 π，周長約為 7.5 英尺。這意味著車輪將在一英里內滾動 730 圈，乘以每小時英里數的車速除以 60，就可以獲得每分鐘的車輪轉數。
我們看一下 Model S，其電機的固定減速比為 9.7:1，最高車速為 157mph。
而為了使 Roadster 達到 250mph，齒輪必須從 9.6 減少到 6 左右。
如果你想知道為什麼所有的電動車都不只是使用較低的齒比，是因為一種叫做「機械效益」的現象。想象一下，你試圖用一個滑輪舉起一根 10 磅重的物體。如果你下拉滑輪一側的繩索 2 英尺，就不得不用 10 磅的力才能讓 10 磅重的物體抬高 2 英尺。這是 1:1 的機械效益。
相反，如果你添加了第二個滑輪，並用 10 磅力下拉 2 英尺，你就可以舉起 20 磅的重量，但它只能行進 1 英尺。這是 1:2 的機械效益。減速齒輪就是相同的原理，因此齒比越大，速度就越低，但扭矩卻更大。
所以，這與所有的工程問題一樣，就需要權衡。工程師們必須針對現實進行優化。對於二代 Roadster（或是說所有未來的超跑）來說，它們可能會針對不同的電機設計不同的齒比。對於前置電機，可以像以前一樣使用 9:1 的減速比，以便為低速時提供更大的扭矩和性能。對於後置電機，更可能使用 5/6:1 來允許更大的最高速度。
從廣義的角度來看，你可以看到電動車在許多方面都優於燃油車。當然電池的能量密度和電動車的平均續航還有進一步提高的空間。
03
Model 3 到底有多先進？
凱文凱利在 5 月 27 日的中國國際大數據產業博覽會上說到：「為什麼特斯拉比福特更值錢？一邊是福特公司，每年生產幾百萬臺汽車，總收入大概 350 億美元；再看特斯拉，它的產量每年大概只有 20 萬臺。但很重要的一點是——它的價值非常大。
因為福特公司，它的產品跟數據是沒有任何關係的，福特公司不懂得收集它客戶的數據，不懂得收集車載的數據。但是特斯拉不同，它可以通過車載的數據來分析消費者、駕駛人員的駕駛習慣，它的車輪上甚至都嵌入了微型計算機。所有車上的數據都能上傳到平臺進行分析，幫助它們製造下一代的駕駛車輛。」
Model 3 除了是 Tesla 史上銷量最高的產品，它還具備了很多 Tesla 的先進技術，這些技術如今也運用在了 Model S 和 X 上。北美的 Sandy Munro 以拆解車輛並出版研究報告著稱，當然 Model 3 也成為了 Munro 的目標之一。
Munro 說 Model 3 的冷卻系統非常值得稱道，Model 3 有著一個非常特別的冷卻中樞 — Superbottle 。就是這個大怪物！
其實這部分是 Munro 在談到為什麼底特律造不出像 Model 3 這樣的車時，拿這個冷卻中樞來舉例的（就是這麼個東西需要好多部門參與，各自為政現象……）。
1. 奇怪的圖案
Superbottle 上有一個獨有的圖案，這個之前在網上留出的 Munro 拆解的圖片中就引起過部分注意，有位國外車主為博友介紹 Frunk 時也發現過。
來自國外某油管博主介紹 model 3 Frunk 的視頻
上面還印有「 Superbottle 」的字樣~
Model 3 的 BMS 上就有性質類似的特別的圖案，不知道這些是啥意思。
你會奇怪我為啥在那兩塊 64 針芯片上也畫圈了，因為上面其實也有圖案，就像下面這樣。
初步推測可能是特斯拉的工程師們會在自己比較關鍵的 in-house 的東西上，留下這些表示所屬權的東西，秀一下優越感，意思是「你是我的」（完全瞎猜的）。題外話，不過 BMS 那塊核心的 64 針芯片應該是 Analog Device 的，不明白了~
Anyway，以下有關 Superbottle 的介紹基本上是基於 David 那篇文章。
2. Superbottle 的結構
Superbottle 的整體設計很有趣。典型的汽車冷卻迴路會包括一個冷卻劑罐、一個水泵、一些軟管、一個熱交換器，或許還有某種閥門。通常情況下，這些組件是彼此獨立封裝的，每個組件都有各自的安裝條款和專用包裝空間（加上間隙要求）。
然而，Model 3 的冷卻系統卻很不同，它把兩個泵、一個熱交換器和一個控制閥都集成在了冷卻灌的瓶身上。看看這個巧妙的設計。
看一下水泵。
這是電子驅動的冷卻劑控制閥，由它改變冷卻劑流動的路徑。
這是一個計算機控制的執行器，由它來改變冷卻劑的流動方向。
這是一個冷卻器的特寫，它就固定在 Superbottle 的側面。
3. 冷卻迴路圖解
看下圖中 Superbottle 所在的位置，中間寫著「 CR 」的圓圈代表冷卻劑罐。這個圖解釋了 Superbottle 是怎樣成為冷卻系統的核心、即組件和熱交換器之間的中樞，從而完成電池、驅動和電子電氣系統的冷卻工作的。
下圖是冷卻模式的示意圖。冷卻劑從電池中取熱，從電池包的後端被抽到冷卻劑罐裡，然後通過冷卻器進行冷卻。最後把冷卻下來的冷卻劑抽回到電池包的前端，與此同時又會重新取熱。
第二個水泵將冷卻劑送到管理模塊（圖片上灰框裡的 Management Module ，就是 Penthouse 那裡面的一堆 stuff ），再進入驅動單元（包括電機），隨後返回散熱器進行冷卻，然後進入罐內，最後再返回到 penthhouse 獲取更多的熱量。
再看加熱模式，冷卻劑被注入到 Penthouse ，再進入驅動單元的油冷卻熱交換器取熱，通過集成閥從散熱器直接經過冷卻器（在這種情況下是不工作的）為電池加熱。
Munro 說，特斯拉實際上是故意利用電機堵轉所產生的熱量來為電池加熱，這是一種不需要電阻加熱的新解決方案。
4. Superbottle 的優勢
以下是 Munro 對 Superbottle 相對於傳統設計的優勢進行的全面分析。
由於水泵、執行器和閥門與外殼的集成，增加了模塊化和包裝空間的優勢。（組件通常有空間保護要求，如果是彼此分離的組件，會根據佈局增加這些要求）。
隨著冷卻系統功能方面的集成，增加了可服務性功能的潛力。
與 Superbottle 集成的組件外殼相關的潛在重量降低。
由於沒有獨立的水泵安裝支架而帶來的潛在重量的降低。
降低了最終組裝成本，因為這可能是一個完整的模塊。
由於組件集成和快速斷開的設計，減少了最終裝配時間與勞動力。
04
硅谷基因
Munro 一直都大加讚賞他們將許多電子器件都高度集成在各種電路板上的技術，可以使線束長度大大縮短， EEA 簡單許多，這本質上是源自硅谷的東西，底特律基因是做不出來的。
2018年美國媒體對特斯拉的首席電機設計師 Konstantinos Laskaris 進行過幾次採訪，他只是說 Model 3 更換為永磁電機是出於對成本、性能、效率之間的平衡，技術細節上沒有什麼乾貨。但 Model 3 電機的水很深，簡單粗暴地歸因為要國產化的分析似乎太簡單了。
Laskaris 談 model 3 電機的報道
1. 特斯拉與感應電機的淵源
任何特斯拉的愛好者都非常清楚，他們的名稱源自生活在 19 世紀的 Nikola Tesla ，而他發明的三相交流電機也是特斯拉電機的源始。
Nikola Tesla 與三相交流感應電機
特斯拉從一代 Roadster 到 Model S、再到 Model X，都採用了三相交流感應電機（3-phase AC inductuon motor）。但 Nikola Tesla 的發明幾十年後，這款電機一直處於只能在一個固定的三相交流電源座上的尷尬。直到上世紀 60 年代硅谷終於用數字技術使感應電機擺脫了那種固定狀態。大約在 1990 年，Alan Cocconi 開發了一種早期便攜式的逆變器，將電動車電池中的直流電（DC）轉換為感應電機所需的交流電（AC）。「逆變器+電機」組合最終用在了 GM 的 EV1 上。沒錯，通用曾經就這樣與一個時代失之交臂了，估計自己回想起來都像是夢魘。
GM 的 EV1（樣子實在是不怎麼好看哈~）
後來 Cocconi 又將該技術的改進版用在了 tZERO 跑車上。
tZero 跑車
後來被特斯拉聯合創始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 發現了，再後來 Musk 出場了，然後就是特斯拉的故事了。這些歷史點被連起來，就可以理解特斯拉最初會採用感應電機的原因了（儘管有許多技術改進）。
Tarpenning and Eberhard with the Tesla Gen.1 Roadster
2. 感應電機與永磁電機
在目前主流的永磁電機與感應電機的對比中，感應電機的優點在於它不需要任何永磁材料（Permanent Magnet），而使用電磁鐵（纏繞在黑色金屬芯上的線圈）。
model S/X 電機剖面圖
由於硅谷半導體技術的出現（可以每秒多次進行開關和切換，比如高大上的 MOSFET 和 IGBT ），才讓感應電機的出現成為可能。而永磁電機的轉子通常都需要用到稀土材料，它的高成本、退磁與損毀的可能性、原材料供應鏈和期貨市場價格的浮動等問題都是很明顯的弊端。當然，感應電機也有其不完美的地方，比如特斯拉採用的銅轉子，需要很高的鑄造工藝。
model S/X 的銅轉子
由於感應電機的工作性質，轉子往往會過熱，造成能量損失，而這在電動車中又是很敏感的部分。此外，感應電機在低速工況需要頻繁啟停時也比較低效。因此，感應電機技術無論從成本還是效率上都有較大的改善空間。
3. 創新任務
假設當工程師們接到了為 Model 3 開發新電機的任務時，馬斯克給出的限定條件是要比上一代的感應電機成本要低，但性能上卻不能妥協，還要更緊湊和高效。你可以想象一般這種情況下，工程師們要麼就是跳樓，否則就要硬著頭皮拼命創新了。對啊，一般創新就是這麼被逼出來的。
或許，可憐的工程師們第一步先會把歷史中所有的電機技術都研究一遍。解釋一下，這不是強詞奪理。幾百年前美國國父們在想著怎麼擬定獨立宣言、給自己設計一個啥樣的政體時，麥迪遜就曾把歷史中所有的政體都研究過一遍，還列出表格做對比呢，多可愛的鑽研精神啊~
4. 磁阻電機
而在以往所有的電機技術中，其實有一項技術是早於 Nikola Tesla 在 1892 年發明的三相交流電機的。磁阻電機其實早在 1838 年就被髮明出來了，而且它的設計竟然令人驚訝的簡單、高效和緊湊，且成本低廉。意外吧？
但磁阻電機卻被束之高閣一個多世紀，是因它有一種叫作扭矩脈動的毛病（ Torque Ripple ），導致磁阻電機的功率輸出會上下波動。
維基百科對 Torque Ripple 的解釋
這對於電動車的行駛體驗來說，簡直是無法接受的，因為你一腳踩下踏板後無法獲得一個平滑的加速。舉個，前段時間我的車發動機曲軸傳感器出毛病了（對此很慚愧，暫時預算太緊張買不起電動車），結果就是高速行駛時各種抖動和遲滯現象；再舉個，飛機上遇到過氣流過境吧？對，就像那樣。
所以，磁阻電機就淹沒在歷史的洪流中，而那之後感應電機卻因著硅谷的技術加持而崛起了。
5. 磁阻電機的突破
所以，磁阻電機一直以來都被認為是非常難以被「駕馭」和「馴服」的，但逆變器和控制技術的發展又讓它有了些可能性。儘管如此，直到本世紀初時，解決 Torque Ripple 問題仍舊是項挑戰。
但你會細心發現其實業界已經陸續開始對此有了一些突破性研究，2011 年有份研究論文就聲稱 Torque Ripple 問題得到了解決。
研究人員在磁阻電機的定子現有的電磁體中嵌入了一些稀土，竟然就可以讓扭矩變得很平滑，而且這種方案還會使整個功率輸出提高 30% ！
一般永磁電機裡的稀土都是在轉子上的，他這個發現還挺有意思的。然後就很自然的會懷疑 Model 3 的電機是不是也是這個路數呢？
可是…… 事情又有了反轉。就是 Sandy Munro 拆了 Model 3 ，爆出了幾張圖片，真相才大白。
好消息是特斯拉其實並沒有忘本拋棄了感應電機，他們的雙電機版本，前驅用的還是感應電機。
馬斯克的推文，前驅感應電機，後驅是 IPMSRM
6. 怎麼做到的？
特斯拉很早前就說過 model 3 動力系統的耐久目標要達到 1Mn miles（約 161 萬㎞），前不久他們還真就展示了剛經過 1Mn miles 耐久測試的動力驅動單元。然後馬斯克發推說「 Model 3 motor/gearbox still in good condition after driving 1Mn miles. Designed for ultra high endurance.」
而且馬斯克還說過 Semi 正在突破目標 1Mn miles 的研發，Semi 正在用 Model 3 的動力單元負載進行著測試。
7. 強大的 SiC MOSFET
這個當然還是得靠圖片，感謝 Munro 老爺子，謎底其實和電機轉子的圖片公開時一起很快就解開了。就是下面這個東西。
原來厲害在強大的逆變器。Model 3 是第一款在電機控制器中採用 SiC MOSFET 的電動車（總共 24 個 SICMOS ），好處當然就是可以大幅提高逆變器的功率密度，讓工作效率和續航等啥的變得很牛。
特別誇獎了電池的一致性極高，還拿出來基於 Nvidia 的改的那塊板子，說簡直是航天級的水準。但當時他因為不知道 Nvidia 是啥公司，還被 diss 說根本不懂 IC 的部分。
8. 競品對比
電機這部分 Munro 說的比較深入，其實關鍵點在幾個月前 Bloomberg 的視頻中他就談到過了。
首先看一下，Model 3 的電機是競品中重量最輕、成本最低，但輸出功率卻是最大的。這套電機的效率比競品的效率大約高出多少呢？Munro 說的還特別有技術性，square root of 2（ 2 的平方根），普通話翻譯過來就是高出 40% 左右。
Munro 讓節目組拍下了這張對比圖
而讓 Model 3 的電機如此高效的原因就是那幾塊神奇的永磁塊。
9. 神祕的磁塊
來看 Munro 之前在網上流出的一些拆解圖片，看看那些磁塊所在的位置。
你能看到轉子上那些長方形的磁鐵嵌入的位置嗎？缺了一塊，估計就是 Munro 拆下來的那塊。Musk 曾經發推說這是 International Permanent Magnet（IPM），因為 IPM 早在日系為主的一些混動車型上採用了，當時就想說這沒什麼稀奇的。
來看一下近鏡頭，這就是從電機上拆下來的其中一塊長方形磁塊。
之前 Munro 在 Bloomberg 的視頻中也特別提到這個磁塊設計的創新性，就是當時沒解釋到底創新在哪裡。
你可以從磁塊上清晰看到有三個條紋，那就是四塊磁極彼此排斥的永磁塊的結合部分。而特斯拉竟然把這些磁塊黏在了一起（回憶下小時候玩過的吸鐵石，如果想把磁極彼此排斥的那面對在一起，如果是磁力特別大的吸鐵石，徒手簡直是不可能的），Munro 說他也不知道用了什麼厲害的膠。
這些磁極彼此的排斥力有多大呢？Munro 說他剛開始拆下來看到這個小磁塊的時候感到很新鮮，然後打算把這些黏連在一起的磁塊拆開來看看，結果四個東西就像爆炸一樣崩開了。
05
人們買的不是電動車，而是特斯拉
電池成本差距似乎會越拉越大，早些時候FT預測電芯成本時，特斯拉已經遙遙領先了。
而目前 Giga1 的產能已經馬上就要逼近 35GWh 了，今年再預測的話成本可能又不是這個數了。
不知道為什麼，特別喜歡這張有野馬的 Gigafactory 的圖片
在過去的幾年裡，特斯拉基本上是每兩年翻一番，這就是典型的顛覆性技術指數增長的方式。它的增長速度超出了所有人的預期，你我恐怕誰都沒想到。
你說特斯拉顛覆在哪兒呢？多的都懶得再說了…… 不過 Gigafactory 那東西是特斯拉自己深埋在下面的根基，但大部分消費者不是因為有偉大的情懷才去買特斯拉的，特別是到了平價車型量產後，人們就是覺得那個東西很酷才去買的。如果你在油管輸入關鍵詞 Tesla 或是 Model 3 ，你就從沒見過有一個品牌這麼有話題性，能讓消費者這麼願意拿來炫耀和分享的。
我真的就隨便輸入了 model3
而且前段時間看 CleanTechnica 做的調查，特斯拉還有著極高的消費者品牌忠誠度，也是目前潛在新能源車消費者們最傾向於去購買的品牌。這還沒包括潛在的由燃油車想要過渡到電動車的消費者，加上這部分的話會更嚇人。
再來看看美國 2018 年各家的銷量情況。
如果沒有 Model 3 的話，這個表就會很難看。所以，你能看出什麼？人們買的其實不是電動車，而是特斯拉。所以，電動車上傳統車企如何來拼品牌？燃油車的品牌力能夠遞延到電動車時代麼？這個確實要打上問號的。