• Dotychczas w baterii stosowano około 4400 ogniw typu 2170
• Zastosowanie ogniw 4680 pozwala zmniejszyć ich ilość do 830 sztuk
• To oznacza redukcję punktów łączenia baterii z 17 600 do 1660
• Nowy typ baterii jest również produkowany w nowszej – znacznie szybszej i bardziej ekologicznej technologii
• Zastosowanie nowych baterii pozwoli Tesli zaoszczędzić nawet 3000 dolarów na każdym samochodzie
• Jeśli chcesz być na bieżąco z najważniejszymi wiadomościami z branży — zapisz się na nasz newsletter

Technologia ta pozwala Tesli na wyeliminowanie bardziej złożonego i kosztownego procesu powlekania na mokro stosowanego w tradycyjnych ogniwach takich jak w typie 2170, których Tesla używa od lat. Proces ten jest kosztowny, ponieważ wymaga znacznej ilości energii elektrycznej, maszyn, przestrzeni produkcyjnej, czasu i dużej liczby pracowników.
Aby pokryć elektrody w procesie mokrym, producenci baterii mieszają materiały z toksycznymi rozpuszczalnikami wiążącymi. Po pokryciu elektrody są suszone w ogromnych piecach, gdzie rozpuszczalniki, które odparowują w trakcie procesu i są odzyskiwane, przetwarzane i poddawane recyklingowi. Dzięki nowej technologii elektrody są pokrywane różnymi spoiwami, które zużywają znacznie mniej płynów. Oznacza to, że nie trzeba ich suszyć, dzięki czemu cały proces jest tańszy, szybszy i mniej szkodliwy dla środowiska. Ze względu na swoją prostotę, proces ten pozwala Tesli obniżyć wydatki kapitałowe o jedną trzecią i zmniejszyć zarówno powierzchnię zajmowaną przez fabrykę, jak i jej zużycie energii do zaledwie 10% tego, co jest potrzebne do procesu mokrego.

Firma Maxwell opracowała proces suchego powlekania dla ultrakondensatorów, a wyzwaniem związanym z powlekaniem elektrod do akumulatorów EV jest to, że są one znacznie większe i grubsze, co utrudnia powlekanie ich o stałej jakości przy prędkościach masowej produkcji.
Jeśli wszystkie potencjalne korzyści wynikające z suchego powlekania i większych ogniw zostaną zrealizowane, koszt produkcji zestawu akumulatorów 4680 do Modelu Y powinien spaść do ceny 5 000 do 5 500 USD – czyli mniej więcej o połowę mniej niż w przypadku zestawu 2170. Rosnące koszty materiałów i energii do baterii stanowią jednak zagrożenie dla tych prognoz, a Tesla nie była jeszcze w stanie znacząco poprawić gęstości energii nowej baterii ani ilości energii.
Dzieje się tak, ponieważ technika suchego powlekania stosowana do produkcji większych ogniw w baterii 4680 Tesli jest tak nowa i niesprawdzona, że firma ma problemy ze skalowaniem produkcji do punktu, w którym realizowane są duże oszczędności kosztów. Mimo to oszczędności, które Tesla ma osiągnąć, sprawią, że bateria 4680 będzie „najlepsza w swojej klasie” w dającej się przewidzieć przyszłości, podało jedno ze źródeł.

Ogniwa 4680 są 5,5 razy większe objętościowo od ogniw 2170. Tesla potrzebuje około 4400 ogniw 2170 do zasilania Modelu Y. To oznacza wykonanie 17600 punktowych zgrzein łączących ogniwa — po cztery na ogniwo — aby stworzyć pakiet, który można zintegrować z samochodem. Pakiet baterii 4680 dla modelu Y potrzebuje tylko 830 ogniw, które są zgrzewane z użyciem dwóch zgrzein na ogniwo, co sprawia, że ilość zgrzein zostaje zredukowana z 17 600 do 1660. W związku z tak znacznym obniżeniem nakładów pracy koszt zestawów akumulatorów z większymi ogniwami powinien być znacznie niższy. Prostsza konstrukcja oznacza również mniej złączy i innych komponentów, co pozwala Tesli na dalsze oszczędności na kosztach pracy i czasie obróbki.

Większe ogniwa mają również mocniejszą obudowę zewnętrzną, która pozwala im działać jako element konstrukcyjny samochodu. Eliminuje to konieczność łączenia ogniw w moduły, które są następnie instalowane w tradycyjnym zestawie akumulatorów. Płyta nośna jest uformowana w kształt plastra miodu wewnątrz którego umieszczone są pojedyncze ogniwa. To pozwala na zmniejszenie masy baterii o 55 funtów (25 kg). To może nie wydawać się znaczące, lecz pozwala zaoszczędzić nawet 600 dolarów na samochodzie. Ogólnie rzecz biorąc, oczekuje się, że powszechne stosowanie 4680 ogniw obniżyłoby koszt zestawu akumulatorów do modelu Y o połowę i pozwoliłoby firmie obniżyć koszty samochodu o 8%.

Według ekspertów, Tesli udało się do tej pory obniżyć koszty baterii Modelu Y o 2000 do 3000 dolarów, czyli o połowę oszczędności, jakie Tesla zaplanowała z wykorzystaniem baterii typu 4680, kiedy zostały one zaprezentowane dwa lata temu. Biorąc pod uwagę planowaną skalę produkcji 1,5 miliona pojazdów rocznie – oszczędność wynosi od 3 do 4,5 miliarda dolarów.

Oszczędności, które udało się osiągnąć, wynikają głównie z zaprojektowania nowych ogniw 4680, które są większe niż do tej pory używane ogniwa 2170 Tesli. Reszta będzie pochodzić z rozwiązania wyzwań związanych z produkcją suchych powłok. Opierając się na technologii nabytej przy zakupie Maxwell, Tesla rozpoczęła w tym roku produkcję ogniw suchych 4680, najpierw w fabryce pilotażowej w pobliżu zakładu produkcyjnego w Fremont w Kalifornii, a ostatnio w nowej globalnej siedzibie w Austin w Teksasie.

Źródło: Reuters, Tesla