Zgodnie z oczekiwaniami, Tesla podczas tegorocznej imprezy Battery Day, jak sama nazwa zresztą wskazuje, ogłosiła i ujawniła szczegóły wyczekiwanego przez nas nowego ogniwa akumulatorowego o nazwie 4680.
Nowe ogniwa Tesli, to nie przelewki
Nowe ogniwa są większe, oferują sześciokrotnie większą moc niż poprzednie ogniwa Tesli i pięciokrotnie większą pojemność energetyczną. Cechuje je zupełnie nowy projekt o znacznie większej obudowie i tak zwanej konstrukcji bez tablic (tabless design).
Tesla ujawniła, że nowe ogniwo ma wymiary 46 na 80 mm, czemu zawdzięcza swoją nazwę i potwierdziła, że sama wymiana obecnych ogniw na 4680, wydłużyłaby zasięg samochodu o dobre 16% i obniżyła o 14% cenę samego zestawu “na kWh” tylko na poziomie kształtu komórki.
Na szczęście firma nie zrobiła pokazu w stylu „oto nowe ogniwo, cieszcie się i czekajcie na jego debiut w konsumenckich samochodach”. Wręcz przeciwnie. Postarała się o odpowiednie opisanie ogniwa 4680, wchodząc w najmniejsze nawet szczegóły, dotyczące innowacji materiałowych, projektowych i produkcyjnych, które były potrzebne, aby można było wydać na świat arcydzieło, które pozwoli zmniejszyć koszty baterii o ponad 50% w zaledwie 3 lata.
Tak naprawdę to, co zostało zaprezentowane podczas Battery Day, poznaliśmy poniekąd na długo przed tym, bo w ciągu ostatnich kilku lat Tesla wykonała wiele ruchów związanych z rewolucją akumulatorów. Kupiła bowiem firmy pokroju Maxwell oraz Hibar, a na dodatek zgłosiła kilka patentów dotyczących nowych technologii na czele z tak zwanym „bez tablicowym ogniwem” i projekcie samego jego „opakowania”. Teraz wiemy, jak połączyły się te wszystkie elementy w jedno.
Innowacje w ogniwach 4680
Tesla w ogniwach 4680 zadbała o znaczące ulepszenia w pięciu kluczowych aspektach akumulatorów na czele z samą konstrukcją komórki (współczynnikiem kształtu), nowym materiale anodowym i katodowym, jak również zupełnie nowym projektem akumulatora i nawet projektem samej fabryki, która zajmie się ich produkcją. Wszystko to razem sprawiło, że Tesla osiągnęła przełom w zakresie kosztów akumulatorów, zmniejszając cenę na “jedną kilowatogodzinę” o 56%.
Wyjątkowym w ogniwach 4680 jest to, że choć każdy z tych elementów zapewnia stopniowe ulepszenie technologii akumulatorów, ich pełen potencjał pokazuje się dopiero po połączeniu ich wszystkich ze sobą. Tesla rozpoczęła prostacko wręcz, bo zwyczajnie powiększając każdą komórkę, ale uratowała się przed tą zgubną praktyką za pomocą komórki „bez tablic” (z angielskiego “tabless cell”). To bowiem to podejście znacząco obniżyło opór elektryczny wewnątrz komórki, kończąc z problemami termicznymi.
Nowy projekt ogniwa jest również prostszy w produkcji i wymaga mniejszych nakładów kapitałowych, aby w ogóle z produkcją ruszyć. Ta zresztą również doczekała się niemałej liczby nowinek, bo Tesla zaadaptowała z firmy Maxwell mniej skomplikowaną produkcję elektrod, czego efektem końcowym jest radykalna poprawa powierzchni postojowej i energii potrzebnej do wyprodukowania elektrody.
Na poziomie montażu Tesla przeprojektowała wszystkie maszyny, aby osiągnąć superszybki proces montażu, który może zapewnić siedmiokrotnie większą wydajność na linię produkcyjną w porównaniu do obecnych rozwiązań. Wprowadziła również inne ulepszenia w procesach nawijania i formowania ogniw, w wyniku czego całkowita redukcja kosztów baterii sięgnęła 18% poprzez przeprojektowanie procesu produkcyjnego.
Nie zabrakło też ulepszeń na poziomie chemicznym i materiałowym. Mowa o nowej, tańszej anodzie na bazie krzemu, która obniży finalny koszt jednej kWh o pięć procent, czy wydajniejszej metodzie przekształcania niklu w katodę. W przypadku tego ostatniego firma ponoć wpadła na pomysł wyeliminowania odpadów, o co postara się zresztą we własnych zakładach produkcyjnych katod, co pociągnie za sobą kolejną 12% obniżkę.
Tesla zamierza teraz zwiększyć produkcję akumulatorów do (łącznie) 10 GWh w zakładzie pilotażowym we Fremont w ciągu następnych 12 miesięcy, a jakby tego było mało, ma też w planach wdrożyć nowy system produkcyjny na większą skalę w myśl uzyskania produkcji rzędu 100 i 3000 GWh do kolejno 2023 i 2030 roku.
Czytaj też: Od samochodów elektrycznych do górnictwa, czyli Elon Musk znów zaskakuje
Cała lawina nowości związana z tymi ogniwami akumulatorowymi kończy się innym sposobem ich integracji w samochodach Tesli. Firma ewidentnie zainspirowała się przechowywaniem paliwa w skrzydłach samolotów i postanowiła, że od teraz pakiet akumulatorów będzie częścią konstrukcji nadwozia, łącząc przednie i tylne części podwozia, co określa mianem „akumulatora strukturalnego”. Jest to możliwe dzięki nowym stopom metali, które pozwalają na większe odlewy.
Co zapewnią nowe ogniwa Tesli? Tańsze samochody!
Niegdyś Elon Musk powiedział, że nie wyprodukuje samochodu elektrycznego poniżej 35000 dolarów. Teraz z kolei Tesla zapowiedziała nadchodzący model w cenie 25000$, czyli nieco ponad 95000 zł, którego produkcja będzie możliwa właśnie dzięki nowym ogniwom akumulatorowym firmy.
Pokrywa się to z niedawnym ogłoszeniem Muska, wedle którego Tesla zaprojektuje i zbuduje w Chinach mniejszy, a przede wszystkim tańszy elektryczny hatchback. Ten dodatkowo ma być również autonomiczny.
