Introducció
Tesla sempre ha estat a l'avantguarda de la indústria dels vehicles elèctrics (EV), conegut per avançar amb la innovació i establir nous estàndards. Des de cotxes elèctrics fins a coets, la visió d'Elon Musk ha portat Tesla a noves altures. Però una àrea on l'empresa ha tingut problemes és amb la producció de la seva bateria 4680. En aquest informe, WHET fa una ullada més de prop a la bateria 4680, desglossant el seu potencial, els reptes als quals s'enfronta Tesla i què significa per al futur de les grans bateries cilíndriques al món dels vehicles elèctrics.
La gènesi de la bateria 4680
Tesla va presentar la bateria 4680 al seu esdeveniment Battery Day el 2020 com un gran salt endavant en la tecnologia de la bateria. En augmentar la mida de la bateria cilíndrica de 21 mm de diàmetre i 70 mm de llarg a 46 mm i 80 mm, Tesla esperava millorar la densitat d'energia i reduir els costos de producció. La mida més gran permet emmagatzemar més energia a cada bateria i redueix els buits entre les cèl·lules, la qual cosa ajuda a millorar l'eficiència de l'espai i la densitat energètica general.
Innovacions clau de la bateria 4680
Talla més gran: La mida més gran significa una major densitat d'energia i una millor eficiència de l'espai.
Disseny de taules: Aquest disseny únic redueix la resistència interna, permetent una càrrega i descàrrega més ràpides, a més d'una millor gestió de la calor.
Ànode basat en silici: Els ànodes de silici tenen una capacitat teòrica més alta, cosa que ajuda a augmentar la densitat d'energia alhora que manté la bateria segura i estable.
Procés d'elèctrodes secs: Aquest nou mètode de fabricació simplifica la producció i redueix els costos en un 20%, redueix els costos d'equips en un 35% i estalvia un 70% en espai.
Quan Tesla va introduir per primera vegada la bateria 4680, va projectar una reducció del 56% dels costos de producció i un augment del 16% en l'abast en comparació amb la seva bateria anterior 2170.
Reptes de fabricació
Malgrat tot el seu potencial, aconseguir la bateria 4680 en producció massiva ha estat un viatge difícil per a Tesla. Aquests són alguns dels principals obstacles:
Procés d'elèctrodes secs: Una de les característiques més innovadores de la bateria 4680 és el procés d'elèctrode sec, que simplifica la fabricació. Tanmateix, aplicar materials d'elèctrodes secs a les pel·lícules de la bateria ha estat complicat, amb problemes com una adherència feble i una distribució desigual. Tesla va desenvolupar un aglutinant de PTFE per solucionar-ho, però els resultats encara no han estat perfectes.
Rendiment de producció: A principis de 2024, el rendiment de producció de Tesla a la seva fàbrica de Texas és del 95%, que és inferior al rendiment del 99% de les bateries 2170 que ja s'estan produint en massa.
Estalvi de costos: Sense que el procés d'elèctrode sec funcioni tal com estava previst, els avantatges de costos esperats de la bateria 4680 es redueixen.
Ànodes de silici: Tot i que es creu que els ànodes basats en silici tenen molt potencial, no s'han implementat a les bateries 4680 produïdes en massa. Les bateries 4680 de primera generació que surten de la planta de Tesla a Texas encara fan servir ànodes de grafit pur, la qual cosa significa que la densitat d'energia és menor del que s'esperava originalment.
Densitat energètica: Se suposa que la bateria 4680 té una densitat d'energia teòrica de 300 Wh/kg, però la densitat d'energia real és només de 244 Wh/kg. En comparació, les bateries 2170 de LG, que Tesla utilitza a la seva fàbrica de Xangai, tenen una densitat d'energia de 252 Wh/kg.
Tendències i perspectives del sector
Malgrat els reptes als quals s'ha enfrontat Tesla amb la bateria 4680, el format de bateria cilíndrica més gran comença a enganxar-se a la indústria dels vehicles elèctrics. Empreses com Panasonic i LG New Energy estan invertint en la producció de bateries 4680, i LG New Energy planeja començar la producció massiva a Corea del Sud l'agost de 2023.
A la Xina, empreses com Ningde Times New Energy i EVE Energy també s'estan preparant per produir grans bateries cilíndriques. Ningde Times té previst fabricar 4.695 bateries per a BMW, amb una capacitat total anual de 40 GWh a les fàbriques de la Xina i Alemanya.
Perspectiva i serveis de WHET
Com a líder del sector, WHET veu el potencial de les grans bateries cilíndriques i està ben posicionat per ajudar els clients a navegar per aquest panorama canviant. Amb el nostre profund coneixement de la tecnologia de les bateries, els processos de fabricació i les tendències del mercat, oferim solucions i coneixements a mida per ajudar els clients a mantenir-se al capdavant de la corba.
Conclusió
La bateria 4680 ha generat molt de rebombori a la indústria dels vehicles elèctrics, amb promeses de millor densitat d'energia i costos més baixos. Tanmateix, el camí del concepte a la producció en massa no ha estat fàcil i Tesla s'ha enfrontat a alguns reptes difícils al llarg del camí. Dit això, el gran format de bateria cilíndrica encara mostra moltes promeses, amb diversos fabricants que ja inverteixen en el seu futur. A WHET, ens comprometem a mantenir els nostres clients al corrent de les últimes estadístiques del sector i a oferir les solucions que necessiten per aprofitar aquesta tendència emocionant.