El objetivo de Elon Musk de vender 20 millones de Teslas para 2030 depende de esta tecnología de baterías

El secreto detrás del objetivo de Elon Musk de vender 20 millones de Teslas al año para 2030 radica en ser pionero en la tecnología de baterías. La buena noticia es que mediante el uso de celdas más grandes y un nuevo proceso para recubrir en seco los electrodos, Tesla puede reducir a la mitad el costo de la batería de un Modelo Y, ahorrando más del 8 por ciento del precio inicial del automóvil en los Estados Unidos. dijo la batería. expertos relacionados con la empresa.

La mala noticia es que solo está a mitad de camino, según 12 expertos cercanos a Tesla o familiarizados con su nueva tecnología. Esto se debe a que la técnica de recubrimiento en seco utilizada para producir las celdas de batería 4680 más grandes de Tesla es tan nueva y no probada que la compañía está luchando por aumentar la producción hasta el punto en que se sientan ahorros, dijeron expertos de Reuters.

“Simplemente no están listos para la producción en masa”, dijo uno de los expertos cercanos a Tesla. Sin embargo, lo que Tesla ya ha logrado al reducir los costos de producción de baterías en los últimos dos años podría ayudar a aumentar sus ganancias y consolidar su liderazgo sobre la mayoría de sus rivales en el espacio de los vehículos eléctricos (EV).

Los inversores ven lo que el Sr. Musk promociona las mejoras en el costo y el rendimiento de la batería como importantes para que Tesla ingrese a una era en la que puede vender un automóvil eléctrico a $ 25,000 por tubo y tener una mejor oportunidad de lograr sus objetivos en 2030.

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Los sistemas de batería son la parte más cara de la mayoría de los vehículos eléctricos. Producir paquetes eficientes a un menor costo es, por lo tanto, esencial para producir vehículos eléctricos asequibles, capaces de competir con sus competidores con motores de combustión al nivel del precio de compra.

Tesla es uno de los pocos fabricantes de automóviles importantes que fabrica sus propias baterías para vehículos eléctricos y, al fabricar las celdas del Modelo Y en las fábricas de EE. UU., el SUV sigue siendo elegible para los créditos fiscales de EE. UU. cuando hay muchos vehículos eléctricos rivales que pueden no ser elegibles para esto.

De los 12 expertos en baterías con los que habló Reuters, nueve tienen vínculos estrechos con Tesla y tres de ellos observaron de cerca las tecnologías de baterías nuevas y antiguas de Tesla mientras las diseccionaban. Tesla no respondió a las solicitudes de comentarios.

“ÉL ES LA SOLUCIÓN AL PROBLEMA

Las fuentes predicen que Tesla tendrá dificultades para implementar completamente el nuevo proceso de fabricación de capa seca antes de finales de este año, y posiblemente no antes de 2023.

Stan Whittingham, coinventor de las baterías de iones de litio y premio Nobel de 2019, cree que el presidente ejecutivo de Tesla, Elon Musk, es demasiado optimista sobre el momento del nuevo enfoque del mercado.

“Creo que puede resolverlo, pero no tan pronto como quiera. Tomará algún tiempo intentarlo”, dijo. En agosto, Musk les dijo a los accionistas que Tesla produciría un gran volumen de 4680 baterías para fines de 2022.

Los expertos dicen que hasta ahora Tesla solo ha podido reducir el costo de la batería del Modelo Y entre $2,000 y $3,000, aproximadamente la mitad de los ahorros que Tesla predijo para la batería 4680, que anunció hace dos años.

Pero los ahorros se deben en gran parte al diseño de las nuevas celdas 4680, que son más grandes que las baterías 2170 actuales de Tesla, dijeron. Pero el corazón de la campaña de reducción de costos es la tecnología de recubrimiento en seco, que Musk describió como revolucionaria pero difícil de implementar.

Según las fuentes, esto debería generar hasta la mitad de los $ 5,500 en ahorros que Tesla espera lograr, al reducir los costos de fabricación y los gastos de capital únicos.

Tesla adquirió este conocimiento en 2019 cuando pagó más de 200 millones de dólares por Maxwell Technologies, una empresa de San Diego que fabrica supercapacitores, que almacenan energía para dispositivos que necesitan ráfagas rápidas de electricidad. , como flashes de cámara.

Usando tecnología de Maxwell, Tesla comenzó a fabricar 4680 baterías de celda seca este año, primero en un proyecto piloto cerca de su fábrica en Fremont, California, y más recientemente en su nueva sede mundial en Austin, TX.

MEJOR EN CLASE

Esta tecnología permite a Tesla abandonar el proceso de recubrimiento húmedo más antiguo, más complejo y costoso. Es caro porque requiere una gran cantidad de electricidad, maquinaria, espacio en la fábrica, tiempo y una gran cantidad de mano de obra.

Para humedecer los electrodos, los fabricantes de baterías mezclan los materiales con solventes aglutinantes tóxicos. Una vez recubiertos, los electrodos se secan en grandes hornos y los solventes tóxicos que se evaporan en el proceso se recolectan, tratan y reciclan, lo que aumenta el costo.

Con la nueva tecnología, los electrodos se recubren con varios aglutinantes utilizando varios líquidos, por lo que no es necesario que se sequen. Esto significa que es más barato, más rápido y menos dañino para el medio ambiente. Debido a su simplicidad, este proceso permite a Tesla reducir los gastos de capital en un tercio y reducir la huella y el consumo de energía de una fábrica a una décima parte de lo que se requeriría para el proceso húmedo. , dijo Tesla.

Pero la compañía ha tenido problemas para comercializar el proceso, dijeron las fuentes. Maxwell desarrolló su proceso de recubrimiento en seco para supercondensadores, pero el problema con el recubrimiento de electrodos de baterías de vehículos eléctricos es que son más grandes y gruesos, lo que dificulta la calidad constante del recubrimiento a velocidades de producción en masa.

“Podían producir en pequeñas cantidades, pero cuando comenzaron a producir en grandes cantidades, Tesla se encontró con muchos rechazos, demasiados”, dijo a Reuters una de las fuentes relacionadas con Tesla.

Los rendimientos de producción son tan bajos que se han perdido todos los ahorros de costos esperados del nuevo proceso, dijo la fuente. Si se logran todas las eficiencias potenciales del revestimiento en seco y celdas más grandes, el costo de fabricación del paquete de baterías Model Y 4680 debería reducirse a $ 5,000- $ 5,500, o aproximadamente la mitad del costo del bloque 2170, según las fuentes.

Sin embargo, el costo creciente de los materiales y la energía de la batería representa un riesgo para estas predicciones, y Tesla aún tiene que mejorar significativamente la densidad de energía de la nueva batería o la cantidad de energía que entrega, como prometió el Sr. Almizcle.

Pero a pesar de estos factores, los ahorros que Tesla espera hacer harán que la batería 4680 sea “la mejor de su clase” en el futuro previsible, según una fuente.

FORTALECIMIENTO

Gran parte de los $2,000 a $3,000 en ahorros logrados hasta ahora con la batería 4680 provienen de otras mejoras, y el uso de celdas más grandes ha demostrado ser particularmente efectivo, dicen los expertos.

4680 celdas tienen un volumen 5,5 veces mayor que 2170 celdas. Las antiguas celdas cilíndricas tenían 21 mm de ancho y 70 mm de alto, de ahí su nombre. Las celdas 4680 tienen un diámetro de 46 mm y una altura de 80 mm.

Con la tecnología anterior, Tesla necesitaba alrededor de 4400 celdas para alimentar el Model Y y tenía 17 600 puntos de soldadura, cuatro por celda, para crear un paquete que pudiera integrarse en el automóvil, dijeron las fuentes.

El paquete de baterías 4680 requiere solo 830 celdas, y Tesla ha modificado el diseño para que tenga solo dos puntos de soldadura por celda, lo que reduce la soldadura a 1660 puntos y hace posibles ahorros significativos.

El diseño más simple también significó que había menos conectores y otras partes, lo que ahorró a Tesla más en costos de mano de obra y tiempo de máquina.

Otra fuente de eficiencia es la piel exterior más fuerte de la estructura grande del avión. Tesla ahora puede unir las celdas con adhesivo para formar un conjunto fuerte similar a un panal que luego se une directamente a la estructura interna del cuerpo del Modelo Y.

Esto elimina el paso intermedio de agrupar las celdas en módulos más grandes que luego se instalan en un paquete de baterías tradicional, dijeron las fuentes.

Al adoptar este diseño de “célula a vehículo”, Tesla puede reducir el peso de un paquete de baterías tradicional de 1200 libras en 55 libras o más, lo que representa un ahorro de $ 500 a $ 600 por paquete, según una de las fuentes.

Pero dominar la técnica de recubrimiento en seco sigue siendo el santo grial. “Aumentar el volumen de las celdas de la batería ha ayudado mucho a mejorar la eficiencia, pero impulsar una reducción del 50% en el costo total de las celdas es otra cuestión”, dijo una fuente. “Depende de la capacidad de Tesla para implementar con éxito el proceso de recubrimiento en seco en una fábrica”.

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