La buona notizia è che utilizzando celle più grandi e un nuovo processo di rivestimento a secco degli elettrodi, Tesla potrebbe dimezzare il costo di una batteria della Model Y, risparmiando oltre l'8% del prezzo di partenza dell'auto negli Stati Uniti, hanno detto gli esperti di batterie legati all'azienda.
La cattiva notizia è che è solo a metà strada, secondo 12 esperti vicini a Tesla o che conoscono la sua nuova tecnologia.
Questo perché la tecnica di rivestimento a secco utilizzata per produrre le celle più grandi nella batteria 4680 di Tesla è così nuova e non provata che l'azienda ha difficoltà a scalare la produzione fino al punto in cui i grandi risparmi sui costi entrano in gioco, hanno detto gli esperti a Reuters.
"Semplicemente non sono pronte per la produzione di massa", ha detto uno degli esperti vicini a Tesla.
Tuttavia, i guadagni che Tesla ha già ottenuto nel taglio dei costi di produzione delle batterie negli ultimi due anni potrebbero contribuire ad aumentare i profitti e ad estendere il suo vantaggio sulla maggior parte dei rivali di veicoli elettrici (EV).
I miglioramenti promessi da Musk nei costi e nelle prestazioni delle batterie sono considerati dagli investitori come fondamentali per Tesla, che vuole inaugurare un'era in cui possa vendere un EV da 25.000 dollari con un profitto - e avere maggiori possibilità di raggiungere i suoi obiettivi per il 2030.
I sistemi di batterie sono il singolo elemento più costoso nella maggior parte dei veicoli elettrici, per cui la realizzazione di pacchetti a basso costo e ad alte prestazioni è fondamentale per produrre auto elettriche accessibili, in grado di competere con le rivali con motore a combustione sul prezzo di listino.
Tesla è una delle poche case automobilistiche importanti che producono le proprie batterie EV e, producendo le celle del Modello Y negli stabilimenti statunitensi, il SUV potrà continuare a beneficiare dei crediti fiscali statunitensi, quando molti EV rivali potrebbero non esserlo più.
Tra i 12 esperti di batterie con cui Reuters ha parlato, nove hanno stretti legami con Tesla e tre dei nove hanno esaminato la tecnologia delle batterie nuove e vecchie di Tesla all'interno e all'esterno, attraverso dei teardown.
Tesla non ha risposto alle richieste di commento.
RISOLVERÀ IL PROBLEMA'
Le fonti prevedono che per Tesla sarà difficile implementare completamente il nuovo processo di produzione con rivestimento a secco prima della fine di quest'anno, e forse non prima del 2023.
Stan Whittingham, co-inventore delle batterie agli ioni di litio e premio Nobel 2019, ritiene che l'amministratore delegato di Tesla Elon Musk sia stato troppo ottimista sui tempi di commercializzazione della nuova tecnica.
"Penso che la risolverà, ma non sarà così veloce come vorrebbe. Ci vorrà del tempo per testarla davvero", ha detto.
Ad agosto, Musk ha dichiarato agli azionisti che Tesla produrrà alti volumi di batterie 4680 entro la fine del 2022.
Secondo gli esperti, Tesla è riuscita a ridurre il costo della batteria della Model Y solo di 2.000-3.000 dollari, circa la metà dei risparmi che Tesla aveva previsto per la batteria 4680, presentata due anni fa.
Ma questi risparmi sono stati ottenuti soprattutto grazie al design delle nuove celle 4680, che sono più grandi di quelle dell'attuale batteria 2170 di Tesla, hanno detto.
Ma il cuore della spinta a ridurre i costi è la tecnologia di rivestimento a secco, che Musk ha descritto come rivoluzionaria ma difficile da realizzare.
Secondo le fonti, dovrebbe garantire la metà dei 5.500 dollari di risparmio che Tesla spera di ottenere, riducendo i costi di produzione e le spese di capitale una tantum.
Tesla ha acquisito il know-how nel 2019, quando ha pagato oltre 200 milioni di dollari per Maxwell Technologies, un'azienda di San Diego che produce ultracapacitori, che immagazzinano l'energia per i dispositivi che necessitano di rapide esplosioni di elettricità, come i flash delle fotocamere.
Basandosi sulla tecnologia di Maxwell, Tesla ha iniziato a produrre 4680 celle a secco quest'anno, prima in un pilota vicino al suo stabilimento di Fremont, in California, e più recentemente nella sua nuova sede globale di Austin, in Texas.
'MIGLIORE DELLA CLASSE'
La tecnologia consente a Tesla di abbandonare il vecchio processo di rivestimento a umido, più complesso e costoso. È costoso perché richiede una notevole quantità di elettricità, macchinari, spazio in fabbrica, tempo e una grande forza lavoro.
Per rivestire gli elettrodi nel processo a umido, i produttori di batterie mescolano i materiali con solventi leganti tossici. Una volta rivestiti, gli elettrodi vengono essiccati in forni massicci, e i solventi tossici che evaporano durante il processo vengono recuperati, trattati e riciclati - il che aumenta i costi.
Con la nuova tecnologia, gli elettrodi vengono rivestiti con leganti diversi, senza l'uso di liquidi, quindi non devono essere essiccati. Ciò significa che è più economico, più veloce e anche meno dannoso per l'ambiente.
Grazie alla sua semplicità, il processo consente a Tesla di tagliare le spese di capitale di un terzo e di ridurre l'ingombro di una fabbrica e il suo consumo energetico a un decimo di quello che sarebbe necessario per il processo a umido, ha dichiarato Tesla.
Ma l'azienda ha avuto difficoltà a commercializzare il processo, hanno detto le fonti.
Maxwell ha sviluppato il suo processo di rivestimento a secco per gli ultracapacitori, ma la sfida con il rivestimento degli elettrodi per le batterie EV è che sono molto più grandi e spessi, il che rende difficile rivestirli con una qualità costante a velocità di produzione di massa.
"Possono produrre in piccoli volumi, ma quando hanno iniziato la produzione in grandi volumi, Tesla si è ritrovata con molti scarti, troppi", ha detto a Reuters una delle fonti con legami con Tesla.
I rendimenti di produzione erano così bassi che tutti i risparmi sui costi previsti dal nuovo processo sono andati persi, ha detto la fonte.
Se si realizzano tutte le potenziali efficienze del rivestimento a secco e delle celle più grandi, il costo di produzione del pacco batteria 4680 della Model Y dovrebbe scendere a 5.000-5.500 dollari - circa la metà del costo del pacco 2170, secondo le fonti.
L'aumento del costo dei materiali e dell'energia delle batterie rappresenta tuttavia un rischio per queste previsioni, e Tesla non è ancora riuscita a migliorare in modo significativo la densità energetica della nuova batteria o la quantità di energia che contiene, come ha promesso Musk.
Tuttavia, nonostante questi fattori, i risparmi che Tesla dovrebbe ottenere finiranno per rendere la batteria 4680 la "migliore della classe" nel settore per il prossimo futuro, ha detto una fonte.
L'IMBOTTITURA
Gran parte del risparmio di 2.000-3.000 dollari ottenuto finora con la batteria 4680 è derivato da altri miglioramenti, e l'uso di celle più grandi si è dimostrato particolarmente efficace, hanno detto gli esperti.
Le celle 4680 sono 5,5 volte più grandi delle celle 2170 in termini di volume. Le vecchie celle cilindriche misurano 21 mm di diametro e 70 mm di altezza, da cui il nome. Le celle 4680 hanno un diametro di 46 mm e un'altezza di 80 mm.
Con la vecchia tecnologia, Tesla ha bisogno di circa 4.400 celle per alimentare la Model Y e ci sono 17.600 punti che devono essere saldati - quattro per cella - per creare un pacco che possa essere integrato nell'auto, hanno detto le fonti.
Il pacco batteria 4680 necessita solo di 830 celle e Tesla ha modificato il design in modo che ci siano solo due punti di saldatura per cella, riducendo la saldatura a 1.660 punti e portando a un significativo risparmio sui costi.
Il design più semplice significa anche che ci sono meno connettori e altri componenti, il che ha permesso a Tesla di risparmiare ulteriormente sui costi di manodopera e sul tempo macchina.
Un'altra fonte di efficienza è stata l'involucro esterno della cella più grande, molto più robusto. Tesla può ora unire le celle con l'adesivo in un pacco rigido a nido d'ape, che viene poi collegato direttamente alla struttura interna della carrozzeria della Model Y.
In questo modo si elimina la fase intermedia di raggruppamento delle celle in moduli più grandi che vengono poi installati in un pacco batterie tradizionale, hanno detto le fonti.
Passando a questo design "dalla cellula al veicolo", Tesla può ridurre il peso di un pacco batteria tradizionale da 1.200 libbre di 55 libbre o più - risparmiando circa 500-600 dollari per pacco, ha detto una delle fonti.
Ma la padronanza della tecnica di rivestimento a secco rimane il Santo Graal.
"Ingrandire la cella della batteria ha aiutato molto ad aumentare l'efficienza, ma spingere al 50% il risparmio sui costi per la cella nel suo complesso è un'altra questione", ha detto una fonte.
"Questo dipenderà dalla capacità di Tesla di implementare con successo il processo di rivestimento a secco in una fabbrica".
