Tesla reveló su nueva ‘celda 4680’ en el Día de la Batería de la compañía , prometiendo cinco veces más capacidad energética y seis veces más potencia que las celdas anteriores, factores clave para cumplir su objetivo a largo plazo de vender un vehículo eléctrico de bajo costo para el mercado masivo.
La compañía también dijo que planea construir su propia fábrica de cátodos en América del Norte, y cuando Elon Musk anunció el reclamo de la compañía sobre un depósito de arcilla de litio de 10,000 acres en Nevada, señaló que Tesla está ingresando oficialmente al negocio minero.
Según las estimaciones de Tesla, utilizando su nueva tecnología de extracción y procesamiento, el litio en Nevada sería suficiente para respaldar la electrificación de toda la flota de vehículos de EE. UU.
“En unos tres años a partir de ahora, estamos seguros de que podremos fabricar un vehículo eléctrico convincente de 25.000 dólares que también sea completamente autónomo”, dijo Musk. El Model 3 disponible ahora tiene un precio de $ 37,990.
“Vamos a empezar a construir nuestra propia instalación de cátodos en América del Norte y aprovechar todos los recursos de América del Norte que existen para el níquel y el litio, y simplemente haciendo eso, localizando nuestra cadena de suministro y producción de cátodos, podemos reducir las millas recorridas por todos los materiales que terminan en el cátodo en un 80% ”, dijo Drew Baglino, vicepresidente senior de ingeniería energética y de propulsión de Tesla.
En los últimos años se han discutido muchos métodos nuevos de extracción de litio a medida que se han hecho realidad las necesidades de electrificación. La mayoría tiene numerosos desafíos.
“Sería sorprendente, aunque por supuesto no imposible, que Tesla descubriera el ‘Santo Grial’ de la extracción tan pronto”, dijo el analista Wood Mackenzie.
Tesla dijo que obtendrá espodumena de su propia mina en Nevada sin intermediarios.
Es probable que la fuerte reducción en el precio del automóvil provenga principalmente de reducir el costo de las baterías a la mitad, dijo Musk.
Hace varios años, Tesla pasó del factor de forma cilíndrico 18650 al factor de forma 2170, lo que produjo un aumento del 50% en energía por celda. La celda revelada el martes aumentaría las dimensiones una vez más, llevando el diámetro a 46 mm y la altura a 80 mm.
Si bien la estructura más grande por sí sola puede causar problemas de carga térmica y rápida, Tesla afirma haberlos superado mediante el uso de un diseño de tabla para reducir el bobinado de la celda, lo que aumenta las tasas de producción.
La producción ya ha comenzado, con 10 GWh de capacidad anual esperada antes de finales de 2021.
Wood Mackenzie dijo que espera que este nuevo desarrollo se implemente de acuerdo con las directrices. Una pregunta clave para WoodMac es si otros fabricantes de baterías lo seguirán.
El diseño de la celda 4680 supone un cambio mucho mayor en la fabricación que el cambio a 2170. Puede pasar mucho más tiempo antes de que los proveedores de baterías externas de Tesla se sumen al nuevo factor de forma, señaló Wood Mackenzie.
“En términos de materiales, anticipamos que el contenido de cobre y aluminio dentro de la celda en sí puede caer alrededor de un 20% en este diseño, según estimaciones de expertos de la industria. Sin embargo, la imagen de la celda muestra claramente un uso significativo de cobre para las conexiones de extremo a extremo. Como tal, esperamos que aumente el volumen de cobre utilizado por GWh ”, dijo BMO Capital Markets en una nota.
¿Adiós grafito?
El grafito ha sido el material de referencia para el ánodo desde la comercialización de la celda de iones de litio en 1991. Desde entonces, la industria ha impulsado un mayor uso de silicio en el ánodo para mejorar la densidad de energía y las capacidades de carga.
El silicio puede almacenar nueve veces más litio que el grafito, y muchas empresas han estado desarrollando formas innovadoras de aumentar la cantidad de silicio en el ánodo. Si bien la proporción de silicio ha aumentado con el tiempo, el agrietamiento y la degradación de los electrodos siguen siendo barreras clave para producir un ánodo de silicio dominante.
“Tesla afirma haber superado este desafío al eliminar el grafito por completo y utilizar un recubrimiento de polímero elástico conductor de iones como estabilizador. Otros métodos han utilizado diseños complejos y costosos como el grafeno y los nanotubos, pero el método de Tesla es aparentemente más simple, más barato e incluso proporcionaría un aumento del 20% en el rango ”, señaló Wood Mackenzie.
“Casi parece demasiado bueno para ser verdad. La transición a ánodos basados en silicio siempre ha supuesto un riesgo para la demanda de grafito en el sector de las baterías. Aunque el riesgo puede parecer un poco más tangible ahora, aún esperamos que los ánodos basados en grafito dominen a corto y mediano plazo”.
Objetivos de producción
Tesla tiene como objetivo alcanzar 100 GWh de capacidad de producción de celdas de batería de iones de litio interna para 2022 y 3000 GWh para 2030, que es mucho mayor de lo que cualquier fabricante importante de baterías ha anunciado.
“Estimamos que la capacidad total de fabricación de celdas planificada, excluyendo Tesla, será de 1.300 GWh para 2030. El anuncio de Tesla es más del doble de la capacidad global total de la tubería”, dijo el equipo de materias primas de baterías de Wood Mackenzie.
Actualmente, Tesla y su socio Panasonic producen células NCA en Reno, Nevada. Después de un aumento de casi tres años, la capacidad anual ahora es de alrededor de 35 GWh.
“Para alcanzar el objetivo a corto plazo de 100 GWh, Tesla necesita triplicar su producción interna en solo 2 años. Para aumentar la capacidad 100 veces, simplemente ampliar las líneas de ensamblaje no es una opción. Esto requeriría una cantidad significativa de inversión, tierra y mano de obra para la producción ”, dijo WoodMac.
Con diseños mejorados de celdas de batería y procesos de fabricación simplificados, Tesla espera lograr la fabricación de baterías en una “escala de teravatios hora”. Un teravatio hora equivale a 1.000 gigavatios hora o un billón de vatios hora. Tesla logró una producción anualizada de 20 gigavatios hora en su fábrica de baterías de Nevada en 2018, según el sitio web de la compañía.
A ese ritmo, ya era la fábrica de producción de baterías de mayor volumen del mundo, afirmó Tesla. Para 2022, Tesla dijo que apunta a producir 100 gigavatios hora al año y, para 2030, 3 teravatios hora.
