Tesla hlásí úspěch, z jejich výrobních linek sjel první prototyp Cybertrucku s in-house 4680 baterií, která obsahuje katodou vyrobenou revoluční „suchou metodou“. V čem je nová verze baterie 4680 tak průlomová?

Na podzim roku 2020 uspořádala Tesla event s názvem Battery Day. Na tomto eventu byl poprvé představen nový design bateriových článků s označením 4680 (46 mm šířka článku, 80 mm výška článku), který měl překonat ten stávající označovaný jako 2170 (21 mm šířka článku, 70 mm výška článku). Na eventu Elon Musk prohlásil, že Tesla pracuje na suché technologii, která bude použita při výrobě 4680 baterie a měla by snížit náklady na 1 kilowatthodinu o 56 %.

Pro upřesnění, všechny Cybertrucky, které vyjedou z výrobních linek obsahují bateriové články 4680, ale nejedná se o vylepšené články se suchou katodou, jedná se o články vyrobené standardním mokrým procesem. Průlom v „suché“ výrobní technologii nastal teprve až teď, po 4 letech od eventu Battery Day.

Revoluční „suchý proces“ 

Tesla v roce 2019 koupila společnost Maxwell Technologies za 218 milionů dolarů za účelem výroby levnějších a efektivnějších baterií. Pravým důvodem akvizice však byla technologie, kterou si společnost patentovala tzv. technologie výroby katody a anody suchým procesem neboli Dry Battery Electrode. Technologie by měla výrazně snížit náklady, urychlit výrobu a vylepšit vlastnosti bateriových článků.

Dnes se při výrobě baterií (které se skládají z katody a anody) využívá tzv. mokrý proces – Wet Battery Electrode. Při tomto procesu se používají kapalná rozpouštědla, pomocí kterých se rozemleté prvky, jako je mangan, nikl, hliník a kobalt spojí v jednu hmotu. Když jsou všechny prvky spojeny následuje proces sušení, který má za úkol z hmoty dostat pryč veškerou kapalinu. Při tomto procesu se odpařují na začátku přidaná rozpouštědla a vznikají tak jedovaté plyny. Mokrý proces je velmi časově a energeticky náročný a vyžaduje veliké investice do infrastruktury.

Na druhou stranu suchý proces eliminuje použití vysoce toxických rozpouštědel a odstraňuje tak proces vysychání. Ve výsledku se skládá pouze ze dvou fází, a to z fáze smíchání všech prvků v homogenní směs bez použití rozpouštědel a následné fáze, kdy se hmota nanese na plášť.

Díky zjednodušenému procesu se sníží spotřebovaná energie, urychlí se výroba a zmenší se negativní vliv na životní prostředí. Taková výroba článků je lépe škálovatelná a finální sériová výroba bude daleko efektivnější než je tomu u produkce využívající mokrý proces.

Pokud Tesla najde způsob, jak škálovat výrobu, vyrobí tak více 4680 článků a ve výsledku i baterií (kterých jsou články součástí), a tím razantně sníží finální cenu vozu – baterie jsou nejdražší položkou u elektromobilů.

Tesla poměrně rychle vyřešila, jak vyrobit suchou metodou anodu, z pohledu katody byl vývoj technologie o dost komplikovanější, ale vypadá to, že se Tesle konečně po 4 letech výzkumu a vývoje podařilo problém suché katody úspěšně vyřešit. 

2. 8. 2024 vyjel z výrobní linky v Texasu první prototyp Cybertrucku s in-house bateriovými články 4680, které byly kompletně (tzn. anoda i katoda) vyrobeny suchou metodou.

First prototype Cybertruck with in-house dry cathode 4680 cells – making it an all dry electrode vehicle pic.twitter.com/NzJxKQrRBp

— Cybertruck (@cybertruck) August 2, 2024

Výhody bateriových článku 4680

Suchý proces má hned několik výhod:

1. Celkové snížení nákladů až o 50 % ve srovnání se současným „mokrým“ procesem.
2. Suchý proces je šetrnější k životní prostředí.
3. Rychlejší výroba článků a lepší škálovatelnost produkce.
4. Větší hustota energie – odhaduje se o 10 až 20 %, rychlejší nabíjení a vyšší výkon článků.

Další výhoda není na první pohled patrná a málokoho by napadla, ale díky větší velikosti článku (80 mm na výšku) ho lze použít ke strukturální podpoře vozidla, což znamená další úsporu nákladů.

Díky větším rozměrům bude zapotřebí méně článků na zaplnění bateriového prostoru. Například Model 3 Long Range obsahuje 4 416 bateriových článku s označením 2170, pokud by tyto články nahradily nové 4680 bylo by jich potřeba pouze 960. To by mělo za následek méně materiálu použitého k zapouzdření každého jednotlivého článku, a tím by se zase snížily náklady, je evidentní, že snižování nákladů je hlavní priorita Tesly. 

Společnost v minulosti oznámila, že první model, který bude benefitovat z nových článků bude nejprodávanější Model Y, bylo by to logické, ale zatím to vypadá, že jako první dostane nové články právě zmíněný Cybertruck. Tesla má za cíl vyrábět přibližně 250 000 Cybertrucků ročně a k naplnění takto ambiciózního cíle bude potřeba spousta bateriových článků.

Zdroje: notateslaapp.com, reuters.com, tesla.com