Kłopoty Tesli z produkcją ogniw 4680.

Nie od dziś wiadomo, że Tesla opracowała swój własny rodzaj ogniw do baterii trakcyjnych. Niemały wkład w to, miał profesor Jeff Dahn, który od ponad 10 lat współpracuje z amerykańskim producentem.

Tesla pracuje nad ogniwami akumulatorowymi 4680, które są wyższe i szersze niż ogniwa używane przez wiele innych firm. 

Ale nie tylko format jest inny. To, co znajduje się wewnątrz pojedynczego ogniwa, robi różnicę. 
Tradycyjny akumulator litowo-jonowy wykorzystuje mokrą pastę do pokrycia anody i katody. W procesie produkcyjnym znaczna ilość miejsca w fabryce, jest przeznaczona na suszenie tych powłok, zanim całość zostanie zwinięta i wepchnięta do zewnętrznej metalowej obudowy, tworząc coś, co nazywamy ogniwem akumulatora. (czyli taki popularny paluszek, tyle że znacznie większy, niż te których używamy do latarek czy innych napędzanych prądem domowych gadżetów).

Wielu czytelników może pamiętać, że Tesla pięć lat temu kupiła firmę Maxwell Technologies, głównie ze względu na proces produkcji elektrody suchej. Powłoka na sucho oznacza mniej energii potrzebnej do suszenia, mniej miejsca w fabryce na proces suszenia i niższe koszty produkcji. Jest to sytuacja korzystna dla producenta, która powinna prowadzić do niższych cen dla konsumentów – jeśli uda się zapewnić skuteczny proces powlekania na sucho, a to jest niestety bardzo trudne.

Jeśli chodzi o Cybertrucka, to Tesla twierdzi, że spodziewa się wyprodukować 250 000 takich pojazdów rocznie do 2025 r., ale obecne tempo produkcji wystarczy tylko do zbudowania 24 000 Cybertrucków rocznie, co stanowi jedną dziesiątą celu. Źródła podają, że sucha metoda pokrycia anody w ogniwach 4680 nie stanowiła problemu, ale Tesla miała trudności z udoskonaleniem tej samej techniki w przypadku katody, która jest najdroższym elementem akumulatora.

Powlekanie na sucho ogniw 4680 jest trudne.

Według Yuan Gao, konsultanta ds. technologii akumulatorów, suche powlekanie anod i katod zostało sprawdzone w laboratorium, a także w przypadku mniejszych urządzeń do magazynowania energii, takich jak superkondensatory. „Ale nikt do tej pory nie zrobił tego w przypadku dużych akumulatorów EV produkowanych na masową skalę i przy wystarczająco dużym wolumenie produkcji. 

Tesla jest pierwszą firmą, która próbuje to skomercjalizować” – „Wyzwanie polega na tym, że Tesla musi nie tylko zwiększyć skalę i przyspieszyć proces, ale także opracować własny sprzęt i narzędzia.
Według źródeł, akumulatory 4680 w Cybertrucks składają się z około 1360 pojedynczych ogniw. Oznacza to, że Tesla musiałaby produkować 340 milionów ogniw rocznie – czyli prawie milion dziennie  aby dostarczyć 250 000 elektrycznych kompletów baterii do napędzania swojego Pickupa. W tej chwili Gigafactory w Austin potrzebuje około 16 tygodni na wyprodukowanie 10 milionów ogniw 4680.

Tesla wskazała, że chce wykorzystać ogniwa akumulatorowe 4680 nie tylko w Cybertrucku, ale także w Modelu 2, o którym od dawna krążyły plotki. Obecnie firma nie produkuje wystarczającej liczby ogniw akumulatorowych 4680 powlekanych na sucho do obu pojazdów, a nawet do jednego.

Tesla ma ograniczoną zdolność produkcyjną we Fremont w Kalifornii, ale jej zakład służy głównie do produkcji pilotażowej. Panasonic, jeden z głównych dostawców akumulatorów dla Tesli, planuje zbudować co najmniej dwie fabryki w Stanach Zjednoczonych, ale prace nad pierwszą z nich dopiero się rozpoczęły .
Powiedzieli, że Tesla skupiał się na zdobyciu solidnej wiedzy specjalistycznej, aby za pierwszym razem produkować akumulatory bez wad, bezpieczne i bez awaryjne. To bardzo ważne, bo firma twierdzi, że jej 4680 mają trwałość 1,6 miliona kilometrów, a jeśli się tak twierdzi to warto aby produkt rzeczywiście spełniał to co obiecuje jego producent. 

Drew Baglino, szef działu akumulatorów Tesli, powiedział w październiku, że firma produkuje obecnie ogniwa 4680 na dwóch liniach produkcyjnych w Austin i planuje zainstalować tam łącznie osiem linii w dwóch fazach, przy czym ostatnie cztery mają zostać uruchomione z opóźnieniem w 2024.
Równie problematyczne dla Tesli są maszyny używane do powlekania folii metalicznej w celu produkcji elektrod akumulatorowych – urządzenia przypominające ogromne maszyny drukarskie do czasopism i gazet z dużymi rolkami. Aby przyspieszyć produkcję ogniw, Tesla próbuje powlekać wiele pasków folii magnetycznej aktywnymi materiałami akumulatorowymi jednocześnie i przy dużych prędkościach.

Wymaga to użycia dużych, szerokich rolek, a także zastosowania ogromnej siły do dociskania materiałów do folii. Ponieważ jednak rolki są duże i szerokie, równomierne wywarcie nacisku okazuje się wyzwaniem. Gdy nacisk nie zostanie zastosowany równomiernie, Tesla otrzymuje elektrody o nierównej powierzchni i grubości, które nie nadają się do ogniw akumulatorowych i należy je poddać wtórnemu recyklingowi.

⁠⁠⁠⁠⁠⁠⁠
Działania Tesli przypominają armię amerykańską podczas drugiej wojny światowej, kiedy popularne było powiedzenie: „Trudne rzeczy robimy od razu. Niemożliwe zajmują trochę więcej czasu.” 
Zdaje się, że to stare powiedzenie idealnie pasuje do tego co robi Musk i jego zespół, lub chyba bardziej zespoły. Bo ile firm Muska, tyle niemożliwych na pierwszy rzut oka rzeczy robią zespoły inżynierów i programistów pracujących dla niego.