Elon Musk ha utilizzato il suo evento annuale Battery Day per alzare il sipario sulla prossima evoluzione del propulsore di Tesla: la cella agli ioni di litio 4680. Il nome ti dice tutto ciò che devi sapere sulle dimensioni fisiche. È una cella cilindrica con un diametro di 46 mm e un’altezza di 80 mm.
Promette miglioramenti significativi in termini di prestazioni ed efficienza produttiva rispetto alle attuali celle 2170. Ma chiariamo subito il rumore. Non si tratta della mitica e rivoluzionaria batteria capace di 1,6 milioni di chilometri che ha alimentato le voci su Internet il mese scorso.
La chimica rimane quella standard agli ioni di litio. L’innovazione sta nell’architettura.
La rivoluzione dei tavoli
Gli ingegneri Tesla hanno fatto qualcosa di sorprendentemente semplice ma allo stesso tempo difficile: hanno rimosso le linguette.
Nelle celle delle batterie tradizionali, sono presenti linguette positive e negative che collegano l’anodo e il catodo all’involucro della batteria. È una fase di produzione noiosa. Ci vuole tempo. Aggiunge costi. E crea resistenza.
Il nuovo design 4680 elimina completamente queste schede. Si tratta di un enorme cambiamento nella metodologia di produzione. Eliminando la fase che prevede l’inserimento delle linguette, il processo di produzione si riduce. Diventa più veloce. Diventa più economico.
“La rimozione delle linguette elimina le barriere termiche e riduce la distanza che gli elettroni devono percorrere.”
Pensa a cosa comporta questo per la gestione del calore. Le linguette tradizionali fungono da barriere termiche. Rallentano la ricarica. Intrappolano il calore. Senza di essi, la cella può dissipare il calore in modo più efficace. Ciò significa tempi di ricarica più rapidi. Significa anche che gli elettroni hanno una distanza minore da percorrere tra gli elettrodi.
Il risultato è un migliore rapporto peso/potenza. Ottieni più prestazioni con meno massa.
Questa non è magia. È ingegneria. Si tratta di eliminare la complessità per migliorare l’efficienza. La cella 4680 è più grande dei suoi predecessori, ma queste dimensioni da sole non rappresentano la svolta. La svolta è la struttura interna.
La sua produzione richiede precisione. Rimuovere le linguette non significa semplicemente tagliare i fili. Si tratta di garantire un contatto coerente su tutta la superficie dell’anodo e del catodo. Qualsiasi incoerenza porta a hotspot. Gli hotspot portano al degrado. Intervallo dei limiti di degradazione.
Tesla afferma che questo design risolve questi problemi. Il risultato è una cella che si carica più velocemente. Costa meno costruire. E fornisce più potenza per chilogrammo.
Vedremo presto come questo si espanderà nella produzione. La teoria è valida. L’esecuzione racconterà la vera storia.
L’era della grafite è effettivamente finita per i propulsori di nuova generazione di Tesla. Il silicio sta intervenendo e non sta agendo bene con lo status quo.
La grafite è da decenni il materiale standard per gli anodi. Funziona. È stabile. È anche limitato. Il silicio cambia completamente i conti. Può immagazzinare nove volte più litio della grafite. Non si tratta di un miglioramento marginale. Questo è un cambiamento fondamentale nel potenziale di densità energetica.
Ma il silicio grezzo si gonfia e si rompe durante i cicli di ricarica. Non sopravvive a lungo in una cella di batteria. La soluzione di Tesla? Un rivestimento polimerico brevettato che conduce gli ioni mantenendo stabile il silicio. Il risultato è un anodo che costa solo 1,2 dollari per kWh. Economico. Denso. Vitale.
La storia del catodo è ugualmente segmentata. Tesla non scommette su una chimica che le domini tutte. Stanno suddividendo i materiali del catodo in base al ruolo del veicolo:
- Modelli entry-level : catodi a base di ferro. Basso costo. Alto volume.
- Modelli Premium : Nichel-manganese. Prestazioni e autonomia equilibrate.
- Esigenze di alta densità : Nichel puro. Per la Tesla Semi e la nuova Roadster. Quando hai bisogno di ogni wattora, elimini gli altri metalli.
Questa non è solo teoria. Tesla afferma che questi cambiamenti forniscono cinque volte più energia e sei volte più potenza rispetto alla generazione precedente. I guadagni di range nel mondo reale sono citati al 16%. Il processo di produzione sarà più automatizzato, riducendo i costi di produzione del 56% per kWh.
Costo inferiore. Potenza superiore. Portata più lunga. Il calcolo è semplice.
La cronologia di Tesla da $ 25.000
Le batterie verranno lanciate a partire dal 2022. La produzione di massa inizierà nel 2025.
Elon Musk non ha usato mezzi termini al Battery Day. Ha promesso un’auto completamente autonoma per 25.000 dollari entro tre anni. Ciò arriverà esattamente nel 2025.
Gli attuali prezzi entry-level per la Model 3 partono da circa $ 35.000. Il divario si sta ampliando. Si ritiene che il veicolo in questione sia la berlina compatta attualmente in fase di sviluppo in Cina. Un’impronta più piccola. Costi dei materiali inferiori. Margini più alti.
Alcuni lo chiamano Modello 2. Altri lo chiamano progetto “Redwood”. Il nome non ha importanza. Il prezzo lo fa.
Se la chimica dell’anodo di silicio reggesse su larga scala, la barriera dei 25.000 dollari potrebbe crollare più velocemente di quanto si aspettano gli analisti. L’infrastruttura è in costruzione ora. La chimica è dimostrata in laboratorio. L’unica domanda rimasta è se le linee di produzione riusciranno a tenere il passo con la domanda.
La Roadster ha ancora bisogno di quel catodo di nichel puro. Il Semi attende la densità. Ma il mercato di massa? È qui che regneranno il ferro e il silicio.
Vedremo se i bozzetti del prototipo corrispondono alla realtà. O se la promessa di 25.000 dollari rimane un teaser.
