22. 9. 2020 je končno napočil čas za dolgo napovedovan Teslin »Battery day«. Laiki, strokovnjaki, delničarji, vlagatelji in konkurenca so komaj čakali, kaj bo Tesla pokazala glede na to, da je Elon Musk več kot eno leto napovedoval dogodek in postopoma dražil preko Twiterja.

V vmesnem času so se pojavljala različna namigovanja in govorice ter špekulacije, kaj vse bo predstavljeno. V zadnjih dveh letih je Tesla pridobila več patentov za rešitve pri izdelavi baterij, kupila podjetje z baterijsko tehnologijo Maxwell technologies in podjetje Hibar Systems za polnjenje baterijskih elektrolitov ter pred kratkim dobili gradbeno dovoljenje za adaptacijo proizvodnega obrata z imenom »Roadrunner« v Freemontu za izdelavo baterij.

Kaj pa se je dejansko zgodilo na predstavitvi?

Tesla je napovedala, da so ustanovili divizijo za proizvodnjo baterij ter da v Freemontu postavljajo testno linijo, ki že proizvaja nove baterije v formatu 4680 in naj bi imela 5x večjo kapaciteto in 6x večjo moč, kot trenutna v formatu 2170 zaradi same mehanike naj bi bil za 16 % večji doseg vozila. V tem obratu naj bi že v letu 2021 proizvajala baterije s skupno kapaciteto 10 GWh/letno, kar predstavlja približno 1/3 proizvodnje v njihovi Gigafactory 1 v Nevadi, ki jo vodi Panasonic. Napovedali so, da bodo do konca leta 2022 zagnali proizvodnjo lastnih baterij v višini 100GWh/letno in da bodo do leta 2030 proizvajali vsaj 3 TWh baterij letno. Za primerjavo je letna povprečna proizvodnja elektrike v Sloveniji okoli 12 TWh. Tesla je tudi napovedala proizvodnji cilj vozil za leto 2030 in sicer 20 milijonov vozil letno, kar bi Teslo postavilo na prvo mesto po številu proizvedenih vozil.

Kako naj bi to dosegli, če to ne uspe tradicionalnim proizvajalcem baterij?

Patentirali so cilindrično baterijo brez varjene povezave na pola ohišja (tako imenovana »tab less« tehnologija), kar pomeni, da za 15 % pohitrijo proizvodnjo celotne baterije, ker ne zahteva varjenja povezave, hkrati pa se elektroni premikajo po precej krajši poti (5x skrajšanje električne poti), kar pomeni manj segrevanja. Poleg tega pa se preko velike površine zgoraj in spodaj baterija po celotni dolžini enakomerno hladi in zagotavlja idealne razmere za delovanje in dolgo življenjsko dobo.

Uporabili so tehnologijo suhega nanosa elektrod, ki so jo prevzeli od Maxwell technologies in postopek nanosa pohitrili, ga naredili bolj ekološkega, ker ne uporabljajo organskih topil pri nanosu ter zmanjšali potrebno površino za sušenje ter odstranjevanje topil. Ta del proizvodnje zmanjša potrebo po proizvodni površini za 10x in potrebo po energiji za 10x, kar je izjemno.

Vse zgoraj opisane tehnične izboljšave pomenijo, da so za proizvodni proces zmanjšali zahtevano proizvodno površino za 75 % in znižali naložbeni strošek v dodatno proizvodnjo za 86 %.

Poleg navedenega so pri Tesli razvili svojo baterijsko anodo narejeno z visokim deležem silicija, ki zniža strošek baterije in močno poveča kapaciteto, pri vsem tem pa naj bi rešila tudi glavno težavo silicija, in sicer močno širjenje in krčenje materiala med polnjenjem in praznjenjem baterije in je v preteklosti pomenilo hitro propadanje baterije.

Pri katodi pa so se odločili za tri različne materiale glede na potrebe, in sicer Li-železo za vozila za manjši doseg in nizko ceno, Liti-magnezij mešanice za vozila z dolgim dosegom in katodo Litij-Nikel-Aluminij, namenjeno za visoko zmogljiva vozila in tovornjake. Proizvodnji proces izdelave katode naj bi Tesla pocenila za 75 % in naložbene stroške za 66 %.

Tesla se je tudi odločila, da bodo vertikalno integrirali vse elemente proizvodnje baterij in bodo odprli tudi največjo proizvodnjo litija v Nevadi in s tem znižali strošek litija za 33 %, ter na isti lokaciji imeli tudi proizvodnjo anod, v tovarni baterij pa bodo izdelovali lastne katode.

Litij naj bi pridelovali masovno iz gline bogate, z litijem s procesom, ki bo vseboval samo vodo in uporabo kuhinjske soli (NaCl), ki ju v proizvodnji popolnoma reciklirajo in ponovno uporabijo. Preostanek bo samo čista glina, ki jo bodo odložili nazaj na mesto izkopa. Nahajališče naj bi zagotavljalo količino litija v takem obsegu, da bi lahko v celoti elektrificirali celotni kopenski promet v ZDA.

Naslednji napovedan tehnološki preboj je spremenjen način proizvodnje vozil, in sicer iz klasičnega varjenja posameznih delov šasije bodo celotni zadnji in sprednji del vozila tlačno lit iz aluminija ter ju skupaj povezali v enotni del z baterijo, ki bo narejena iz celic, povezanih v satovje, ki služi kot integralni del šasije, ki bo zagotavljal nepredstavljivo boljšo trdnost in stabilnost pri tem pa se bo znižala teža baterijskega dela za 56 %, celotno vozilo bo lažje za 10 % in imelo 370 manj kosov, istočasno pa se bo povečala hitrost izdelave ter dvignil doseg za 14 %. Za primer se lahko navede razlika v proizvodnji zadnjega dela vozila Modela 3, ki je sestavljen iz 79 kosov varjene pločevine, za katero varjenje potrebujejo pribl. 100 robotov in več kot 2 uri. V modelu Y so to nadomestili z enim tlačno litim delom, ki ga proizvedejo v 15 sekundah in v enakem času še rentgensko pregledajo. Postopek izdelave enakega dela so tako pohitrili za 120x, strošek proizvodnje so tako znižali za 40 % na kos.

 

Vse zgoraj naštete izboljšave bodo znižale strošek baterij na kilovatne ure za 56 %, povečale doseg vozila za 54 % in znižale potrebne naložbe v proizvodnjo na gigavatne ure za 69 %. Strokovnjaki ocenjujejo, da je cena baterij v Modelu Y trenutno pribl. 109 USD/kWh. Torej bi z novimi baterijami lahko prišli do cene samo 50 USD/kWh. Vse te prihranke in procese naj bi implementirali v naslednjih 18 do 36 mesecih.

Vse te tehnološke spremembe bodo Tesli omogočile, da bodo lahko v roku 36 mesecev na trg spravili vozilo z dosegom 300 milj z zmogljivostmi, kot jih poznamo sedaj in ceno okoli 25.000 USD.

Prihodnjih nekaj let se bo glede na napovedane izboljšave in količine avtomobilski in baterijski svet precej hitro začel spreminjati še posebej, če Tesla doseže vse napovedane cilje in številke.

Zapisal

Marko Logonder