Los secretos técnicos de la primera generación de las celdas 4680 de Tesla

Se ha desmontado y analizado las primeras celdas tipo 4680 de Tesla.

La celda 4680 producida internamente por Tesla (adquirida en febrero de 2022) está equipada con una química de cátodo NCM 811. El contenido de níquel es del 81,6%. No se ha revelado la cantidad de cobalto y manganeso, pero parece que no hay aluminio (por lo que no hay tipo NCA o NCMA).

La nueva tecnología de electrodos de batería seca no se ha utilizado en el cátodo, pero sí en el ánodo. Se esperaba que se aplicara en ambos casos o en ninguno.

El análisis del ánodo reveló que no hay silicio. El material activo del ánodo es grafito. Esa es otra sorpresa, ya que generalmente se agrega un 10-15% de silicio en los ánodos de las baterías de iones de litio de última generación para aumentar la capacidad/densidad de energía.

En este punto, podemos pensar que la celda analizada podría ser una versión básica/temprana en términos de química y la nueva tecnología de electrodos de batería seca de Tesla. No obstante, estas baterías ya revelan muy buenas especificaciones.

El peso de la celda de la batería tipo 4680 de Tesla era de 355 g. La energía total se estima en 96-99 Wh, por lo que estaría en consonancia con los rumores que apuntaban que tendría una energía de 98 Wh. En los años siguientes, se espera que una densidad de energía mejorada ofrezca una mayor energía: 108 Wh (un 10% más) en 2023 y 118 Wh (un 9,3% más que 108 Wh) en 2024.

La densidad de energía de la celda se estima en 272-296 Wh/kg, lo cual es muy bueno y básicamente comparable a las mejores celdas del mercado. La celda tipo 4680 ya almacena más de 5 veces más energía que la celda tipo 2170 físicamente más pequeña.

Teniendo en cuenta el contenido de energía total rumoreado, la densidad de energía sería:

1ra generación: 276 Wh/kg

2da generación: 305 Wh/kg

3ra generación: 333 Wh/kg

El espesor del cátodo parece ser un 20-25% mayor en el caso de la nueva celda.

La nueva celda tiene una carcasa de acero mucho más gruesa que la celda de tipo 2170. Las 4680 son más pesadas, un 10-15% más. Sin embargo, tener una batería estructural significa que Tesla podrá ahorrar peso en el nivel de la estructura del automóvil, lo que hará que la densidad de energía en el nivel del automóvil sea notablemente más alta. Cuando un paquete de baterías 4680 está instalado en el coche es 25 kg más ligero que uno con celdas 21700.

También hay más ventajas asociadas a estas celdas. Con las celdas 21700, Tesla necesita alrededor de 4400 celdas para alimentar el Model Y y hay 17.600 puntos que deben soldarse, cuatro por celda, para crear un paquete que se pueda integrar en el coche. El paquete de baterías 4680 solo necesita 830 celdas, y Tesla ha cambiado el diseño para que solo haya dos puntos de soldadura por celda, lo que reduce la soldadura a 1660 puntos y genera importantes ahorros de costos, tiempo y energía.

El proceso de fabricación de revestimiento en seco elimina gran parte del proceso de fabricación y podría reducir en 5.500 dólares el coste de producción de cada paquete.

Tesla está teniendo problemas para aumentar la tecnología para la producción en volumen. Pueden producir en pequeño volumen, pero cuando comenzaron la producción en gran volumen, Tesla terminó con muchos rechazos, demasiados. Tesla resolverá el problema, pero tal vez no en el cronograma anunciado, que es lograr una producción en volumen para finales de 2022.