Тот, кто сделает лучшую батарею, станет королём электромобильного рынка. В Tesla об этом знают лучше других, поэтому серьёзно инвестировали в разработку собственной ячейки формата 4680, которую ставят на Model Y и новый Cybertruck. Тесла-оптимисты называют её лучшей литий-ионнкой в мире, но пессимисты указывают, что параметры ни разу не одурманивают, а главное, Tesla столкнулась с такими проблемами при производстве аккумулятора 4680, что под угрозой все планы компании. Что это за батарея и почему для Tesla наступает момент истины?
Что такое 4680
Индекс 4680 относится к форма-фактору: диаметр — 46 мм, высота — 80 мм. Если популярные батарейки 2170 были похожи на пальчиковые, то эти чем-то напоминают алюминиевую банку объемом 0,2 л. И главное, это первые аккумуляторы, которые Tesla разработала самостоятельно вместе с технологией их производства: в последней, собственно, и загвоздка.
Чисто химически батарея выглядит традиционной, используя катод NMC811 с высоким содержание никеля (плюс литий, марганец и кобальт). Анод — графитовый, причём в первых версиях не было даже примеси кремния, которой обычно «форсируют» батарейки.
Как Tesla завязла в сухих электродах
Главная изюминка — это сухая технология изготовления электродов (Dry Battery Electrodes или DBE). В классическом методе электроды наносят на металлическую фольгу в виде жидкой массы, которую затем сушат, отделяя вредные пары. Оборудование занимает много места, а сам процесс несёт экологические риски. «Сухие электроды» снижаются энергозатраты примерно в десять раз, а производительность растёт, по оценкам «Теслы», в семь раз.
Но сухие электроды сложных в изготовлении, и тут Tesla заявляет о технологическом прорыве с помощью купленной ранее компании Maxwell Technologies, работавшей над сухими электродами лет пятнадцать.
Информации по теме мало, но, похоже, Tesla всё-таки удалось освоить «сухой метод». В 2022 году специалисты по батареям разбирали первые ячейки 4680, разглядывали их под микроскопом и установили, что аноды действительно сделаны сухим методом. Было много дискуссий, почему именно аноды, но главное, что Tesla сделала первый шаг.
А вот с катодами, похоже, возникли проблемы, и на конец 2023 года они так и не решены. То есть производство идёт, но темпы примерно в десять раз ниже плановых. Это критично, потому что именно высокая тиражность вкупе с низкими энергозатратами должны были сделать батареи 4680 лучшими по цене-качеству.
Что ещё может 4680
Интересная черта этой батарейки: корпус толщиной 0,5-0,6 мм, что примерно вдвое больше, чем у версии 2170. Зачем нужен «лишний» металл? Чтобы сделать батарейный блок несущей частью кузова: его крышка является полом салона. Кроме того, удаётся сэкономить на сборке батарейного блока: так, в Model Y нужно засунуть 4416 батареек формата 2170 и всего 828 батареек формата 4680.
Всех интересует удельная емкость батареи, но Tesla не даёт официальных характеристик, а измерения на стороне дают разброс результата. Ориентируясь на данные канала Limiting Factor, удельная емкость первого поколения 4680 составляла 272-296 Вт*ч/кг, что является неплохим значением для NMC-батарей, но отнюдь не поражающим воображение. Однако Tesla по всем признакам заложила большой потенциал на вырост, например, не использует кремний в анодах, а это даёт прирост удельной емкости до 10-20%. Кроме того, сухой процесс (если будет освоен) позволяет делать электроды толще, что увеличивает удельную емкость. Эксперты ждут её роста до 333 Вт*ч/кг уже в этом году, что является одним из лучших показателей для батарей электромобилей.
Это провал или прорыв?
У Tesla сейчас много зон риска: пробуксовывает запуск полноценного автопилота (хотя прогресс есть), не очень ясны перспективы выпуска роботов Optimus, равно как бюджетной Tesla под рабочим названием Redwood, роботакси и грузовиков Semi. На фоне тотального демпинга прошлого года акции Tesla пошли вниз несмотря на рекордный уровень продаж. И потому батарейка 4680 так важна: аккумулятор — это фундамент электромобиля, а электромобили — это фундамент Tesla.
Если проблема сухих электродов не решится, батарея 4680 станет плюс-минус равноценным конкурентом уже существующим ячейкам, которые делают для Tesla Panasonic, LG и ряд китайских компаний (включая BYD и CATL). И тогда остальные проблемы могут захлестнуть компанию.
Но если сухой процесс покорится Tesla, батарея 4680 наверняка станет инъекцией адреналина. При относительно традиционной химии она даёт большой выигрыш с точки зрения производственных затрат, а значит, имеет шанс стать лучшей по цене/качеству.
Признаки для оптимизма есть: Tesla начала выпуск батареи 4680 на гигафабрике в Техасе, но недавно сообщила о расширении завода в Неваде, в том числе, под выпуск этих ячеек. Интересно поглядеть, сыграет ли эта ставка и чем ответят китайцы.
