Tesla hat eine Vision, von der es glaubt, dass sie sie in das gelobte Land des Erfolgs von Elektrofahrzeugen führen wird. Sie heißt 4680-Batteriezelle – so genannt, weil sie einen Durchmesser von 46 Millimetern und eine Höhe von 80 Millimetern hat. Laut dem, was Elon Musk der Welt am Battery Day im Jahr 2020 sagte, wird die 4680-Batterie ein Füllhorn an Vorteilen freisetzen. Sie wird eine höhere Energiedichte haben als alle derzeit in kommerzieller Produktion befindlichen zylindrischen Batteriezellen, was Elektrofahrzeuge mit größerer Reichweite ermöglichen wird. Es wird auch die Batterieherstellungskosten um 50 % oder mehr senken und den Weg zu erschwinglicheren Elektroautos ebnen.
Der Schlüssel zum 4680-Akku ist nicht seine Größe, sondern der Herstellungsprozess, mit dem er hergestellt wird. Wie Musk und Tesla sich das vorstellen, wird die neue Batterie mit einem neuen Trockenelektrodenverfahren hergestellt. In heutigen Lithium-Ionen-Batterien werden sowohl die Anode als auch die Kathode während der Herstellung mit einer nassen Aufschlämmung von Chemikalien beschichtet. Diese Beschichtung muss getrocknet werden, bevor der Prozess fortgesetzt wird, was einen großen Platzbedarf in der Fabrik und einen hohen Energieeinsatz erfordert. Da diese Aufschlämmung aus Chemikalien besteht, die nicht in die Atmosphäre oder ins Grundwasser gelangen sollen, müssen sie im Rahmen des Trocknungsprozesses zurückgewonnen werden.
Wenn der nasse Teil des Prozesses eliminiert werden kann, schrumpft die Größe einer Batteriefabrik erheblich, die zur Herstellung von Batterien benötigte Energiemenge wird drastisch reduziert und es müssen keine schädlichen Chemikalien zurückgewonnen werden. Das Endergebnis sind billigere Batterien, etwas, das die Welt dringend braucht, wenn sie auf Elektromobilität umsteigen will. Man könnte denken, dass dies ein Kinderspiel für ein Unternehmen ist, das Zugang zu einigen der talentiertesten Ingenieure der Welt hat – schließlich hat Musks andere Firma, SpaceX, Raketen darauf trainiert, rückwärts zu fliegen und auf einem auf dem Ozean schwimmenden Lastkahn zu landen – aber die Realität ist, dass die Perfektionierung des Trockenbeschichtungsprozesses länger dauert als erwartet.
Die Geschichte begann 2019, als Tesla Maxwell Technology kaufte, ein Unternehmen, das sich auf Trockenbeschichtungen für Superkondensatoren spezialisiert hatte. Musk hat natürlich mutig versprochen, dass die 4680-Batterien bald in Produktion gehen würden, und tatsächlich werden sie in der Gigafactory in Austin, Texas, in einige Fahrzeuge des Modells Y eingebaut. Aber während diese Batterien können sehen Anders als die 2170-Batterien, die derzeit in den meisten Serienautos von Tesla verwendet werden, verwenden sie das gleiche bewährte und echte Nassschlamm-Herstellungsverfahren. Während es einige Vorteile gibt – sie werden in strukturelle Batteriepacks verpackt, die etwas weniger schwer sind – müssen die Vorteile, die sich aus der Perfektionierung des Trockenbeschichtungsprozesses ergeben werden, noch realisiert werden.
Tesla 4680 Produktionsherausforderungen
Bild mit freundlicher Genehmigung von Tesla.
Panasonic betreibt in seiner Fabrik in Wakayama in Japan eine Pilotproduktionslinie für den 4680 und plant, später im Geschäftsjahr, das im März 2024 endet, mit der Massenproduktion zu beginnen. Das Unternehmen baut auch eine Batteriefabrik in Kansas, auf die sich das Unternehmen laut CTO Shoichiro Watanabe zunächst konzentrieren wird auf 2170-Zellen, aber schließlich auf 4680-Produktion umstellen. Letztes Jahr gab LG bekannt, dass es plant, in der zweiten Hälfte des Jahres 2023 eine neue 4680-Produktionslinie in seinem Werk in Ochang in Korea zu eröffnen.
Unterdessen experimentiert Tesla in einer Pilotfabrik in Fremont, Kalifornien, mit dem Trockenbeschichtungsverfahren. Quellen erzählen Reuters Die in Fremont gebauten 4680-Zellen der ersten Generation haben das Ziel, das sich das Unternehmen für die Energiedichte gesetzt hat, noch nicht erreicht. Bis heute ist der Prozess zur Trockenbeschichtung der Anoden auf dem richtigen Weg, aber das Unternehmen hat immer noch Probleme mit der Trockenbeschichtung der Kathode, wo die größten Gewinne erwartet werden.
Die richtige 4680-Batterie ist entscheidend, um den lang erwarteten Tesla Cybertruck in Produktion zu bringen. Reuters sagt, dass das Unternehmen erwogen hat, traditionelle 2170-Batterien für dieses Fahrzeug sowie LFP-Batterien zu verwenden, sich aber entschieden hat, sich stattdessen auf die Verwendung von trockenbeschichteten 4680-Zellen zu konzentrieren. Die mangelnde Verfügbarkeit dieser Zellen soll der Hauptgrund dafür sein, dass der Cybertruck noch nicht in Serie produziert wird.
Um die Trockenbeschichtungstechnologie voranzubringen, Reuters Berichten zufolge hat Tesla Vereinbarungen mit den chinesischen Unternehmen Ningbo Ronbay New Energy und Suzhou Dongshan Precision Manufacturing unterzeichnet, um die Materialkosten zu senken, während die Produktion von 4680 Batteriezellen in den Vereinigten Staaten hochgefahren wird, so die Quellen, die darum baten, nicht genannt zu werden. Tesla hat auch einen Vertrag mit Koreas L&F Co unterzeichnet, um Kathoden mit hohem Nickelgehalt zu liefern, die die Energiedichte seiner 4680-Zellen erhöhen könnten, sagte eine der Quellen. Tesla plant, in der nächsten Generation von 4680-Zellen eine Kathode mit mehr als 90 Prozent Nickel zu verwenden, teilten zwei Quellen mit Reuters.
Wenn und falls Tesla das Problem der Trockenbeschichtung löst, beabsichtigt es, 4680 Batterien in oder in der Nähe der meisten seiner Produktionsstätten weltweit herzustellen und sich gleichzeitig auf Partner wie LG Energy Solution und Panasonic zu verlassen, um sie an das Unternehmen zu liefern. Elon Musk hat gesagt, dass Tesla bis 2030 20 Millionen Elektroautos pro Jahr herstellen wird, aber es muss günstigere Modelle anbieten, wenn es dieses Ziel erreichen will. Die trockenbeschichtete 4680-Batterie ist ein entscheidender Faktor bei der Reduzierung der Herstellungskosten, damit das Unternehmen diese preisgünstigeren Modelle rentabel herstellen kann.
Bei Musk sind Versprechen immer mit Vorsicht zu genießen. Tesla bleibt oft um Jahre hinter seinen „Pie in the Sky“-Verlautbarungen zurück, aber es kommt normalerweise irgendwann an. Ältere Leser erinnern sich vielleicht an Geschichten von Veteranen des Zweiten Weltkriegs, die stolz darauf waren, scheinbar unüberwindbare Ziele zu erreichen, indem sie sagten: „Das Schwierige erledigen wir sofort. Das Unmögliche dauert etwas länger.“
Das wegnehmen
Morgan Stanley ist seit vielen Jahren ein überzeugter Unterstützer von Tesla. Kürzlich hieß es in einer Forschungsnotiz: „Obwohl das Ausführungsrisiko bestehen bleibt und viele Details unbekannt sind, wird Teslas Einfluss auf die globale Batterieindustrie möglicherweise immer noch unterschätzt.“ Das mag eine Untertreibung sein. Das Unternehmen beschreitet neue Wege, um die Produktionskosten durch Vereinfachung des Produktionsprozesses zu senken. Riesige Gussteile – nie zuvor in der Massenfertigung verwendet – können Teile in Minuten herstellen, die normalerweise Stunden des Stanzens und Schweißens erfordern. Das Unternehmen arbeitet daran, im Rahmen dieses Vereinfachungsprozesses so viele Kabel wie möglich zu eliminieren. Es weigert sich auch standhaft, einen Schneesturm von Modellen und Optionen anzubieten, weil die Komplexität die Kosten erhöht.
Die Jury ist immer noch aus auf Tesla. Es bleibt die Möglichkeit, dass das Unternehmen in Flammen aufgeht, wenn Mainstream-Hersteller ihren „First Mover“-Vorteil mit besseren und billigeren Produkten überwinden, aber das scheint zum jetzigen Zeitpunkt weit hergeholt. Wir spekulieren oft darüber, welche Unternehmen die EV-Revolution überleben werden und welche nicht, aber niemand hier CleanTechnica setzt Tesla jemals auf die Liste möglicher Ausfälle.
Ich mag keine Paywalls. Du magst keine Paywalls. Wer mag Paywalls? Hier bei CleanTechnica haben wir eine Zeit lang eine begrenzte Paywall implementiert, aber es fühlte sich immer falsch an – und es war immer schwierig zu entscheiden, was wir dahinter setzen sollten. Theoretisch gehen Ihre exklusivsten und besten Inhalte hinter eine Paywall. Aber dann lesen es weniger Leute! Wir mögen Paywalls einfach nicht und haben uns daher entschieden, unsere abzuschaffen.
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