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Tesla: ¿Cinco pasos para la dominación del mundo eléctrico?

por | 26.09.2020 | Baterías, Tesla

En el día de la batería que tuvo lugar esta semana, el 24.09.2020, en un autocine junto con la junta de accionistas debido al Covid, Elon Musk dio ayer una visión del futuro de la tecnología de la batería en Tesla.

Tesla tiene la intención de utilizar diversas medidas para reducir los costes de fabricación por kilovatio hora de capacidad de la batería a menos de la mitad. Tesla está abordando dos objetivos principales:

  • una nueva generación de instalaciones de producción, tera-fábricas, con un aumento espectacular de la producción, y como resultado
  • una nueva gama de modelos Tesla, que debería tener una experiencia de conducción atractiva y todas las funciones de autonomía a partir de 25.000 dólares.

1. Nuevo tamaño de célula, nueva vida interior

Los Teslas actuales se fabrican con las llamadas células 2170. «21» significa el diámetro de las células redondas, «70» la altura en milímetros. Las células más grandes tienen ventajas para la capacidad total de una batería, pero causan problemas en las altas corrientes de carga y descarga porque ofrecen más resistencia. Tesla está trabajando ahora en células en el formato de 4680 células con más del doble de diámetro – y se basa en la llamada tecnología sin tabulación.

En tales acumuladores, la vida interior ya no está diseñada como una simple lámina de un metro de largo con un contacto cada una hacia el cátodo y hacia el ánodo, sino que consiste en un paquete segmentado en el que hay contactos en cada segmento. Elon Musk y Drew Baglino (como vicepresidente responsable de las transmisiones y la energía) explicaron durante la presentación que las nuevas células permitirán incluso densidades de potencia significativamente más altas que antes, pero que los costes de producción disminuirán considerablemente.

Tesla: ¿Cinco pasos para la dominación del mundo eléctrico?
Tesla 4680: El nuevo tipo de batería almacenará cinco veces más energía y proporcionará seis veces más energía que las células de diseño actual. Sólo esto debería aumentar la autonomía de un coche eléctrico en un 16 por ciento, anunció Musk en el «Día de la Batería» en California.

Una batería de coche podría almacenar un 16% más de energía sólo a través de las celdas más grandes, y el precio por kilovatio hora bajaría un 14%. La producción de las células 4680 ya está en marcha en una planta piloto.

2. Procesos de producción en seco, plantas más rápidas

Una gran parte de la energía, el tiempo de producción y el espacio necesarios para la fabricación de baterías se destina a la preparación de los materiales de los electrodos, la conformación mecánica y el secado de los electrodos, que deben mezclarse con agua y disolventes para su procesamiento. Tesla está trabajando en un proceso «seco» que no requiere disolventes y en el que el proceso de secado sea prácticamente eliminado. Esto reduciría a una décima parte los requisitos de espacio y energía para esta etapa de producción. Esto sería un gran paso hacia una capacidad de producción significativamente mayor.

Tesla también está trabajando en la sustitución de un proceso en el que el litio se procesa con ácido sulfúrico para formar sulfato de litio, del cual los materiales básicos deben ser extraídos posteriormente de nuevo a un gran costo. El proceso libre de sulfatos funciona incidentalmente con un suministro de energía exclusivamente eléctrica, con lo que se ahorran combustibles fósiles para la calefacción.

Tesla tiene la intención de apoyar los tiempos de producción significativamente reducidos con plantas de producción optimizadas que ya no requieren que los componentes se detengan para el llenado de las células y todos los demás pasos. El «Ensamblaje de Movimiento Continuo de Alta Velocidad» tiene como objetivo acelerar los pasos críticos (es decir, hasta ahora los más lentos) en un factor de siete.

Un nuevo proceso de formación también encaja con esto: La carga inicial y las pruebas de las células se han llevado a cabo hasta ahora en sistemas muy grandes, que Tesla quiere implementar de manera más rentable en un 86 por ciento y en un 75 por ciento más pequeños.

3. Nuevos materiales

Estos dos materiales, el silicio y el níquel, van a jugar el papel principal en las nuevas baterías. El silicio debe reemplazar al grafito como material de electrodos. El silicio «respira» durante la carga y la descarga, es decir, cambia su volumen, lo que destruiría rápidamente una batería. Tesla se basa en incrustarlo en polímeros elásticos que pueden amortiguar los cambios de volumen.

Se supone que el níquel sustituye al problemático cobalto. En general, el metal es más adecuado como material catódico que el cobalto, pero es más difícil de procesar. Tesla quiere tener los problemas bajo control – y ser capaz de producir cátodos de níquel incluso un 15 por ciento más barato que con el cobalto.

Al mismo tiempo, Tesla continúa desarrollando electrodos de hierro-fosfato y níquel-manganeso. Los materiales presentan diferentes propiedades y densidades de energía. Por ejemplo, el hierro es muy adecuado para los dispositivos de almacenamiento estacionarios, mientras que los electrodos de níquel se utilizan para las baterías de alto rendimiento, como el tractor de camión Tesla Semi. Tesla quiere desarrollar los nuevos materiales y métodos de producción de forma consistente para que las materias primas recicladas puedan ser utilizadas tan bien como las recién extraídas.

4. La extracción de litio en Nevada

Tesla incluso quiere interferir en la extracción de materias primas. Musk asume que sólo Nevada tiene suficiente litio recuperable para electrificar toda la red de carreteras de EE.UU. Los depósitos de litio deben ser ecológicos y baratos de explotar.

Otra fuente importante de materias primas será el reciclaje de baterías. Todavía hay muy pocas baterías disponibles para el reciclaje, pero Tesla planea poner en funcionamiento una «planta a gran escala» en la Gigafactory de Nevada en el próximo trimestre y comenzar a producir por sí mismo las materias primas para las nuevas baterías.

5. Aluminio fundido a presión para soportar la carcasa de la batería

Tesla ha puesto en marcha las mayores plantas de fundición a presión de aluminio y tiene la intención de utilizarlas para producir componentes de una sola pieza que antes tenían que ser soldados entre sí por varias partes. Musk espera grandes ventajas, especialmente para las cajas de las baterías: Las celdas de la batería deben estar unidas a las carcasas que deberán ser altamente estables. Esto ahorrará componentes de la carcasa que antes se utilizaban en la batería, y al mismo tiempo hará que todo el paquete de baterías sea tan estable que las partes y el material puedan ser omitidos del resto del cuerpo. La batería también puede hacerse aún más compacta y a prueba de choques. Estas ventajas deben ir acompañadas de un ahorro de costes del 7 por ciento.

En suma: La batería cuesta aprox. la mitad y un vehículo Tesla aprox. por 25.000 Euros

En total, Tesla espera una reducción de costes por kilovatio hora del 56 por ciento. Mientras que la industria se acerca al mágico umbral de 100 dólares por kilovatio hora, las baterías Tesla con todos estos cambios se producirán por menos de 50-60 dólares. El resultado: un modelo Tesla de entrada por 25.000 Euros está por venir.

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