Con las nuevas celdas de batería 4680 que Tesla presentó durante el día de la batería, celebrado el 22 de septiembre de 2020, el fabricante aseguraba que sería capaz de reducir el coste de producción de este componente en un 50%. Si bien la química en general se mantiene, la nueva arquitectura interior y exterior, protagonista de este nuevo diseño, ha supuesto un reto que el fabricante americano parece estar a punto de superar.
En cada celda cilíndrica, más grande que las anteriores, se eliminan los conectores de los electrodos que los unen a la carcasa para sustituirlos por una pestaña única (tabless). Además, para el proceso de producción, Tesla utiliza una tecnología que le permite el recubimiento en seco de sus electrodos mucho más económica, frente al método de recubrimiento húmedo tradicional, que representa 24% del coste total de una celda de batería.
A nivel de paquete, las baterías formadas por celdas 4680 carecen de los habituales módulos en los que se dividen estas para realizar las conexiones y establecer el sistema de gestión y refrigeración. De esta forma, la batería también se convierte en parte de la estructura resistente del vehículo, lo que abarata significativamente los costes.
Todas estas ventajas tienen, sin embargo, una contrapartida: la dificultad de producción. Tesla se ha ido encontrando varios cuellos de botella para lograr el objetivo de producirlas en serie e implementarlas en sus coches eléctricos. Ahora, el programa de fabricación actualizado, muestra que la firma ha hecho los deberes y ha conseguido superar todos los desafíos que supone la producción de estas celdas tan complejas.
Drew Baglino, vicepresidente senior de Ingeniería de Tesla, en unas declaraciones posteriores a la conferencia sobre los resultados financieros del primer trimestre de 2023, pasó revista al estado de su tarea más importante. Hace algo menos de tres años, “establecimos una hoja de ruta hasta 2026 para la reducción de costes basada en cinco áreas de esfuerzo: diseño de la celda, materiales de ánodo y cátodo, paquete estructural y fábrica de celdas”.
El dirigente avanzó el progreso en cada una de ellas y ofreció la actualización más detallada del programa de baterías 4680 que se ha conocido hasta la fecha. Los datos y la exposición del desarrollo de la producción indican que Tesla podría estar a punto de ver la luz al final del túnel en este programa, lo que debería suponer un cabio radical en su economía.
La fábrica de las celdas 4680
Actualmente, Tesla produce las celdas 4680 en una planta piloto en Fremont. Sin embargo, el centro de producción más importante será la fábrica de Texas 4680. “Estamos a medio camino de la construcción, la puesta en marcha, la instalación y la operación”.
Una vez en funcionamiento, “reduciremos en un 70% los gastos de capital por GWh respecto a las fábricas de celdas típicas. Y seguimos buscando más oportunidades de densificación y reducción de inversiones en futuras construcciones de fábricas como la de Nevada”.
Diseño de la celda
Respecto al complejo diseño de la celda, Tesla no solo ha logrado lo que anunció en el Día de la Batería, sino que ha ido un poco más allá. “En Texas, estamos en producción no solo con la celda tabless de primera generación que presentamos, sino también con una segunda versión más fabricable”.
Tesla también ha avanzado en los materiales que emplea para el cátodo. “Tenemos una serie de actividades en marcha según la hoja de ruta. Nuestra refinería de litio de Corpus Christi inicia la construcción este mayo. El objetivo es comenzar a poner en servicio partes de la instalación para fin de año”. Esta refinería utiliza un proceso de refinación libre de sulfato que reduce significativamente los costes de fabricación y sin reactivos ácidos o cáusticos, que precisan mucha menos energía. Además, “el resultado añade un subproducto beneficioso que puede reutilizarse en materiales de construcción”.
Respecto al proceso de producción de los cátodos, Baglino asegura haber mostrado la viabilidad para poner en marcha un proceso piloto con el que no se desperdicia agua, reduciendo significativamente los costes. “Lo describimos a escala de laboratorio durante el Día de la Batería y estamos en la fase de diseño detallado para incorporar esta tecnología en Austin”.
En cuanto a la línea de producción, “tenemos un 50% de equipos y un 75% de servicios instalados en nuestro nuevo edificio de cátodos en Austin con el objetivo de comenzar la puesta en marcha en seco y húmedo este trimestre y el próximo, para producir el primer material antes de fin de año”.
Batería completa
El Model Y que ya está en producción en la Gigafactoría de Texas es el primero que ya utiliza la combinación chasis/batería anunciada por Tesla y que supone un concepto completamente diferente al actual. Será la base conceptual que se empleará para fabricar todos los futuros coches eléctricos de Tesla, incluido la próxima Cybertuck, muy cercana ya a la producción.
“Hemos alcanzado grandes mejoras con la fabricación de paquetes. Para una misma producción en GWh, el coste total es un 50% más bajo y se precisa una fábrica un 66% más pequeña” asegura Baglino. Defiende, además, que el concepto es bueno y simple y que continuarán utilizando las celdas como base resistente, empleando el paquete como piso del vehículo “mientras iteramos el diseño para pasar de la ejecución de nivel B actual al nivel A en programas futuros”.
Proceso de producción
Por último, el ejecutivo compartió algunos detalles sobre las mejoras en la producción conseguidas en este trimestre y las que se centran en reducir las de la futura Cybertruck: “Hemos logrado mejoras significativas en ambas áreas. En la producción de Texas, aumentamos un 50% trimestre tras trimestre, los rendimientos aumentaron un 12% y la tasa máxima y los rendimientos mejoraron un 20%. En total, durante el trimestre, el equipo logró una reducción del 25% en los COGs” (costo de los bienes vendidos: la relación entre las ventas y los gastos necesarios para producir y almacenar un bien).
Baglino asegura que están camino de alcanzar el objetivo de estabilizar los costes durante los próximos 12 meses. En el futuro, para el resto del año, la prioridad es reducir los del programa 4680 a la vez que aumenta la producción antes de la llegada el año que viene de la Cybertruck.
