Tesla a une vision qui, selon elle, la mènera vers la terre promise du succès des véhicules électriques. C’est ce qu’on appelle la cellule de batterie 4680 – ainsi nommée parce qu’elle mesure 46 millimètres de diamètre et 80 millimètres de hauteur. Selon ce qu’Elon Musk a dit au monde lors du Battery Day en 2020, la batterie 4680 débloquera une multitude d’avantages. Il aura une densité d’énergie plus élevée que toutes les cellules de batterie cylindriques actuellement en production commerciale, ce qui permettra aux véhicules électriques d’avoir une autonomie plus longue. Cela réduira également les coûts de fabrication des batteries de 50 % ou plus, ouvrant la voie à des voitures électriques plus abordables.
La clé de la batterie 4680 n’est pas sa taille, c’est le processus de fabrication utilisé pour la fabriquer. Comme Musk et Tesla envisagent les choses, la nouvelle batterie sera fabriquée à l’aide d’un nouveau procédé d’électrode sèche. Dans les batteries lithium-ion d’aujourd’hui, l’anode et la cathode sont recouvertes d’une suspension humide de produits chimiques pendant la fabrication. Ce revêtement doit être séché avant que le processus ne se poursuive, ce qui nécessite un espace important dans l’usine et l’utilisation de grandes quantités d’énergie. Étant donné que cette boue est composée de produits chimiques que vous ne voulez pas voir s’échapper dans l’atmosphère ou dans les eaux souterraines, ils doivent être récupérés dans le cadre du processus de séchage.
Si la partie humide du processus peut être éliminée, la taille d’une usine de batteries diminue considérablement, la quantité d’énergie nécessaire à la fabrication des batteries est considérablement réduite et il n’y a pas de produits chimiques nocifs à récupérer. Le résultat final est des batteries moins chères, dont le monde a désespérément besoin s’il veut passer au transport électrique. Vous pourriez penser que c’est un jeu d’enfant pour une entreprise qui a accès à certains des ingénieurs les plus talentueux du monde – après tout, l’autre société de Musk, SpaceX, a formé des fusées pour voler en arrière et atterrir sur une barge flottant sur l’océan – mais la réalité est que la mise au point du processus de revêtement à sec prend plus de temps que prévu.
L’histoire a commencé en 2019, lorsque Tesla a racheté Maxwell Technology, une société spécialisée dans les revêtements secs pour supercondensateurs. Musk, bien sûr, a hardiment promis que les batteries 4680 seraient bientôt en production et, en fait, elles sont installées dans certains véhicules Model Y à la Gigafactory d’Austin, au Texas. Mais bien que ces batteries puissent regarder différentes des batteries 2170 actuellement utilisées dans la plupart des voitures de production de Tesla, elles utilisent le même processus de fabrication de boue humide éprouvé. Bien qu’il y ait certains avantages – ils sont emballés dans des batteries structurelles un peu moins lourdes – les avantages attendus du perfectionnement du processus de revêtement à sec n’ont pas encore été réalisés.
Défis de production de la Tesla 4680
Image reproduite avec l’aimable autorisation de Tesla.
Panasonic gère une ligne de production pilote 4680 dans son usine de Wakayama au Japon et prévoit de démarrer la production en volume plus tard dans l’exercice qui se termine en mars 2024. Il construit également une usine de batteries au Kansas où le CTO Shoichiro Watanabe a déclaré que l’entreprise se concentrerait initialement sur 2170 cellules mais passer éventuellement à la production de 4680. L’année dernière, LG a annoncé son intention d’ouvrir une nouvelle ligne de production 4680 dans son usine d’Ochang en Corée au cours du second semestre 2023.
Pendant ce temps, Tesla expérimente le processus de revêtement à sec dans une usine pilote à Fremont, en Californie. Des sources racontent Reuter les cellules 4680 de première génération construites à Fremont n’ont pas encore atteint l’objectif que l’entreprise s’est fixé en matière de densité énergétique. À ce jour, le processus de revêtement à sec des anodes est en bonne voie, mais l’entreprise rencontre toujours des problèmes avec le revêtement à sec de la cathode, qui est l’endroit où les gains les plus importants devraient être réalisés.
Obtenir la bonne batterie 4680 est essentiel pour mettre en production le Tesla Cybertruck tant attendu. Reuter indique que la société a envisagé d’utiliser des batteries 2170 traditionnelles pour ce véhicule ainsi que des batteries LFP, mais a décidé de se concentrer plutôt sur l’utilisation de cellules 4680 à revêtement sec. Le manque de disponibilité de ces cellules serait la principale raison pour laquelle le Cybertruck n’est pas encore en production de masse.
Pour faire progresser la technologie de revêtement à sec, Reuter rapporte que Tesla a signé des accords avec les sociétés chinoises Ningbo Ronbay New Energy et Suzhou Dongshan Precision Manufacturing pour aider à réduire les coûts des matériaux alors qu’elle accélère la production de 4680 cellules de batterie aux États-Unis, selon les sources qui ont demandé à ne pas être nommées. Tesla a également signé un accord avec le coréen L&F Co pour fournir des cathodes à haute teneur en nickel qui pourraient augmenter la densité d’énergie de ses 4680 cellules, a déclaré l’une des sources. Tesla prévoit d’utiliser une cathode contenant plus de 90% de nickel dans la prochaine génération de cellules 4680, ont déclaré deux sources Reuter.
Quand et si Tesla résout l’énigme du revêtement sec, il a l’intention de fabriquer 4680 batteries dans ou à proximité de la plupart de ses installations de fabrication dans le monde tout en s’appuyant également sur des partenaires comme LG Energy Solution et Panasonic pour les fournir à l’entreprise. Elon Musk a déclaré que Tesla fabriquera 20 millions de voitures électriques par an d’ici 2030, mais qu’il devra proposer des modèles moins chers pour atteindre cet objectif. La batterie 4680 à revêtement sec est un élément essentiel de la réduction des coûts de fabrication afin que l’entreprise puisse rentabiliser ces modèles à bas prix.
Avec Musk, les promesses sont toujours à prendre avec des pincettes. Tesla est souvent en retard sur ses déclarations de tarte dans le ciel de plusieurs années, mais il finit généralement par y arriver. Les lecteurs plus âgés se souviendront peut-être d’avoir entendu des histoires d’anciens combattants de la Seconde Guerre mondiale qui se vantaient d’avoir atteint des objectifs apparemment insurmontables en disant : « Le difficile que nous faisons tout de suite. L’impossible prend un peu plus de temps.
Les plats à emporter
Morgan Stanley est un fervent partisan de Tesla depuis de nombreuses années. Récemment, il a déclaré dans une note de recherche : « Bien que le risque d’exécution demeure et que de nombreux détails soient inconnus, l’impact de Tesla sur l’industrie mondiale des batteries peut encore être sous-estimé ». C’est peut-être un euphémisme. L’entreprise trace de nouvelles voies pour réduire les coûts de production en simplifiant le processus de production. Les moulages géants – jamais utilisés auparavant dans la fabrication en série – peuvent fabriquer des pièces en quelques minutes qui nécessitent généralement des heures d’emboutissage et de soudage. La société s’efforce d’éliminer autant de fils que possible dans le cadre de ce processus de simplification. Il refuse également catégoriquement d’offrir un blizzard de modèles et d’options parce que la complexité augmente les coûts.
Le jury est toujours sur Tesla. Il reste la possibilité que l’entreprise s’éteigne alors que les fabricants traditionnels surmontent son avantage de «premier arrivé» avec des produits meilleurs et moins chers, mais cela semble loin à ce stade. Nous spéculons souvent sur les entreprises qui survivront à la révolution des véhicules électriques et celles qui ne le feront pas, mais personne ici à Clean Technica met jamais Tesla sur la liste des échecs possibles.
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