Le nuove batterie per tablet di Tesla sbloccano nuovi livelli di prestazioni

Telsa è uno dei maggiori acquirenti di batterie al mondo grazie alla partnership con produttori come Panasonic, LG e CATL. È improbabile che la loro infinita fame di più celle venga soddisfatta in tempi brevi, poiché la domanda di auto elettriche e di sistemi di stoccaggio dell’energia continua a crescere.

Come annunciato durante il keynote del Battery Day, Tesla ha lavorato duramente su un ampio spettro di progetti per portare la tecnologia delle batterie al livello successivo al fine di raggiungere l'obiettivo di una produzione annua di 3 TWh entro il 2030. Uno degli aspetti più interessanti di questo è stato l'annuncio della nuova batteria Tesla Tables 4680, che sarà prodotta dalla stessa azienda. Diamo un'occhiata a ciò che rende il 4680 così entusiasmante e perché eliminare i tavoli è un grosso problema.

Tesla è in qualche modo unica tra i produttori di auto elettriche in quanto ha deciso di utilizzare celle cilindriche nei suoi pacchi batteria, mentre altri produttori hanno ampiamente utilizzato design prismatici. A partire dalla venerabile 18650 popolare tra i produttori di laptop e torce elettriche, Tesla è poi passata all'utilizzo di batterie 21700 più grandi, con il fattore di forma più grande che significa che ogni cella aveva una maggiore capacità. Per costruire queste celle, fogli lunghi e sottili di materiale anodico e catodico vengono posti uno sopra l'altro con un materiale separatore in mezzo, e poi arrotolati in un "jellyroll" per adattarsi all'interno del corpo cilindrico. L'anodo e il catodo hanno ciascuno una piccola linguetta, generalmente al centro dei fogli arrotolati, che trasmette l'alimentazione ai terminali sull'involucro esterno della batteria.

Queste piccole linguette trattengono le cellule cilindriche in una moltitudine di modi. Fungono da collo di bottiglia per la corrente che entra ed esce dalla cella, poiché nonostante l'enorme area dell'anodo e del catodo, tutta la corrente che fluisce dentro e fuori dalla batteria deve passare attraverso una coppia di linguette larghe solo pochi millimetri. Gli elettroni provenienti dalle aree esterne del rotolo di gelatina devono percorrere una distanza significativa per raggiungere il terminale della cella, con una lunghezza del percorso elettrico fino a 250 mm nelle celle 21700. Questa maggiore lunghezza del percorso significa maggiore resistenza, con un effetto corrispondente sulle prestazioni termiche. Inoltre, le linguette vanificano gli sforzi volti a produrre in modo efficace fogli anodici e catodici a velocità, con i macchinari di produzione che devono fermarsi e riavviarsi ripetutamente per gestire le caratteristiche sporgenti.

Tesla aveva precedentemente ottenuto miglioramenti in termini di prestazioni passando dalle celle 18650 al modello più grande 21700, ma gli sforzi per aumentare ulteriormente le dimensioni delle celle si sono scontrati con un muro di mattoni. Sebbene le celle più grandi possano immagazzinare più energia e garantire risparmi sui costi di produzione, i problemi termici hanno fatto sì che i tempi di carica e i tassi di scarica avrebbero avuto un impatto negativo. Celle più grandi significavano percorsi più lunghi, con una resistenza più elevata che significava una minore potenza erogata per cella e una ricarica più lenta. Anche con la tecnologia di ricarica rapida di Tesla, molti ritengono che le auto elettriche si carichino troppo lentamente, quindi questo era un compromesso che non valeva la pena fare.

Inserisci le batterie "da tavolo". Invece di avere una piccola linguetta della batteria attaccata rispettivamente all'anodo e al catodo, l'intero anodo e le lamine del catodo sono modellati al laser e lavorati per avere quelle che sono essenzialmente molte piccole linguette per tutta la loro lunghezza. Sostituisce la fase di collegamento manuale di linguette separate successivamente nel processo di produzione.

Quando l'anodo, il catodo e il separatore sono tutti arrotolati insieme, queste numerose linguette più piccole si appiattiscono per formare una "spirale a scandole", creando un'area di contatto molto più ampia tra il materiale attivo della batteria e l'involucro. Ciò significa che la lunghezza del percorso percorso dagli elettroni è molto ridotta; Tesla indica una riduzione fino a 5 volte rispetto ai progetti precedenti. Ciò è dovuto al fatto che ora gli elettroni possono spostarsi direttamente verso il terminale della batteria, invece di dover prima percorrere un percorso più tondo verso il centro del foglio per raggiungere la connessione a linguetta singola.

Il risultato finale è la cella 4680, così chiamata per il suo diametro di 46 mm e la sua lunghezza di 80 mm. Si tratta di una deviazione dalla nomenclatura a cinque cifre, ma nessuno in Tesla è riuscito a capire perché le celle 18650 hanno lo zero finale, quindi l'azienda lo ha eliminato nella designazione della nuova cella. Si sostiene che le nuove celle contengano 5 volte l'energia dei modelli precedenti a causa delle loro dimensioni maggiori. Ancora meglio, Tesla afferma di poter fornire fino a 6 volte la potenza, grazie alla ridotta lunghezza del percorso elettrico della struttura del tavolo che consente migliori prestazioni termiche. Si stima che il passaggio a 4680 celle nei pacchetti automobilistici di Tesla potrebbe comportare un guadagno di autonomia fino al 16%: un numero impressionante considerati i numeri già impressionanti della casa automobilistica in questo settore. Ad esempio, la prossima Model S Plaid afferma di avere un'autonomia di 520 miglia utilizzando le 4680 celle.