Tesla holdt i natt sin generalforsamling og deretter arrangementet kalt «Battery day».
Og man kan trygt si at Tesla leverte løfter: Nye produksjonsteknikker skal gi batterier som har 56 prosent lavere pris per kilowattime og skal gi 54 prosent lengre rekkevidde.
Hevdes det, i alle fall. For tidsskjemaet later ikke til å være helt spikret, og prosessene som skal til for å komme dit ble ikke beskrevet i detalj.
I tillegg trakk Tesla sløret av en ny, raskere utgave av sin gamle traver Model S.
De lokket også med planer om en kommende billigere bil i prissjiktet 230.000 kroner (25.000 dollar).
Store forventninger
Det var store forventninger knyttet spesielt til batterinyhetene, med mange spekulasjoner rundt hva Tesla hadde planlagt å vise frem.
Dagen før var Tesla-sjef Elon Musk ute på Twitter for tilsynelatende å dempe forventningene, ved å understreke at Tesla ønsket å kjøpe flere batterier fra eksterne leverandører, samtidig som han indikerte at de hadde planer om å starte egen produksjon.
Under sin presentasjon under generalforsamlingen beskrev Musk imidlertid batteriteknologien de ville vise frem som revolusjonerende.
Musk brukte klimaendringene som bakteppe. Selv om det er en positiv utvikling med tanke på overgangen til fornybar energi, må det gå raskere. Det trengs mer energilagring, og elbiler må bli billigere. Det krever høyere produksjon av batterier.
Det trengs nok batterier
Tesla mener at de må komme til terawatttimer-nivå i batteriproduksjon, slik at det blir nok batterier til å gjøre alle kjøretøy elektriske, samt å gjøre all energiforsyning fornybar. Men det vil være behov for 135 av dagens batterifabrikker kalt Gigafactory for å produsere en kapasitet på 20 terawattimer i året.
Tesla har i dag en slik fabrikk, i Nevada.
Løsningen må derfor være å ha fokus på hvordan de kan få batteriprisene ned. Det går for sakte nå, mener Musk.
Planen er kort oppsummert å ta i bruk en ny celledesign som er fysisk større, gjøre endringer i anode- og katodeproduksjon, endringer i cellekjemi, øke produksjonshastigheten, og ta i bruk en ny metode for å utvinne litium. I tillegg skal batteriene gå fra å være en egen del, til å bli integrert i chassiset.
Planen er å halvere prisen per kilowattime, ifølge Tesla, og alle disse brikkene må falle på plass før de kommer så langt.
Større celler
Det første handler om å lage større celler i batteriene. Videre er de forenklet, ved at de har en mer direkte kobling mellom den interne metallfolien i cellen. En standard celle er omtrent som et AA-batteri, og har en pluss-pol øverst, mens resten av cellen er den negative polen.
.png){kind=logo}
Disse polene er forbundet til metallfolien med anode- og katodematerialet som er rullet sammen inni cellen.
I den nye såkalte «tabless»-designen er disse polene borte, og tilkoblingen gjøres direkte til folien. Dette skal sørge for 5 ganger økning i energimengden, 6 ganger økning i effekt, og alene gi 16 prosent økning i rekkevidde.
Disse cellene er også betydelig større enn dagens celler, rent fysisk. Mens Tesla i dag bruker celler i formatene 1865 og 2170 – hvor tallene står for diameter og lengde, altså inntil 21 millimeter i diameter og 70 millimeter i lengde, er de nye cellene i formatet 4680.
De nye cellene bygges i en ny pilot-batterifabrikk som skal kunne produsere 10 gigawattimer. Tesla forventer at denne fabrikken skal kunne produsere på maks kapasitet i løpet av et år.
Tørr elektrodeproduksjon
Det er mange innovasjoner som skal på plass for å få til dette. Tesla har kjøpt Maxwell Technologies, som har utviklet en teknologi som skal gjøre produksjonen enklere. De benytter en såkalt «dry coating»-teknologi, som dramatisk forenkler produksjonen.
Vanligvis lages en litiumioncelle ved at en slurry av anode- eller katodematerialet og et løsemiddel påføres en metallfolie. Løsemiddelet må så fordampes i store ovner. Det tar ikke bare stor plass, men krever også mye energi.
Med tørr elektrodeproduksjon kan man enkelt og greit hoppe over alt som har med løsemidler, slurry og tørking å gjøre. Men inntil videre har Tesla ikke full kontroll på produksjonsmetoden. Dette skal de jobbe med det neste året.
Det skal gå fortere
En annen forbedring Tesla planlegger er å øke hastigheten på selve celleproduksjonen. De hevder å nå være i stand til å øke produksjonshastigheten sju ganger, som skal gi 20 gigawattimer i året per produksjonslinje.
Det hele skal gi en terawattime årlig produksjon i dagens Gigafactory. Målet var opprinnelig 150 gigawattimer årlig.
Innen 2030 regner de med å produsere 3 terawattimer årlig. Innen 2022 er målet 100 gigawattimer. Dette for produksjon de gjør på egen hånd, og kommer i tillegg til kapasiteten de får via kjøp fra leverandører som Panasonic, LG Chem og CATL.
Endrer anode- og katodedesign
Tesla gjør også endringer i anodedesignen. Anoden er den negative elektroden i en celle.
Det skal brukes mer silisium, i stedet for grafitt. Det brukes til en viss grad silisium i cellene i dag, men problemet er at silisium endrer volum når cellen lades opp og ut.
Når silisium i anoden tar opp litium, ekspanderer det. I verste fall pulveriseres silisiumet over tid. Man må finne en metode som tillater ekspansjon uten at anoden skades. Tesla hevder å ha funnet en slik løsning. Dette får de angivelig til ved å bruke et elastisk bindemiddel.
I tillegg gjør de endringer i katoden, altså den positive elektroden.
Det er ingen nytte i å ha en anode som kan ha et høyt litiuminnhold dersom katoden ikke har tilsvarende høy kapasitet. Når batteriet lades ut, migrerer litiumioner via elektrolytten i cellen fra anoden til katoden.
Enkelt sagt må det være plass til like mye litium i katoden som anoden. I tillegg må katodens struktur være stabil, slik at den holder formen gjennom mange ladesykluser.
Spørsmålet er hvilke materialer man bruker. I dag bruker Tesla katoder med nikkel, kobolt, mangan og aluminium. Planen er nå å forenkle, ved å bruke mer nikkel, og gå helt vekk fra å bruke kobolt. Det gir lavere pris.
Men det skal også brukes andre katodematerialer, avhengig av bruksområde. For billige biler og energilagring vil de bruke katoder med høyt jerninnhold, for biler med middels rekkevidde en blanding av nikkel og mangan, og for biler med lang rekkevidde et høyt innhold av nikkel.
Forenklet katodeproduksjon
Produksjonsmetoden skal forenkles betydelig. Tesla jobber med å gå vekk fra dagens prosessering, som skaper mye spillvann og biprodukter. Det er ifølge Musk ikke en optimal måte å produsere på.
Tesla mener å en prosess som ikke gir noe spillvann eller biprodukter, uten at de går nærmere inn på hvordan denne prosessen i praksis ser ut.
Men det skal gjøre det mulig for Tesla å etablere egen katodeproduksjon i USA, som er 66 prosent billigere å etablere, og gir 76 prosent reduksjon i prosesskostnader, hevder selskapet.
Den samme prosessen skal for øvrig også kunne brukes i resirkulering.
Enklere litiumutvinning
Tesla har også utviklet en egen metode for å utvinne litium ved å bruke natriumklorid, altså vanlig salt. Det er en metode Musk mener ingen andre har benyttet før dem. Men han går heller ikke inn på detaljene her.
Prosessen beskrives som å blande gjørme som inneholder litium med salt, tilsette vann, og så kommer litium og salt ut. Metoden skal angivelig være så effektiv at Tesla kan benytte kjente litiumressurser i delstaten Nevada til å elektrifisere hele kjøretøyflåten i USA til elbiler.
Prosessen hevdes å gi 33 prosent reduksjon i kostnader knyttet til litiumprosessering.
Dessuten har Tesla planer om å starte egen resirkulering av batterier. De mener at når alle biler er elektriske, vil det ikke være behov for å utvinne nye ressurser. Da skal hele kjeden være sirkulær.
Batteriet skal bli en del av chassiset
Videre snakket Musk om sine støpemetoder. De støper i dag store deler av chassiset til Model Y i to hele deler. Fremover er planen at batteriet i seg selv skal være en bærende del av chassiset. Metoden skal gjøre bilene svært stive, og langt stivere enn vanlige biler, ifølge Musk.
Det skal spare svært mye masse, hevder Musk. Det som i dag er strukturelle deler av batteriet, kan fjernes helt.
Musk hevder at støpemetodene og batteriforbedringene kan gi 10 prosent reduksjon i masse på et kjøretøy, og gjøre 14 prosent økning i rekkevidden mulig.
Alt dette skal gi 56 prosent reduksjon i prisen per kilowattime for batteriet. Det skal gi 54 prosent økt rekkevidde. I tillegg gjør det investeringen per gigawattime produksjonskapasitet 69 prosent billigere.
Billigere Tesla-modell innen tre år
Teknologiene skal være på plass i løpet av 12 til 18 måneder, hevder Musk. For å implementere alt fullstendig anslår han at de trenger tre år.
Så er det viktig å få med seg at dette er mål Tesla har satt seg, og om vi forstår det riktig er det slett ikke sikkert at alt er på plass på så kort tid.
Musk fortalte for øvrig at Tesla planlegger å produsere egne batterier på sin fabrikk i Berlin, som skal åpne neste år.
Det betyr ikke bare at Tesla kan lage biler med lang rekkevidde, men også at de ser for seg å lage en bil som er billigere enn en forbrenningsmotorbil.
De har planer om en elbil som koster 25.000 dollar, og som er selvkjørende. Dette håper de skal skje innen tre år.
– Man må ha nok penger til å kjøpe bilen. Det er kritisk at vi lager biler som folk faktisk har råd til, sa Musk.
Model S Plaid
Tesla viste også frem en ny utgave av Model S, kalt Plaid. Denne har tre motorer; En foran og to bak. Det blir en svart kvikk sak, skal vi tro Tesla.
Bilen har en rekkevidde på over 840 kilometer, og en toppfart på 320 kilometer i timen. Null til hundre kilometer i timen skal gå på under 2,1 sekunder.
Under presentasjonen hevdet Tesla at bilen har en rundetid på Laguna Seca-banen i California på 1:30,3. Og skal vi tro Musk skal Tesla klare å barbere tre sekunder av denne rundetiden med tiden.
Det vil i tilfelle gjøre den til den raskeste rundetiden for en produksjonsbil. Denne rekorden holdes i dag av McLaren Senna, som klokket inn tiden 1:27,62 i 2019.
Bilen koster ifølge Teslas nettsider 1.399.900 kroner. På de norske nettsidene heter det for øvrig at spesifikasjonene som vises er amerikanske verdier. Altså vil trolig WLTP-rekkevidde være noe over 840 kilometer.
Model S Plaid kan bestilles nå, og skal leveres fra neste høst.
Oppdatert: I en tidligere utgave av denne artikkelen var anode beskrevet som den positive elektroden i et batteri, og katoden som den negative. Dette er feil.
