l¡¯analisi
Tesla, le batterie 4680 delle auto elettriche sono davvero una rivoluzione?
Da qualche settimana il mondo delle auto elettriche ha un nuovo numero magico: 4680, il numero che identifica le nuove celle batteria presentate da Tesla durante il Battery Day del 22 settembre 2020 e che sostituiranno nel tempo le attuali batterie 2170 prodotte insieme a Panasonic. La sigla 4680, come anche la 2170, si riferisce alle dimensioni della cella: 46 millimetri di diametro e 80 millimetri di altezza (sono celle cilindriche). Le precedenti celle 2170, come ¨¨ facile intuire, hanno un diametro di 21 millimetri ed una altezza di 70 millimetri. Se le vecchie sembrano dei proiettili da fucile d¡¯assalto, in pratica, le nuove sembrano delle scatolette di rag¨´ pronto. Dimensioni e forma a parte, comunque, queste nuove celle sono state dichiarate rivoluzionarie da Elon Musk: cinque volte pi¨´ energia, 16% in pi¨´ di autonomia e sei volte pi¨´ potenza erogata al motore rispetto a quelle precedenti. Ma cosa c¡¯¨¨ di rivoluzionario, se c¡¯¨¨, in queste nuove celle 4680 di Tesla?
CELL-TO-PACK
¡ª ?La forma delle celle si accompagna ad un nuovo design dell¡¯intero pacco batteria: il design ¡°cell-to-pack¡±. Le batterie oggi in uso sono formate da celle racchiuse in moduli, con tanti moduli che formano il pacco batteria. Nelle batterie cell-to-pack si fa a meno del modulo, che ha la funzione di segmentare la batteria in parti pi¨´ piccole per ottimizzare la ricarica e migliorarne il raffreddamento. Con il design a moduli la batteria viene raffreddata tramite una sorta di serpentina che aderisce alla superficie delle celle, occupando spazio utile e aumentando il peso complessivo del pacco. Il design cell-to-pack unito all¡¯ampia base della cella 4680 permette invece a Tesla di raffreddare la batteria direttamente dal basso, cio¨¨ dalla base. Togliendo i moduli e togliendo le serpentine di raffreddamento, quindi, ¨¨ possibile risparmiare molto spazio all¡¯interno del pacco batterie. Secondo il famoso ingegnere Sandy Munro, che ha realizzato un prototipo della futura batteria Tesla con dei cilindretti dalle stesse dimensioni delle celle 4680, questo nuovo design permette di creare batterie molto pi¨´ capienti a parit¨¤ di dimensioni: nello spazio di una attuale batteria da 70 kWh, infatti, ¨¨ possibile inserire una nuova batteria da 130 kWh. Quasi il doppio, insomma, e non ¨¨ l¡¯unica novit¨¤ perch¨¦ con questo nuovo design delle celle il pacco batteria diventa ¡°strutturale¡±.
STRUCTURAL BATTERY
¡ª ?La seconda frase magica del Battery Day ¨¨ stata ¡°batteria strutturale¡±. Gli attuali pacchi batteria dei veicoli elettrici vengono inseriti all¡¯interno del telaio dell¡¯auto e contribuiscono ad aumentarne la rigidit¨¤ strutturale, ma le future batterie di Tesla faranno esse stesse parte del telaio, aumentando la rigidit¨¤ ancor di pi¨´. Sempre secondo Munro ci¨° aumenter¨¤ di molto la tenuta di strada dell¡¯auto a batterie, facilitando il lavoro degli ammortizzatori perch¨¦ tutta la struttura della macchina elettrica, dall¡¯asse anteriore a quello posteriore, sar¨¤ in pratica unica. Il fatto che la cella avr¨¤ un diametro maggiore, inoltre, permetter¨¤ di usare meno acciaio di rivestimento, riducendo il peso totale (e i costi) del pacco batterie. Infine, Munro ¨¨ convinto che queste novit¨¤ annunciate da Tesla rivoluzioneranno il modo di produrre le auto, oltre che guidarle, e cambieranno l¡¯industria dell¡¯auto per sempre. Munro non ha dubbi: ¡°This is huge¡±.
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ZERO COBALTO
¡ª ?Ultima grande rivoluzione annunciata da Tesla ¨¨ che, in alcune applicazioni specifiche (il Cybertruck e il Semi), le nuove celle 4680 avranno un catodo (cio¨¨ il polo positivo) senza cobalto e con il 100% di nichel. Il cobalto ¨¨ un elemento molto costoso e che viene estratto in massima parte dalle miniere del Congo, dove un esercito di persone (anche bambini) lavora giorno e notte per rifornire l¡¯industria dell¡¯elettronica, delle rinnovabili e dei veicoli elettrici. Usare pi¨´ nichel e meno cobalto, per¨°, ¨¨ un po¡¯ come coprirsi con la classica foglia di fico: questo elemento molto spesso si estrae insieme al cobalto, dalle stesse miniere. Tutte e due le attuali formulazioni chimiche pi¨´ usate per i catodi delle batterie a ioni di litio, d¡¯altronde, prevedono un uso massiccio del nichel: Nichel-Manganese-Cobalto (Nmc, usata da quasi tutti i produttori di auto elettriche) e Nichel-Cobalto-Alluminio (Nca, la preferita di Tesla). C¡¯¨¨ anche una terza chimica delle batterie, la Lfp, in Litio-Ferro-Fosfato, inventata dall¡¯ormai famoso premio Nobel per la chimica John Goodenough. Gli specialisti delle batterie Lfp, che sono anche abbastanza economiche perch¨¦ senza cobalto n¨¦ nichel, sono i cinesi di Byd.
RIVOLUZIONE?
¡ª ?Dopo tutte queste informazioni ¨¨ ora di andare al sodo: Tesla sta veramente per rivoluzionare il mondo degli EV? La risposta ¨¨ ¡°NI¡±, n¨¦ s¨¬ n¨¦ no. I primi ad annunciare una batteria cell-to-pack sono stati gli altri cinesi, quelli di Catl, nel settembre 2019. Gli stessi cinesi di Catl sono anche stati i primi a parlare di batteria strutturale, ad agosto 2020. Ma da ben prima anche qualcun altro lavora alle auto elettriche con batterie strutturali: i croati di Rimac. Sempre i soliti cinesi di Catl, non per niente, continueranno a lungo ad essere partner privilegiati di Tesla, come lo stesso Elon Musk ha ribadito in un immancabile tweet (anzi due) addirittura il giorno prima del Battery Day: ¡°Nota importante sul Tesla Battery Day di domani. Ci¨° [di cui si parler¨¤] influisce sulla produzione a lungo termine, in particolare quella di Semi, Cybertruck e Roadster, ma ci¨° che annunceremo non raggiunger¨¤ una produzione di alto volume fino al 2022. Intendiamo aumentare, non ridurre gli acquisti di celle batteria da Panasonic, LG e Catl (possibilmente anche da altri partner). Tuttavia, anche con i nostri fornitori di celle che vanno alla massima velocit¨¤, prevediamo ancora carenze significative nel 2022 e oltre a meno che non entriamo in azione anche noi stessi¡±. Tesla, in fin dei conti, la rivoluzione l¡¯ha fatta diciassette anni fa quando ¨¨ stata fondata come una azienda automotive che non aveva alcun vincolo derivante dalla storia dell¡¯automotive. Tesla pu¨° cambiare in fretta tecnologia, fornitori e metodi produttivi. ? questa la rivoluzione, ben pi¨´ di una pila a forma di lattina di rag¨´ pronto.
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