Science

La bonne nouvelle, c’est qu’en utilisant des cellules plus grandes et un nouveau procd de revtement sec des lectrodes, Tesla pourrait rduire de moiti le cot d’une batterie de Model Y, ce qui permettrait d’conomiser plus de 8 % du prix de dpart de la voiture aux tats-Unis, ont dclar des experts en batteries ayant des liens avec la socit.

La mauvaise nouvelle, c’est qu’elle n’a fait que la moiti du chemin, selon 12 experts proches de Tesla ou familiers de sa nouvelle technologie.

En effet, la technique d’enrobage sec utilise pour produire les plus grandes cellules de la batterie 4680 de Tesla est si nouvelle et si peu prouve que l’entreprise a du mal augmenter la production au point o les grandes conomies de cots se font sentir, ont dclar les experts Reuters.

“Elles ne sont tout simplement pas prtes pour la production de masse”, a dclar l’un des experts proches de Tesla.

Nanmoins, les gains que Tesla a dj raliss en rduisant les cots de production des batteries au cours des deux dernires annes pourraient contribuer stimuler les bnfices et accrotre son avance sur la plupart de ses rivaux du secteur des vhicules lectriques (VE).

Les investisseurs considrent que les amliorations promises par Musk en matire de cot et de performance des batteries sont essentielles la qute de Tesla pour entrer dans une re o elle pourra vendre un VE de 25 000 $ avec un bnfice – et avoir de meilleures chances d’atteindre ses objectifs pour 2030.

Les systmes de batterie sont l’lment le plus coteux de la plupart des VE, de sorte que la fabrication de packs performants moindre cot est essentielle pour produire des voitures lectriques abordables qui peuvent rivaliser avec les rivales moteur combustion au niveau des prix d’achat.

Tesla est l’un des rares grands constructeurs automobiles produire ses propres batteries de VE et, en fabriquant les cellules du Model Y dans des usines amricaines, le SUV restera admissible aux crdits d’impt amricains alors que de nombreux VE rivaux pourraient ne plus y avoir droit.

Parmi les 12 experts en batteries avec lesquels Reuters s’est entretenu, neuf ont des liens troits avec Tesla et trois d’entre eux ont examin la nouvelle et l’ancienne technologie de batterie de Tesla de l’intrieur et de l’extrieur par le biais de dmontages.

Tesla n’a pas rpondu aux demandes de commentaires.

IL VA RSOUDRE LE PROBLME

Les sources prdisent que Tesla aura du mal mettre pleinement en uvre le nouveau processus de fabrication par revtement sec avant la fin de cette anne, et peut-tre pas avant 2023.

Stan Whittingham, co-inventeur des batteries lithium-ion et laurat du prix Nobel 2019, estime que le directeur gnral de Tesla, Elon Musk, a t trop optimiste quant au dlai de commercialisation de la nouvelle technique.

“Je pense qu’il va rsoudre le problme, mais ce ne sera pas aussi rapide qu’il le souhaite. Il faudra un certain temps pour vraiment le tester”, a-t-il dclar.

En aot, Musk a dclar aux actionnaires que Tesla produirait de gros volumes de batteries 4680 d’ici la fin 2022.

Selon les experts, Tesla n’a pu rduire le cot de la batterie du Model Y que de 2 000 3 000 dollars jusqu’ prsent, soit environ la moiti des conomies que Tesla avait prvues pour la batterie 4680, qu’elle a dvoile il y a deux ans.

Mais ces conomies sont principalement dues la conception des nouvelles cellules de la 4680, qui sont plus grandes que celles de la batterie 2170 actuelle de Tesla, ont-ils prcis.

Mais le cur de la campagne de rduction des cots est la technologie de revtement sec, que Musk a dcrite comme rvolutionnaire mais difficile mettre en uvre.

Selon les sources, elle devrait permettre de raliser jusqu’ la moiti des 5 500 $ d’conomies que Tesla espre obtenir, en rduisant les cots de fabrication et les dpenses d’investissement ponctuelles.

Tesla a acquis le savoir-faire en 2019 lorsqu’elle a pay plus de 200 millions de dollars pour Maxwell Technologies, une entreprise de San Diego fabriquant des supercondensateurs, qui stockent l’nergie pour les appareils qui ont besoin de rafales d’lectricit rapides, comme les flashs des appareils photo.

S’appuyant sur la technologie de Maxwell, Tesla a commenc fabriquer 4680 piles sches cette anne, d’abord dans un pilote prs de son usine de Fremont, en Californie, et plus rcemment dans son nouveau sige mondial Austin, au Texas.

LE MEILLEUR DE SA CATGORIE

Cette technologie permet Tesla d’abandonner l’ancien procd de revtement humide, plus complexe et plus coteux. Il est coteux car il ncessite une quantit importante d’lectricit, de machines, d’espace d’usine, de temps et une main-d’uvre importante.

Pour revtir les lectrodes par voie humide, les fabricants de batteries mlangent les matriaux avec des solvants liants toxiques. Une fois enrobes, les lectrodes sont sches dans des fours massifs. Les solvants toxiques qui s’vaporent au cours du processus sont rcuprs, traits et recycls, ce qui augmente le cot.

Avec la nouvelle technologie, les lectrodes sont enduites l’aide de diffrents liants avec une faible utilisation de liquides, de sorte qu’elles n’ont pas besoin d’tre sches. Cela signifie que le procd est moins cher, plus rapide et aussi moins dommageable pour l’environnement.

En raison de sa simplicit, le processus permet Tesla de rduire d’un tiers les dpenses d’investissement et de rduire l’empreinte d’une usine et sa consommation d’nergie un dixime de ce qui serait ncessaire pour le processus humide, a dclar Tesla.

Mais l’entreprise a eu du mal commercialiser le procd, selon les sources.

Maxwell a dvelopp son procd de revtement sec pour les supercondensateurs, mais le dfi du revtement des lectrodes des batteries de VE est qu’elles sont beaucoup plus grandes et plus paisses, ce qui rend difficile de les revtir avec une qualit constante des vitesses de production de masse.

“Ils peuvent produire en petit volume, mais lorsqu’ils ont commenc produire en grand volume, Tesla s’est retrouv avec de nombreux rejets, trop nombreux”, a dclar Reuters l’une des sources ayant des liens avec Tesla.

Les rendements de production taient si faibles que toutes les conomies de cots prvues par le nouveau processus ont t perdues, a dclar la source.

Si tous les gains d’efficacit potentiels du revtement sec et des cellules plus grandes sont raliss, le cot de fabrication du pack de batteries 4680 du Model Y devrait tomber entre 5 000 et 5 500 dollars, soit environ la moiti du cot du pack 2170, selon les sources.

L’augmentation du cot des matriaux et de l’nergie des batteries met toutefois en pril ces prvisions, et Tesla n’a pas encore t en mesure d’amliorer de manire significative la densit nergtique de la nouvelle batterie ou la quantit de puissance qu’elle emballe, comme l’a promis Musk.

Pourtant, malgr ces facteurs, les conomies que Tesla devrait raliser finiront par faire de la batterie 4680 la “meilleure de sa catgorie” dans l’industrie dans un avenir prvisible, selon une source.

ENCOMBREMENT

Une grande partie des conomies de 2 000 3 000 dollars ralises jusqu’ prsent avec la batterie 4680 provient d’autres amliorations, et l’utilisation de cellules plus grandes s’est avre particulirement efficace, selon les experts.

Les cellules 4680 sont 5,5 fois plus grandes que les cellules 2170 en volume. Les anciennes cellules cylindriques mesurent 21 mm de diamtre et 70 mm de hauteur, d’o leur nom. Les cellules 4680 ont un diamtre de 46mm et mesurent 80mm de haut.

Avec l’ancienne technologie, Tesla a besoin d’environ 4 400 cellules pour alimenter le Model Y et il y a 17 600 points qui doivent tre souds – quatre par cellule – pour crer un pack qui peut tre intgr dans la voiture, ont indiqu les sources.

Le pack de batteries 4680 ne ncessite que 830 cellules et Tesla a modifi la conception de manire ce qu’il n’y ait que deux points de soudure par cellule, ce qui rduit la soudure 1 660 points et permet de raliser des conomies importantes.

La conception plus simple signifie galement qu’il y a moins de connecteurs et d’autres composants, ce qui a permis Tesla d’conomiser davantage sur les cots de main-d’uvre et le temps machine.

Une autre source d’efficacit a t le botier extrieur beaucoup plus robuste de la cellule plus grande. Tesla peut dsormais coller les cellules ensemble avec de l’adhsif pour former un pack rigide en forme de nid d’abeille qui est ensuite connect directement la structure interne de la carrosserie de la Model Y.

Cela limine l’tape intermdiaire consistant regrouper les cellules en modules plus grands qui sont ensuite installs dans un pack de batteries traditionnel, ont indiqu les sources.

En adoptant cette conception “de la cellule au vhicule”, Tesla peut rduire le poids d’un pack de batteries traditionnel de 1 200 livres de 55 livres ou plus, soit une conomie d’environ 500 600 dollars par pack, a dclar l’une des sources.

Mais la matrise de la technique de revtement sec reste le Saint Graal.

“L’augmentation du volume de la cellule de la batterie a beaucoup aid amliorer l’efficacit, mais viser une rduction de 50 % du cot de la cellule dans son ensemble est une autre affaire”, a dclar une source.

“Cela dpendra de la capacit de Tesla dployer avec succs le processus de revtement sec dans une usine.”

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