Rahasia dibalik target Elon Musk menjual 20 juta Tesla satu tahun pada tahun 2030 terletak pada teknologi baterainya yang inovatif.
Kabar baiknya adalah dengan menggunakan sel yang lebih besar dan proses baru untuk mengeringkan lapisan elektroda, Tesla telah mengurangi biaya a Model Y baterai, menghemat lebih dari 8 persen harga awal mobil di AS, kata pakar baterai yang memiliki hubungan dengan perusahaan tersebut.
Kabar buruknya adalah hal ini baru setengah jalan, menurut 12 pakar yang dekat dengan Tesla atau akrab dengan teknologi barunya.
Ini karena teknik pelapisan kering digunakan untuk menghasilkan sel Tesla yang lebih besar baterai 4680 sangat baru dan belum terbukti sehingga perusahaan mengalami kesulitan meningkatkan produksi hingga mencapai titik penghematan biaya yang besar, kata para ahli kepada Reuters.
“Mereka hanya belum siap untuk produksi massal,” kata salah satu pakar yang dekat dengan Tesla.
Namun, kemajuan yang telah dicapai Tesla dalam mengurangi biaya produksi baterai selama dua tahun terakhir dapat membantu meningkatkan keuntungan dan memperluas keunggulannya atas sebagian besar pesaing kendaraan listriknya.
Peningkatan biaya dan kinerja baterai yang dijanjikan Musk dipandang oleh para investor sebagai hal yang penting bagi upaya Tesla untuk memasuki era di mana mereka dapat menjual kendaraan listrik senilai $25.000 untuk mendapatkan keuntungan – dan memiliki peluang lebih besar untuk mencapai target pencapaiannya pada tahun 2030.
Sistem baterai adalah elemen paling mahal di sebagian besar kendaraan listrik, jadi membuat paket berperforma tinggi dan berbiaya rendah adalah kunci untuk memproduksi mobil listrik terjangkau yang dapat bersaing dengan pesaing mesin pembakaran internal dalam hal harga.
Tesla adalah salah satu dari segelintir produsen mobil besar yang memproduksi baterai kendaraan listriknya sendiri, dan dengan memproduksi sel Model Y di pabrik AS, SUV tersebut akan memenuhi syarat untuk mendapatkan kredit pajak AS ketika banyak kendaraan listrik pesaingnya mungkin tidak lagi memenuhi syarat.
Dari 12 pakar baterai yang dihubungi Reuters, sembilan diantaranya memiliki hubungan dekat dengan Tesla dan tiga dari sembilan ahli tersebut telah meneliti baik dalam maupun luar teknologi baterai baru dan lama Tesla.
Tesla tidak menanggapi permintaan komentar.
Sumber tersebut memperkirakan bahwa Tesla akan kesulitan untuk sepenuhnya menerapkan proses pembuatan lapisan kering baru sebelum akhir tahun ini, dan mungkin tidak hingga tahun 2023.
Stan Whittingham, salah satu penemu baterai lithium-ion dan pemenang Hadiah Nobel 2019, percaya bahwa Elon Musk, CEO Tesla, terlalu optimis mengenai jangka waktu komersialisasi teknik baru ini.
“Saya pikir dia akan menyelesaikannya, tapi tidak secepat yang dia inginkan. Butuh waktu untuk benar-benar mengujinya,” ujarnya.
Musk mengatakan kepada pemegang saham pada bulan Agustus bahwa Tesla akan memproduksi 4.680 baterai dalam jumlah besar pada akhir tahun 2022.
Menurut para ahli, sejauh ini Tesla hanya mampu mengurangi biaya baterai Model Y antara $2.000 dan $3.000, sekitar setengah dari penghematan yang direncanakan Tesla untuk baterai 4680, yang diperkenalkan dua tahun lalu.
Namun penghematan tersebut terutama berasal dari desain sel 4680 baru, yang lebih besar dibandingkan baterai Tesla 2170 saat ini, kata mereka.
Inti dari upaya untuk menurunkan biaya adalah teknologi pelapisan kering, yang digambarkan Musk sebagai teknologi revolusioner namun sulit untuk diterapkan.
Menurut sumber tersebut, hal ini akan menghasilkan penghematan biaya sebanyak setengah dari $5.500 yang diharapkan Tesla dapat dicapai dengan mengurangi biaya produksi dan belanja modal satu kali.
Tesla memperoleh keahlian tersebut pada tahun 2019 ketika membayar lebih dari $200 juta untuk Maxwell Technologies, sebuah perusahaan San Diego yang membuat ultrakapasitor, yang menyimpan energi untuk perangkat yang membutuhkan semburan listrik cepat, seperti lampu kilat kamera.
Berdasarkan teknologi Maxwell, Tesla mulai membuat 4.680 sel kering pada tahun ini, pertama dalam uji coba di dekat pabriknya di Fremont, California dan baru-baru ini di kantor pusat global barunya di Austin, Texas.
Teknologi ini memungkinkan Tesla untuk meninggalkan proses pelapisan basah yang lama, lebih kompleks dan mahal. Biayanya mahal karena memerlukan listrik, mesin, ruang pabrik, waktu, dan tenaga kerja yang besar dalam jumlah besar.
Untuk melapisi elektroda dalam proses basah, produsen baterai mencampur bahan tersebut dengan pelarut pengikat beracun. Setelah dilapisi, elektroda dikeringkan dalam oven besar, dan pelarut beracun menguap dalam proses tersebut, yang kemudian didaur ulang, diolah, dan didaur ulang – semuanya menambah biaya.
Dengan teknologi baru, elektroda dilapisi dengan bahan pengikat berbeda dengan sedikit penggunaan cairan, sehingga tidak perlu dikeringkan. Artinya, lebih murah, lebih cepat, dan tidak terlalu berbahaya bagi lingkungan.
Karena kesederhanaannya, proses ini memungkinkan Tesla untuk memotong belanja modal sebesar sepertiga dan mengurangi jejak pabrik dan konsumsi energinya hingga sepersepuluh dari jumlah yang diperlukan untuk proses basah, kata Tesla.
Namun perusahaan tersebut mengalami kesulitan dalam mengkomersialkan proses tersebut, kata sumber tersebut.
Maxwell mengembangkan proses pelapisan kering untuk ultrakapasitor, namun tantangan pelapisan elektroda untuk baterai EV adalah ukurannya yang jauh lebih besar dan tebal, sehingga sulit untuk melapisinya dengan kualitas yang konsisten pada kecepatan produksi massal.
“Mereka bisa memproduksi dalam jumlah kecil, tapi ketika mereka memulai produksi dalam jumlah besar, Tesla berakhir dengan banyak penolakan, terlalu banyak,” kata salah satu sumber yang memiliki hubungan dengan Tesla kepada Reuters.
Hasil produksi sangat rendah sehingga semua penghematan biaya yang diharapkan dari proses baru ini hilang, kata sumber tersebut.
Jika semua potensi efisiensi lapisan kering dan sel yang lebih besar terwujud, biaya produksi untuk paket baterai Model Y 4680 akan turun menjadi $5.000 hingga $5.500 – sekitar setengah biaya paket baterai 2170, menurut sumber.
Namun, meningkatnya biaya bahan dan energi baterai menimbulkan risiko terhadap prediksi tersebut, dan Tesla belum secara signifikan meningkatkan kepadatan energi baterai baru atau jumlah daya yang dikandungnya, seperti yang dijanjikan Musk.
Namun, terlepas dari faktor-faktor ini, penghematan yang diharapkan Tesla dapat dicapai pada akhirnya akan menjadikan baterai 4680 sebagai baterai “yang terbaik di kelasnya” dalam industri di masa mendatang, kata salah satu sumber.
Sebagian besar penghematan biaya sebesar $2.000 hingga $3.000 yang dicapai sejauh ini dengan baterai 4680 berasal dari perbaikan lain, dan penggunaan sel yang lebih besar sangat bermanfaat, kata para ahli.
4680 sel tersebut berukuran 5,5 kali lebih besar dari 2170 sel berdasarkan volume. Sel silinder yang lebih tua berdiameter 21 mm dan tinggi 70 mm, sesuai dengan namanya. Sel 4680 memiliki diameter 46 mm dan tinggi 80 mm.
Dengan teknologi yang lebih tua, Tesla membutuhkan sekitar 4.400 sel untuk memberi daya pada Model Y dan ada 17.600 titik yang perlu dilas – empat per sel – untuk membuat setelan yang dapat diintegrasikan ke dalam mobil, kata sumber tersebut.
Paket baterai 4680 hanya membutuhkan 830 sel dan Tesla telah mengubah desain sehingga hanya ada dua titik pengelasan per sel, memotong pengelasan menjadi 1,660 titik dan menghasilkan penghematan biaya yang signifikan.
Desain yang lebih sederhana juga berarti lebih sedikit konektor dan komponen lainnya, yang memungkinkan Tesla lebih menghemat biaya tenaga kerja dan waktu mesin.
Sumber efisiensi lainnya adalah bagian luar sel yang lebih besar yang jauh lebih kokoh. Tesla sekarang dapat merekatkan sel-sel tersebut menjadi satu paket kaku seperti sarang lebah yang kemudian dihubungkan langsung ke struktur bodi bagian dalam Model Y.
Hal ini menghilangkan langkah perantara dalam menggabungkan sel menjadi modul yang lebih besar yang kemudian dipasang dalam paket baterai tradisional, kata sumber tersebut.
Dengan beralih ke desain “sel ke kendaraan”, Tesla dapat mengurangi berat paket baterai tradisional seberat 1.200 pon hingga 55 pon atau lebih – menghemat sekitar $500 hingga $600 per paket, kata salah satu sumber.
Namun menguasai teknik pelapisan kering tetap menjadi cawan suci.
“Mengisi ulang sel baterai telah banyak membantu dalam meningkatkan efisiensi, namun mencapai penghematan biaya 50 persen untuk sel secara keseluruhan adalah masalah lain,” kata salah satu sumber.
“Itu akan tergantung pada apakah Tesla berhasil menerapkan proses pelapisan kering di pabrik.”
