Het goede nieuws is dat Tesla, door grotere cellen te gebruiken en een nieuw procédé om de elektroden van een droge laag te voorzien, de kosten van een Model Y-batterij zou kunnen halveren, waardoor meer dan 8% van de Amerikaanse startprijs van de auto bespaard zou worden, aldus batterijdeskundigen die banden hebben met het bedrijf.

Het slechte nieuws is dat het nog maar halverwege is, volgens 12 deskundigen die dicht bij Tesla staan of bekend zijn met zijn nieuwe technologie.

Dat komt omdat de droge-coating techniek die gebruikt wordt om de grotere cellen in Tesla's 4680 batterij te produceren zo nieuw en onbewezen is, dat het bedrijf moeite heeft om de produktie op te schalen tot het punt waar de grote kostenbesparingen hun effect zullen hebben, vertelden de deskundigen aan Reuters.

"Ze zijn gewoon nog niet klaar voor massaproductie," zei een van de deskundigen die dicht bij Tesla staat.

Toch zou de winst die Tesla de laatste twee jaar reeds gemaakt heeft door de productiekosten van batterijen te drukken, kunnen helpen om zijn winst te verhogen en zijn voorsprong op de meeste rivalen van elektrische voertuigen (EV) uit te breiden.

De door Musk beloofde verbeteringen in de kosten en de prestaties van de batterijen worden door beleggers gezien als cruciaal voor Tesla's streven om een tijdperk in te luiden waarin het een EV van $25.000 met winst kan verkopen - en meer kans heeft om zijn doelstellingen voor 2030 te halen.

Batterijsystemen zijn het duurste onderdeel van de meeste EV's, dus het maken van goedkopere, sterk presterende pakketten is de sleutel tot het produceren van betaalbare elektrische auto's die het op stickerprijzen kunnen opnemen tegen rivalen met verbrandingsmotoren.

Tesla is één van de weinige grote autofabrikanten die hun eigen EV-batterijen produceren, en door de cellen van de Model Y in Amerikaanse fabrieken te produceren, zal de SUV in aanmerking blijven komen voor Amerikaanse belastingvoordelen wanneer veel concurrerende EV's daar niet langer voor in aanmerking komen.

Onder de 12 accusexperts met wie Reuters sprak, hebben er negen nauwe banden met Tesla en drie van de negen hebben de nieuwe en oude accutechnologie van Tesla van binnen en van buiten onderzocht door middel van teardowns.

Tesla heeft niet gereageerd op verzoeken om commentaar.

"HIJ ZAL HET OPLOSSEN

De bronnen voorspellen dat Tesla het moeilijk zal hebben om het nieuwe fabricageprocédé met droge coating vóór het eind van dit jaar volledig in te voeren, en misschien pas in 2023.

Stan Whittingham, mede-uitvinder van lithium-ion batterijen en Nobelprijswinnaar voor 2019, vindt dat Tesla Chief Executive Elon Musk te optimistisch is geweest over het tijdschema voor het commercialiseren van de nieuwe techniek.

"Ik denk dat hij het zal oplossen, maar het zal niet zo snel gaan als hij wil. Het zal enige tijd duren om het echt te testen," zei hij.

In augustus zei Musk tegen de aandeelhouders dat Tesla tegen eind 2022 hoge volumes van 4680 batterijen zou produceren.

Volgens de deskundigen heeft Tesla de kosten van de batterij van de Model Y tot nu toe slechts met tussen de $2.000 en $3.000 kunnen verlagen, ongeveer de helft van de besparingen die Tesla gepland had voor de 4680 batterij, die het twee jaar geleden onthulde.

Maar die besparingen zijn vooral gekomen door het ontwerp van de nieuwe 4680 cellen, die groter zijn dan die in Tesla's huidige 2170 batterij, zeiden zij.

Maar de kern van het streven om de kosten te drukken is de dry-coating technologie, die Musk als revolutionair maar moeilijk uit te voeren heeft beschreven.

Volgens de bronnen zou die technologie wel de helft van de $5.500 kostenbesparing moeten opleveren die Tesla hoopt te bereiken, door de fabricagekosten en de eenmalige kapitaaluitgaven te verlagen.

Tesla heeft de know-how in 2019 verworven toen het meer dan $200 miljoen betaalde voor Maxwell Technologies, een bedrijf in San Diego dat ultracapacitors maakt, die energie opslaan voor apparaten die snelle uitbarstingen van elektriciteit nodig hebben, zoals cameraflitsen.

Voortbouwend op de technologie van Maxwell is Tesla dit jaar begonnen met het maken van 4680 droge cellen, eerst in een proefproject in de buurt van zijn fabriek in Fremont, Californië, en meer recentelijk in zijn nieuwe wereldwijde hoofdkwartier in Austin, Texas.

"BESTE IN ZIJN KLASSE

De technologie stelt Tesla in staat het oudere, complexere en duurdere natlakprocédé te laten vallen. Dat is duur omdat er een aanzienlijke hoeveelheid elektriciteit, machines, fabrieksruimte, tijd, en een groot aantal arbeidskrachten voor nodig zijn.

Om de elektroden in het natte procédé te coaten, mengen de fabrikanten van batterijen de materialen met giftige bindmiddeloplosmiddelen. Na het coaten worden de elektroden in enorme ovens gedroogd, waarbij de giftige oplosmiddelen die tijdens het proces verdampen worden teruggewonnen, behandeld en gerecycleerd - dit alles verhoogt de kosten.

Met de nieuwe technologie worden de elektroden gecoat met verschillende bindmiddelen en met weinig gebruik van vloeistoffen, zodat zij niet gedroogd hoeven te worden. Dat betekent dat het goedkoper en sneller is en ook minder schadelijk voor het milieu.

Door de eenvoud van het procédé kan Tesla de kapitaaluitgaven met een derde verminderen en zowel de voetafdruk van een fabriek als het energieverbruik terugbrengen tot een tiende van wat nodig zou zijn voor het natte procédé, heeft Tesla gezegd.

Maar het bedrijf heeft moeite gehad om het proces te commercialiseren, zeiden de bronnen.

Maxwell heeft zijn dry-coat procédé ontwikkeld voor ultracapacitoren, maar de uitdaging bij het coaten van elektroden voor EV-batterijen is dat zij veel groter en dikker zijn, waardoor het moeilijk is ze met een constante kwaliteit te coaten bij massaproductiesnelheden.

"Zij kunnen in kleine hoeveelheden produceren, maar toen zij grote hoeveelheden gingen produceren, eindigde Tesla met veel afkeuringen, te veel," vertelde een van de bronnen met banden met Tesla aan Reuters.

De produktierendementen waren zo laag dat alle verwachte kostenbesparingen van het nieuwe proces verloren gingen, zei de bron.

Als alle potentiële efficiënties van het dry-coaten en de grotere cellen gerealiseerd worden, zouden de fabricagekosten voor het 4680 batterijpakket van de Model Y moeten dalen tot $5.000 à $5.500 - ruwweg de helft van de kosten van het 2170 pakket, aldus de bronnen.

De stijgende kosten van batterijmaterialen en energie vormen echter een risico voor die prognoses, en Tesla is er nog niet in geslaagd de energiedichtheid van de nieuwe batterij of de hoeveelheid vermogen die hij inpakt aanzienlijk te verbeteren, zoals Musk heeft beloofd.

Maar ondanks deze factoren zullen de besparingen die Tesla naar verwachting zal realiseren, de 4680-batterij uiteindelijk tot de "beste in zijn klasse" van de industrie maken voor de nabije toekomst, aldus een bron.

BULKING OMHOOG

Veel van de $2.000 tot $3.000 kostenbesparingen die tot nu toe met de 4680 batterij bereikt zijn, komen van andere verbeteringen, en het gebruik van grotere cellen is bijzonder krachtig gebleken, zeiden de deskundigen.

De 4680 cellen zijn qua volume 5,5 maal zo groot als de 2170 cellen. De oudere cilindrische cellen meten 21mm in diameter en 70mm in hoogte, vandaar de naam. De 4680 cellen hebben een diameter van 46mm en zijn 80mm hoog.

Met de oudere technologie heeft Tesla ongeveer 4.400 cellen nodig om de Model Y van stroom te voorzien, en er zijn 17.600 punten die gelast moeten worden - vier per cel - om een pakket te maken dat in de auto ingebouwd kan worden, aldus de bronnen.

Het 4680 batterijpak heeft slechts 830 cellen nodig en Tesla heeft het ontwerp zo veranderd dat er slechts twee laspunten per cel zijn, waardoor het lassen wordt teruggebracht tot 1.660 punten en wat leidt tot een aanzienlijke kostenbesparing.

Het eenvoudiger ontwerp betekent ook dat er minder connectoren en andere onderdelen zijn, waardoor Tesla verder heeft kunnen besparen op arbeidskosten en machinetijd.

Een andere bron van efficiëntie is de veel stevigere buitenmantel van de grotere cel geweest. Tesla kan de cellen nu met lijm aan elkaar hechten tot een stevig honingraatvormig pakket, dat dan rechtstreeks met de binnenste carrosseriestructuur van de Model Y verbonden wordt.

Hierdoor vervalt de tussenstap van het bundelen van cellen tot grotere modules die dan in een traditioneel accupakket worden geplaatst, aldus de bronnen.

Door over te schakelen op dit "cell to vehicle" ontwerp kan Tesla het gewicht van een traditioneel batterijpakket van 1.200 pond met 55 pond of meer verminderen - wat ongeveer $ 500 tot $ 600 per pakket bespaart, zei een van de bronnen.

Maar het beheersen van de droge-coating techniek blijft de heilige graal.

"Het opdikken van de batterijcel heeft veel geholpen om de efficiëntie op te voeren, maar streven naar 50% kostenbesparing voor de cel als geheel is een andere zaak," zei een bron.

"Dat zal afhangen van de vraag of Tesla het dry-coating proces met succes in een fabriek kan toepassen."