خلية البطارية 4680

خلية 4680 هي خلية ليثيوم أيون أسطوانية كبيرة من Tesla، أي بطارية قابلة لإعادة الشحن تنقل الشحنة بأيونات الليثيوم، ويدل اسمها على مقاسها: قطرها 46 مم وارتفاعها 80 مم. كشفت عنها Tesla في فعالية Battery Day في 22 سبتمبر 2020، حيث قدمها إيلون ماسك ودرو باغلينو، نائب الرئيس الأول لهندسة نظام الدفع والطاقة في Tesla آنذاك. وكانت الاستراتيجية أن تُكبَّر الخلية وتُرخَّص كلفة تصنيعها، وأن تصبح البطارية جزءًا من هيكل السيارة بدلًا من صينية مثبتة تحتها.

ما خلية 4680؟

خلية 4680 علبة فولاذية أكبر قليلًا من بطارية مصباح يدوي من الحجم D، وصممتها Tesla لتُصنع بمئات الملايين. وكانت الخطة أن تصبح الخلية القياسية في سيارات Tesla الأحدث، بدءًا من شاحنة Cybertruck ثم بعض سيارات Model Y، على أن تلحق بها Cybercab وSemi. وكان الهدف خلية رخيصة بما يكفي، وتُنتج بكميات كافية، لخفض سعر السيارة الكهربائية.

سبب نشأة خلية 4680

بلغت خلايا Tesla الأسطوانية الصغيرة السابقة، 18650 ثم 2170، حدودها. فبعد نقطة معينة تصبح الخلية الصغيرة أغلى لكل وحدة طاقة تخزنها، ويصبح إنتاج الملايين منها بطيئًا. لذلك صممت Tesla خلية أكبر تخزن طاقة أكثر في كل علبة، ما يعني علبًا أقل تُصنع وتوصل في كل سيارة. وحددت Tesla أهدافها مقارنة بالخلية الأقدم 2170.

كانت أهداف الخلية 5 أمثال الطاقة و6 أمثال القدرة ومدى أطول بنسبة 16%، ضمن خطة أعلنتها Tesla في Battery Day لخفض تكلفة بطارياتها لكل كيلوواط ساعة بنسبة 56%. وكان على تصميم الخلية أن يحقق 14 نقطة من أصل 56، على أن تحقق الباقي مصانع خلايا أرخص، ومواد جديدة للأنود والكاثود، ودمج الخلايا في هيكل السيارة.

آلية العمل

الفكرة الأولى في التصميم قطب «خالٍ من الألسنة». فبدلًا من لسانين معدنيين صغيرين ينقلان التيار من الرقاقة الملفوفة، تتصل الرقاقة بالغطاء على امتداد طولها كله، فتنخفض المقاومة الداخلية وتتخلص الخلية من الحرارة بسهولة أكبر، فتقدم قدرة أعلى وتعيش أطول. والفكرتان الثانية والثالثة في المواد: أنود غني بالسيليكون، وهو القطب السالب ويخزن مزيدًا من الليثيوم بفضل السيليكون، وكاثود عالي النيكل، وهو القطب الموجب ويستخدم قليلًا من الكوبالت، أغلى معادنه. والفكرة الرابعة هي الحزمة الهيكلية، إذ تُلصق الخلايا في لوح متين يصبح جزءًا من هيكل السيارة بدلًا من صينية مثبتة بالمسامير تحتها. وأفضل مثال عليها حزمة Cybertruck، بسعة نحو 123 كيلوواط ساعة.

عملية الأقطاب الجافة لا تُرى من خارج الخلية. فالأقطاب التقليدية تُطلى بملاط رطب ثم تُجفف في أفران طويلة تستهلك الكثير من الكهرباء، أما عملية Tesla فتكبس مسحوقًا جافًا في غشاء وتستغني عن المذيب وعن الأفران، وهي أكثر خطوات صناعة البطاريات استهلاكًا للطاقة.

اقتصاديات خلية 4680

يُفترض أن يظهر المكسب في التكلفة لكل كيلوواط ساعة. تشغّل Tesla خط إنتاج لخلايا 4680 بطاقة مركبة تبلغ 40 غيغاواط ساعة (GWh) في Giga Texas، بجوار مصنعها للكاثود هناك ومصفاة ليثيوم قرب كوربوس كريستي. ولطالما حددت إمدادات البطاريات عدد السيارات التي تستطيع Tesla صنعها، ويمنحها تصنيع خلاياها تحكمًا أكبر في الحجم والهامش والتعرض للرسوم الجمركية على الخلايا المستوردة.

الوضع الحالي لخلية 4680

يبدأ كل خط إنتاج جديد تدريجيًا، كما يقول ماسك: كلما زادت القطع والخطوات الجديدة طال التسارع، وكانت في خلية 4680 خطوات جديدة كثيرة. ويُظهر عدد الخلايا المنتجة هذا الصعود.

سُلّمت أولى السيارات المزودة بخلايا 4680 في أبريل 2022 في حفل Cyber Rodeo لافتتاح مصنع Gigafactory Texas. وصنع Giga Texas الخلية رقم 50 مليون في يونيو 2024، وتجاوزت مصانع Tesla 100 مليون خلية في سبتمبر من العام نفسه. ثم جاءت الخطوة الأهم للتكلفة: ففي تقرير الربع الرابع 2025، الصادر في 28 يناير 2026، قالت Tesla إنها تصنع الأنود والكاثود كليهما بالعملية الجافة في أوستن، وإنها بدأت تصنع حزمًا لبعض سيارات Model Y بخلايا 4680 من إنتاجها.

المرحلة المقبلة

تشغّل خلية 4680 كل شاحنات Cybertruck منذ بدء تسليمها في 2023. وتدخل خلايا Tesla الأحدث ذات الأقطاب الجافة في بعض سيارات Model Y المصنوعة في أوستن، وتتوقع Tesla توسيع استخدامها لتشمل Cybertruck وCybercab وSemi خلال 2026 و2027. وفي تقرير الربع الأول 2026، أعلنت Tesla أيضًا تسريع تكرير الليثيوم وإنتاج الكاثود وخلايا فوسفات الحديد الليثيوم (LFP)، وهي كيمياء أقل كلفة، فأصبحت خلية 4680 جزءًا من سلسلة إمداد تديرها Tesla من الليثيوم المكرر إلى الحزمة الجاهزة.

الخلاصة

صنعت Tesla خلية 4680 لتجعل السيارات الكهربائية أرخص عبر تغيير طريقة صنع الخلية. ويُصنع القطبان الآن بالطريقة الجافة في أوستن، والخلية تدخل حزم Model Y، فيبقى الاختبار المفتوح تكلفتها لكل كيلوواط ساعة عند الإنتاج الواسع.