Tesla a publié un brevet décrivant une avancée dans la fabrication de cathodes sèches pour ses cellules de batterie 4680, potentiellement réduisant drastiquement les coûts de production. L'innovation aborde des défis de longue date dans l'expansion du procédé pour des véhicules comme le Cybertruck et le Model Y. Publié le 27 novembre 2025, le brevet promet une transition de la production hybride à une production entièrement à électrodes sèches.
La Battery Day de Tesla en septembre 2020 a présenté les cellules 4680 comme une étape révolutionnaire dans la production de batteries, visant à appliquer une approche par principes premiers pour réduire les coûts. Cinq ans plus tard, l'entreprise a rencontré des obstacles, en particulier avec le procédé de cathode sèche, qui s'est fissuré lors de la fabrication à grande échelle, limitant le débit.
Le nouveau brevet, US 2025/0364562, publié le 27 novembre 2025, détaille une solution pour permettre un procédé entièrement à électrodes sèches pour ces batteries cylindriques. Actuellement, les cellules 4680 Gen 1 utilisées dans le Cybertruck et le Model Y comportent une anode revêtue à sec mais reposent sur une cathode slurry humide traditionnelle, nécessitant des solvants toxiques, de grands fours de séchage et un traitement des déchets.
L'innovation clé du brevet est un liant composite utilisant du polytétrafluoroéthylène (PTFE) combiné à des matériaux stables comme le polyfluorure de vinylidène (PVDF), des copolymères PVDF ou du poly(oxyde d'éthylène) (PEO). Le PTFE pur, apprécié pour ses propriétés de fibrillation qui lient les poudres en films, souffre d'instabilité électrochimique, causant une perte de capacité irréversible élevée (ICL) d'environ 127 mAh/g—près de cinq fois la référence industrielle de 20 à 35 mAh/g pour les anodes slurry humides.
En mélangeant le PTFE avec des polymères plus stables, le composite crée une barrière protectrice, réduisant l'ICL à 30 mAh/g avec du polyéthylène ou 50 mAh/g avec PTFE-PVDF, s'approchant de la viabilité commerciale. Cela traite le faible orbital moléculaire vacant le plus bas (LUMO) du PTFE, qui conduit à la défluorination et au gaspillage de lithium à basses tensions.
Les avantages de fabrication incluent un calandrage plus rapide : le composite forme un film cohésif en trois passes contre dix pour le PTFE pur, triplant la vitesse pour une production à haut volume. Un procédé de fraisage à jet à haut cisaillement fibrillise le liant en une microstructure semblable à une toile d'araignée, empêchant les fissures et la poussière lors de l'enroulement, réduisant ainsi les taux de rebut.
Joe du forum Cybertruck Owners Club a résumé : « Ce brevet décrit le procédé de fabrication de cathode sèche 'Gen 2' qui élimine enfin ces étapes. » Si mis en œuvre, cela pourrait réduire significativement les coûts des batteries Cybertruck et Model Y, rendant les véhicules électriques plus abordables.