A Tesla publicou uma patente delineando um avanço na fabricação de cátodos secos para suas células de bateria 4680, potencialmente reduzindo drasticamente os custos de produção. A inovação aborda desafios de longa data na escalabilidade do processo para veículos como Cybertruck e Model Y. Publicada em 27 de novembro de 2025, a patente promete transição de produção híbrida para totalmente de eletrodos secos.
O Battery Day da Tesla em setembro de 2020 apresentou as células 4680 como um passo revolucionário na produção de baterias, visando aplicar uma abordagem de primeiros princípios para reduzir custos. Cinco anos depois, a empresa enfrentou obstáculos, particularmente com o processo de cátodo seco, que rachou durante a fabricação em grande escala, limitando o throughput.
A nova patente, US 2025/0364562, publicada em 27 de novembro de 2025, detalha uma solução para possibilitar um processo totalmente de eletrodos secos para essas baterias cilíndricas. Atualmente, as células 4680 Gen 1 usadas no Cybertruck e Model Y apresentam um ânodo revestido a seco, mas dependem de um cátodo slurry úmido tradicional, exigindo solventes tóxicos, fornos de secagem grandes e tratamento de resíduos.
A inovação principal da patente é um ligante composto usando politetrafluoretileno (PTFE) combinado com materiais estáveis como polivinilideno fluoruro (PVDF), copolímeros PVDF ou poli(óxido de etileno) (PEO). PTFE puro, valorizado por suas propriedades de fibrilação que unem pós em filmes, sofre de instabilidade eletroquímica, causando alta perda de capacidade irreversível (ICL) de cerca de 127 mAh/g—quase cinco vezes o benchmark da indústria de 20 a 35 mAh/g para ânodos slurry úmidos.
Ao misturar PTFE com polímeros de maior estabilidade, o composto cria uma barreira protetora, reduzindo ICL para 30 mAh/g com polietileno ou 50 mAh/g com PTFE-PVDF, aproximando-se da viabilidade comercial. Isso aborda o baixo orbital molecular desocupado mais baixo (LUMO) do PTFE, que leva à defluorinação e desperdício de lítio em baixas tensões.
Benefícios de manufatura incluem calendário mais rápido: o composto forma um filme coeso em três passadas versus dez para PTFE puro, triplicando a velocidade para produção de alto volume. Um processo de jato-moinho de alto cisalhamento fibriliza o ligante em uma microestrutura semelhante a teia de aranha, prevenindo rachaduras e poeira durante o enrolamento, reduzindo assim as taxas de sucata.
Joe do fórum Cybertruck Owners Club resumiu: "Esta patente delineia o processo de fabricação de cátodo seco 'Gen 2' que finalmente elimina esses passos." Se implementado, isso poderia reduzir significativamente os custos das baterias do Cybertruck e Model Y, tornando os veículos elétricos mais acessíveis.