Tesla je v mednarodnem patentu WO 2026/072937 A1 predstavila pomembno inovacijo na področju baterijskih celic, ki neposredno naslavlja enega največjih tehničnih izzivov električnih vozil: notranji upor (Direct Contact Resistance – DCR). Z optimizacijo elektrodne folije za le nekaj milimetrov želi podjetje bistveno izboljšati hitrost polnjenja, zmanjšati degradacijo baterij in poenostaviti proizvodnjo.

Notranji upor v valjastih baterijskih celicah (t. i. jelly-roll zasnova) nastane, ker mora električni tok potovati po dolgih, tesno zvitih kovinskih folijah katode in anode. V klasični zasnovi tok doseže zunanje priključke prek ločenih kovinskih jezičkov (tabs), kar ustvarja ozka grla, povečuje ohmski upor in povzroča odpadno toploto. Ta toplota omejuje hitrost superpolnjenja in pospešuje staranje celic.

Sekvenčno označene elektrode brez jezičkov

Tesla je razvila povsem nov pristop, imenovan sekvenčno označen elektrodni list v brezjezičkovem (tabless) dizajnu. Namesto dodatnih kovinskih trakov je sama elektrodna folija natančno izrezana z integriranimi zastavicami (flags) vzdolž enega roba. Pri navijanju v valjasto celico se te zastavice zložijo proti središču in tvorijo gosto, prepleteno strukturo, ki spominja na artičoko.

Ključna inovacija je postopno zmanjševanje višine zastavic od zunanjega roba proti jedru celice. To zagotavlja, da se folija pri stiskanju popolnoma poravna brez gub, zračnih rež ali slabega električnega kontakta. Patent dodatno uvaja namenske brezjezičkov cone (nubless regija pri jedru in buried regija pri zunanjem ovoju), ki preprečujejo prekomerno kopičenje materiala v tesnih predelih.

Za zaščito pred notranjimi kratkimi stiki med hitrim proizvodnim procesom je zasnova elektrod asimetrična – ena folija je nekoliko večja od druge, kar ustvarja zaščitni previs v obeh smereh in omogoča varno delovanje avtomatiziranih linij pri visokih hitrostih.

Suhi postopek izdelave in dvostopenjsko varjenje

Inovacija sega tudi na področje proizvodnje. Elektrode izdelujejo s popolnoma suhim postopkom z uporabo fibrilizirane polimerne matrice (med drugim PTFE – teflon). S tem odpadejo strupena topila in velike sušilne peči, kar zmanjšuje energijsko porabo in proizvodni odtis.

Materialna kombinacija je skrbno prilagojena:

• katoda: aluminijasta folija z aluminijastim terminalnim pokrovčkom,
• anoda: bakrena folija z jeklenim pokrovčkom.

Po navijanju sledi dvostopenjsko varjenje. Najprej se zastavice med seboj spojijo z radialnimi zvari, šele nato se pritrdi terminalni pokrovček z natančno določenim vzorcem točkovnih in koncentričnih zvarov. Pri katodi zvari pokrijejo le 1,8 odstotka površine, pri anodi približno 6,2 odstotka. Takšen pristop zagotavlja odlično električno povezavo brez pretirane toplotne obremenitve krhkih notranjih folij.

Terminalni pokrovčki imajo vgrajene geometrijske izreze (trikotne, okrogle ali kvadratne), ki delujejo kot ventili za razbremenitev aksialne in torzijske napetosti, ki nastane zaradi termičnega raztezanja celic med uporabo.

Konkretne prednosti za voznike in proizvodnjo

Zmanjšanje direktnega kontaktnega upora prinaša več opaznih koristi:

• Hitrejše polnjenje – celice lahko dlje časa vzdržujejo visoke tokove na Superchargerjih, ne da bi se pregrevale ali da bi vozilo omejevalo moč.
• Daljša življenjska doba baterije – manj odpadne toplote pomeni počasnejšo degradacijo kemije.
• Boljša proizvodna učinkovitost – gladko navijanje brez trganja folij omogoča višje hitrosti proizvodnje in manj odpadka, kar znižuje stroške.

Patent podpira tudi različne baterijske kemije, vključno z LFP, LMFP in NMC, kar omogoča prilagajanje celic glede na priorite: večji doseg, nižjo ceno ali daljšo življenjsko dobo.

Po podatkih iz patenta se nova tehnologija že uvaja v proizvodnjo v Gigafactory Texas. Tam naj bi omogočila hitrejše in zanesljivejše izdelovanje valjastih celic za modele, kot sta Cybertruck in Model Y, ter pripravila teren za zahtevnejše aplikacije, kot sta tovornjak Tesla Semi in prihajajoči Roadster.

Za uporabnike avtonomnih vozil Robotaxi bo nizki notranji upor še posebej pomemben, saj bodo ta vozila delovala v intenzivnem režimu neprekinjenega voženja in hitrega polnjenja, brez možnosti daljšega hlajenja.

Strokovnjaki ocenjujejo, da gre za tipičen Teslin pristop: majhna, a natančno izračunana geometrijska sprememba, ki rešuje temeljni fizikalni problem in odpira pot k dostopnejšim, zmogljivejšim in trajnejšim električnim vozilom.

avtor: S.O.