Обзор: Инженеры разобрали аккумуляторы электромобилей Tesla и BYD, чтобы сравнить их и посмотреть, что внутри

На рынке электромобилей доминируют два основных производителя: Tesla, которая наиболее популярна в Европе и Северной Америке, и BYD, которая лидирует на китайском рынке электромобилей. 

Тем не менее, оба производителя обнародовали ограниченные данные о своих батареях, поэтому механическая структура и характеристики этих аккумуляторных элементов остались загадкой. Чтобы сравнить батареи, используемые каждым производителем, и лучше понять, как аккумуляторы электромобилей функционируют в целом, команда исследователей разделила по одному из них.

Результаты, опубликованные 6 марта в журнале Cell Press Cell Reports Physical Science, показывают, что батареи Tesla отдают приоритет высокой плотности энергии и производительности, в то время как батареи BYD отдают приоритет объемной эффективности и более дешевым материалам. В целом, исследование показало, что батарея BYD более эффективна, поскольку она позволяет легче управлять температурой.

«Существует очень ограниченное количество глубоких данных и анализа по современным батареям для автомобильных приложений», — сказал Йонас Горш, исследователь из отдела производственной инженерии компонентов электромобильности в Рейнско-Вестфальском техническом университете Ахена в Германии и ведущий автор исследования.

Чтобы решить эту проблему, исследователи заглянули под капот батареи Tesla — элемента Tesla 4680 — и батареи BYD — элемента BYD Blade — и сосредоточились на конкретной конструкции и характеристиках каждого из них. Они оценили механические конструкции и размеры ячеек, точный состав материалов их электродов, а также электрические и тепловые характеристики ячеек. Они также вывели процессы, используемые для сборки клеток, и стоимость материалов, используемых для их изготовления.

«Мы были удивлены, обнаружив отсутствие содержания кремния в анодах обеих ячеек, особенно в ячейке Теслы, поскольку кремний широко рассматривается в исследованиях как ключевой материал для увеличения плотности энергии», — сказал Горш.

Команда обнаружила, что эти два типа батарей имеют значительные различия в скорости, с которой батарея заряжается (или разряжается) по отношению к ее максимальной емкости. Исследователи также обнаружили, что BYD Blade использует другой метод удержания электродных листов на месте — с использованием электродного стека с новым этапом обработки для ламинирования краев сепаратора, который находится между анодом и катодом. В батарее Tesla также используется новое связующее вещество — вещество, которое удерживает вместе активные вещества в электродах — по сравнению с теми, которые используются большинством производителей в отрасли.

Батареи также показали неожиданное сходство: обе используют необычный способ соединения тонкой электродной фольги: с помощью лазерной сварки вместо ультразвуковой, которую используют многие другие в отрасли. Кроме того, хотя ячейка BYD намного больше, чем ячейка Теслы, доля компонентов пассивной ячейки, таких как токосъемники, корпус и шины, аналогична.

Результаты этого исследования проливают свет на то, как батарея Tesla — элемент Tesla 4680 — и батарея BYD — элемент BYD Blade — достигают двух «очень инновационных», но «принципиально разных» подходов к проектированию, говорит Горш. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить влияние выбора механической конструкции ячеек на характеристики электродов в аккумуляторах электромобилей, а также на срок службы элементов Tesla и BYD, добавил он.

«Полученные результаты предоставляют как исследователям, так и промышленности эталон для конструкций крупноформатных ячеек, выступая в качестве основы для дальнейшего анализа и оптимизации ячеек», — сказал Горш, добавив, что данные могут помочь разработчикам аккумуляторных элементов сделать осознанный выбор при принятии решения о формате, размере и активных материалах. 
smart-lab.ru/r.php?u=https%3A%2F%2Fwww.cell.com%2Fcell-reports-physical-science%2Ffulltext%2FS2666-3864%2825%2900052-9&s=4164971855