Niemcy "rozpruli" akumulatory Tesli i BYD-a. Wnioski zaskakują
Naukowcy z Politechniki w Akwizgranie przeprowadzili analizę porównawczą dwóch kluczowych technologii akumulatorowych stosowanych w pojazdach elektrycznych. Pod lupę trafiły ogniwa 4680 Tesli oraz akumulatory typu Blade produkowane przez chińskiego giganta BYD. Wyniki badań przyniosły kilka nieoczekiwanych wniosków.
W skrócie
- Naukowcy z Politechniki w Akwizgranie przeprowadzili analizę porównawczą akumulatorów Tesli i BYD, odkrywając kluczowe różnice w ich konstrukcji i wydajności.
- Okazało się, że podczas gdy Tesla oferuje wyższą gęstość energii, BYD przewyższa efektywnością termiczną, co czyni go korzystniejszym w przypadku szybkiego ładowania.
- Mimo różnych podejść obu producentów, obie technologie mają swoje zalety i wady, co wpływa na ich zastosowanie w pojazdach elektrycznych.
- Więcej ważnych informacji znajdziesz na stronie głównej Interii
Zespół z katedry "Production Engineering of E-Mobility Components" rozmontował, przeanalizował i porównał oba rodzaje ogniw, ujawniając zarówno fundamentalne różnice w koncepcji, jak i zaskakujące podobieństwa w niektórych aspektach.
Ogniwa NMC i LFP
Tesla stawia na cylindryczne ogniwa 4680 (nazwa pochodzi od wymiarów: 46 mm średnicy i 80 mm wysokości) typu NMC (nikiel-mangan-kobalt). Te baterie są produkowane w zakładach w Teksasie, Kalifornii i Szanghaju, a następnie instalowane m.in. w modelach Tesla Y. Głównym celem producenta jest maksymalizacja gęstości energii.
BYD przyjął zupełnie odmienną filozofię. Chiński koncern wykorzystuje akumulatory typu LFP (litowo-żelazowo-fosforanowe), które nie zawierają toksycznych metali ciężkich, takich jak nikiel, kobalt czy kadm. W konstrukcji Blade Battery wąskie ogniwa są ułożone równolegle, przypominając ostrza mieczy - stąd nazwa "Blade" (ostrze). Priorytetem dla BYD jest efektywność objętościowa oraz niższe koszty materiałów.
Jednym z najbardziej zaskakujących odkryć było stwierdzenie, że obie firmy stosują anody grafitowe bez dodatku tlenku krzemu. "Byliśmy zdziwieni, że w anodach obu baterii nie ma krzemu - szczególnie w przypadku ogniw Tesli, ponieważ krzem jest powszechnie uważany w badaniach za kluczowy materiał zwiększający gęstość energii" - powiedział prof. Heiner Heimes, jeden z kierowników projektu.
Analiza chemiczna potwierdziła deklaracje producentów dotyczące składu materiałów: BYD stosuje LFP, a Tesla NMC811. Gęstości energii na poziomie ogniw wynoszą odpowiednio 160 Wh/kg i 355,26 Wh/l dla BYD oraz 241,01 Wh/kg i 643,3 Wh/l dla Tesli. Widać więc znaczącą przewagę Tesli pod względem gęstości energii, co przekłada się na większy zasięg pojazdów przy tej samej masie baterii.
Badacze odkryli również istotne różnice w technologii produkcji. Tesla do łączenia elementów ogniw 4680 wykorzystuje wyłącznie spawanie laserowe. BYD natomiast w swoich ogniwach Blade stosuje zarówno spawanie laserowe, jak i ultradźwiękowe do kontaktowania elektrod.
Akumulatory LFP i NMC - czym się różnią?
Wyjątkowo ciekawym wnioskiem z badań jest kwestia efektywności termicznej. Wbrew oczekiwaniom, okazało się, że akumulatory LFP od BYD charakteryzują się lepszym zarządzaniem ciepłem niż ogniwa Tesli. Przy tym samym obciążeniu ogniwa 4680 Tesli generują około dwukrotnie więcej ciepła na jednostkę objętości. Oznacza to, że przy równej mocy pojazdu, system chłodzenia dla ogniw Tesli musiałby odprowadzać około dwukrotnie więcej ciepła niż w przypadku baterii BYD. Ta właściwość czyni konstrukcję elektrod LFP korzystniejszą przy opracowywaniu strategii chłodzenia dla szybkiego ładowania.
Aby porównać sprawność termiczną ogniw, naukowcy zmierzyli wewnętrzny opór prądu stałego przy 10 proc. poziomie naładowania (SOC) w temperaturach 10°C, 20°C i 40°C. Interesujące jest to, że opór ogniw Tesli 4680 rośnie przy wysokich wartościach SOC, szczególnie w niskich temperaturach, podczas gdy opór ogniw BYD Blade spada przy wyższych wartościach SOC.
Te odkrycia pokazują, że choć Tesla i BYD obrały odmienne ścieżki rozwoju technologii akumulatorowych, oba podejścia mają swoje zalety i wady. Tesla osiąga wyższą gęstość energii, ale kosztem efektywności termicznej, podczas gdy BYD oferuje lepsze zarządzanie ciepłem przy niższych kosztach materiałowych, choć z mniejszą gęstością energii.
