В прошлые годы аккумуляторы для электромобилей (EV) претерпели революцию. Мы находимся на этапе, когда электромобили обладают автономностью, сравнимой с бензиновыми автомобилями, или даже лучше. Но по мере того, как отрасль движется вперед, появилось несколько конкурирующих взглядов на будущее аккумуляторов. Tesla и BYD в настоящее время являются двумя ведущими компаниями, когда дело доходит до электромобилей, и у них разные подходы.

Tesla является лидером высокоэнергетических цилиндрических элементов, таких как батарея 4680, разработанная для максимальной мощности и запаса хода. Между тем, BYD идет по другому пути со своей батареей Blade, призматической литий-железо-фосфатной (LFP) ячейкой, которая ставит во главу угла безопасность, долговечность и доступность. Оба представляют собой передовые инновации, но чем именно они отличаются?

Чтобы докопаться до сути вещей, команда исследователей разобрала их на части и проанализировала их компоненты.

Формула «Кока-Кола»

Неудивительно, что производители не хотят делиться подробностями о своих батареях. Ведь это очень конкурентная сфера. Каждый бит информации и исследования может изменить ситуацию. Таким образом, исследователям пришлось разобрать батареи, чтобы должным образом их проанализировать.

«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.

Горш и его коллеги протестировали две батареи, проанализировав их механическую структуру, материалы и электрические характеристики. Они проверили плотность энергии, тепловую эффективность, внутреннее сопротивление и производственные процессы с использованием таких инструментов, как сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), термогравиметрический анализ (ТГА) и измерения сопротивления постоянному току.

Ячейка Tesla 4680 имеет цилиндрическую форму, имеет диаметр 46 мм и длину 80 мм. Батарея Blade от BYD, с другой стороны, представляет собой длинный и тонкий призматический элемент. Его размеры составляют 90 мм в высоту, 965 мм в длину и всего 14 мм в толщину. Эта геометрия уже показывает различные углы, которые используют две компании.

Когда дело доходит до хранения сырой энергии, ячейка Tesla 4680 имеет явное преимущество как в гравиметрической, так и в объемной плотности энергии. Аккумулятор Tesla имеет производительность 241 Вт·ч/кг и 643 Вт·ч/л, значительно превосходя производительность BYD Blade (160 Втч/кг и 355 Втч/л). Это означает, что аккумуляторные батареи Tesla могут быть легче и компактнее при той же выходной энергии.

Однако высокая плотность энергии имеет свою цену — в буквальном смысле. Богатый никелем катодный материал в ячейке Tesla 4680 дороже, чем катод LFP в BYD Blade. Кроме того, элементы LFP, такие как Blade, обладают превосходной термической стабильностью, что делает их менее подверженными перегреву или тепловому разгону. Это одна из причин, по которой батареи LFP становятся все более популярными для бюджетных и массовых электромобилей.

Ожидания и сюрпризы

Геометрические различия двух батарей не только эстетические. Ячейка Tesla 4680 имеет конфигурацию «желеобразный рулон», в которой слои электродов плотно намотаны внутрь банки. Между тем, в лезвии BYD используется так называемый Z-образный блок электродов, что способствует его превосходной механической стабильности.

Эти конструктивные различия также влияют на то, как производятся батареи. Tesla использует оптимизированный процесс, который устраняет традиционные выступы, используя лазерную сварку для прямого соединения электродных листов. Компания BYD, с другой стороны, использует комбинацию ультразвуковой и лазерной сварки, обеспечивая прочные соединения электродов при сохранении эффективного производственного потока.

Не обошлось и без сюрпризов.

«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.

Два разных видения

Стоимость остается основным фактором в широком распространении электромобилей. Исследование подсчитало, что элемент Tesla 4680 с катодом с высоким содержанием никеля имеет недостаток в стоимости около 10 долларов за кВтч по сравнению с Blade от BYD. Причина в том, что цены на никель и кобальт остаются высокими, в то время как материалы LFP — в основном железо и фосфат — более распространены и стабильны по стоимости.

Кроме того, эти две батареи имеют разный тепловой КПД. Анализ разборки показывает, что более высокое внутреннее сопротивление элемента Tesla 4680 приводит к большему Накопление тепла, особенно при высоком уровне заряда. Это может создать проблемы для быстрой зарядки и долгосрочной долговечности.

С другой стороны, лезвие BYD выигрывает от химического состава LFP, который, естественно, выделяет меньше тепла и более устойчив к тепловому разгону. Кроме того, его призматический формат позволяет использовать более простые стратегии управления температурой, что является ключевой причиной, по которой батареи BYD получили высокую оценку за безопасность.

В конечном счете, батарея Tesla кажется более подходящей для высокопроизводительных и роскошных автомобилей. Между тем, массовые и коммерческие автомобили, которые ценят долговечность и надежность, могли бы лучше использовать подход BYD

Вопрос не в том, какая батарея лучше, а в том, какая из них лучше подходит для конкретного автомобиля. Роскошные электромобили и высокопроизводительные модели могут отдавать предпочтение энергоемкому 4680 от Tesla, в то время как массовые и коммерческие автомобили могут процветать благодаря стабильности Blade от BYD.

В конечном счете, эта битва может решить, как выглядит будущее электромобилей.

Исследование было опубликовано в Клеточные отчеты Физическая наука .

Эта статья первоначально появилась в марте 2025 года и была обновлена новой информацией.