Tesla vs. BYD: Pandangan ke dalam baterai EV mutakhir mereka

Raksasa kendaraan listrik mana yang memiliki baterai yang lebih baik? (Gguy/Shutterstock)

Aachen, Jerman – Dalam perlombaan untuk mendominasi pasar kendaraan listrik, dua perusahaan berdiri di atas yang lain: Tesla dan China's BYD. Tesla memelopori penggunaan baterai lithium-ion dan memimpin penjualan EV di Amerika Utara dan Eropa, BYD dimulai sebagai produsen baterai sebelum berkembang ke dalam kendaraan, melampaui Tesla dalam penjualan EV global pada tahun 2024. Penelitian baru dari berbagai sel.

Penelitian, diterbitkan di Laporan Sel Ilmu Fisikmengungkapkan wawasan langka tentang desain, kinerja, dan proses pembuatan baterai mutakhir ini. Dengan membongkar dan menganalisis kedua jenis sel, para peneliti menemukan perbedaan besar dalam kepadatan energi, efisiensi termal, dan komposisi material yang menunjukkan filosofi desain yang berbeda dari masing -masing produsen.

“Ada data dan analisis mendalam yang sangat terbatas yang tersedia pada baterai canggih untuk aplikasi otomotif,” kata penulis studi utama Jonas Gorsch dari RWTH Aachen University, dalam sebuah pernyataan.

Untuk konsumen rata-rata, perbedaan-perbedaan ini diterjemahkan ke dalam dampak dunia nyata pada rentang mengemudi, kecepatan pengisian, biaya kendaraan, dan keamanan. Studi ini menawarkan jendela bagaimana teknologi baterai, jantung dari kendaraan listrik apa pun, berkembang melalui berbagai pendekatan untuk menyelesaikan tantangan mendasar yang sama: cara menyimpan lebih banyak energi dengan aman dan efisien sambil mengurangi biaya.

Kisah dua desain baterai

Sel 4680 Tesla (dinamai untuk berdiameter 46mm dengan dimensi tinggi 80mm) mewakili inovasi terbaru perusahaan dalam desain baterai. Ini secara signifikan lebih besar dari sel -sel sebelumnya yang digunakan dalam Model 3, memungkinkan untuk kepadatan energi yang lebih tinggi dan mengurangi biaya produksi. Desain “tabless” lebih lanjut memotong biaya dengan menghilangkan kebutuhan akan langkah -langkah manufaktur tertentu.

Sel blade BYD mengambil pendekatan yang sama sekali berbeda, menggunakan bentuk prisma persegi panjang dengan dimensi panjang 965mm, tinggi 90mm, dan ketebalan 14mm. Desain yang panjang dan tipis ini memprioritaskan keamanan dan efektivitas biaya sambil menawarkan metrik kinerja yang sangat kompetitif meskipun menggunakan bahan yang berbeda.

Perbedaan yang paling mencolok antara sel adalah chemistry mereka. Tesla memilih untuk NMC811 (campuran nikel-mangan-kobalt dengan kandungan nikel tinggi), memberikan kepadatan energi yang mengesankan 241 WH/kg dan 643 WH/L. Dalam istilah yang lebih sederhana, Tesla mengemas lebih banyak energi ke dalam berat dan volume yang sama. BYD menggunakan LFP (lithium besi fosfat), yang mencapai 160 WH/kg yang lebih sederhana dan 355 WH/L. Pilihan ini mencerminkan fokus BYD pada efektivitas biaya dan umur panjang pada rentang maksimum.

Saat memeriksa manajemen panas, para peneliti menemukan bahwa sel Tesla 4680 menghasilkan dua kali panas per volume dibandingkan dengan sel blade BYD pada tingkat pengisian yang sama. Perbedaan ini berdampak pada sistem pendingin yang diperlukan untuk pengisian cepat dan memiliki implikasi untuk umur panjang dan keselamatan baterai. Secara keseluruhan, penelitian ini mengungkapkan bahwa baterai BYD lebih efisien karena memungkinkan manajemen suhu yang lebih mudah.

Melihat ke dalam: Konstruksi dan Bahan

Ketika para peneliti membongkar baterai, mereka menemukan beberapa perbedaan besar dalam bagaimana Tesla dan BYD membangun sel mereka. Di dalam baterai blade BYD, komponen kunci, lapisan positif dan negatif (katoda dan anoda), ditumpuk dalam pola Z-Lipat dengan banyak lapisan tipis di antaranya. Desain ini membuat baterai lebih aman dan lebih tahan lama, tetapi juga berarti bahwa listrik harus menempuh jalur yang lebih panjang melalui baterai, yang dapat mengurangi efisiensi. Untuk menjaga semuanya dengan aman di tempatnya, BYD menggunakan metode laminasi khusus, menyegel tepi pemisah (lapisan tipis yang mencegah sirkuit pendek antara sisi positif dan negatif).

Tesla mengambil pendekatan yang berbeda dengan baterai 4680, menggunakan desain “jelly roll”, seperti menggulung kertas panjang. Pengaturan ini membantu mengalir listrik secara lebih langsung, meningkatkan kinerja. Salah satu fitur yang terlihat adalah ruang kosong kecil di tengah, yang kemungkinan membantu pembuatan dan menghubungkan bagian -bagian internal baterai.

Tidak seperti banyak produsen baterai lainnya yang menggunakan pengelasan ultrasonik, baik Tesla dan BYD mengandalkan pengelasan laser untuk menghubungkan foil elektroda tipis mereka. Meskipun sel BYD secara signifikan lebih besar dari Tesla, kedua baterai memiliki proporsi yang sama dari komponen non-aktif, seperti kolektor saat ini, perumahan, dan busbar.

“Kami terkejut tidak menemukan kandungan silikon dalam anoda kedua sel, terutama di sel Tesla, karena silikon secara luas dianggap dalam penelitian sebagai bahan utama untuk meningkatkan kepadatan energi,” kata Gorsch.

Biaya vs. Kinerja: Intinya

Analisis biaya material mengungkapkan bahwa meskipun sel blade BYD membutuhkan lebih banyak langkah perakitan, ia mencapai keuntungan biaya sekitar € 10 (~ $ 10,85) per kWh karena menggunakan bahan yang lebih murah daripada nikel dan kobalt yang ditemukan di katoda NMC811 Tesla. Pada tingkat harga saat ini, ini merupakan keuntungan biaya yang signifikan untuk BYD di pasar EV yang sangat kompetitif.

Untuk pembeli kendaraan listrik, perbedaan desain ini diterjemahkan menjadi pertukaran dunia nyata yang bermakna. Kepadatan energi Tesla yang lebih tinggi memungkinkan rentang mengemudi yang lebih lama dalam volume baterai yang sama, sedangkan desain BYD yang lebih efisien memungkinkan pengisian daya yang lebih cepat dengan sistem pendingin yang kurang canggih. Biaya yang lebih rendah dari kimia LFP BYD membuat kendaraan mereka lebih terjangkau, sementara kinerja yang lebih tinggi dari kimia NMC811 Tesla menarik bagi segmen premium pasar.

Para peneliti mengatakan hasil penelitian ini memberikan penelitian yang berharga dan tolok ukur industri untuk desain serupa, terutama untuk pengembang sel baterai saat memutuskan format, ukuran, dan bahan aktif. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menentukan dampak pilihan desain sel mekanik pada kinerja elektroda pada baterai EV, serta umur sel Tesla dan BYD.

Pertempuran baterai antara Tesla dan BYD ini menawarkan pandangan yang menarik ke dalam rekayasa tak terlihat yang memberi kekuatan pada masa depan transportasi kami. Pertanyaannya tetap: pendekatan mana yang akan menang dalam jangka panjang: strategi kinerja tinggi Tesla atau desain hemat biaya BYD? Saat memutuskan antara biaya, jangkauan, atau kinerja, tidak ada solusi yang sempurna. Mungkin kemenangan nyata tidak terletak pada satu desain yang mendominasi yang lain, tetapi dalam bagaimana kompetisi ini mempercepat seluruh pergeseran industri ke arah kendaraan listrik.