BYD czy Tesla. Która marka stosuje lepsze baterie do samochodów elektrycznych?
Baterie Blade od BYD oraz ogniwa 4680 od Tesli uchodzą obecnie za jedne z najlepszych dostępnych na rynku rozwiązań dla samochodów elektrycznych. Z tego powodu renomowany niemiecki uniwersytet RWTH w Akwizgranie postanowił poddać je szczegółowej analizie, rozkładając je na części i porównując ich właściwości. Wyniki tego badania okazały się zaskakujące i rzucają nowe światło na rywalizację między tymi dwoma technologicznymi gigantami.
Gdyby zapytać dzisiaj dowolnego eksperta motoryzacyjnego lub inżyniera o dwie marki, które przodują w rozwoju samochodów elektrycznych i technologii baterii, niemal na pewno padłyby nazwy Tesla i BYD. Obie firmy nie tylko liderują w swoich dziedzinach, ale także reprezentują dwie potężne, konkurujące ze sobą potęgi technologiczne – amerykańską i chińską – które walczą o dominację na globalnych rynkach. W tej kwestii panuje powszechna zgoda.
Jednak szczegółowe dane techniczne dotyczące budowy i procesów produkcyjnych baterii obu producentów były dotąd słabo dostępne publicznie. Dlatego zespół naukowców z Uniwersytetu RWTH w Akwizgranie, będącego jednym z czołowych europejskich ośrodków badawczych, zdecydował się na dogłębne zbadanie ogniw 4680 Tesli oraz baterii Blade od BYD. Wyniki ich pracy, które można w całości przeczytać w opublikowanym raporcie, przynoszą wiele ciekawych wniosków.
Cylindryczne ogniwa NMC Tesli kontra żelazne lamele BYD
Badacze z katedry „Inżynierii Produkcji Komponentów Mobilności Elektrycznej” (PEM) na RWTH w Akwizgranie przeanalizowali oba typy ogniw i wyciągnęli interesujące wnioski. Zanim jednak przejdziemy do wyników, warto przyjrzeć się fundamentalnym różnicom między technologiami stosowanymi przez Teslę i BYD. Te różnice dotyczą zarówno budowy, jak i materiałów użytych w bateriach.
Ogniwo 4680 Tesli to cylindryczna komórka oparta na chemii niklowo-manganowo-kobaltowej (NMC), o średnicy 46 mm i wysokości 80 mm – stąd jej nazwa. Produkowane jest w fabrykach Tesli w Teksasie, Kalifornii (USA) oraz w Szanghaju (Chiny) i zasila m.in. popularny model Tesla Model Y, jeden z najlepiej sprzedających się elektrycznych SUV-ów na świecie. Jego konstrukcja stawia na wysoką gęstość energetyczną, co przekłada się na większą moc i zasięg pojazdów.
Z kolei BYD obrało zupełnie inną drogę z baterią Blade, opartą na technologii fosforanu żelaza i litu (LFP). Chiński producent unika stosowania toksycznych metali ciężkich, takich jak nikiel, kobalt czy kadm, co czyni jego baterie bardziej ekologicznymi. Bateria Blade składa się z wąskich, płaskich ogniw przypominających ostrza mieczy, co pozwala na optymalizację przestrzeni i poprawę bezpieczeństwa konstrukcji.
Pierwsze zaskoczenie? Brak krzemu w anodach obu baterii
Analiza chemiczna przeprowadzona przez naukowców potwierdziła przypuszczenia dotyczące priorytetów obu firm: ogniwa 4680 Tesli stawiają na wysoką gęstość energetyczną, podczas gdy bateria Blade od BYD koncentruje się na efektywności objętościowej i tańszych materiałach. Różnice widoczne są także w procesach produkcyjnych – Tesla stosuje wyłącznie spawanie laserowe, natomiast BYD łączy spawanie laserowe i ultradźwiękowe z technologią kontaktu elektrod. Te odmienne podejścia pokazują, jak różne strategie obierają obie marki.
Uniwersytet RWTH potwierdził dane producentów dotyczące materiałów: BYD wykorzystuje fosforan żelaza i litu, a Tesla – NMC811. Gęstość energetyczna ogniw wynosi odpowiednio 160 Wh/kg i 355,26 Wh/l dla BYD oraz 241,01 Wh/kg i 643,3 Wh/l dla Tesli. Te liczby jasno wskazują, że Tesla osiąga lepsze wyniki w kategorii energii na jednostkę masy i objętości, co jest kluczowe dla wydajności pojazdów.
Jednym z najbardziej zaskakujących odkryć było to, że obie baterie wykorzystują anody z grafitu bez dodatku krzemu. „Byliśmy zaskoczeni, że w żadnej z baterii nie ma krzemu, zwłaszcza w ogniwach Tesli, ponieważ jest on powszechnie uznawany za kluczowy materiał do zwiększania gęstości energetycznej” – przyznał profesor Heiner Heimes z PEM. To odkrycie podważa niektóre wcześniejsze założenia branżowe.
Znaczące różnice w szybkości ładowania
Naukowcy z RWTH odkryli także istotne różnice w szybkości ładowania i rozładowywania obu baterii w stosunku do ich maksymalnej pojemności. Bateria BYD wykorzystuje specjalną metodę laminowania krawędzi separatorów, co pozwala na optymalne ustawienie anod i katod w stosie elektrod. Tesla z kolei wprowadziła nowy typ spoiwa, które lepiej wiąże materiały aktywne w elektrodach, co wpływa na wydajność ładowania.
Co ciekawe, obie baterie łączy nietypowe podobieństwo: cienkie folie elektrod są spajane za pomocą spawania laserowego, a nie tradycyjnego spawania ultradźwiękowego. „Mimo że ogniwo BYD jest znacznie większe od Tesli, proporcje elementów pasywnych, takich jak kolektory prądu, obudowy czy szyny zbiorcze, są podobne” – zauważył profesor Achim Kampker, dyrektor PEM. To pokazuje, że obie firmy dążą do optymalizacji konstrukcji, choć różnymi drogami.
Różnice w szybkości ładowania wynikają z odmiennych projektów: bateria Blade od BYD jest bardziej stabilna termicznie, co pozwala na szybsze ładowanie bez przegrzewania, podczas gdy ogniwo 4680 Tesli wymaga bardziej zaawansowanego chłodzenia. Te cechy mają bezpośredni wpływ na praktyczne zastosowanie obu technologii w pojazdach elektrycznych.
ZOBACZ RÓWNIEŻ: Chiński rząd wstrzymał ekspansję BYD do USA. Boi się inwigilacji
Bateria BYD przewyższa Teslę w efektywności
Największym zaskoczeniem płynącym z badania RWTH jest stwierdzenie, że bateria LFP od BYD okazuje się bardziej efektywna, głównie dzięki lepszemu zarządzaniu ciepłem. Przy obciążeniu 1 C ogniwo Tesli 4680 generuje około dwukrotnie więcej ciepła na jednostkę objętości niż bateria Blade, co oznacza, że wymaga bardziej intensywnego chłodzenia. „W samochodzie o tej samej mocy chłodzenie ogniw Tesli musiałoby odprowadzać dwukrotnie więcej ciepła niż w przypadku BYD” – potwierdzają naukowcy.
Badanie efektywności termicznej wykazało, że przy stanie naładowania (SOC) 10% i temperaturach 10°C, 20°C oraz 40°C, ogniwo Tesli wykazuje wyższą rezystancję przy wysokim SOC i niskich temperaturach, podczas gdy rezystancja baterii BYD maleje w podobnych warunkach. To sugeruje, że bateria Blade jest lepiej przystosowana do szybkiego ładowania w różnych warunkach atmosferycznych.
Naukowcy zalecają jednak dalsze badania, by ustalić przyczyny tych różnic. „Konstrukcja elektrod LFP w baterii BYD daje przewagę w opracowaniu strategii chłodzenia dla szybkiego ładowania” – podsumowują. Wyniki te mogą wpłynąć na przyszły rozwój technologii baterii i zaostrzyć rywalizację między Teslą a BYD na rynku samochodów elektrycznych.
