De elektrische automarkt wordt gedomineerd door twee grote spelers: Tesla, dat populair is in Europa en Noord-Amerika, en BYD, de Chinese marktleider. Beide bedrijven houden echter hun batterijtechnologie grotendeels geheim, waardoor de precieze mechanische opbouw en prestaties van hun batterijen tot nu toe een mysterie bleven. Een team van onderzoekers heeft dit mysterie ontrafeld door de batterijcellen van beide fabrikanten minutieus te ontleden en te analyseren.
De studie, gepubliceerd in Cell Reports Physical Science, laat zien dat Tesla’s batterijen gericht zijn op een hoge energiedichtheid en prestaties, terwijl BYD’s batterijen meer nadruk leggen op efficiënt ruimtegebruik en goedkopere materialen. Een opvallende bevinding uit het onderzoek is dat BYD’s batterij efficiënter is in thermisch beheer, een belangrijke factor voor de levensduur en veiligheid van elektrische voertuigen.
De batterijen onder de loep
De onderzoekers namen de Tesla 4680-cel en de BYD Blade-cel onder handen. Ze analyseerden onder meer de mechanische opbouw, de samenstelling van de elektroden, het elektrische en thermische gedrag en de productiekosten van de gebruikte materialen. Een van de verrassingen was het ontbreken van silicium in de anodes van beide cellen. Dit is opmerkelijk omdat silicium vaak wordt gezien als een sleutelcomponent om de energiedichtheid van batterijen te verhogen.
De twee batterijen bleken ook een verschillend laad- en ontlaadgedrag te vertonen in verhouding tot hun maximale capaciteit. Daarnaast heeft BYD een unieke methode ontwikkeld om de elektrodeplaten op hun plaats te houden. Dit gebeurt via een gestapelde elektrodeconstructie, waarbij de randen van de separator gelamineerd worden. Tesla’s batterij maakt op zijn beurt gebruik van een innovatieve binder om de actieve materialen in de elektroden te fixeren, een aanpak die afwijkt van de standaard binnen de industrie.
Overeenkomsten en verschillen
Hoewel de twee batterijen fundamenteel verschillende ontwerpprincipes volgen, bleken ze ook enkele onverwachte overeenkomsten te hebben. Zo maken beide gebruik van laserlassen om de dunne elektrodefolies te verbinden, terwijl de meeste andere fabrikanten ultrasoon lassen toepassen. Daarnaast is de verhouding tussen actieve en passieve componenten in beide batterijen vergelijkbaar, ondanks dat de BYD Blade-cel fysiek veel groter is dan de Tesla 4680-cel.
De resultaten van deze studie bieden zowel onderzoekers als industrieprofessionals waardevolle inzichten in de verschillen en overeenkomsten tussen deze twee toonaangevende batterijontwerpen. De opgedane kennis kan bijdragen aan de verdere optimalisatie van batterijtechnologie en helpt ontwikkelaars bij het maken van doordachte keuzes op het gebied van formaat, materialen en productieprocessen.
