特斯拉VS比亞迪：工程師拆解對(duì)手的電動(dòng)汽車電池，以解開設(shè)計(jì)秘密

工程師們深入探索特斯拉與比亞迪電動(dòng)汽車電池的內(nèi)核，揭示兩者在性能、成本及設(shè)計(jì)上的獨(dú)特考量，為電池技術(shù)的進(jìn)一步分析與優(yōu)化提供了寶貴基準(zhǔn)。

研究發(fā)現(xiàn)，特斯拉優(yōu)先考慮性能和能量密度，而比亞迪則專注于體積效率和更低的成本。

德國亞琛工業(yè)大學(xué)（RWTH Aachen University）的工程師們拆開了流行的電動(dòng)汽車（EV）生產(chǎn)商特斯拉（Tesla）和比亞迪（BYD）的電池，以便更好地了解它們的機(jī)械結(jié)構(gòu)、特性以及它們的總體工作方式，因?yàn)楣_信息很少。

電池是電動(dòng)汽車最昂貴的部件，也是最關(guān)鍵的部件。很多與電動(dòng)汽車相關(guān)的焦慮都來自電池 —— 續(xù)航里程、充電容量、充電時(shí)間和整體壽命。然而，潛在的電動(dòng)汽車車主只能獲得有關(guān)電池的一小部分信息，而有關(guān)其性能和缺點(diǎn)的大部分?jǐn)?shù)據(jù)仍未公開。

“電池供應(yīng)商只向公眾披露有挑選性的信息，因?yàn)樗麄兿氡苊飧偁帉?duì)手輕易獲得特定的設(shè)計(jì)復(fù)雜性，比如聯(lián)系技術(shù)或活性材料的粒子拓?fù)?，”喬納斯·戈?duì)柺↗onas Gorsch）解釋說，他是亞琛工業(yè)大學(xué)電池工程與安全研究助理，他參與了這項(xiàng)工作。

所以，喬納斯·戈?duì)柺┖退膱F(tuán)隊(duì)決定在實(shí)驗(yàn)室里分解電池。

為什么是特斯拉和比亞迪？

研究人員之所以挑選特斯拉和比亞迪，是因?yàn)樗鼈兎謩e是歐洲/北美和中國最受歡迎的電動(dòng)汽車品牌。另一個(gè)重要因素是，這兩個(gè)電動(dòng)汽車品牌也參與了電池的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。

“這讓他們可以完全控制設(shè)計(jì)和技術(shù)，”喬納斯·戈?duì)柺┰卩]件中補(bǔ)充道。“這一點(diǎn)在這些電池的獨(dú)特設(shè)計(jì)中顯而易見，它們的開發(fā)顯然考慮到了整體系統(tǒng)、電池組和車輛的集成?！?/p>

在他們的研究中，喬納斯·戈?duì)柺┖退膱F(tuán)隊(duì)專注于特斯拉4680電池和比亞迪的刀片電池。在分解每個(gè)組件的同時(shí)，研究人員試圖確定電池的確切材料組成，同時(shí)研究它們的電學(xué)和熱學(xué)性能以及用于組裝它們的過程。

他們發(fā)現(xiàn)了什么？

研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)，這兩種電池的陽極都不含硅，因?yàn)楣枰恢北徽J(rèn)為是提高電池能量密度的重要材料。

電池之間的另一個(gè)相似之處是它們?nèi)绾问褂眉す夂附舆B接薄電極箔。

喬納斯·戈?duì)柺┙忉尩溃骸凹す夂附幼鳛橐环N接觸技術(shù)，在生產(chǎn)過程當(dāng)中僅需要從產(chǎn)品的一側(cè)進(jìn)行接觸。”“這可以實(shí)現(xiàn)更靈活、空間效率更高的設(shè)計(jì)，并通過減少對(duì)齊限制和提高可擴(kuò)展性來簡化制造過程。”

電池的不同之處在于與最大容量相比，它們的充電/放電速率方法。使用相同的C速率，研究人員分析了兩個(gè)電池的特定加熱。

“如果用這兩種電池制造一個(gè)70千瓦時(shí)的電池組，并以70千瓦的速度充電，比亞迪電池的每個(gè)電池體積的熱量大約是特斯拉電池的一半。這表明比亞迪電池可以在電池組層面上更容易地進(jìn)行熱管理，”喬納斯·戈?duì)柺┰谒碾娮余]件中指出。

這兩款電池的另一個(gè)不同之處在于，比亞迪采用了一種不同的方法來保持電極片的位置，即使用電極堆，將電極之間的隔板邊緣層疊起來。

另一方面，特斯拉的方法是獨(dú)特的，它使用一種新型粘合劑將電極的所有活性材料粘合在一起。

喬納斯·戈?duì)柺┰谝淮涡侣劙l(fā)布會(huì)上說：“這些發(fā)現(xiàn)為研究和工業(yè)提供了一個(gè)大尺寸電池設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)，為進(jìn)一步的電池分析和優(yōu)化提供了基線?！?/p>

目前的研究沒有涵蓋機(jī)械電池設(shè)計(jì)對(duì)電極性能的影響，也沒有涵蓋兩種電池組壽命差異的原因。在未來，研究小組還計(jì)劃分析更新的電池設(shè)計(jì)，因?yàn)樗鼈儽桓碌叫碌能囕v中。

研究結(jié)果發(fā)表在《Cell Reports Physical Science》上。

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