Инженеры из Университета RWTH Aachen (Германия) разобрали аккумуляторы популярных производителей электромобилей Tesla и BYD, чтобы лучше понять их механическую структуру, характеристики и общую работу, поскольку в открытом доступе имеется очень мало информации.
Батареи — самый дорогой компонент электромобиля и самый важный. Большая часть беспокойства, связанного с внедрением EV, связана с батареей: ее дальностью действия, способностью сохранять заряд, временем зарядки и общим сроком службы. Однако потенциальные владельцы EV получают лишь небольшое количество информации о батарее, а большая часть данных о ее возможностях и недостатках остается скрытой.
«Поставщики аккумуляторов раскрывают общественности лишь выборочную информацию, поскольку хотят не допустить, чтобы конкуренты могли легко получить доступ к конкретным деталям конструкции, таким как технологии контактов или топология частиц активных материалов», — объясняет Йонас Горш, научный сотрудник отдела проектирования и безопасности аккумуляторов в Университете RWTH Aachen, принимавший участие в работе, в электронном письме по адресу Интересная инженерия.
Поэтому Горш и его команда решили разобрать батареи в лаборатории.
Почему Tesla и BYD?
Исследователи выбрали Tesla и BYD, потому что они являются самыми популярными брендами электромобилей в Европе/Северной Америке и Китае соответственно. Другим важным фактором является то, что оба бренда также занимаются разработкой и производством элементов питания.
«Это дает им полный контроль над дизайном и технологией», — добавляет Горш в своем письме. «Это проявляется в уникальном дизайне этих элементов, которые явно были разработаны с учетом общей системы, блока батарей и интеграции в транспортное средство».
В своем исследовании Горш и его команда сосредоточились на ячейке 4680 компании Tesla и ячейке Blade компании BYD. Разобрав каждый компонент, исследователи попытались определить точный состав материалов ячеек, а также изучить их электрические и тепловые характеристики и процессы, использованные для их сборки.
Что же они обнаружили?
Исследователи были удивлены, обнаружив, что аноды элементов обеих батарей не содержат кремния, поскольку этот материал считается важным для повышения плотности энергии батарей.
Еще одним сходством между батареями стал способ, которым они использовали лазерную сварку для соединения тонких листов электродов.
«Лазерная сварка, как контактная технология, требует доступа только с одной стороны изделия во время производства», — объяснил Горш в интервью IE В электронном письме. «Это позволяет создавать более гибкие и компактные конструкции и упрощает процесс производства за счет уменьшения ограничений на выравнивание и улучшения масштабируемости».
Различия между батареями заключаются в подходе к скорости заряда/разряда в сравнении с максимальной емкостью. Используя одинаковую скорость заряда/разряда, исследователи проанализировали удельный нагрев обоих элементов.
«Если бы батарея емкостью 70 кВт/ч была построена с использованием обоих элементов и заряжалась при мощности 70 кВт, нагрев на объем ячейки у элемента BYD был бы примерно вдвое меньше, чем у элемента Tesla. Это говорит о том, что ячейки BYD позволяют легче управлять тепловым режимом на уровне блока», — отметил Горш в своем электронном письме.
Еще одно различие между батареями заключается в том, что BYD использует другой метод удержания листов электродов на месте, используя электродный стек, который ламинирует края сепаратора между электродами.
Tesla, с другой стороны, уникальна в своем подходе, который использует новое связующее вещество для удержания всех активных электродных материалов вместе.
«Полученные результаты дают научным и промышленным кругам эталон для проектирования крупноформатных ячеек, который послужит основой для анализа и оптимизации будущих ячеек», — говорится в заявлении Горша. пресс-релиз.
В текущем исследовании не рассматривается влияние механической конструкции элементов на производительность электродов и причины различий в сроке службы двух батарейных блоков. В будущем исследовательская группа также планирует проанализировать новые конструкции аккумуляторных элементов по мере их модернизации в новых автомобилях.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Cell Reports Physical Science.
