德国新能源汽车颓势下，工程师拆解中美电动车电池求突破

德国是“汽车大师”，在新能量车辆的浪潮中显示出下降。 2024年，其纯电动汽车销售额同比下降了27％。滞后的技术转变和成本困境导致德国汽车行业遭受了双重压缩。焦虑的德国工程师不得不反复拆除中国和美国两家主要汽车巨头的电动汽车的“心脏” - 电池电池，并从高级体验中学习。

3月7日，当地时间，在Cell 发表的最新论文中，技术大学的研究团队系统地拆分了Tesla的“ 4680电池”和Byd的“ Blade ”。他们专注于每个电池的特定设计和性能特性。他们评估了电池的机械设计和尺寸，电极的材料组成以及电池的电气和热性能，还得出了组装电池的过程以及电池材料的成本。

最终，德国人发现特斯拉的电池优先考虑高能量密度和性能，而Byd的电池则优先考虑量效率和低成本材料。总体而言，研究表明，BYD具有更高的电池效率，因为它更容易进行加热管理。

机械设计：联系创新与结构创新

拆卸电池后比亚迪电池组拆解，德国人发现特斯拉在其4680电池中使用了一种新的粘合剂固定电极活动材料，与行业中的主流解决方案相比显示出明显的创新。该粘合剂支持更高的能量密度的实现，同时保持电极结构完整性。

通过结构创新，BYD通过在正极和负电极之间的分离器的边缘上进行特殊的层压处理，将96层电极纸固定在具有14毫米厚的集成叶片结构中。这种机械设计将电池组空间的利用率提高到60％以上，并简化了热管理系统。

机械结构图：（a）Byd Blade电池：Z形折叠堆叠结构；双面绝缘铝壳；侧面安装的可移动端子（b）特斯拉4680电池：果冻卷；带有镍涂层的钢壳；底压阀设计。

电极堆叠结构：（a）Byd叶片电池：单堆栈Z折（38个正电极/39负电极）；隔膜层边缘层压密封；塑料导轨固定结构； （b）特斯拉4680电池：中心空腔绕组设计；顶部/底部胶带固定；没有当前的收集耳结构（设计）。

材料系统：三元锂和磷酸锂之间的成本游戏

能谱分析表明，特斯拉电池使用的高尼克三元材料（NMC）的能量密度为643WH/L，但材料成本约为10欧元/千瓦时，比磷酸锂（LFP）溶液的材料约为10欧元/kWh。 Byd Blade电池使用LFP阳性电极。尽管能量密度为355WH/L，但它通过零钴公式和结构创新获得了每千瓦时的全面成本优势。

令人惊讶的是，两家公司的石墨负电极都不与硅材料混合。研究负责人乔纳斯说：“这在特斯拉电池中特别值得关注，因为基于硅的负电极被视为增加能量密度的关键途径。”

材料组成和成本：（a）重量分布：byd叶片电池：2％活动材料，特斯拉4680电池：7％活性材料； （b）材料成本：BYD刀片电池：€73.2/kWh，特斯拉4680电池：€83.5/kwh; *LFP正电极材料成本为34％。

制造技术：具有不同路径和相同目的地的激光焊接

尽管有不同的设计概念，但两个电池都使用激光焊接技术连接电极箔，而不是在行业中常见的超声焊接。研究人员发现，比德叶片电池的激光焊接位点密度比特斯拉低37％，但导电效率是通过Z型层压过程补偿的。

就被动组件的比例而言，诸如特斯拉4680电池的外壳和当前收集器之类的无活性材料占总体积的40％，基本上与Byd Blade电池的42％相同，揭示了现代电源电池设计的共同挑战。

电气连接技术：（a）Byd Blade电池：耳朵 +激光总线焊接的超声焊接；复合绝缘包装结构； （b）特斯拉4680电池：杆组斜角切割电流收集结构；六点激光焊接连接；中央空腔杆柱焊接。

热性能的差异：气缸和刀片的结构命运

充电和放电测试表明，特斯拉电池的单位体积是BYD的1.8倍，这与由其圆柱结构引起的表面积限制直接相关。 BYD刀片电池的平坦设计使散热接触面积增加了70％，支持了更简单的液体冷却系统布局。

“在-10°C的低温环境中，特斯拉电池的直流内部电阻增加了58％，而Byd仅增加了22％。

电气性能的比较：（a）DC内部电阻（20℃比亚迪电池组拆解，1C）：BYD刀片电池：35MΩ电池：68mΩ; （b）体积热量产生（1C放电）：特斯拉4680电池的热量产生是比德的1倍。

为下一代电池开发提供了经验基准

这项研究首次为大型电池建立了一个完整的分析框架，涵盖了23个关键参数，例如机械设计，材料系统和制造过程。研究数据证实，特斯拉通过材料创新来追求最终的绩效，而BYD基于结构设计优化了成本效率。这两条技术路线分别对应于不同的市场需求。

正如本文的结论中强调的那样：“这些发现为开发下一代电池的开发提供了一种经验基准，尤其是在诸如基于硅的负电极应用和固态电解质整合之类的尖端领域，必须全面地考虑机械设计与电化学性能之间的协同关系。”这项来自传统汽车电源的逆向工程研究可能成为全球电池技术发展的重要参考系统。

总体电池数据。

彭帕新闻记者他说话

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