兩大制造商主導(dǎo)著電動汽車市場：在歐洲和北美最受歡迎的特斯拉，以及引領(lǐng)中國電動汽車市場的比亞迪。然而，兩家制造商發(fā)布的電池數(shù)據(jù)十分有限，因此這些電池的機械結(jié)構(gòu)和特性仍然是一個謎。

在一項研究中，為了比較特斯拉和比亞迪使用的電池，從而更好地了解電動汽車電池的整體功能，科學(xué)家將兩家的電池拆解了。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，特斯拉的電池優(yōu)先考慮高能量密度和性能，而比亞迪的電池優(yōu)先考慮體積效率和低成本材料。研究表明，比亞迪的電池效率更高，因為它更容易進行熱管理。相關(guān)研究近日發(fā)表于《細胞報告-物理科學(xué)》。

由于目前關(guān)于汽車應(yīng)用的最先進電池的深入數(shù)據(jù)和分析非常有限，德國亞琛工業(yè)大學(xué)電動汽車零部件生產(chǎn)工程專家Jonas Gorsch與合作者研究了特斯拉4680電池和比亞迪刀片電池，并重點研究了每種電池的具體設(shè)計和性能特征。他們評估了電池的機械設(shè)計和尺寸、電極的材料成分，以及電池的電學(xué)和熱性能。研究人員還推導(dǎo)了組裝電池的過程和電池材料成本。

“我們驚訝地發(fā)現(xiàn)這兩種電池的陽極中都沒有硅，尤其是在特斯拉的電池中。硅在研究中被廣泛認為是增加能量密度的關(guān)鍵材料。”Gorsch說。

研究團隊發(fā)現(xiàn)，相對于電池的最大容量，這兩種類型的電池在充電(或放電)的速度上存在顯著差異。研究人員還發(fā)現(xiàn)，比亞迪采用了一種不同的方法固定電極片——通過使用一種新型的電極堆疊技術(shù)，在正極和負極之間的隔膜邊緣進行特殊的層壓處理，從而將電極片固定到位。特斯拉的電池則采用了一種新黏合劑，將電極中的活性材料固定在一起，與行業(yè)內(nèi)大多數(shù)制造商使用的黏合劑相比，具有顯著創(chuàng)新性。

此外，這兩種電池也顯示出意想不到的相似之處。它們都使用了一種不同尋常的方式連接其薄電極箔：用激光焊接代替超聲波焊接，后者是業(yè)內(nèi)許多電池使用的方法。此外，盡管比亞迪的電池比特斯拉的電池大得多，但被動電池組件(如集流體、外殼和母線)所占比例相似。

Gorsch說，這項研究的結(jié)果闡明了這兩種電池是如何實現(xiàn)兩種“高度創(chuàng)新”且“根本不同”的設(shè)計方法的。但需要進一步研究以確定機械電池設(shè)計選擇對電動汽車電池電極性能的影響，以及特斯拉和比亞迪電池的壽命。

“這些發(fā)現(xiàn)為學(xué)界和業(yè)界提供了大尺寸電池設(shè)計的基準，為進一步的電池分析和優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。”Gorsch補充說，這些數(shù)據(jù)可以幫助電池開發(fā)人員在確定設(shè)計、尺寸和活性材料時作出明智的選擇。

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http://doi.org/10.1016/j.xcrp.2025.102453

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