Elektrische auto’s zijn sterk afhankelijk van de prestaties van hun accupakketten. De actieradius, laadsnelheid en levensduur worden grotendeels bepaald door de gebruikte accucellen. Maar niet alle accutechnologieën zijn gelijk. Tesla’s 4680-cellen en BYD’s Blade-accu’s zou je toonaangevend in de branche kunnen noemen, maar ze vertegenwoordigen twee totaal verschillende benaderingen. Tesla streeft naar een maximale energiedichtheid, terwijl BYD inzet op volumeefficiëntie en kostenbesparing.
Onderzoek naar beide soorten
Een recent onderzoek van de RWTH Aachen University, gepubliceerd op cell.com, heeft deze accutypes tot in detail geanalyseerd. Wat blijkt? De technologische keuzes van beide fabrikanten hebben zowel unieke voordelen als beperkingen. Maar verrassend genoeg delen de cellen ook een aantal onvoorziene overeenkomsten.
Wat maakt de 4680-cel van Tesla zo krachtig? Hoe weet BYD met de Blade-accu zowel kosten als ruimte te besparen? En wat betekenen deze verschillen voor de toekomst van elektrische voertuigen? In dit artikel zetten we de belangrijkste inzichten op een rij.
Tesla’s 4680-cel: maximale energiedichtheid voor optimale actieradius
Tesla presenteerde de 4680-cel als een revolutie in accutechnologie. De naam verwijst naar de afmetingen: 46 mm in diameter en 80 mm hoog. Het cilindrische ontwerp en de vernieuwde chemische samenstelling moeten zorgen voor betere prestaties en een grotere actieradius.
Technische kenmerken
- Groot formaat cilinder: Traditionele cilindrische cellen, zoals de 18650- en 2170-formaten die Tesla eerder gebruikte, vereisen duizenden kleine cellen per accupakket. De grotere 4680-cellen verminderen het aantal benodigde cellen en verbindingen, wat de efficiëntie verbetert.
- Nieuw bindmiddel voor elektroden: Tesla maakt gebruik van een innovatief bindmiddel dat de actieve materialen in de elektroden beter samenhoudt. Dit draagt bij aan de levensduur en prestaties van de cel.
- Geen silicium in de anode: Opmerkelijk genoeg bevat de anode geen silicium, hoewel dat vaak als een sleuteltechnologie wordt gezien voor een hogere energiedichtheid.
- Hoge nikkelgehalte in de kathode: Tesla’s 4680-cellen gebruiken een kathode met een hoog nikkelgehalte, wat de energiedichtheid verder verhoogt en de afhankelijkheid van kobalt vermindert.
Voordelen van de 4680-cel
- Hogere energiedichtheid: Door de verbeterde celchemie en het grotere formaat kunnen Tesla’s accu’s meer energie per kilogram opslaan. Dit betekent een grotere actieradius.
- Efficiëntere productie: Het gebruik van minder, maar grotere cellen vereenvoudigt het ontwerp van het accupakket en verlaagt de productiekosten op lange termijn.
- Minder interne weerstand: Minder verbindingen tussen de cellen betekent minder energieverlies, wat de efficiëntie en prestaties verbetert.
Nadelen van de 4680-cel
- Warmtebeheer is een uitdaging: Door de hoge energiedichtheid produceert de cel meer warmte, wat een geavanceerder koelsysteem vereist. Dit kan de complexiteit van het accupakket verhogen.
- Hogere materiaalkosten: Het gebruik van nikkel en geavanceerde elektrodematerialen maakt deze cellen duurder om te produceren dan LFP-varianten zoals die van BYD.
- Nog in ontwikkeling: De 4680-cel bevindt zich nog in een relatief vroege fase, en Tesla heeft nog moeite met het opschalen van de productie.
BYD’s Blade-accu: kostenbesparend en veilig
BYD heeft een andere strategie gekozen met de Blade-accu. Deze cellen zijn langwerpig en plat, wat ruimte bespaart en een efficiëntere accupakketconstructie mogelijk maakt. Bovendien gebruikt BYD lithium-ijzer-fosfaat (LFP) als kathodemateriaal, wat goedkoper en veiliger is dan de nikkel-mangaan-kobalt-cellen van Tesla.
Technische kenmerken
- Langwerpige, platte vorm: In tegenstelling tot de cilindrische cellen van Tesla maakt BYD gebruik van een rechthoekig ontwerp. Hierdoor kunnen de cellen direct in het accupakket worden geplaatst zonder extra modules, wat ruimte bespaart en het productieproces vereenvoudigt.
- Laminering van de separatorranden: Door een speciale productietechniek te gebruiken, waarin de randen van de separator worden gelamineerd, kan BYD de elektroden strak positioneren. Dit verhoogt de stabiliteit van de cel en draagt bij aan een langere levensduur.
- LFP-kathode zonder silicium in de anode: Net als Tesla gebruikt BYD geen silicium in de anode. In plaats daarvan vertrouwt het merk op LFP als kathodemateriaal, dat bekendstaat om zijn lange levensduur en thermische stabiliteit.
Voordelen van de Blade-accu
- Veiliger dan traditionele lithium-ion-accu’s: LFP-accu’s hebben een veel lagere kans op thermische runaway (een ongecontroleerde temperatuurstijging die kan leiden tot brand).
- Goedkoper te produceren: De gebruikte materialen, zoals ijzer en fosfaat, zijn ruim beschikbaar en goedkoper dan nikkel en kobalt. Dit maakt de Blade-accu’s aantrekkelijk voor budgetvriendelijke EV’s.
- Ruimte-efficiënt: Door de langwerpige vorm kunnen auto’s met deze accutechnologie een plattere en ruimere vloer krijgen, wat de interieurruimte ten goede komt.
Nadelen van de Blade-accu
- Lagere energiedichtheid: LFP-accu’s slaan minder energie per kilogram op dan nikkel-gebaseerde cellen, wat betekent dat voertuigen een grotere accucapaciteit nodig hebben voor dezelfde actieradius.
- Minder efficiënt bij lage temperaturen: LFP-cellen presteren minder goed bij koud weer, wat invloed kan hebben op de laadsnelheid en het energieverbruik in winterse omstandigheden.
En ook onverwachte overeenkomsten
Hoewel Tesla en BYD verschillende strategieën hanteren, hebben de onderzoekers van RWTH Aachen ook een aantal opmerkelijke overeenkomsten ontdekt:
- Laserschakeling in plaats van ultrasoon lassen: Beide merken gebruiken een moderne lasertechniek om dunne elektrodenfolies met elkaar te verbinden. Dit zorgt voor een stevigere en efficiëntere verbinding dan traditionele methoden.
- Vergelijkbare verhouding passieve componenten: Ondanks het verschil in formaat bevat de Blade-accu ongeveer evenveel passieve componenten (zoals stroomrails en behuizing) als Tesla’s 4680-cel.
- Geen silicium in de anode: Dit is verrassend, aangezien silicium vaak als de volgende stap in accutechnologie wordt gezien vanwege de mogelijkheid om de energiedichtheid drastisch te verhogen.
Welke accucel is nu de beste?
De keuzes die Tesla en BYD maken, laten zien dat er geen universele oplossing is voor accutechnologie. Tesla’s 4680-cellen richten zich op actieradius en prestaties, maar brengen hogere kosten en problemen met de temperatuurbeheersing met zich mee. BYD’s Blade-accu’s zijn daarentegen goedkoper, veiliger en efficiënter in ruimtegebruik, maar hebben een lagere energiedichtheid en leveren minder goede prestaties in koudere klimaten.
Op de vraag welke strategie op de lange termijn de overhand zal krijgen, valt dus niet een eenduidig antwoord te geven. Het is en blijft zoeken naar de perfecte balans tussen prestaties, veiligheid en kostenefficiëntie. De concurrentiestrijd om de meest geavanceerde accutechnologie is dus nog lang niet voorbij, laat staan beslist.
Wil je het volledige onderzoek lezen? Op Cell.com kun je zowel een compacte als uitgebreide versie downloaden.
Dit artikel verscheen als eerste op: evupdate.nl
