Tesla vs BYD: che differenza c'è fra le batterie 4680 e le Blade Battery

Uno dei fiori all'occhiello di Tesla sono le batterie 4680, composte da celle cilindriche con chimica nichel-manganese-cobalto (NMC) e ripetutamente elogiate dal ceo Elon Musk per la loro elevata densità energetica. I rivali di BYD si affidano invece alle Blade Battery, celle prismatiche con chimica al litio-ferro-fosfato (LFP). Ma quali sono meglio?

Alla domanda risponde un team del dipartimento "Production Engineering of E-Mobility Components" (PEM) dell'Università RWTH di Aquisgrana, che ha confrontato le due tecnologie a livello di celle. Pubblicata il 6 marzo sulla rivista Cell Reports Physical Science, l'analisi mostra punti di forza e debolezza delle diverse batterie.

Tesla ha un problema

La scoperta più importante riguarda il fatto che gli accumulatori Tesla (quelli di prima generazione, utilizzati nella Model Y dal 2022 e di cui, adesso, esiste una versione migliorata) hanno un problema di raffreddamento, causato dall'elevata resistenza interna quando la cella è quasi piena e responsabile delle perdite di calore durante le fasi di carica e scarica.

Gli esperti hanno ricaricato la cella a una velocità di 1C, che significa ricarica completa in 1 ora. Nel farlo, hanno visto che la resistenza interna aumenta a uno stato di carica elevato (State of Charge, SoC) e, soprattutto, a basse temperature. Stando quindi allo studio, il trasferimento di carica al catodo diminuisce a valori di SoC più elevati e compensa l'aumento della resistenza anodica. Non era prevedibile un aumento della resistenza complessiva.  

"La resistenza della cella Tesla 4680 aumenta ad alti valori di SoC, soprattutto a basse temperature, mentre la resistenza della cella BYD Blade Battery diminuisce ad alti valori di SoC. Il motivo potrebbe essere una maggiore resistenza al trasferimento di carica all'interno e sulla superficie dell'anodo a causa dell'elevata concentrazione di litio, perché queste resistenze tendono ad aumentare con l'aumentare del SoC".

Di conseguenza, la cella 4680 genera molto calore durante la ricarica e richiede maggiore impegno nella gestione termica. I colleghi di Notebookcheck sospettano che questo problema possa essere responsabile dell'iniziale lentezza di ricarica del Cybertruck, anche se ora Tesla usa le nuove celle 4680.

La cella Tesla 4680 produce una potenza termica per litro nettamente superiore a quella della cella Blade

Foto di: Jonas Gorsch et al., Elsevier Inc.

Tesla-BYD: le differenze delle batterie

La tabella precedente mostra le proprietà più importanti delle due celle. La BYD Blade Battery è lunga quasi 1 metro e, perciò, è molto più grande della cella cilindrica Tesla e immagazzina anche molta più elettricità (in ampereora). La differenza è in qualche modo mitigata dalla tensione inferiore della cella LFP. Più importante, tuttavia, è l'energia che può essere immagazzinata per chilo o litro, molto maggiore con Tesla.

I ricercatori hanno poi determinato la composizione delle due celle, scoprendo che Tesla non utilizza il silicio nell'anodo. Un risultato sorprendente, visto che - facendo al contrario - si aumenterebbe la densità energetica.

L'analisi ha inoltre rivelato che il cilindro in acciaio di Tesla rappresenta la percentuale maggiore del peso della cella (16%) rispetto all'alloggiamento in alluminio della cella Blade (6%). Questa caratteristica è però compensata dal peso ridotto del supporto dell'anodo e del catodo ("substrate foil").

Nel complesso, le celle hanno proporzioni di peso molto simili, pari a circa il 60% per il materiale attivo (cioè grafite sull'anodo e NMC o LFP sul catodo, il cosiddetto "materiale elettrodico totale"). Si tratta di una sorpresa, come afferma il direttore dell'Istituto RWTH, il professor Achim Kampker:

"Sebbene la cella BYD sia molto più grande di quella Tesla, la percentuale di componenti passivi della cella, come collettori di corrente, alloggiamenti e sbarre, è simile".

Il materiale attivo costituisce circa il 60 per cento del peso cellulare in entrambe le cellule

Foto di: Jonas Gorsch et al., Elsevier Inc.

LFP è più economico

I costi dei materiali sono stati calcolati in base ai pesi dei vari componenti. Ne sono risultati circa 25 euro a kilowattora per la cella LFP e circa 37 €/kWh per la cella NMC: Tesla spende quindi circa 10 euro in più a kWh. Con una capacità totale di 80 kWh, la differenza è di 800 euro. E si noti che questi sono solo i costi dei materiali a livello di cella; non sono inclusi né i costi di produzione né i costi di raffreddamento, controllo, ecc.  

Costi dei materiali delle due celle: La cella a lama è più economica di 10 euro per chilowattora.

Foto di: Jonas Gorsch et al., Elsevier Inc.

Per tirare le somme

Alla fine, le due celle delle batterie sono diverse, ma entrambe "altamente innovative". Ma la cella delle BYD Blade Battery si concentra sui costi, mentre Tesla si preoccupa principalmente delle prestazioni di carica e scarica.

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