ManuTalkThai ศูนย์รวมข่าว Industrial Technology ออนไลน์ในประเทศไทย
ทีมวิจัยจากภาควิชาวิศวกรรมการผลิตของส่วนประกอบ E-Mobility (PEM) แห่งมหาวิทยาลัย RWTH Aachen ได้ทำการ “ชำแหละ” แบตเตอรี่รถ EV รุ่นล่าสุดจาก Tesla และ BYD เพื่อเปรียบเทียบและเผยผลลัพธ์ที่ “น่าประหลาดใจ” พร้อมข้อมูลเชิงลึกที่ไม่เคยเปิดเผยมาก่อน
แรงจูงใจในการวิเคราะห์นี้มาจากความจริงที่ว่า ข้อมูลและการวิเคราะห์โดยละเอียดเกี่ยวกับแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าสมัยใหม่ยังมีอยู่น้อยมาก “ผู้เล่นทั้งสองค่ายเปิดเผยข้อมูลเกี่ยวกับแบตเตอรี่ของตนเองในวงจำกัดเท่านั้น ทำให้โครงสร้างทางกลไกและลักษณะส่วนใหญ่ของเซลล์ยังคงถูกซ่อนไว้จนถึงตอนนี้” ศาสตราจารย์ Achim Kampker ผู้อำนวยการ PEM กล่าวถึงเหตุผลในการเลือก Tesla และ BYD มาเป็นตัวอย่าง
ผลการวิจัยที่เผยแพร่ในวารสาร Cell Reports Physical Science เมื่อวันที่ 6 มีนาคม 2025 แสดงให้เห็นว่าเซลล์ 4680 ของ Tesla เน้นไปที่ความหนาแน่นของพลังงานสูง ในขณะที่เซลล์ Blade ของ BYD มุ่งเน้นไปที่ประสิทธิภาพเชิงปริมาตรและวัสดุที่คุ้มค่ากับต้นทุนมากกว่า และที่สำคัญคือ งานวิจัยชี้ว่าแบตเตอรี่ของ BYD มีประสิทธิภาพมากกว่า เพราะมีการจัดการความร้อนที่เรียบง่ายกว่า
ในการวิเคราะห์นี้ นักวิจัยได้ตรวจสอบโครงสร้างทางกลไก ขนาด คุณสมบัติทางไฟฟ้าและความร้อนของเซลล์ รวมถึงองค์ประกอบวัสดุที่แน่นอนของอิเล็กโทรด นอกจากนี้ยังมีการกำหนดต้นทุนของวัสดุเซลล์และกระบวนการที่ใช้ในการประกอบอีกด้วย
- เซลล์ Tesla ถูกซื้อมาจาก Munro & Associates ซึ่งมาจากการแยกชิ้นส่วน Tesla Model Y 2022 ที่มีโครงสร้างแบตเตอรี่ เนื่องจากอายุของเซลล์ ทำให้มีความไม่แน่นอนเล็กน้อยเกี่ยวกับสถานะสุขภาพ (SoH) ที่แน่นอนของเซลล์
- เซลล์ BYD Blade ถูกนำเข้าออนไลน์จากตัวแทนจำหน่ายในจีน โดยมี SoH 100% (ในปี 2023)
สิ่งที่ทีมวิจัยอธิบายว่าเป็น “ผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจ” คือสิ่งที่ศาสตราจารย์ Heiner Heimes สมาชิกนำของ PEM อธิบายว่า “เราประหลาดใจที่ไม่มีซิลิกอนในแอโนดของแบตเตอรี่ทั้งสอง โดยเฉพาะในเซลล์ของ Tesla เนื่องจากซิลิกอนได้รับการยกย่องอย่างกว้างขวางในการวิจัยว่าเป็นวัสดุสำคัญสำหรับการเพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน”
การวิเคราะห์ยังให้ตัวเลขที่ชัดเจนเกี่ยวกับความหนาแน่นของพลังงาน:
- เซลล์ LFP ของ BYD วัดได้ 160 Wh/kg และ 355.26 Wh/l
- เซลล์ทรงกระบอก 4680 ของ Tesla ที่ใช้เคมี NMC811 วัดได้ 241.01 Wh/kg และ 643.3 Wh/l ที่ระดับเซลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความหนาแน่นของพลังงานเชิงปริมาตรแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงการมุ่งเน้นของ Tesla
เซลล์ Blade ของ BYD มีลักษณะเฉพาะด้วยขนาดที่พิเศษและเป็นชื่อของมัน โดยเซลล์รูปใบมีดจะขยายไปทั่วความกว้างของชุดแบตเตอรี่ทั้งหมด ซึ่งเป็นเซลล์แบบปริซึม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง บริษัทใน Aachen วัดได้ 90 มิลลิเมตรในความสูง 14 มิลลิเมตรในความกว้าง และ 965 มิลลิเมตรในความยาว ซึ่งเกือบหนึ่งเมตร ใน Tesla เซลล์ทรงกระบอกมีขนาดเพิ่มขึ้นในช่วงหลายปีที่ผ่านมา จากเซลล์ 18650 ใน Model S รุ่นแรก ไปจนถึงเซลล์ 2170 ใน Model 3 และ Model Y ไปจนถึงเซลล์ 4680 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 46 มิลลิเมตร และความสูง 80 มิลลิเมตร “ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีแนวโน้มไปสู่เซลล์ที่มีขนาดใหญ่ขึ้น เนื่องจากสิ่งนี้จะเพิ่มปริมาณพลังงานต่อเซลล์ที่ผลิตและลดความซับซ้อนในการบูรณาการในระดับระบบ” การศึกษากล่าว
ความคล้ายคลึงกันอีกประการหนึ่งระหว่างแบตเตอรี่ทั้งสองที่ผู้เชี่ยวชาญด้านแบตเตอรี่ใน Aachen ไม่ได้คาดหวังคือวิธีการประกอบเซลล์ ตัวอย่างเช่น แผ่นอิเล็กโทรดบาง ๆ ของพวกเขาถูกเชื่อมต่อกันโดยใช้วิธีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่ยังไม่เป็นที่นิยม แทนที่จะใช้วิธีการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกที่ใช้กันทั่วไปในตลาด
อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างมีมากกว่าความคล้ายคลึงกัน ไม่น่าแปลกใจที่มีการพูดถึงประเภทแบตเตอรี่ที่ “ล้ำสมัยอย่างมาก” และ “ได้รับการออกแบบที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน” ตามรายงาน มี “ความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความเร็วที่สามารถชาร์จหรือคายประจุได้เมื่อเทียบกับความจุสูงสุด” ตามการศึกษา เซลล์ Blade ของ BYD อิงตามวิธีการพิเศษที่แอโนดและแคโทดในชุดอิเล็กโทรดได้รับการแก้ไขในตำแหน่งที่เหมาะสมสัมพันธ์กันโดยการเคลือบขอบตัวคั่น ในขณะเดียวกัน แบตเตอรี่ของ Tesla ใช้ตัวประสานชนิดใหม่ที่ยึดวัสดุออกฤทธิ์ในอิเล็กโทรดเข้าด้วยกัน และ “แม้ว่าเซลล์ของ BYD จะมีขนาดใหญ่กว่าเซลล์ของ Tesla มาก แต่สัดส่วนของส่วนประกอบเซลล์แบบพาสซีฟ เช่น ตัวเก็บกระแส ไฟฟ้า กระจก และบัสบาร์นั้นคล้ายคลึงกัน” Kampker กล่าว
ระบบความปลอดภัยของกระจกก็แตกต่างกันเช่นกัน แตกต่างจากเซลล์ 18650 และ 2170 ของ Tesla ที่กล่าวถึงข้างต้น ซึ่งติดตั้งในแนวนอนในชุดแบตเตอรี่ เซลล์ 4680 จะติดตั้งในแนวตั้ง ซึ่งหมายความว่าเซลล์จะระบายอากาศลงด้านล่างในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาด เซลล์ Blade ในทางกลับกัน ระบายอากาศไปด้านข้าง (เช่นเดียวกับเซลล์ Tesla ที่ติดตั้งในแนวนอน) ในทั้งสองกรณี ก๊าซร้อนจะถูกระบายออกจากห้องโดยสาร แต่ในกรณีของเซลล์ 4680 ก็จะระบายออกจากระบบสัมผัสทางไฟฟ้าด้วยเช่นกัน ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของเซลล์ในชุดแบตเตอรี่ สิ่งนี้อาจได้รับความเสียหายหากระบายอากาศไปด้านข้าง ในขณะที่ Tesla ใช้ภาชนะทั้งหมดของเซลล์เป็นขั้วลบ BYD จะแยกทั้งสองขั้วออกจากภาชนะ
เพื่อกำหนดปัจจัยสำคัญของต้นทุน ส่วนประกอบแต่ละส่วนของเซลล์ได้รับการวิเคราะห์และชั่งน้ำหนักแยกกัน ทั้งสองเซลล์มีสัดส่วนวัสดุออกฤทธิ์ที่คล้ายคลึงกันที่ประมาณ 60 เปอร์เซ็นต์ แต่ในรูปแบบที่แตกต่างกัน: กระจกเหล็กของเซลล์ที่ Tesla มีน้ำหนักมากกว่าภาชนะอลูมิเนียมที่ BYD แต่ข้อได้เปรียบด้านน้ำหนักนี้จะหายไปอีกครั้ง “เนื่องจากน้ำหนักที่สูงของฟิล์มฐาน” ของเซลล์ Blade ต้นทุนวัสดุได้รับการประมาณการโดยใช้ราคาวัสดุที่มีอยู่ทั่วไป ณ เดือนสิงหาคม 2024 ด้วยเหตุนี้ เซลล์ BYD จึงมีราคาถูกกว่าสิบยูโรต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงในระดับราคาปัจจุบัน ที่ €25/kWh เทียบกับมากกว่า €35/kWh สำหรับ Tesla ความแตกต่างส่วนใหญ่เกิดจากวัสดุแคโทดที่แตกต่างกัน เซลล์ BYD มีราคาแพงกว่าเล็กน้อยสำหรับแอโนดและทองแดงที่ใช้
การศึกษาดำเนินการโดยได้รับการสนับสนุนจาก Münster Electrochemical Energy Technology (MEET) และ Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems (IKTS) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการวิจัย FoFeBat2 และมีให้ดาวน์โหลดฟรี ในนั้นคุณสามารถอ่านรายละเอียดเพิ่มเติมได้ เช่น การจัดเรียงอิเล็กโทรดในเซลล์ การสัมผัส และรายละเอียดเกี่ยวกับอิเล็กโทรดเอง (เช่น ความหนาของการเคลือบ) รวมถึงลำดับกระบวนการที่คาดหวังระหว่างการผลิต
ที่มา : https://www.electrive.com/2025/03/07/pem-researchers-analyse-byd-and-tesla-batteries/
