Die Wahl der richtigen Elektrofahrzeuge für den Unternehmensfuhrpark hängt auch von der Batterietechnologie ab. Eine neue Studie der RWTH Aachen hat nun zwei der wichtigsten Zellkonzepte unter die Lupe genommen: die 4680-Zellen von Tesla und die Blade-Zellen von BYD.
RWTH-Forscher untersuchen Tesla und BYD
Dazu zerlegte das Forscherteam des Lehrstuhls "Production Engineering of E-Mobility Components" (PEM) die Antriebsbatterien beider Hersteller und analysierte sie in Bezug auf Energiedichte, Materialzusammensetzung, Kosten und thermische Eigenschaften. Die Ergebnisse, veröffentlicht in der Fachzeitschrift "Cell Reports Physical Science", liefern spannende Erkenntnisse für die Elektromobilitätsbranche und damit auch für Flottenmanager.
Tesla setzt auf Energiedichte, BYD auf Effizienz
Ein zentraler Unterschied zwischen den Batterien liegt in ihrer grundsätzlichen Strategie. Die 4.680-Zellen von Tesla sind darauf ausgelegt, eine möglichst hohe Energiedichte zu erreichen. Das bedeutet, dass die Batterie mehr Energie pro Volumeneinheit speichern kann, was sich positiv auf die Reichweite eines Elektrofahrzeugs auswirkt.
BYD hingegen verfolgt mit seinen Blade-Zellen einen anderen Ansatz: Hier stehen Volumeneffizienz und kostengünstigere Materialien im Fokus. Laut der RWTH-Studie bietet die Technologie von BYD einen großen Vorteil beim Wärmemanagement. Das bedeutet, dass die Batterie weniger aufwendige Kühlsysteme benötigt und effizienter arbeitet.
Kein Silizium in den Anoden – eine unerwartete Erkenntnis
Für die Forscher besonders überraschend war die Materialzusammensetzung der Batterien. In beiden untersuchten Zellen fanden sich keine Silizium-Anoden. Das ist ungewöhnlich, da Silizium in der Batterieforschung als vielversprechendes Material zur Erhöhung der Energiedichte gilt.
"Wir hätten erwartet, dass zumindest Tesla in seinen Zellen auf Silizium setzt“, erklärt PEM-Leitungsmitglied Professor Heiner Heimes. Diese Erkenntnis zeigt, dass die Hersteller trotz ihres Innovationsdrangs auch konservative Entscheidungen treffen, wenn es um die Materialwahl geht.
Lade- und Entladegeschwindigkeit: BYD punktet mit Struktur
Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal zwischen den beiden Batteriearchitekturen liegt in der Lade- und Entladegeschwindigkeit. Hier zeigte sich, dass die Blade-Zelle von BYD eine besondere Methode nutzt: Durch eine Laminierung der Separator-Kanten werden Anode und Kathode exakt fixiert. Dies sorgt für eine gleichmäßige Stromverteilung und verbessert die Ladeeffizienz.
Tesla hingegen setzt auf ein neuartiges Bindemittel, das die aktiven Materialien in den Elektroden zusammenhält. Während beide Technologien innovative Ansätze verfolgen, bleibt die Frage, welche sich langfristig als überlegen erweisen wird.
Unerwartete Gemeinsamkeiten: Laserschweißen statt Ultraschall
Trotz der grundlegend unterschiedlichen Designs gibt es auch Gemeinsamkeiten. Beide Hersteller nutzen eine noch unübliche Methode zur Verbindung der Elektrodenfolien: Laserschweißen statt der bislang marktüblichen Ultraschalltechnik.
"Das ist ein Indiz dafür, dass sich neue Fertigungsprozesse in der Batterieproduktion durchsetzen", erläutert Professor Achim Kampker, Leiter des PEM-Lehrstuhls. Besonders für Automobilhersteller und Zulieferer sind solche Erkenntnisse wertvoll, da sie Aufschluss über zukünftige Produktionsstandards geben.
Batterietechnologie spielt bei TCO eine entscheidende Rolle
Die Ergebnisse der Studie haben auch für Fuhrparkverantwortliche eine Relevanz. Während Tesla mit seinen 4.680-Zellen auf maximale Reichweite setzt, könnte BYD durch die effiziente Bauweise und das einfachere Wärmemanagement langfristig wirtschaftlicher sein.
Für Unternehmen, die E-Fahrzeuge in ihre Flotte integrieren oder bestehende Modelle ersetzen wollen, sind diese Unterschiede essenziell. Besonders bei der TCO-Berechnung (Total Cost of Ownership) spielt die Batterietechnologie eine entscheidende Rolle.
Laut PEM-Experten und Hauptautor Jonas Gorsch liefern die Ergebnisse "einen Maßstab für großformatige Zell-Designs" und können als Grundlage für weitere Optimierungen in der Branche dienen.
Batterie-Entwicklung bleibt spannend
Die RWTH-Studie zeigt, dass sowohl Tesla als auch BYD innovative Batterie-Technologien vorantreiben – wenn auch mit völlig unterschiedlichen Ansätzen. Während Tesla auf Energiedichte und Reichweite setzt, punktet BYD mit einfacherem Handling und effizienterer Zellnutzung.
Welche Strategie sich letztlich durchsetzt, hängt nicht nur von der Technik, sondern auch von den Bedürfnissen der Nutzer ab. Für Fuhrparkmanager bedeutet das: Eine fundierte Entscheidung für die passenden Elektrofahrzeuge kann nur mit Blick auf den Einsatzzweck und die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen getroffen werden.
Die vollständige Studie ist als kostenfreier Download verfügbar: Hier klicken
Studie im Detail: Vergleich zwischen BYD Blade und Tesla 4680 Batterie
Publiziert in Cell Reports Physical ScienceAutoren: Jonas Gorsch, Julius Schneiders, Moritz Frieges, Achim Kampker, Marina Muñoz Castro, Eleonore Siebecke
Kernaussagen der Studie:
- Design, Materialien und Leistung der BYD Blade (prismatische Zelle) und Tesla 4680 (zylindrische Zelle) wurden verglichen.
- Tesla setzt auf Laserschweißen, während BYD eine Kombination aus Laser- und Ultraschallschweißen verwendet.
- Tesla 4680 erzeugt doppelt so viel Wärme pro Volumen wie die BYD Blade-Zelle bei einer spezifischen Belastung von 1C.
- In der Tesla 4680-Anode wurden PAA- und PEO-Bindemittel identifiziert, die weitere Untersuchungen erfordern.
Ergebnisse im Detail:
- Die BYD Blade-Zelle (LFP-Technologie) überzeugt mit höherer Effizienz.
- Die Tesla 4680-Zelle (NMC811-Chemie) bietet mehr Energiedichte und ein tabless-Design.
- Die Designunterschiede und Materialeigenschaften zeigen unterschiedliche Vor- und Nachteile, die für zukünftige Innovationen im Bereich Lithium-Ionen-Batterien relevant sind.
