Lần đầu tiên hé lộ bí mật trong pin của Tesla & BYD

Hai nhà sản xuất đang thống trị thị trường xe ô tô điện (EV) toàn cầu là Tesla, phổ biến ở châu Âu và Bắc Mỹ, và BYD, dẫn đầu tại thị trường Trung Quốc. Tuy nhiên, cả hai hãng đều cung cấp rất ít thông tin chi tiết về công nghệ pin mà họ sử dụng. Do đó, cấu trúc cơ khí và đặc điểm của các tế bào pin mà họ sản xuất vẫn còn là điều bí ẩn.

Nhằm so sánh và tìm hiểu rõ hơn về cách hoạt động của pin xe điện, một nhóm nghiên cứu đã tháo rời từng loại pin đại diện của hai hãng và tiến hành phân tích sâu.

Kết quả được công bố ngày 6 tháng 3 trên tạp chí Cell Reports Physical Science cho thấy:

• Pin Tesla (tế bào pin Tesla 4680) được thiết kế với mục tiêu ưu tiên mật độ năng lượng cao và hiệu suất mạnh mẽ.
• Pin BYD (tế bào pin BYD Blade) lại tập trung vào tối ưu hóa thể tích và sử dụng vật liệu rẻ hơn.

Tổng thể, pin của BYD cho thấy khả năng quản lý nhiệt hiệu quả hơn, giúp hệ thống vận hành an toàn và bền bỉ.

“Hiện nay gần như không có dữ liệu phân tích chuyên sâu nào về các loại pin tiên tiến đang được sử dụng trong ngành ô tô,” – theo Jonas Gorsch, nhà nghiên cứu tại Viện Kỹ thuật sản xuất linh kiện E-Mobility thuộc Đại học RWTH Aachen (Đức), đồng thời là tác giả chính của nghiên cứu.

Để lấp đầy khoảng trống này, nhóm nghiên cứu đã tập trung vào thiết kế và hiệu suất cụ thể của hai loại pin: Tesla 4680 và BYD Blade. Họ đã phân tích:

• Thiết kế cơ khí và kích thước tế bào pin
• Thành phần vật liệu chính xác trong các điện cực
• Hiệu suất điện và khả năng tản nhiệt
• Quy trình sản xuất và chi phí vật liệu sử dụng

Những phát hiện đáng chú ý

Nhóm nghiên cứu rất bất ngờ khi không phát hiện thành phần silicon trong cực dương (anode) của cả hai loại pin, đặc biệt là pin của Tesla – vì silicon được đánh giá là vật liệu chủ chốt trong việc tăng mật độ năng lượng theo nhiều nghiên cứu trước đó.

BYD Blade áp dụng kỹ thuật đặc biệt để giữ các tấm điện cực ổn định - sử dụng phương pháp ép lớp cạnh của tấm ngăn giữa anode và cathode, tạo thành một kết cấu "xếp lớp" (stacked electrode).

Trong khi đó, Tesla 4680 sử dụng loại chất kết dính mới cho điện cực – khác biệt so với tiêu chuẩn ngành. Chất kết dính này là thành phần giúp liên kết các vật liệu hoạt tính bên trong pin.

Điểm chung bất ngờ giữa hai hãng

Cả hai loại pin đều sử dụng công nghệ hàn laser để nối các lá điện cực mỏng, thay vì hàn siêu âm - phương pháp phổ biến trong ngành. Mặc dù pin BYD lớn hơn nhiều so với pin Tesla, nhưng tỷ lệ các thành phần thụ động (như vỏ pin, thanh dẫn dòng và kết cấu hỗ trợ) lại gần như tương đương nhau.

Theo Gorsch, nghiên cứu đã làm rõ rằng Tesla và BYD đang theo đuổi hai hướng thiết kế pin hoàn toàn khác nhau, nhưng đều mang tính đột phá. Ông nhấn mạnh rằng:

“Cần thêm nhiều nghiên cứu để đánh giá tác động của thiết kế cơ khí đến hiệu suất điện cực, cũng như tuổi thọ của pin Tesla và BYD.”

Cuối cùng, Gorsch khẳng định:

“Phát hiện này cung cấp một chuẩn tham chiếu quan trọng cho thiết kế pin lớn định dạng mới, giúp cả giới nghiên cứu lẫn các nhà sản xuất pin có thể ra quyết định chính xác hơn khi lựa chọn thiết kế, kích thước và vật liệu hoạt tính phù hợp.”