Wie sich Tesla 4680 und BYD Blade-Batteriezellen unterscheiden

Zwei Autohersteller, zwei völlig unterschiedliche Konzepte: Während Tesla mit Energiedichte punktet, setzt BYD auf Volumeneffizienz. So lässt sich der "Teardown" eines Forschungsteam der RWTH Aachen zu Teslas 4680-Zelle und BYDs Blade-Batterie in aller Kürze zusammenfassen. Beim Zerlegen und Analysieren achteten die Forscher auf Unterschiede in mechanischer Konstruktion, elektrischer Leistung und Materialzusammensetzung festgestellt. Besonders auffällig sind Unterschiede im Wärmemanagement und in der Produktionsweise.

BYD Blade vs. Tesla 4680: Teardown-Analyse der RWTH Aachen offenbart wegweisende Unterschiede

Die Forschungsteams des Lehrstuhls „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen haben zwei aktuelle Lithium-Ionen-Batterien führender Elektrofahrzeughersteller einem detaillierten Teardown unterzogen: die Tesla 4680-Zelle und die Blade-Batterie von BYD. Dabei wurden nicht nur mechanische und elektrische Eigenschaften untersucht, sondern auch Material- und Produktionsaspekte durchleuchtet. „Beide Akteure haben immer nur wenige Daten zu ihren Batterien preisgegeben, so dass die mechanische Struktur und die meisten Eigenschaften der Zellen bis dato im Verborgenen geblieben sind“, sagt PEM-Leiter Professor Achim Kampker. Daher „schraubte“ sich das Team aus Aachen tief ins Zellinnere und fand Antworten auf zentrale Fragen wie Leistungsdichte, Temperaturverhalten und Kostenstruktur. Nachfolgend ein detaillierter Vergleich der beiden Batterietypen. Die Resultate überraschen in mehrfacher Hinsicht und liefern wertvolle Erkenntnisse für die Entwicklung künftiger Batteriekonzepte.

Materialzusammensetzung und Zellaufbau: So unterscheiden sich die Batterien

Format und Gehäuse: Die Tesla 4680-Zelle ist zylindrisch mit einem Durchmesser von 46 mm und einer Höhe von 80 mm, während die BYD Blade-Zelle prismatisch (90 mm × 965 mm × 14 mm) gestaltet ist. Tesla setzt auf ein (vermutlich) vernickeltes Stahlgehäuse mit Minuspol-Funktion, BYD verwendet Aluminium, das elektrisch neutral bleibt. Trotz des unterschiedlichen Formfaktors sind die „passiven“ Zellbestandteile – also Gehäuse, Stromableiter und Schienen – bei beiden ähnlich hoch, was überrascht.

Zellchemie und Energiedichte: Bei Tesla kommt eine Nickel-Mangan-Kobalt-Kathode (NMC811) und eine Graphit-Anode zum Einsatz. Damit erzielt die 4680-Zelle rund 241 Wh/kg gravimetrische und 643 Wh/l volumetrische Energiedichte. BYD setzt hingegen auf Lithium-Eisenphosphat (LFP) und erreicht etwa 160 Wh/kg und 355 Wh/l. Unerwartet: Beide Batterien verzichten trotz anders lautender Forschungsansätze komplett auf Siliziumzusätze in der Anode. „Wir waren überrascht, dass in den Anoden beider Batterien kein Silizium enthalten ist – vor allem bei Teslas Zelle, da Silizium in der Forschung weithin als Schlüsselmaterial zur Erhöhung der Energiedichte gilt“, sagt PEM-Leitungsmitglied Professor Heiner Heimes.

Kontaktierung: Bei Tesla entfällt die klassische „Tab“-Lasche komplett, stattdessen werden die Elektroden per Laser punktuell mit den Ableitern verbunden („Tabless Design“). BYD kombiniert Laser- und Ultraschallschweißen für eine effiziente, raumsparende Kontaktierung. Beide Zellen verfügen zudem über dünne, isolierend beschichtete Folienränder, um Kurzschlüsse zu vermeiden.

Tesla 4680 vs. BYD Blade: Leistungsdaten und thermisches Verhalten

In mehreren Tests zeigte sich, dass die Tesla-Zelle bei gleicher Strombelastung (z. B. 1 C) ungefähr die doppelte Wärme pro Volumen erzeugt wie das BYD-Pendant. Für ein großes Batteriepack bedeutet dies, dass bei Tesla-Zellen ein umfangreicheres Kühlkonzept benötigt wird, um die entstehende Wärme effizient abzuführen. Während die BYD-Zelle über den State-of-Charge-Bereich relativ konstante Innenwiderstände zeigt, reagiert die Tesla-Zelle empfindlicher auf hohe Ladeschlussspannungen und niedrigere Temperaturen.

Kostenstrukturen und Rohstoffverfügbarkeit: Ein Blick auf die wirtschaftlichen Faktoren

Produktionsabläufe: Die Tesla 4680-Zelle wird über die klassische Wickeltechnik („Jelly Roll“) aufgebaut und per Laser an die zylinderförmige Stahlhülse angeschlossen. BYD setzt beim „Z-Fold“-Verfahren auf ineinandergefaltete Elektrodenlagen, deren Separator-Kanten laminiert werden, um Anode und Kathode exakt in Position zu halten. Beide nutzen zur Versiegelung unterschiedliche Schweißprozesse, wobei BYD gleich mehrere Laser- und Ultraschall-Schweißschritte kombiniert.

Materialkosten: Die größten Unterschiede ergeben sich bei den Kathodenmaterialien. NMC811 (Tesla) erfordert teurere Rohstoffe (insbesondere Nickel, Kobalt) als die LFP-Chemie (BYD). Umgerechnet auf die Kosten pro kWh entstehen dadurch bei BYD deutliche Vorteile von rund 10 €/kWh. Das geringere Gewichtsvorteil bei Tesla (Stahlgehäuse) relativiert sich, da BYD zwar ein größeres Aluminiumgehäuse hat, jedoch dennoch einen ähnlichen Anteil passiver Komponenten aufweist.

Wohin steuert das Großformat-Design im E-Auto-Markt?

Die Ergebnisse der RWTH Aachen zeigen, wie unterschiedlich zwei große Hersteller an das Thema Batteriezelle herangehen. Während Tesla die hohe Energiedichte in den Vordergrund rückt, setzt BYD auf geringere Kosten, eine robuste LFP-Chemie und eine effizientere Wärmeableitung im gleichen Leistungsbereich. Bemerkenswert ist dabei der Verzicht auf Silizium in den Anoden beider Modelle und die Tatsache, dass beide Zellen trotz ihrer großen Formate ähnlich viele „Passivelemente“ beinhalten.

Für künftige Batteriedesigns liefern diese Erkenntnisse eine solide Datengrundlage. Offen ist unter anderem, wie sich innovative Bindemittel und hochskalierte Elektrodendesigns in der Praxis bei Ladegeschwindigkeit, Energiedichte und Lebensdauer auswirken. In jedem Fall unterstreicht der direkte Vergleich der beiden „High-End“-Zellen, dass Effizienz und Performance nicht immer gleichermaßen maximiert werden können. Automobilhersteller müssen je nach Segment und Kostenstruktur entscheiden, auf welchen Schwerpunkt – Reichweite, Langlebigkeit oder Kosteneffizienz – sie künftig setzen.