Teslas 4680-Zellen haben NCM811-Chemie und reine Graphit-Anode

(Motorsport-Total.com/Motor1) - Munro Live zerlegt derzeit eine Batterie des Tesla Model Y mit 4680-Zellen. Wie die einzelnen 4680-Batteriezellen aufgebaut sind, analysiert derzeil The Limiting Factor. Erste Ergebnisse präsentiert der Youtube-Channel nun im obigen Video.

© InsideEVs Deutschland

Teslas 4680-Batterien Zoom

Die Zelle mit 46 mm Durchmesser und 80 mm Länge wurde an der University of California (UC) in San Diego untersucht. Laut chemischer Analyse enthält das Kathoden-Material fast kein Aluminium. Es handelt sich also weder um eine NCA-Chemie (Nickel, Cobalt, Aluminium) noch um eine NCMA-Zelle (mit zusätzlich Mangan).

Kathode mit NCM811-Chemie, Anode ohne Silicium

Dagegen liegt der Nickelgehalt bei 82 Prozent. Das lässt auf eine NCM811-Chemie schließen, bei der das aktive Kathodenmaterial 80 Prozent Nickel und je 10 Prozent Cobalt und Mangan enthält. Die Menge an Cobalt und Mangan wird im Video allerdings nicht genannt.

Die Analyse der Anode ergab, dass sie kein Silicium enthält; als aktives Material dient ausschließlich Graphit. Das ist eine Überraschung, denn laut Mark Kane von InsideEVs.com wird bei modernen Anoden normalerweise 10 bis 15 Prozent Silicium zugesetzt, um Speicherkapazität und Energiedichte zu erhöhen.

Eine weitere Überraschung ist, dass bei der Anode schon die neue Trockenbatterie-Technik (Dry Battery Electrode, DBE, eine Technologie von Maxwell, siehe Artikel von InsideEVs.com) verwendet wird, bei der Kathode aber nicht. Genauer soll das in einem späteren, vertiefenden Video von The Limiting Factor erklärt werden.

98 Wattstunden pro Zelle

Die Speicherkapazität der Zelle wurde nicht durch Laden und Entladen bestimmt, sondern aus der Kapazität eines kleinen Stücks der Anode hochgerechnet - keine exakte Methode, aber eine erste Näherung. Dabei ergab sich ein Wert etwa 26 Amperestunden.

Wenn man das mit der Zellspannung von vermutlich 3,7 bis 3,8 Volt multipliziert, ergibt sich eine Speicherkapazität von 96,7 bis 99,3 Wattstunden. Mit dem Gewicht der analysierten Zelle (355 Gramm) ergibt sich daraus eine recht hohe Energiedichte von 272 bis 296 Wh/kg.

Hier die Kurzversion: Normale zylindrische Zellen haben nur einen einzigen Anschlussstreifen (ein "Tab") pro Elektrode - einen oben an der Kathode und einen unten an der Anode. So müssen die Elektronen diagonal durch die Jelly Roll wandern, wenn sie von einem Pol zum anderen wollen. Das bedeutet weite Strecken und führt zu einem hohen Innenwiderstand.

Tesla dagegen verlängert bei seinen Tabless-Zellen die Kathode nach oben und die Anode nach unten. So muss ein Elektron bei der 80 mm hohen 4680-Zelle nur mehr die 80 mm von oben nach unten wandern. Das führt zu einem geringeren Innenwiderstand, und so kann die Zelle mehr Leistung abgeben.

Da die überstehenden Enden der verlängerten Kupfer-Kathode nach innen geklappt werden, führt das Tabless Design zu einer blumenartigen Struktur, die Tesla bei seinem Battery Day gezeigt hatte. Über diese Kupferfläche am Boden der Zelle lässt sie sich auch besser kühlen als eine Zelle mit nur einem Tab unten, wie im obigen EEVblog-Video erklärt:

Diese "Blume" (flower) ist im ersten Teil der Zellen-Zerlegung von The Limiting Factor bei etwa 22:00 zu sehen. Die Jelly Roll wird ab etwa 31:30 ausgerollt:

Mehr zum Model Y:

Tesla Model Y mit 4680-Zellen: Akku soll etwa 67 kWh speichern
Tesla Model Y mit 4680-Zellen: Erste Schnelllade-Ergebnisse

Und wie geht es nun bei The Limiting Factor weiter? Nun, die analysierte 4680-Zelle stammt laut Video aus der Pilotanlage im kalifornischen Fremont (Kato Road Facility), wo Tesla selbst 4680-Zellen herstellt. Die Zelle ist bereits sechs Monate alt - möglicherweise hat Tesla den Aufbau der Zelle inzwischen schon verbessert.

Daher will sich The Limiting Factor demnächst eine neuere Zelle aus dem Model Y besorgen, das von Munro Live zerlegt wird. Dann darf man auf eine genauere Analyse hoffen.

Quelle: InsideEVs.com