النقل
تيسلا مقابل بي واي دي: من يبني بطارية أفضل؟
تتقدم السوق العالمية للبطاريات بسرعة مع زيادة الطلب وانخفاض الأسعار.وفقًا لتقرير الوكالة الدولية للطاقة (IEA) 最近، بلغ الطلب السنوي على البطاريات رقمًا قياسيًا العام الماضي حيث تجاوز تيراوات ساعة واحدة (TWh) استجابةً لزيادة بنسبة 25٪ في مبيعات السيارات الكهربائية إلى 17 مليون.
في غضون ذلك، انخفض متوسط سعر حزمة البطارية لسيارة كهربائية تعمل بالبطارية إلى أقل من 100 دولار لكل كيلووات ساعة. يُعتبر هذا المستوى عتبة رئيسية للتنافس على التكلفة مع النماذج التقليدية.كانت المعادن البطارية الأرخص، خاصة أسعار الليثيوم، التي انخفضت بنسبة أكثر من 85٪ من أعلى مستوى لها في عام 2022، محركًا هامًا لذلك.
من المثير للاهتمام أن التطورات السريعة في صناعة البطاريات تدعم انخفاض الأسعار.كما أشارت الوكالة الدولية للطاقة، فقد بلغت السعة الإنتاجية العالمية للبطاريات أخيرًا 3 تيراوات ساعة ومتوقع أن تثلث في السنوات الخمس القادمة، شريطة بناء جميع المشاريع المعلنة.
ما يشير إليه جميع هذه الاتجاهات هو أن صناعة البطاريات تدخل مرحلة جديدة من تطورها.ولكن الأهم من ذلك، الصين تتقدم حاليًا في إنتاج البطاريات، وتحتل ما نسبته ثلاثة أرباع جميع البطاريات التي تباع في جميع أنحاء العالم.كما انخفضت الأسعار المتوسطة في المنطقة بسرعة أكبر، بنسبة تقارب 30٪، مما جعل السيارات الكهربائية في الصين أكثر اقتصادية من نظيراتها الحالية.
هناك عدة أسباب رئيسية لهذه الميزة السعرية، بما في ذلك الخبرة الإنتاجية الواسعة.لقد أنتجت الصين أكثر من 70٪ من جميع البطاريات التي تم إنتاجها على الإطلاق، مما أدى إلى ظهور عمالقة مثل CATL وBYD.
أسباب أخرى تشمل تكامل سلاسل التوريد التي تدعم الابتكار السريع وانخفاض التكاليف الإنتاجية، وأهمية الكيمياء البطارية الأرخص، أي الليثيوم-حديد-الفوسفات (LFP)، والمنافسة المحلية الشديدة.على الرغم من أن انخفاض الأسعار قد يتباطأ في المستقبل القريب، لا يزال من المتوقع أن تظل الصين أكبر مصنع للبطاريات في الأجل المتوسط.
على الرغم من سيطرة الصين، ت登場 اليابان وكوريا كلاعبين رئيسيين.تفتقر هذه البلدان إلى الإنتاج المحلي للبطاريات ولكنها تقوم بتحقيق استثمارات خارجية مهمة ساعدت شركات كوريا على تحقيق ما يقارب 400 غيغاوات ساعة مقارنة بـ 60 غيغاوات ساعة لليابان.
أوروبا، من ناحية أخرى، تعاني حاليًا بسبب ارتفاع تكاليف المنتجات بنسبة 50٪ أكثر من ذلك في الصين.然而، تُبذل جهود لإنتاج بطاريات LFP أرخص.هنا، بدأت الشركات الكورية في الاستثمار في بطاريات LFP ولكن من المرجح أن يستمر مصنعو البطاريات الصينيون في التوسع.
في الولايات المتحدة، في غضون ذلك، ساعدت الائتمانات الضريبية للمصنعين في ضاعف سعة إنتاج البطاريات منذ عام 2022، لتصل إلى أكثر من 200 غيغاوات ساعة في عام 2024.هناك حاليًا أكثر من 700 غيغاوات ساعة إضافية من السعة قيد الإنشاء.تيسلا (TSLA )، أكبر مصنع بطاريات في الولايات المتحدة، نفذت سجلاً قياسيًا بقدرة 31.4 غيغاوات ساعة من منتجات تخزين الطاقة في عام 2024، بما في ذلك أنظمة Megapack و Powerwall.
ومع ذلك، تقدم تطوير القدرات المحلية لتصنيع مكونات البطارية في المنطقة ببطء، حيث يتم تلبية معظم الطلب على الأنود والكاثود من خلال الواردات.
انقر هنالمعرفة كيف يتعامل مصنعو البطاريات مع الطلب في المستقبل.
فك تشريح بطاريات تيسلا وبي واي دي للعثور على الأفضل
تزداد السوق العالمية للبطاريات بسرعة، ولكن السؤال هو أي بطارية متاحة حاليًا تقدم أداءً أفضل.حسناً، دراسة جديدة مع دعم مالي من وزارة التعليم والبحث الألمانية، حاولت الإجابة على ذلك.
يركز الدراسة على بطارية Blade لشركة بي واي دي وبطارية تيسلا 4680، تم تحليل هياكلها الداخلية من أجل مقارنة تصميمها وأدائها.هذان المصنعان، بعد كل شيء، يهيمنان على سوق السيارات الكهربائية.بي واي دي هي الشركة الرائدة في إنتاج السيارات الكهربائية في الصين، في حين تقود تيسلا في أمريكا الشمالية وأوروبا.
بدأت بي واي دي كشركة لتصنيع خلايا بطارية واكتسبت حصة سوقية كبيرة للسيارات الكهربائية التي تباع في جميع أنحاء العالم.في الواقع، تجاوزت مبيعات سيارات بي واي دي الكهربائية مبيعات تيسلا العام الماضي.
بدأت تيسلا في إنتاج خلايا أسطوانية 4680 في عام 2022 من خلال استيراد خلايا متوازي الأضلاع من العمالقة الصينيين CATL.تكون هذه الخلايا أكبر بحوالي خمس مرات من حيث الحجم والسعة من الخلايا السابقة، مما يسمح بزيادة في الكثافة الطاقوية وانخفاض التكاليف.تصميمها بدون جدول يقلل من تكاليف الإنتاج.
ثم هناك بطاريات Blade لشركة بي واي دي، التي تستخدم تصميم خلية فريد لانتاج خلايا طويلة الأمد بتكلفة منخفضة وafety عالية.
على الرغم من حصولها على حصة سوقية قوية، هناك القليل من المعلومات المتاحة حول التصميم الداخلي والخصائص لهذه الخلايا.وفقًا لمؤلف الدراسة الرئيسي، جونا غورش، باحث في هندسة الإنتاج لمكونات السيارات الكهربائية في جامعة RWTH آخن في ألمانيا:
“هناك بيانات وتحليلات محدودة للغاية متاحة حول بطاريات الدولة الفنية للتطبيقات السيارات.”
للفهم كيف تعمل ومقارنتها، قام فريق البحث بتفكيك حزم البطاريات ونشر نتائجهم.1بهدف تقديم إرشادات التصميم لتطوير بطاريات الجيل التالي.
كشفت النتائج الرئيسية عن اختلافات مهمة في أولويات التصميم لشركة تيسلا وشركة بي واي دي.تستخدم بطاريات بي واي دي مواد فعالة من حيث التكلفة وتتبع هدف الكفاءة المكانية.في المقابل، تركز بطاريات تيسلا على تقديم كثافة طاقة عالية وأداء.
أهم ما في الأمر، وجدت الدراسة أن تصميم بطارية بي واي دي يقدم كفاءة إجمالية أكبر بفضل تحسين إدارة الحرارة.
وفقًا لما ذكرته الدراسة، تستخدم تيسلا لحام ليزر لاتصالات الأقطاب، في حين تجمع بي واي دي بين الطرق الليزرية وال超صوتية.علاوة على ذلك، أظهرت خلية Blade لشركة بي واي دي نصف الخسائر الطاقوية لكل حجم من خلية تيسلا 4680 عند نفس معدل C.
وفقًا لما ذكرته الدراسة، بطاريات تيسلا وبي واي دي هما تصميمان مبتكرين للغاية و”مختلفان بشكل أساسي“ عن بعضهما البعض.
“تُظهر النتائج أن البطاريات من تيسلا وبي واي دي هما تصميمان مبتكرين للغاية و”مختلفان بشكل أساسي“ عن بعضهما البعض.
“تُقدم النتائج لكل من البحث والصناعة معيارًا لمصممات الخلايا بالشكل الكبير، وخدمة كقاعدة لتحليل الخلايا وتحسينها بشكل أكبر.
“لا يزال هناك حاجة إلى دراسات إضافية لفهم تأثير التصاميم الميكانيكية المختلفة للخلايا على أداء الأقطاب في بطاريات السيارات الكهربائية وطول عمر خلايا بي واي دي وتيسلا.
تقييم ما يجعل البطارية “أفضل”
عندما يتعلق الأمر بتصميم واختيار البطارية للسيارات الكهربائية، هناك توازن بين عوامل مثل التكلفة، والكثافة الطاقوية، وقدرة الطاقة، وطول العمر، والسلامة.
الآن، تتناسب كيمياء الخلايا المختلفة مع تطبيقات مختلفة.على سبيل المثال، بطاريات الليثيوم-حديد-الفوسفات (LFP) هي بطاريات فعالة من حيث التكلفة وتوفر طول العمر، مما يجعلها مثالية للفئات المرتبطة بالمركبات بأسعار معقولة.توفير الكيميائيات عالية النيكل مثل NMC811، على العكس من ذلك، يوفر كثافة طاقوية فائقة، مما يجعلهم مناسبين لفئات الأداء العالية والتكلفة.
الاختيار بين هاتين الكيميائيتين يعتمد على التركيز، سواء كان ذلك الأداء، أو النطاق، أو التكلفة.
الغرض من الدراسة هو تقديم بيانات حول الخلايا المتقدمة المستخدمة في التطبيقات السيارات.تُقارن الدراسة بين الخلايا البطارية التجارية الرئيسية، خلية تيسلا 4680، التي تتمتع بتصميم خلوي يركز على الأداء، وخلية بي واي دي Blade، التي تتمتع بتصميم خلوي يركز على التكلفة.
قام المهندسون بتحليل أبعاد الخلايا وكثافة الطاقة، والتصاميم الميكانيكية والأداء الكهربائي والحراري للخلايا، وتوزيع المواد عبر كل مكون خلوي، والتركيبات الموادية للأقطاب.علاوة على ذلك، تمكنوا من استنتاج تكاليف المواد المستخدمة والعمليات التي تستخدمها الشركات لتجميع الخلايا.
كما بحثت الدراسة في ميزات التصميم والأداء الخاصة للخلايا البطارية، وذكرت الشكل باعتباره الفرق الرئيسي بينهما؛ خلية تيسلا 4680 هي خلية أسطوانية كبيرة مع حجم أقل بكثير.في المقابل، تستخدم بي واي دي خلية متوازي الأضلاع كبيرة، مما يظهر الاتجاه المتمثل في زيادة حجم الخلايا ونهج خلية إلى حزمة.
تتميز خلية بي واي دي بمحطات جانبية ملولبة، مما يسمح بفصل وصلات الخلية إلى الخلية بسهولة.يتم ذلك بفضل شكل الخلية المتوازي الأضلاع.كما يتم عزل غلاف الخلية بمادة لاصقة من البولي إيثيلين تيريفثالات (PET)، في حين لا يحتوي غلاف تيسلا على عزل مباشر على مستوى غلاف الخلية.
وفقًا للدراسة، تستخدم خلية Blade لشركة بي واي دي الليثيوم-حديد-الفوسفات (LFP) كمواد قطب، مما يؤدي إلى كثافة طاقوية تبلغ 160 واط/كغ و355.26 واط/ل على مستوى الخلية.تستخدم خلية تيسلا 4680 NMC811 (نيكل، منغنيز، كوبالت)، مما يؤدي إلى كثافة طاقوية تبلغ 241.01 واط/كغ و643.3 واط/ل.
كما اكتشف الفريق أن كلا الشركات تستخدم طرقًا جديدة لاحتواء أوراق القطب، على عكس تلك المستخدمة من قبل معظم المصنعين في الصناعة.
يتمثل الطريقة المستخدمة من قبل بي واي دي Blade في تجميع قطب يضم خطوة معالجة جديدة للطبقات الفاصلة.تقع الطبقة الفاصلة بين الأنود والكاثود.تستخدم تيسلا أيضًا ربطًا جديدًا لبطارياتها، وهو مادة تثبت المواد النشطة معًا في الأقطاب.حدد الباحثون أكسيد البولي إيثيلين (PEO) و حمض البولي أكريليك (PAA) كمواد ربط.
على مستوى الخلية، تفوق كثافة طاقة خلية تيسلا 4680 خلية بي واي دي Blade بفرق 1.8× حجميًا و1.5× كتليًا.
عندما يتعلق الأمر بالتكلفة، تتمتع خلية بي واي دي Blade الأكبر بميزة التكلفة لبطاريات LFP، حيث تبلغ 10 يورو/كيلووات ساعة أرخص عند مستويات الأسعار الحالية.وفقًا للدراسة، تبلغ تكلفة المواد النشطة للأنود (AAM) لكل كيلووات ساعة لشركة بي واي دي أعلى من تلك الخاصة بتيسلا، حيث تستخدم تيسلا مواد AAM ذات كثافة طاقوية أعلى.
كما وجدت الدراسة أن البطاريات تتمتع باختلافات كبيرة في السرعة التي يتم بها شحن أو تفريغ البطارية بالنسبة إلى سعتها القصوى.
على الرغم من أن بطاريات تيسلا وبي واي دي مختلفة للغاية، إلا أنها تشترك أيضًا في تشابه غير متوقع.كلا الشركتين تستخدم طريقة غير عادية لربط أوراق القطب الرقيقة.في حين يستخدم العديد من المصنعين في الصناعة لحامًا siêu صوتيًا، يستخدمون لحامًا ليزريًا.
كما أن نسبة المكونات الخلوية السلبية مثل البارات والبيوت والجمع بين الطرفين متشابهة في كلا الحالتين، على الرغم من أن خلية بي واي دي أكبر بكثير من خلية تيسلا.كما تستخدم كلا الخلايا الغرافيت (مادة أنود شائعة للبطاريات الليثيوم الأيونية) دون SiO2 (ثنائي أكسيد السيليكون).
“كنا مفاجئين باكتشاف عدم وجود محتوى السيليكون في الأقطاب الأنودية لخلايا تيسلا، خاصةً في خلية تيسلا، حيث يُعتبر السيليكون على نطاق واسع في البحث مادة رئيسية لزيادة الكثافة الطاقوية.”
شركة مبتكرة
QuantumScape (QS )
في حين تقود تيسلا وبي واي دي مساحة تقنية البطارية، فإن لاعبين آخرين يحرزون تقدمًا كبيرًا.
من بينهم QuantumScape، التي تُعرف بتقنية بطارية الليثيوم-المعدن الصلبة، التي توفر شحنًا أسرع، وكثافة طاقوية، وأمانًا أكبر.تتم تطويرها للاستخدام في السيارات الكهربائية والتطبيقات الأخرى مثل الإلكترونيات الاستهلاكية وتخزين الطاقة الثابتة.
خلايا بطارية QuantumScape لا تحتوي على المواد المضيفة المستخدمة في الأنودات الحالية.تُصنع في الواقع بدون أنودات في الحالة غير المشحونة، مما يقلل من الوزن ويعزز الكفاءة.
قدّمت الشركة أيضًا فصلًا سيراميكيًا فريدًا يمكنه مقاومة تكون الأشواك عند كثافات طاقة أعلى لمدة حوالي 800 دورة عند حوالي 25 درجة مئوية.يعد الفاصل أكثر استقرارًا وأمانًا من الكهارات السائلة.
تملك QuantumScape سوقًا بقيمة 2.08 مليار دولار، وتتداول أسهمها عند 3.78 دولار، بانخفاض 26.6٪ حتى الآن هذا العام.وبهذا، لديها EPS (TTM) بقيمة -0.94 و P/E (TTM) بقيمة -4.05.
يعكس هذا الضعف في أداء السعر المood السوقي الأوسع الذي يعاني من عدم اليقين بشأن التعريفات.لكن مع QuantumScape، هناك المزيد.لقد واجهت الشركة رياح معاكسة خلال العام الماضي مع تطور سريع لسوق البطاريات والسيارات الكهربائية وزيادة المنافسة.يقلق المستثمرون أيضًا بشأن قدرة QuantumScape على تسويق تقنيتها، و尽管 أن موقف الشركة النقدي قوي، فمن غير الواضح ما إذا كان يمكنها الحفاظ عليه.
انتهت QuantumScape عام 2024 مع 910.8 مليون دولار من السيولة، والتي من المتوقع أن تدوم حتى النصف الثاني من عام 2028.
(QS )
الآن، نظرة أعمق في الشؤون المالية؛ في حين سيتم إصدار نتائج الربع الأول من عام 2025 في 23 أبريل 2025، أبلغت الشركة عن خسارة صافية حسب المعايير المحاسبية الأمريكية بقيمة 477.9 مليون دولار في عام 2024، بزيادة من 445.1 مليون دولار في عام 2023، وبلغت خسارة EBITDA 285 مليون دولار.كانت نفقات رأس المال 62.1 مليون دولار خلال هذه الفترة.
في رسالة إلى المساهمين، أطلقت الشركة على عام 2024 ”عامًا حاسمًا“، حيث حققت أربعة أهداف رئيسية.تشمل هذه شحن عينات Alpha-2، وزيادة Raptor (عملية أكثر سرعة وفعالية لتعامل الفاصل)، وإطلاق معدات Cobra المتقدمة لتعامل الفاصل.
الهدف الأخير الذي حققته الشركة كان على الجانب المنتج، حيث أطلقت خلية QSE-5.بدأت الشركة في إنتاج عينات QSE-5 بكميات منخفضة، والتي تتميز بالتشغيل عند درجات حرارة منخفضة، وسرعة تفريغ 10C، وشحن سريع في غضون 12 دقيقة، وكثافة طاقوية تبلغ 844 واط/لتر.
“تُمثل هذه المجموعة من الميزات الأدائية قيمة مقنعة لمنصة التكنولوجيا التي يمكننا إنشاؤها: تُمثل QSE-5 بطارية صلبة لا تُضاهى في الصناعة”، وفقًا لما ذكرته الشركة.
أضافت الشركة أن التركيز الرئيسي لها في عام 2025 سيكون على إعداد منصة التكنولوجيا لإطلاق بطارية الليثيوم-المعدن الصلبة أخيرًا في السوق.
أهداف الشركة الرئيسية لهذا العام تشمل جعل Cobra في الإنتاج الأساسي، بعد أن تكون التدفق الإنتاجي الكامل في المكان وReached مستوى جيد من الجودة والانتاجية.تخطط الشركة أيضًا لتحقيق إنتاج عينات QSE-5 بكميات أكبر مع شركة PowerCo.
بمجرد تثبيت معدات الإنتاج الأكثر كفاءة للفاصل والخلية، تكون الخطوة التالية هي شحن عينات QSE-5 إلى العملاء للاختبار، وهو ما تهدف QuantumScape إلى تحقيقه في عام 2026.
سيكون التركيز الرئيسي الآخر هذا العام على توسيع الشراكات التجارية (الترخيص)، والتي بدأت بالفعل في الظهور مع QuantumScape في محادثات نشطة مع两个 من مصنعي السيارات.
“من خلال تنفيذ هذه الأهداف، سنعزز مكانتنا كشركة رائدة عالمية في بطاريات Estado الصلبة”، وفقًا للشركة.
الختام
البطاريات هي مفتاح الثورة الجارية للسيارات الكهربائية في جميع أنحاء العالم.随ما يتطور سوق السيارات الكهربائية مع اتجاه التكهربة وتخزين الطاقة لتكامل الطاقة المتجددة، سوف يزداد دور البطاريات مع مرور الوقت.
目前، بطاريات Blade لشركة بي واي دي و 4680 لشركة تيسلا هي البطاريات الرائدة في السوق، ولكن لا يُعرف الكثير عن ميكانيكاها الداخلية.لذلك، توفر الدراسة الأخيرة نظرة نادرة على تصميم وأداء هذه التقنيات البطارية الرائدة، وكيف تتعامل الشركتان الرائدتان مع نفس المشكلة بشكل مختلف.
تُظهر الدراسة بشكل ملحوظ كيف تركز بي واي دي على التكلفة والكفاءة، في حين تُشدد تيسلا على الأداء.يمكن أن تساعد فلسفات التصميم المبتكرة والمختلفة التي كشفت عنها هذه الدراسة مصنعين البطاريات ومطوري بطاريات الجيل التالي بشكل كبير.
يمكن أن تؤدي الإضاءة حول هذه الفلسفات إلى بطاريات أفضل وأرخص وأكثر أمانًا وطولًا في العمر.随ما تطور تقنية البطارية، سنرى تطوير خلايا متقدمة توفر كفاءة أعلى ومتانة.هذا بدوره سيدفع مستقبل السيارات الكهربائية ليكون أفضل وأكثر تقدمًا.
انقر هنا لمعرفة قائمة أفضل أسهم بطاريات للاستثمار.
الدراسات المرجعية:
1. Gorsch, J., Schneiders, J., Frieges, M., Kampker, A., Muñoz Castro, M., & Siebecke, E. (2025). Contrasting a BYD Blade prismatic cell and Tesla 4680 cylindrical cell with a teardown analysis of design and performance. Cell Reports Physical Science, 6(3), 102453. https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2025.102453
