蜂巢短刀電池不短，得之于手而應(yīng)于心

　　導(dǎo)讀

　　2月25日，部分媒體代表應(yīng)邀參觀蜂巢能源金壇工廠，零距離探訪蜂巢能源“短刀”電池的智能制造過(guò)程。媒體代表參觀完后與觀眾分享了蜂巢能源短刀電池的技術(shù)要點(diǎn)、專利布局、智能制造過(guò)程等等，評(píng)論區(qū)很是活躍，很多人希望看到蜂巢短刀電池與比亞迪刀片電池的對(duì)比，尋找不同點(diǎn)，本文從兩者的開(kāi)發(fā)初心與專利布局的視角，分析兩者優(yōu)缺點(diǎn)。

　　其實(shí)真正懂行的人都知道：無(wú)論比亞迪刀片電池還是蜂巢短刀電池，它們的本質(zhì)都是方型鋁殼電芯的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。要說(shuō)明這些問(wèn)題，還得從VDA355模組、MEB590模組說(shuō)起。

　　通行的VDA355與MEB590模組介紹

　　VDA是德國(guó)汽車工業(yè)聯(lián)合會(huì)的縮寫(xiě)。我們通常說(shuō)到的VDA標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是德國(guó)汽車工業(yè)聯(lián)合會(huì)2012年推出的模組標(biāo)準(zhǔn)。至于你是圓柱還是軟包、方型，你先做成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)模組，以便設(shè)計(jì)與維修更換等。標(biāo)準(zhǔn)模組的提出是產(chǎn)業(yè)上下游不斷博弈和探索的結(jié)果，是整車標(biāo)準(zhǔn)化和個(gè)性化調(diào)和的產(chǎn)物。在標(biāo)準(zhǔn)模組提出之前，動(dòng)力電池規(guī)格可謂百家爭(zhēng)鳴，每家電池廠的尺寸千差萬(wàn)別，每種匹配車型都有不同規(guī)格。

　　自2012年推出以來(lái)，VDA標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在歐洲經(jīng)過(guò)了多年實(shí)車驗(yàn)證，也在寶馬、大眾等品牌上得到廣泛的應(yīng)用。其中VDA355模組，尺寸（長(zhǎng)*寬*高，以下同）為355mm*151mm*108mm。

　　從VDA355標(biāo)準(zhǔn)模組上發(fā)展不同厚度的方型電芯，從最早的1個(gè)模組12個(gè)電芯開(kāi)始，單體電芯尺寸為：148mm*90mm*26mm，一個(gè)模組裝12電芯；后來(lái)這個(gè)尺寸發(fā)展出2倍厚148mm*90mm*52mm，單個(gè)模組裝6電芯；3倍厚的148mm*90mm*78mm單體電芯來(lái)，單個(gè)模組裝4個(gè)電芯。在2018年前VDA355模組是主流，就單體電芯而言，148mm*90mm*26mm是基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)尺寸。

　　2018年，大眾宣布全面進(jìn)軍電動(dòng)化，推出電動(dòng)車模塊化平臺(tái)——MEB平臺(tái)，并向其它車企開(kāi)放。MEB模塊化的架構(gòu)讓造車變得更為容易，同時(shí)帶來(lái)寬敞的內(nèi)部空間和更高的操控性能，而在日后維修保養(yǎng)上，通用率更高的零配件也降低了用戶日后用車的費(fèi)用，可謂一石三鳥(niǎo)。

　　大眾推出的MEB590平臺(tái)和德國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)VDA355標(biāo)準(zhǔn)尺寸不僅降低汽車應(yīng)用期間成本，提升可靠性，而且還兼顧動(dòng)力電池全生命周期管理，提升電池性價(jià)比。尤其對(duì)電池廠而言，便于自動(dòng)化生產(chǎn)和提升電池一致性，有利于減少反復(fù)資本投入。

　　MEB590模組尺寸590mm*225mm*108mm，單體方型電芯尺寸220mm*100mm*22mm，一個(gè)模組裝24只單體電芯；然后有發(fā)展成兩倍厚的單體電芯，尺寸是220mm*100mm*44mm，一個(gè)模組裝12只單體電芯；發(fā)展成三倍厚的單體電芯，尺寸是220mm*100mm*66mm，一個(gè)模組裝8只單體電芯。

　　在動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)的演變中，有著更高成組效率的方型電芯逐漸成為發(fā)展趨勢(shì)之一，我們大致可以歸納這類基礎(chǔ)單體電芯的尺寸范圍是：長(zhǎng)148-220mm，高90-100mm，厚22-26mm。

　　比亞迪刀片電池介紹

　　比亞迪的刀片電池是基于比亞迪擅長(zhǎng)的方形鋁殼磷酸鐵鋰電芯，電池單體向大容量進(jìn)化，但電芯形狀更加扁平、窄小的長(zhǎng)電芯方案，因此形象化的取名“刀片”。搭載在比亞迪“漢”上的刀片電池電芯尺寸為905mm*13.5mm*118mm。但根據(jù)比亞迪官方說(shuō)法，刀片電池長(zhǎng)度可以在600—2500mm之間任意客制化，可以覆蓋幾乎所有乘用車的電池應(yīng)用。

　　目前刀片電池有單串刀片電池、多串刀片電池和多串方塊電池三大類，靈活性高，多種長(zhǎng)度厚度可供選擇。仔細(xì)研究了它的專利與實(shí)用情況，發(fā)現(xiàn)刀片電池真的是腦洞大開(kāi)，在結(jié)構(gòu)和工程技術(shù)上真是全球首創(chuàng)。原來(lái)一直沒(méi)想通這么長(zhǎng)的電芯怎么生產(chǎn)，怎么保持一致性，后來(lái)發(fā)現(xiàn)是1-2.5米長(zhǎng)的殼體內(nèi)分三段電芯并聯(lián)或串聯(lián)而成，實(shí)際上是一個(gè)在外殼內(nèi)的三個(gè)電池組成的模組結(jié)構(gòu)，也可以說(shuō)是實(shí)現(xiàn)無(wú)模組解決方案。

　　刀片電池生產(chǎn)工藝是：使用疊片工藝是將正負(fù)極極片、隔膜裁成規(guī)定尺寸的大小，隨后將正極極片、隔膜、負(fù)極極片疊合成小電芯單體，再將小電芯單體疊放并聯(lián)組成大電芯，然后裝配蓋板、側(cè)板、隔圈等和套殼形成單個(gè)刀片電池電芯。

　　多個(gè)刀片通過(guò)陣列的方式排布在一起，就像“刀片”一樣插入到電池包里面，通過(guò)CTP設(shè)計(jì)在保證了電池包的強(qiáng)度前提下，省去了橫梁、縱梁以及螺栓等附件。此外，刀片電池還借鑒了蜂窩鋁板的結(jié)構(gòu)原理，在電池組的側(cè)脊面上，粘貼兩塊高強(qiáng)度的強(qiáng)度板，讓刀片電池側(cè)面可以承擔(dān)支撐作用，使強(qiáng)度再次升級(jí)。這一系列設(shè)計(jì)可以讓刀片電池跳過(guò)模組環(huán)節(jié)，直接組成電池包，從而提升空間利用率。

　　這樣的結(jié)構(gòu)可以大幅提高電池體積利用率，在有限的汽車空間內(nèi)裝下更多的電池，從而使磷酸鐵鋰電池在續(xù)航里程上匹敵三元鋰電池。

　　比亞迪刀片電池模組尺寸為905/1280/2000/2500mm*13.5mm*118mm。

　　蜂巢短刀電池介紹

　　蜂巢短刀開(kāi)發(fā)內(nèi)部叫L600項(xiàng)目，在2019年初啟動(dòng)，同年4月份上海車展上命名為L(zhǎng)6電池，跟比亞迪刀片電池的研發(fā)相差時(shí)間不大。此款電芯的設(shè)計(jì)就是按照高容量，高能量密度標(biāo)準(zhǔn)，高快充能力進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)成立后從系統(tǒng)端進(jìn)行分解開(kāi)發(fā)，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)端最高的體積利用率并且需要與常規(guī)590模組的無(wú)縫替換，決定了此款電池長(zhǎng)度不可能超過(guò)600mm的短刀結(jié)構(gòu)，蜂巢能源官方命名為蜂巢短刀電池，昵稱“六條君”。

　　1，在蜂巢能源2021年8月17日公告的序號(hào)為CN213988965U的專利中展示了短刀電池。

▲蜂巢能源專利截圖

　　專利圖片顯示，正負(fù)極蓋板分別設(shè)在殼體的兩端，正極極柱和防爆閥設(shè)在一端，負(fù)極極柱和注液孔設(shè)在另外一端，如此設(shè)置，可以減小正負(fù)極蓋板在電芯內(nèi)的占用空間，從而增加電芯的儲(chǔ)存能量。

▲蜂巢能源專利截圖

　　2，蜂巢能源在2022年2月25日公告了一份關(guān)于電池蓋板的專利《電池的頂蓋以及電池（公告號(hào)為CN215911486U）》，從這份專利中也能看到很多關(guān)于蜂巢能源短刀的資料。

　　在電芯的極柱方面，由于充放電性能的需要，需要把極柱的面積盡可能做大，進(jìn)而提高電芯的過(guò)流能力。

▲蜂巢能源專利截圖

　　蜂巢能源的CN215911486U這件專利，也是提到了鉚接塊的長(zhǎng)度L2與蓋板的長(zhǎng)度L1滿足0.3≤L2/L1≤0.5，這也驗(yàn)證了將極柱的面積盡可能做大的趨勢(shì)。

　　此外，通過(guò)專利截圖我們發(fā)現(xiàn)，蜂巢能源對(duì)蓋板的寬度與與鉚接塊的寬度，以及鉚接塊和防爆閥距離蓋板邊緣的尺寸都做了限定。

▲蜂巢能源專利截圖

　　不僅如此，為了保證電芯具有良好的充放電性能，也對(duì)極柱與鉚接塊在長(zhǎng)度方向上比例進(jìn)行了限定。短刀電池將正負(fù)極蓋板分別設(shè)置在殼體的兩個(gè)開(kāi)口，減小正負(fù)極蓋板在單體電池內(nèi)的占用空間，提高了空間利用率，增加電芯的儲(chǔ)存能量密度，進(jìn)而提高車輛的續(xù)航里程。短刀電芯的極耳位置在側(cè)面，在電池包環(huán)節(jié)采用上下雙水冷技術(shù)，給電芯配套強(qiáng)大的冷卻結(jié)構(gòu)，結(jié)合電機(jī)余熱的利用，實(shí)現(xiàn)“低溫?zé)o衰減技術(shù)”。

　　在電芯的尺寸方面，我們發(fā)現(xiàn)蜂巢能源對(duì)尺寸比例也進(jìn)行了限定，長(zhǎng)度a≤600mm，10％a≤高度b≤30％a，2％a≤寬度c≤10％a，經(jīng)計(jì)算，這個(gè)尺寸比例的限定，將長(zhǎng)度≤600mm的短刀電芯品類都涵蓋在內(nèi)了，正好對(duì)應(yīng)了蜂巢能源推出的L3、L4到L6的電芯（電芯長(zhǎng)度從340mm到574mm）。其中應(yīng)用最廣泛的L6尺寸為574mm*21.8mm*118mm。

　　從公開(kāi)的資訊和專利布局來(lái)看，蜂巢能源為短刀電池做了很多前期的準(zhǔn)備，將會(huì)是未來(lái)蜂巢能源的主要發(fā)展方向。

　　通過(guò)三者比較，其實(shí)短刀不短

　　通過(guò)三個(gè)電池尺寸對(duì)比發(fā)現(xiàn)，比亞迪刀片最長(zhǎng)（1000-2500毫米）、蜂巢短刀次之（300-600毫米）、MEB590模組單體電芯最短（220毫米）。

　　這里面包含著各種設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)不同：

　　1，比亞迪是新能源汽車產(chǎn)業(yè)里全產(chǎn)業(yè)鏈自研的企業(yè)，最主要的訴求是在電動(dòng)智能車領(lǐng)域里保持領(lǐng)先，戰(zhàn)勝對(duì)手，電池只是它的基礎(chǔ)，刀片電池確實(shí)基于整車系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)思考優(yōu)化的CTP方案。

　　2，蜂巢能源是新進(jìn)的動(dòng)力電池主流企業(yè)，最主要的訴求是在動(dòng)力電池市場(chǎng)中不被對(duì)手壓制，技術(shù)自主可控，在生產(chǎn)便利性與裝車實(shí)用性的同時(shí)與傳統(tǒng)的MEB590模組有切換性，可以快速響應(yīng)主機(jī)廠換代升級(jí)，在幫助客戶成功的過(guò)程中成就自己。蜂巢短刀的CTP方案其實(shí)就是電池底箱有四個(gè)格柵，把短刀電池放入并連接即可。實(shí)現(xiàn)了新底盤(pán)設(shè)計(jì)與原有MEB底盤(pán)的完美兼顧，對(duì)快速發(fā)展長(zhǎng)城汽車以外的客戶特別有利。

　　3，MEB模組是大眾力推的標(biāo)準(zhǔn)模組或者電池標(biāo)準(zhǔn)品，主要訴求是大眾給眾多電池供應(yīng)商一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)，按大眾的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)做，可以進(jìn)入大眾的供應(yīng)商體系，方便大眾設(shè)計(jì)與供應(yīng)鏈布局。

　　目前可以初步判定：在磷酸鐵鋰或者將來(lái)的鈉離子電池技術(shù)下，長(zhǎng)薄型電池將成為主要發(fā)展方向，長(zhǎng)度在600毫米以上到2.5米以內(nèi)專利被比亞迪申請(qǐng)完成，300-600毫米間被蜂巢能源申請(qǐng)完成，各有各的主攻方向，各有各的主要訴求。