蜂巢短刀電池不短，得之于手而應于心

　　導讀

　　2月25日，部分媒體代表應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要點、專利布局、智能制造過程等等，評論區(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比，尋找不同點，本文從兩者的開發(fā)初心與專利布局的視角，分析兩者優(yōu)缺點。

　　其實真正懂行的人都知道：無論比亞迪刀片電池還是蜂巢短刀電池，它們的本質都是方型鋁殼電芯的結構創(chuàng)新。要說明這些問題，還得從VDA355模組、MEB590模組說起。

　　通行的VDA355與MEB590模組介紹

　　VDA是德國汽車工業(yè)聯(lián)合會的縮寫。我們通常說到的VDA標準實際上是德國汽車工業(yè)聯(lián)合會2012年推出的模組標準。至于你是圓柱還是軟包、方型，你先做成統(tǒng)一的標準模組，以便設計與維修更換等。標準模組的提出是產(chǎn)業(yè)上下游不斷博弈和探索的結果，是整車標準化和個性化調和的產(chǎn)物。在標準模組提出之前，動力電池規(guī)格可謂百家爭鳴，每家電池廠的尺寸千差萬別，每種匹配車型都有不同規(guī)格。

　　自2012年推出以來，VDA標準已經(jīng)在歐洲經(jīng)過了多年實車驗證，也在寶馬、大眾等品牌上得到廣泛的應用。其中VDA355模組，尺寸（長*寬*高，以下同）為355mm*151mm*108mm。

　　從VDA355標準模組上發(fā)展不同厚度的方型電芯，從最早的1個模組12個電芯開始，單體電芯尺寸為：148mm*90mm*26mm，一個模組裝12電芯；后來這個尺寸發(fā)展出2倍厚148mm*90mm*52mm，單個模組裝6電芯；3倍厚的148mm*90mm*78mm單體電芯來，單個模組裝4個電芯。在2018年前VDA355模組是主流，就單體電芯而言，148mm*90mm*26mm是基礎標準尺寸。

　　2018年，大眾宣布全面進軍電動化，推出電動車模塊化平臺——MEB平臺，并向其它車企開放。MEB模塊化的架構讓造車變得更為容易，同時帶來寬敞的內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用，可謂一石三鳥。

　　大眾推出的MEB590平臺和德國汽車工業(yè)協(xié)會VDA355標準尺寸不僅降低汽車應用期間成本，提升可靠性，而且還兼顧動力電池全生命周期管理，提升電池性價比。尤其對電池廠而言，便于自動化生產(chǎn)和提升電池一致性，有利于減少反復資本投入。

　　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，一個模組裝8只單體電芯。

　　在動力電池結構的演變中，有著更高成組效率的方型電芯逐漸成為發(fā)展趨勢之一，我們大致可以歸納這類基礎單體電芯的尺寸范圍是：長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的方形鋁殼磷酸鐵鋰電芯，電池單體向大容量進化，但電芯形狀更加扁平、窄小的長電芯方案，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)比亞迪官方說法，刀片電池長度可以在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，多種長度厚度可供選擇。仔細研究了它的專利與實用情況，發(fā)現(xiàn)刀片電池真的是腦洞大開，在結構和工程技術上真是全球首創(chuàng)。原來一直沒想通這么長的電芯怎么生產(chǎn)，怎么保持一致性，后來發(fā)現(xiàn)是1-2.5米長的殼體內分三段電芯并聯(lián)或串聯(lián)而成，實際上是一個在外殼內的三個電池組成的模組結構，也可以說是實現(xiàn)無模組解決方案。

　　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、側板、隔圈等和套殼形成單個刀片電池電芯。

　　多個刀片通過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CTP設計在保證了電池包的強度前提下，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構原理，在電池組的側脊面上，粘貼兩塊高強度的強度板，讓刀片電池側面可以承擔支撐作用，使強度再次升級。這一系列設計可以讓刀片電池跳過模組環(huán)節(jié)，直接組成電池包，從而提升空間利用率。

　　這樣的結構可以大幅提高電池體積利用率，在有限的汽車空間內裝下更多的電池，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

　　蜂巢短刀開發(fā)內部叫L600項目，在2019年初啟動，同年4月份上海車展上命名為L6電池，跟比亞迪刀片電池的研發(fā)相差時間不大。此款電芯的設計就是按照高容量，高能量密度標準，高快充能力進行開發(fā)設計。開發(fā)團隊成立后從系統(tǒng)端進行分解開發(fā)，為了實現(xiàn)系統(tǒng)端最高的體積利用率并且需要與常規(guī)590模組的無縫替換，決定了此款電池長度不可能超過600mm的短刀結構，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，正負極蓋板分別設在殼體的兩端，正極極柱和防爆閥設在一端，負極極柱和注液孔設在另外一端，如此設置，可以減小正負極蓋板在電芯內的占用空間，從而增加電芯的儲存能量。

▲蜂巢能源專利截圖

　　2，蜂巢能源在2022年2月25日公告了一份關于電池蓋板的專利《電池的頂蓋以及電池（公告號為CN215911486U）》，從這份專利中也能看到很多關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，進而提高電芯的過流能力。

▲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度L2與蓋板的長度L1滿足0.3≤L2/L1≤0.5，這也驗證了將極柱的面積盡可能做大的趨勢。

　　此外，通過專利截圖我們發(fā)現(xiàn)，蜂巢能源對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，也對極柱與鉚接塊在長度方向上比例進行了限定。短刀電池將正負極蓋板分別設置在殼體的兩個開口，減小正負極蓋板在單體電池內的占用空間，提高了空間利用率，增加電芯的儲存能量密度，進而提高車輛的續(xù)航里程。短刀電芯的極耳位置在側面，在電池包環(huán)節(jié)采用上下雙水冷技術，給電芯配套強大的冷卻結構，結合電機余熱的利用，實現(xiàn)“低溫無衰減技術”。

　　在電芯的尺寸方面，我們發(fā)現(xiàn)蜂巢能源對尺寸比例也進行了限定，長度a≤600mm，10％a≤高度b≤30％a，2％a≤寬度c≤10％a，經(jīng)計算，這個尺寸比例的限定，將長度≤600mm的短刀電芯品類都涵蓋在內了，正好對應了蜂巢能源推出的L3、L4到L6的電芯（電芯長度從340mm到574mm）。其中應用最廣泛的L6尺寸為574mm*21.8mm*118mm。

　　從公開的資訊和專利布局來看，蜂巢能源為短刀電池做了很多前期的準備，將會是未來蜂巢能源的主要發(fā)展方向。

　　通過三者比較，其實短刀不短

　　通過三個電池尺寸對比發(fā)現(xiàn)，比亞迪刀片最長（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計的側重點不同：

　　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智能車領域里保持領先，戰(zhàn)勝對手，電池只是它的基礎，刀片電池確實基于整車系統(tǒng)優(yōu)勢思考優(yōu)化的CTP方案。

　　2，蜂巢能源是新進的動力電池主流企業(yè)，最主要的訴求是在動力電池市場中不被對手壓制，技術自主可控，在生產(chǎn)便利性與裝車實用性的同時與傳統(tǒng)的MEB590模組有切換性，可以快速響應主機廠換代升級，在幫助客戶成功的過程中成就自己。蜂巢短刀的CTP方案其實就是電池底箱有四個格柵，把短刀電池放入并連接即可。實現(xiàn)了新底盤設計與原有MEB底盤的完美兼顧，對快速發(fā)展長城汽車以外的客戶特別有利。

　　3，MEB模組是大眾力推的標準模組或者電池標準品，主要訴求是大眾給眾多電池供應商一個標準指導，按大眾的標準來做，可以進入大眾的供應商體系，方便大眾設計與供應鏈布局。

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