“短刀”有望成趋势?蜂巢能源全面布局短刀专利
发布时间:2022-03-14 16:06:31
关键词:动力电池

“短刀”有望成趋势?蜂巢能源全面布局短刀专利


  撰稿丨电池中国

  编辑丨麦 子

  美编丨CBEA独耀


  2021年12月8日的第二届电池日战略发布上,蜂巢能源正式推出了全域短刀化产品战略,而据电池中国了解,其实自2019年4月在上海车展上首次亮相短刀电芯以来,蜂巢能源在自主创新推出L600短刀磷酸铁锂电芯和磷酸铁锂矩阵电池包(LCTP)的同时就开启了知识产权保护的工作,目前在短刀电池领域布局的专利总量已超过100多项。


  近日,电池中国从相关渠道查询到了蜂巢能源“短刀”电池的相关专利信息,通过对部分“短刀”电池专利的探究和分析,可以看出蜂巢能源对于电池技术路线方向的研判,以及整车视角下电池设计和制造的趋势。


  据悉,蜂巢能源L600短刀磷酸铁类电芯第一代型号为184Ah,采用叠片技术,在能量密度、循环寿命、快充、安全等方面均较目前主流铁锂电池有明显提升。


  一条序列号为CN213988965U的蜂巢能源专利信息显示,在电芯尺寸方面,蜂巢能源对尺寸比例进行了限定,长度a≤600mm,10%a≤高度b≤30%a,2%a≤宽度c≤10%a。经计算,这个尺寸比例的限定,将长度≤600mm的短刀电芯品类都涵盖在内了,这与蜂巢能源所主打的L600“短刀”电池是相呼应的。

  

“短刀”有望成趋势?蜂巢能源全面布局短刀专利

▲蜂巢能源专利截图


  专利信息还显示,“短刀”电芯正负极盖板分别布置在电芯壳体的两端。其中,正极极柱和防爆阀在同一端,负极极柱和注液孔同在另一端。这样设置,可以减小正负极盖板在电芯内的占用空间,从而增加电芯的储存能量。

  

“短刀”有望成趋势?蜂巢能源全面布局短刀专利

▲蜂巢能源专利截图


  不仅如此,两侧出极柱的电芯设计,还可支持PACK环节采用上下双水冷技术,实现更高的安全性。


  为提升电芯充放电性能,目前在技术上尝试将电芯极柱面积设计得尽可能大,进而提高电芯的过流能力。在快充方面,蜂巢能源另一条序列号为CN215911486U的专利信息显示,“短刀”电池铆接块的长度L2与盖板的长度L1满足0.3≤L2/L1≤0.5,这也验证了将极柱的面积尽可能做大的趋势。


“短刀”有望成趋势?蜂巢能源全面布局短刀专利

“短刀”有望成趋势?蜂巢能源全面布局短刀专利

▲蜂巢能源专利截图


  此外,通过专利截图可以看出,蜂巢能源对盖板的宽度与铆接块的宽度,以及铆接块和防爆阀距离盖板边缘的尺寸都做了限定。


“短刀”有望成趋势?蜂巢能源全面布局短刀专利

▲蜂巢能源专利截图


  不仅如此,为了保证电芯具有良好的充放电性能,也对极柱与铆接块在长度方向上的比例进行了限定。


  值得注意的是,电芯如果过长电池会影响到快充性能的发挥,蜂巢能源选择L300~600这种“短刀”标准电芯,结合极柱设计方面的创新,可以实现更好的快充性能,满足快充补能需求。

  

“短刀”有望成趋势?蜂巢能源全面布局短刀专利

▲蜂巢能源专利截图


  在电池包方面,蜂巢能源还有一条序列号为CN 211629176 U的专利信息显示,通过壳体和多个电芯配合,在生产电池包的过程中,不需要先将多个电芯设置成电池模组,能够省去电池包内非必要的零部件的设置,可以增加电池包内电芯的设置数量,从而可以提升电池包的续航能力,并且,也能够简化电池包的装配工序,可以提升电池包的生产效率,也可以降低电池包的生产成本。


  据电池中国了解,自2019年提出L600标准短刀电芯设计思路和理念以来,蜂巢能源通过自主创新,推出L600短刀磷酸铁锂电芯和磷酸铁锂矩阵电池包(LCTP),目前其布局的专利总量已超过100多项。


  对于目前主流的方形电池148mm~222mm的长度尺寸来说,长薄结构电芯散热性更好,且本身可以作为结构件,叠加CTP无模组技术,可以实现更好的安全性、更低成本,以及更高的体积利用率,电芯长薄化已成动力电池演化的行业共识。


  基于此思路,2019年4月上海车展蜂巢能源展出了L600电芯(长度600mm的电芯),比亚迪2020年3月在深圳卫视召开刀片电池发布会推出了长度从600mm-2500mm不同规格的刀片电池。两者都是从汽车的角度出发思考,电芯设计多长可以与汽车地盘宽度相匹配。


  至于为何开发600mm,蜂巢能源是这么认为的:L600电芯可以适配主流的A0级-A级车型,B级以上平台虽然适用于长度在1150mm~1300mm的长刀片电芯,但电芯过长则面临兼容性难题,在不同电动车型平台适配性有很大挑战,且工艺难度比较大,而L600标准化“短刀”电芯,可以灵活适配于B级以上车型。


  将刀片电芯标准化既是车企的渴求,也是电池企业制造和降本的内在诉求。


  车端,大众汽车在2021年发布了“标准电芯”规划,计划到2030年,“标准电芯”覆盖其80%车型;特斯拉从21700迭代到4680,其背后同样是探索制造效率和成本兼得的新一代圆柱电芯标准;比亚迪尝试以“刀片”电池探索自有电动平台的标准电芯路径。


  主流车企基于电动平台开发车型,为减少开发成本,提升新车型推出效率,电池兼容将是重要趋势。


  电池端,基于对全球汽车电动化、储能产业发展的研判,包括宁德时代、蜂巢能源、LG新能源、SK on、比亚迪、亿纬锂能、国轩高科、远景动力、孚能科技等头部电池企业都进行了数百GWh的产能布局,大规模制造迎来挑战。


  无论是从整车视角考虑,还是电池大规模制造和应对未来电池技术路线变化角度来看,未来电池的标准化、兼容性都将是趋势。


  基于兼容性、电芯性能提升、规模化制造等多个维度的综合考量,蜂巢能源在2019年就将标准化“短刀”电池作为重点发力的方向之一,并提出“短刀”电池将成为未来最具竞争力的品类,蜂巢能源将重点布局电动全领域电池“短刀”化。


  兼容、适配性方面:L600短刀电芯设计,依托叠片工艺优势,支持切换590标准模组,实现串并联方案灵活变化,以高标准化、灵活性的特点可最大化降低电池包的设计难度;基于灵活的兼容性,电芯可广泛适配不同纯电动平台车型。


  这种兼容还体现在不同材料体系方面。正如大众汽车计划推出的标准电芯可以兼容磷酸铁锂、三元、富锂锰、固态电池,蜂巢能源“短刀”电池未来也将兼容三元、无钴等材料体系。


  规模化生产制造方面:目前头部电池企业动辄数百GWh的产能布局,且分布在不同基地,标准化的“短刀”电芯一方面有利于新基地的产线快速“复制”和产能释放,降低产线调试和运营成本。


  另外,从制造本身来看,长薄电芯面临的最大问题是良率的控制和大规模制造的效率问题,“相比其它长度,L600短电芯在长短之间找到了一个相对平衡点,在良率控制和大规模工业化量产方面优势明显。”


  在电芯性能发挥方面:除了前述专利信息显示,通过极柱设计和电芯长度控制,实现了良好的充放电性能;依托叠片工艺、长薄电芯特点,在能量密度、安全、循环等方面也都有更好的表现。


  作为动力电池领域的新生力量,蜂巢能源敢于率先提出标准化“短刀”电池,并与大众、特斯拉、比亚迪等车企在电池标准化趋势的判断不谋而合,小编推测:


  首先,这或与蜂巢能源有着整车基因,研发团队能从整车视角审视汽车电池发展趋势有着密切关系。


  其次,蜂巢能源动力电池产能需求迫切,需要加快优质产能释放。最新数据显示,今年1月蜂巢能源动力电池装机量已经位居国内TOP5。根据规划,其到2025年电池产能将达到600GWh,产业基地布局超过10个。标准化、兼容性的“短刀”电池不仅可以加快产能落地,利于其大规模制造和降低成本,还能应对技术路线的不确定风险,最大化降低整体风险。


  再者,蜂巢能源背后雄厚的研发体量支撑起其对电池技术趋势的理解和判断。数据显示,蜂巢能源自2018年成立至今,已拥有授权专利1970项,“2021年中国动力电池专利公开量创新主体TOP20”名单中,蜂巢能源以878件的数量排名第1。在另一份“2020年中国动力电池专利公开量创新主体TOP10”榜单中,蜂巢能源以586件的数量排名第1。


  “短刀”有望成趋势?蜂巢能源全面布局短刀专利


  接下来,在全球主流车企加大电动化布局的背景下,国内外头部车企悉数都在加码电动平台的研发,汽车动力电池未来势必要走向兼容性颇高的“标准化”之路,而这个标准化也应该是在有限范围内的“多元化”,较早进行这一布局的企业,有望凭借与车企的合作不断扩大市场份额,进而影响到其它电池企业的标准路线,而标准化在制造、成本等维度将会进一步拉开不同企业的竞争力。

稿件来源: 电池中国网
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