比亞迪的電池專利 – 來自中國的有邊角的“圓形電芯”

德國《汽車評論》，2023年2月17日作者：盧卡·萊希特編譯：關羽機電科技有限公司有限公司首席執行官劉曉毅博士在特斯拉一直使用圓形電池，而德國制造商仍然使用方形電池或軟包裝電池。中國電池和汽車制造商比亞迪通過開發六邊形“圓形電池”開辟了一條新道路。

正如圖1中比亞迪漢的電池專利經常出現的情況一樣，工程師在開發電池時激發了大自然的創造力，從而產生了圓形電池。只有這樣，才能充分利用空間，提高電池的可靠性。如果不是這樣的話，當然，從單細胞的角度來看，與圓形細胞相比，產生細胞是極其復雜的。當圓形電池被組裝成電池組時，會形成空隙，這導致冷卻效率、空間利用率以及功率密度的降低。

比亞迪已經申請了專利來解決上述問題，這也是受到了大自然的啟發。其想法是：六邊形電池像蜂窩一樣排列，形成所謂的“刀片電池”，準確地說是指六邊形方形電池。

圖3中六邊形單元格和圓形單元格之間的比較，特別是從單元格頂部看時，顯示了這種蜂窩排列的明顯優勢。與圓形電池相比，間隙缺失，因此可以注入更多的電解質來提高電池壽命。此外，六邊形電池使電池組更加穩定，并具有更好的抗碰撞性。比亞迪的專利指出，電池的高度在60到150毫米之間，直徑在15到60毫米之間。具體來說，比亞迪的六邊形電池高度為90毫米，直徑為40毫米，根據通常的命名邏輯，稱為4090電池。比亞迪的磷酸鐵鋰4090電池與特斯拉的4680電池在尺寸上不同，而美國人的電池更厚、更小。比亞迪的六邊形電池和特斯拉的4680電池都比市場上常見的電池大。比亞迪的六邊形電池由磷酸鐵鋰材料制成，而特斯拉的圓形電池由三元材料制成。特斯拉的能量密度約為244Wh/kg，而比亞迪的能量密度為290Wh/kg。

六邊形電池的另一個特點是它的電極。與典型的電池不同，電極布置在上端和下端，而六邊形電池的陰極和陽極布置在電池上方。陰極位于中間，陽極分為三部分并布置在邊緣。這種設計方法可以使電池更簡單，更有效地防止短路。除了電池組，比亞迪的專利還使用了一種基于蜂窩形狀的鋁外殼，這也用于比亞迪的“刀片電池”。這樣一來，比亞迪的電池組中的電池含量為80%至90%，而其他電池組的電池含量僅為60%左右。這種刀片電池尺寸為96厘米長，9厘米高，1.35厘米厚。根據4090個電池的尺寸，電池組至少有大約9厘米的空間用于外殼和冷卻。總的來說，這些電池組仍然非常“纖細”，大多數比梅賽德斯EQ車型長20厘米。進一步的優點：蜂窩結構具有優異的穩定性，更方便進行電池組對電池組（CTP）或電池組對底盤（CTC）的設計。這意味著電池組不需要先將電池單元組成模塊，然后再將模塊組成電池組。相反，電池直接形成電池組。特斯拉的4680電池以這種方式形成電池組，寶馬計劃在2025年采用電池到開放式車身的解決方案來設計新一代電池組。比亞迪的六邊形電池解決了許多問題，為電池組提供了更好的穩定性、更長的壽命和更好的效率。蜂窩結構的電池組能否大規模工業化還有待觀察，這仍然是傳統圓形電池無法超越的優勢。由德國戴姆勒集團創始人兼首席執行官劉曉義博士翻譯，負責20多年的新生產流程、車輛規劃和成本工程；德國物理學家獎獲得者；工業和信息化部“長風計劃”新能源與智能網聯汽車產業智庫專家；

長城汽車技術中心高級技術管理人員；中國工業和信息化出版集團“國家重型裝備出版工程”重點圖書《制造企業成本工程體系》的作者；上海交通大學電子信息與電氣工程學院企業研究生導師；同濟大學汽車工程學院客座教授；工業和信息化部人才交流中心/中國汽車工業培訓基地/高敦財稅學院成本工程專業講師；蓋世汽車“劉小一專欄”作者；CostKey是冠宇機電科技在國內自主研發的第一個云企業成本工程SaaS軟件系統，并獲得了上海市科委創新基金獎。

標簽：比亞迪特斯拉奔馳寶馬長城

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