比亞迪版“大圓柱”專利解讀

時(shí)間:2022-08-12 08:24來源:電動(dòng)汽車觀察家 作者:朱玉龍
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       近期比亞迪申請(qǐng)的一個(gè)很特殊形狀的正六棱柱電芯的專利引發(fā)業(yè)內(nèi)關(guān)注。
 
       這是一個(gè)《電池和具有其的電池模組、電池包》的實(shí)用新型專利，借鑒蜂巢結(jié)構(gòu)提出一種六棱柱形電池。
 
       這個(gè)專利可能是一種很有意思的腦洞，個(gè)人判斷，六棱柱形狀很可能是比亞迪明修的“棧道”，“陳倉”卻還是大圓柱。
比亞迪會(huì)搞大圓柱或者變種嗎？
 
01
專利解析
 
       在這份專利里面，電池組由若干正棱柱電池單體組成，每個(gè)電池單體都由殼體、蓋體組成。在設(shè)計(jì)中整體的效果確實(shí)挺像蜂巢結(jié)構(gòu)，殼體的一端敞開，蓋體上設(shè)有負(fù)極端子和多個(gè)正極端子。從這個(gè)設(shè)計(jì)特征來看，確實(shí)很像蜂巢，設(shè)計(jì)的構(gòu)思是：
 
       1）希望可以通過提高空間利用率來增大極芯的容量，殼體內(nèi)可以容納更多的電解液，以延長(zhǎng)極芯的使用壽命，從而可以延長(zhǎng)電池的使用壽命；
 
       2）在將多個(gè)電池連接為電池模組時(shí)，有效提高了外部空間利用率，避免電池短路或斷路；
 
       3）電池能夠滿足各種尺寸電池模組的排布需求，以使電池模組適用于各種環(huán)境。
 
       在下圖中，蓋體的周向間隔設(shè)置多個(gè)正極端子（周圍的3個(gè)凸起長(zhǎng)方體為正極），中心的圓柱為負(fù)極，電芯殼體的形狀為正六棱柱形，材料為鋁合金。
 
       專利描述：殼體1的一端敞開，殼體1的形狀為正多棱柱形，蓋體2設(shè)在殼體1的上述 一端，蓋體2與殼體1共同限定出容納空間，蓋體2上設(shè)有負(fù)極端子22和多個(gè)正極端子21，多個(gè)正極端子21沿蓋體2的周向間隔設(shè)置，極芯設(shè)在容納空間內(nèi)。
電芯的結(jié)構(gòu)
 
        極芯為圓柱形卷繞極芯，在這個(gè)正六邊形棱柱的空間內(nèi)。殼體的高度在60~150mm之間，殼體的內(nèi)接圓直徑在15~60mm之間。對(duì)應(yīng)的特斯拉的4680的高度為80mm，內(nèi)徑為46mm，也在此之間。這個(gè)電池的殼體借鑒了蜂巢的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，六棱柱的結(jié)構(gòu)能夠提升整個(gè)空間的利用率，同時(shí)還利用殼體結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了整個(gè)電池的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
 
        我的理解比亞迪這次還是圍繞之前的想法，把大圓柱的電池進(jìn)行外殼改造。由于圓柱單體電池由于外形的限制，當(dāng)較多的圓柱單體電池一起組合時(shí)，相鄰兩個(gè)圓柱單體電池之間的空間較大，使得圓柱電池組的機(jī)械穩(wěn)定性不夠，受到外界振動(dòng)或沖擊時(shí)容易發(fā)生短路或斷路，會(huì)一定程度上影響了圓柱電池組的工作狀態(tài)和安全性。
 
        而通過這種結(jié)構(gòu)，可以讓電芯進(jìn)行一定程度的耦合，其實(shí)這個(gè)殼體就是可以多放一些電解液，也可以采用這種結(jié)構(gòu)+粘膠，讓整個(gè)電池的機(jī)械穩(wěn)定性變強(qiáng)。整個(gè)電芯的制造，還是和圓柱電池的制造相似的。
大圓柱電芯和外殼
 
02
新專利或暗合比亞迪高鎳方向
 
        比亞迪這波新能源汽車的熱銷，和它首先采取磷酸鐵鋰的策略很有關(guān)系。從2021年9月，在中國，磷酸鐵鋰電池開始超越三元電池，在中國以外，磷酸鐵鋰的使用在逐步加快。因?yàn)?2022-2023 年左右專利到期，這使得中國以外的使用限制得以打開。磷酸鐵鋰電池的占比會(huì)快速提升。由于磷酸鐵鋰的能量密度較低，大量部署的領(lǐng)域主要為中小型電動(dòng)汽車。
 
        根據(jù)測(cè)算，磷酸鐵鋰電池在2021 年比三元電池便宜 10-20%，隨著中國逐步取消電動(dòng)汽車補(bǔ)貼，磷酸鐵鋰的成本優(yōu)勢(shì)在2022年以后變得越來越突出。
 
        不過，磷酸鐵鋰的市場(chǎng)份額很可能將在 2030 年后開始萎縮，這是由于電池回收市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)導(dǎo)致的。磷酸鐵鋰電池回收價(jià)值明顯低于三元電池，導(dǎo)致企業(yè)回收意愿不強(qiáng)，整體市場(chǎng)供應(yīng)就會(huì)隨之降低，市場(chǎng)將讓位于 NCM811/Ni90 為代表的三元電池和其他新電池。
不同化學(xué)體系的成本曲線（2021、2025和2025考慮回收）
 
        而在高性能的電池發(fā)展方向上，比亞迪一直沒有深入太多，在目前刀片電池技術(shù)配合高鎳三元，在電芯成組過程中會(huì)存在一些挑戰(zhàn)。因此圍繞卷繞的大圓柱方向，比亞迪給我們開了一個(gè)腦洞，我是覺得這種方法未必是一個(gè)真的東西，后面進(jìn)入大圓柱領(lǐng)域做46系列的電池是可能的。
 
03
比亞迪對(duì)特斯拉供應(yīng)規(guī)�？善�
 
        前段時(shí)間比亞迪集團(tuán)執(zhí)行副總裁廉玉波在接受媒體采訪時(shí)表示，“我們現(xiàn)在跟埃隆馬斯克也是好朋友，馬上也會(huì)給他供電池，大家也是一個(gè)朋友關(guān)系”，而隨后比亞迪采訪視頻刪除，但是最近有消息爆出來已經(jīng)給歐洲供應(yīng)了。
 
        我們能看到幾個(gè)點(diǎn)：
 
        1）比亞迪下屬的弗迪電池確實(shí)在項(xiàng)目開發(fā)和供應(yīng)方面，在進(jìn)行中，包括型號(hào)C112F的型號(hào)都是定制的電池。
 
        2）目前特斯拉還沒有使用比亞迪的電池，公告上尚未看到。
 
        所以目前的狀態(tài)來看，特斯拉從一開始和松下綁定，到在中國市場(chǎng)國產(chǎn)化以后導(dǎo)入LG，再使用寧德時(shí)代的磷酸鐵鋰，核心邏輯就是找到多個(gè)電池供應(yīng)商。事實(shí)上，特斯拉大規(guī)模使用磷酸鐵鋰，和后續(xù)比亞迪大規(guī)模應(yīng)用刀片電池核心的邏輯是一樣的，一方面是低成本，一方面是安全性。
 
        隨著LG的價(jià)格和競(jìng)爭(zhēng)力問題，寧德時(shí)代在特斯拉中國的占比已經(jīng)達(dá)到一個(gè)非常高的比例了，基本在80%以上。
 
        這與特斯拉不同續(xù)航里程的定價(jià)機(jī)制有關(guān)系，一方面是通過30萬這個(gè)線來卡標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航和長(zhǎng)續(xù)航版本，一方面也是價(jià)格和產(chǎn)能交付的情況。2020年，寧德時(shí)代對(duì)特斯拉供貨量為2GWh，到2021年供貨14GWh，2022年1-5月大約為5.9GWh。2021年特斯拉全年實(shí)現(xiàn)交付新車48.4萬輛，其中在國內(nèi)零售32.1萬輛，剩下的16.3萬輛主要出口至日本、歐洲等國家。
 
        如果我們估算，2021年實(shí)際給特斯拉大約21GWh。因此，在柏林工廠的4680電池出來以前，比亞迪將會(huì)在中國為特斯拉生產(chǎn)不少電池，來彌補(bǔ)歐洲市場(chǎng)的需求。
 
        小結(jié)：由于目前信息比較少，主要根據(jù)專利信息和整體的設(shè)計(jì)戰(zhàn)略上去看問題，供大家參考。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 比亞迪 大圓柱電池
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