德國《車評》，2023年2月17日

作者:Luca Leicht

編譯者:劉曉毅博士，觀昱機(jī)電技術(shù)有限公司CEO

在特斯拉一直采用圓形電芯同時，尤其德國的廠家依然用方形電芯或者軟包電芯。中國的電池和汽車制造商比亞迪開辟了一條新的道路，開發(fā)出六邊形的“圓電芯”。

圖1比亞迪漢的電池專利

如常常發(fā)生的， 工程師們在開發(fā)電池時，從大自然激發(fā)出創(chuàng)意， 因此產(chǎn)生了圓形電芯， 只有這樣， 才能充分利用空間、 并提高電池的可靠性， 如果不是這樣的話， 生產(chǎn)電芯比起圓形電芯來說，是不可比擬的復(fù)雜， 當(dāng)然， 這是從單個電芯來看的話。當(dāng)把圓形電芯組裝成電池包時， 形成其中空隙， 這些空隙導(dǎo)致冷卻效率下降、 空間利用率減小因此功率密度降低。

圖2六邊形電芯)

比亞迪申請了一個專利，因此解決了上述問題，也是受到大自然的啟發(fā)。創(chuàng)意是:六邊形的電芯，然后如同蜂巢一樣排列，由此而組成所謂“刀片電池”，準(zhǔn)確地說，這是指六邊形的方形電芯。

圖3六邊形電芯與圓形電芯的對比

尤其是從電芯頂部看去，這種蜂巢式排列的優(yōu)點(diǎn)顯而易見。對比圓形電芯，其中空隙不見了，因此可以注入更多的電解液來提高電芯壽命，此外， 六邊形電芯使得電池包更加穩(wěn)固、擁有更好的防撞性能。

比亞迪專利指出電芯的高度介于60至150毫米，直徑15至60毫米。具體地說，高度90毫米，直徑為40毫米，按照通常的命名邏輯，比亞迪的六邊形電芯稱為4090電芯。

比亞迪的磷酸鐵鋰4090電芯，在尺寸上有別于特斯拉的4680電芯，美國人的是更厚、更小(高度)，比亞迪的六邊形電芯和特斯拉的4680電芯都比市場上通常的電芯要大些。比亞迪的六邊形電芯采用磷酸鐵鋰材料、特斯拉的圓形電芯采用三元材料(鎳、錳、鈷)，以此得到的能量密度:特斯拉約為244Wh/kg, 而比亞迪的為290Wh/kg(比亞迪的專利未公開這個數(shù)據(jù)、依據(jù)理論推算出)。

圖4六邊形電芯電極布置)

另外一個六邊形電芯的特征是它的電極。不同于通常的電芯，電極布置在上、下端，六邊形電芯的陰極、陽極均布置在電芯上方，陰極位于中間，陽極(21)分為三部分布置在邊上， 這樣設(shè)計的方式， 可以使電芯更簡單、 更防止短路。

再說電池包，比亞迪的專利里采用基于蜂巢形的鋁外殼，這種結(jié)構(gòu)也用于比亞迪的“刀片電池”。這樣，比亞迪的電池包擁有80%至90%的電芯含量，別的電池包電芯含量僅為約60%。這樣的刀片電池尺寸96厘米長、9厘米高、1.35厘米厚，按照4090電芯尺寸，電池包至少有約9厘米的空間用于外殼和冷卻。總體來說，這樣的電池包依然很“苗條”，對比梅賽德斯的EQ車型，大多數(shù)多出20厘米。

進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn):蜂巢結(jié)構(gòu)擁有非常好的穩(wěn)定性，并更便于Cell-to-Pack或者Cell-to-Chassis(CTC)的電池包設(shè)計，這意味著，不需要先把電芯組成模組，然后才由模組組成電池包，而是直接由電芯組成電池包(編譯者注:目的是降低成本、減輕重量)。特斯拉的4680電芯就是這樣組成電池包的、寶馬計劃2025年新一代電池包設(shè)計采用Cell-to-Open-Body方案。

比亞迪的六邊形電芯解決了許多問題、使電池包有更好的穩(wěn)定性、更長的壽命、更好的效率。擁有蜂巢結(jié)構(gòu)的電池包是否能夠大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，令人拭目以待，這也是傳統(tǒng)圓形電芯的至今無法超越的優(yōu)點(diǎn)。

編譯者 劉曉毅博士創(chuàng)始人、CEO)，德國戴姆勒集團(tuán)(奔馳汽車)20多年新生產(chǎn)工藝、整車企劃(含新能源汽車)和成本工程；德國物理學(xué)家獎獲得者；工信部“長風(fēng)計劃”新能源與智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)智庫專家；長城汽車技術(shù)中心高層技術(shù)管理；中國工信出版集團(tuán)“國之重器出版工程”重點(diǎn)圖書《制造企業(yè)的成本工程體系》作者；上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院研究生企業(yè)導(dǎo)師；同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院客座教授; 工信部人才交流中心/中國汽車產(chǎn)業(yè)培訓(xùn)基地/高頓財稅學(xué)院成本工程特聘講師；蓋世汽車《劉曉毅專欄》作者；CostKey是觀昱機(jī)電技術(shù)自主開發(fā)的國內(nèi)首個云端企業(yè)級成本工程SaaS軟件系統(tǒng)， 獲得上海市科委創(chuàng)新基金獎。

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