比亚迪的电池专利 – 来自中国的有边角的“圆形电芯”

德国《汽车评论》，2023年2月17日作者：卢卡·莱希特编译：关羽机电科技有限公司有限公司首席执行官刘晓毅博士在特斯拉一直使用圆形电池，而德国制造商仍然使用方形电池或软包装电池。中国电池和汽车制造商比亚迪通过开发六边形“圆形电池”开辟了一条新道路。

正如图1中比亚迪汉的电池专利经常出现的情况一样，工程师在开发电池时激发了大自然的创造力，从而产生了圆形电池。只有这样，才能充分利用空间，提高电池的可靠性。如果不是这样的话，当然，从单细胞的角度来看，与圆形细胞相比，产生细胞是极其复杂的。当圆形电池被组装成电池组时，会形成空隙，这导致冷却效率、空间利用率以及功率密度的降低。

比亚迪已经申请了专利来解决上述问题，这也是受到了大自然的启发。其想法是：六边形电池像蜂窝一样排列，形成所谓的“刀片电池”，准确地说是指六边形方形电池。

图3中六边形单元格和圆形单元格之间的比较，特别是从单元格顶部看时，显示了这种蜂窝排列的明显优势。与圆形电池相比，间隙缺失，因此可以注入更多的电解质来提高电池寿命。此外，六边形电池使电池组更加稳定，并具有更好的抗碰撞性。比亚迪的专利指出，电池的高度在60到150毫米之间，直径在15到60毫米之间。具体来说，比亚迪的六边形电池高度为90毫米，直径为40毫米，根据通常的命名逻辑，称为4090电池。比亚迪的磷酸铁锂4090电池与特斯拉的4680电池在尺寸上不同，而美国人的电池更厚、更小。比亚迪的六边形电池和特斯拉的4680电池都比市场上常见的电池大。比亚迪的六边形电池由磷酸铁锂材料制成，而特斯拉的圆形电池由三元材料制成。特斯拉的能量密度约为244Wh/kg，而比亚迪的能量密度为290Wh/kg。

六边形电池的另一个特点是它的电极。与典型的电池不同，电极布置在上端和下端，而六边形电池的阴极和阳极布置在电池上方。阴极位于中间，阳极分为三部分并布置在边缘。这种设计方法可以使电池更简单，更有效地防止短路。除了电池组，比亚迪的专利还使用了一种基于蜂窝形状的铝外壳，这也用于比亚迪的“刀片电池”。这样一来，比亚迪的电池组中的电池含量为80%至90%，而其他电池组的电池含量仅为60%左右。这种刀片电池尺寸为96厘米长，9厘米高，1.35厘米厚。根据4090个电池的尺寸，电池组至少有大约9厘米的空间用于外壳和冷却。总的来说，这些电池组仍然非常“纤细”，大多数比梅赛德斯EQ车型长20厘米。进一步的优点：蜂窝结构具有优异的稳定性，更方便进行电池组对电池组（CTP）或电池组对底盘（CTC）的设计。这意味着电池组不需要先将电池单元组成模块，然后再将模块组成电池组。相反，电池直接形成电池组。特斯拉的4680电池以这种方式形成电池组，宝马计划在2025年采用电池到开放式车身的解决方案来设计新一代电池组。比亚迪的六边形电池解决了许多问题，为电池组提供了更好的稳定性、更长的寿命和更好的效率。蜂窝结构的电池组能否大规模工业化还有待观察，这仍然是传统圆形电池无法超越的优势。由德国戴姆勒集团创始人兼首席执行官刘晓义博士翻译，负责20多年的新生产流程、车辆规划和成本工程；德国物理学家奖获得者；工业和信息化部“长风计划”新能源与智能网联汽车产业智库专家；

长城汽车技术中心高级技术管理人员；中国工业和信息化出版集团“国家重型装备出版工程”重点图书《制造企业成本工程体系》的作者；上海交通大学电子信息与电气工程学院企业研究生导师；同济大学汽车工程学院客座教授；工业和信息化部人才交流中心/中国汽车工业培训基地/高敦财税学院成本工程专业讲师；盖世汽车“刘小一专栏”作者；CostKey是冠宇机电科技在国内自主研发的第一个云企业成本工程SaaS软件系统，并获得了上海市科委创新基金奖。

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