蜂巢短刀电池不短，得之于手而应于心

　　导读

　　2月25日，部分媒体代表应邀参观蜂巢能源金坛工厂，零距离探访蜂巢能源“短刀”电池的智能制造过程。媒体代表参观完后与观众分享了蜂巢能源短刀电池的技术要点、专利布局、智能制造过程等等，评论区很是活跃，很多人希望看到蜂巢短刀电池与比亚迪刀片电池的对比，寻找不同点，本文从两者的开发初心与专利布局的视角，分析两者优缺点。

　　其实真正懂行的人都知道：无论比亚迪刀片电池还是蜂巢短刀电池，它们的本质都是方型铝壳电芯的结构创新。要说明这些问题，还得从VDA355模组、MEB590模组说起。

　　通行的VDA355与MEB590模组介绍

　　VDA是德国汽车工业联合会的缩写。我们通常说到的VDA标准实际上是德国汽车工业联合会2012年推出的模组标准。至于你是圆柱还是软包、方型，你先做成统一的标准模组，以便设计与维修更换等。标准模组的提出是产业上下游不断博弈和探索的结果，是整车标准化和个性化调和的产物。在标准模组提出之前，动力电池规格可谓百家争鸣，每家电池厂的尺寸千差万别，每种匹配车型都有不同规格。

　　自2012年推出以来，VDA标准已经在欧洲经过了多年实车验证，也在宝马、大众等品牌上得到广泛的应用。其中VDA355模组，尺寸（长*宽*高，以下同）为355mm*151mm*108mm。

　　从VDA355标准模组上发展不同厚度的方型电芯，从最早的1个模组12个电芯开始，单体电芯尺寸为：148mm*90mm*26mm，一个模组装12电芯；后来这个尺寸发展出2倍厚148mm*90mm*52mm，单个模组装6电芯；3倍厚的148mm*90mm*78mm单体电芯来，单个模组装4个电芯。在2018年前VDA355模组是主流，就单体电芯而言，148mm*90mm*26mm是基础标准尺寸。

　　2018年，大众宣布全面进军电动化，推出电动车模块化平台——MEB平台，并向其它车企开放。MEB模块化的架构让造车变得更为容易，同时带来宽敞的内部空间和更高的操控性能，而在日后维修保养上，通用率更高的零配件也降低了用户日后用车的费用，可谓一石三鸟。

　　大众推出的MEB590平台和德国汽车工业协会VDA355标准尺寸不仅降低汽车应用期间成本，提升可靠性，而且还兼顾动力电池全生命周期管理，提升电池性价比。尤其对电池厂而言，便于自动化生产和提升电池一致性，有利于减少反复资本投入。

　　MEB590模组尺寸590mm*225mm*108mm，单体方型电芯尺寸220mm*100mm*22mm，一个模组装24只单体电芯；然后有发展成两倍厚的单体电芯，尺寸是220mm*100mm*44mm，一个模组装12只单体电芯；发展成三倍厚的单体电芯，尺寸是220mm*100mm*66mm，一个模组装8只单体电芯。

　　在动力电池结构的演变中，有着更高成组效率的方型电芯逐渐成为发展趋势之一，我们大致可以归纳这类基础单体电芯的尺寸范围是：长148-220mm，高90-100mm，厚22-26mm。

　　比亚迪刀片电池介绍

　　比亚迪的刀片电池是基于比亚迪擅长的方形铝壳磷酸铁锂电芯，电池单体向大容量进化，但电芯形状更加扁平、窄小的长电芯方案，因此形象化的取名“刀片”。搭载在比亚迪“汉”上的刀片电池电芯尺寸为905mm*13.5mm*118mm。但根据比亚迪官方说法，刀片电池长度可以在600—2500mm之间任意客制化，可以覆盖几乎所有乘用车的电池应用。

　　目前刀片电池有单串刀片电池、多串刀片电池和多串方块电池三大类，灵活性高，多种长度厚度可供选择。仔细研究了它的专利与实用情况，发现刀片电池真的是脑洞大开，在结构和工程技术上真是全球首创。原来一直没想通这么长的电芯怎么生产，怎么保持一致性，后来发现是1-2.5米长的壳体内分三段电芯并联或串联而成，实际上是一个在外壳内的三个电池组成的模组结构，也可以说是实现无模组解决方案。

　　刀片电池生产工艺是：使用叠片工艺是将正负极极片、隔膜裁成规定尺寸的大小，随后将正极极片、隔膜、负极极片叠合成小电芯单体，再将小电芯单体叠放并联组成大电芯，然后装配盖板、侧板、隔圈等和套壳形成单个刀片电池电芯。

　　多个刀片通过阵列的方式排布在一起，就像“刀片”一样插入到电池包里面，通过CTP设计在保证了电池包的强度前提下，省去了横梁、纵梁以及螺栓等附件。此外，刀片电池还借鉴了蜂窝铝板的结构原理，在电池组的侧脊面上，粘贴两块高强度的强度板，让刀片电池侧面可以承担支撑作用，使强度再次升级。这一系列设计可以让刀片电池跳过模组环节，直接组成电池包，从而提升空间利用率。

　　这样的结构可以大幅提高电池体积利用率，在有限的汽车空间内装下更多的电池，从而使磷酸铁锂电池在续航里程上匹敌三元锂电池。

　　比亚迪刀片电池模组尺寸为905/1280/2000/2500mm*13.5mm*118mm。

　　蜂巢短刀电池介绍

　　蜂巢短刀开发内部叫L600项目，在2019年初启动，同年4月份上海车展上命名为L6电池，跟比亚迪刀片电池的研发相差时间不大。此款电芯的设计就是按照高容量，高能量密度标准，高快充能力进行开发设计。开发团队成立后从系统端进行分解开发，为了实现系统端最高的体积利用率并且需要与常规590模组的无缝替换，决定了此款电池长度不可能超过600mm的短刀结构，蜂巢能源官方命名为蜂巢短刀电池，昵称“六条君”。

　　1，在蜂巢能源2021年8月17日公告的序号为CN213988965U的专利中展示了短刀电池。

▲蜂巢能源专利截图

　　专利图片显示，正负极盖板分别设在壳体的两端，正极极柱和防爆阀设在一端，负极极柱和注液孔设在另外一端，如此设置，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。

▲蜂巢能源专利截图

　　2，蜂巢能源在2022年2月25日公告了一份关于电池盖板的专利《电池的顶盖以及电池（公告号为CN215911486U）》，从这份专利中也能看到很多关于蜂巢能源短刀的资料。

　　在电芯的极柱方面，由于充放电性能的需要，需要把极柱的面积尽可能做大，进而提高电芯的过流能力。

▲蜂巢能源专利截图

　　蜂巢能源的CN215911486U这件专利，也是提到了铆接块的长度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。

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

▲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比例进行了限定。短刀电池将正负极盖板分别设置在壳体的两个开口，减小正负极盖板在单体电池内的占用空间，提高了空间利用率，增加电芯的储存能量密度，进而提高车辆的续航里程。短刀电芯的极耳位置在侧面，在电池包环节采用上下双水冷技术，给电芯配套强大的冷却结构，结合电机余热的利用，实现“低温无衰减技术”。

　　在电芯的尺寸方面，我们发现蜂巢能源对尺寸比例也进行了限定，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，正好对应了蜂巢能源推出的L3、L4到L6的电芯（电芯长度从340mm到574mm）。其中应用最广泛的L6尺寸为574mm*21.8mm*118mm。

　　从公开的资讯和专利布局来看，蜂巢能源为短刀电池做了很多前期的准备，将会是未来蜂巢能源的主要发展方向。

　　通过三者比较，其实短刀不短

　　通过三个电池尺寸对比发现，比亚迪刀片最长（1000-2500毫米）、蜂巢短刀次之（300-600毫米）、MEB590模组单体电芯最短（220毫米）。

　　这里面包含着各种设计的侧重点不同：

　　1，比亚迪是新能源汽车产业里全产业链自研的企业，最主要的诉求是在电动智能车领域里保持领先，战胜对手，电池只是它的基础，刀片电池确实基于整车系统优势思考优化的CTP方案。

　　2，蜂巢能源是新进的动力电池主流企业，最主要的诉求是在动力电池市场中不被对手压制，技术自主可控，在生产便利性与装车实用性的同时与传统的MEB590模组有切换性，可以快速响应主机厂换代升级，在帮助客户成功的过程中成就自己。蜂巢短刀的CTP方案其实就是电池底箱有四个格栅，把短刀电池放入并连接即可。实现了新底盘设计与原有MEB底盘的完美兼顾，对快速发展长城汽车以外的客户特别有利。

　　3，MEB模组是大众力推的标准模组或者电池标准品，主要诉求是大众给众多电池供应商一个标准指导，按大众的标准来做，可以进入大众的供应商体系，方便大众设计与供应链布局。

　　目前可以初步判定：在磷酸铁锂或者将来的钠离子电池技术下，长薄型电池将成为主要发展方向，长度在600毫米以上到2.5米以内专利被比亚迪申请完成，300-600毫米间被蜂巢能源申请完成，各有各的主攻方向，各有各的主要诉求。