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(cāng)”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(lái)看,確實(shí)很像蜂巢,設(shè)計(jì)的構(gòu)思是:
1)希望可以通過(guò)提高空間利用率來(lái)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(guò)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(guó),磷酸鐵鋰電池開始超越三元電池,在中國(guó)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(guó)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(guó)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(lái)越突出。
不過(guò),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(méi)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(guò)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(jué)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(lái)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(méi)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(lái)看,特斯拉從一開始和松下綁定,到在中國(guó)市場(chǎng)國(guó)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(wèn)題,寧德時(shí)代在特斯拉中國(guó)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(guò)30萬(wàn)這個(gè)線來(lái)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(wàn)輛,其中在國(guó)內(nèi)零售32.1萬(wàn)輛,剩下的16.3萬(wàn)輛主要出口至日本、歐洲等國(guó)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(lái)以前,比亞迪將會(huì)在中國(guó)為特斯拉生產(chǎn)不少電池,來(lái)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(wèn)題,供大家參考。
(責(zé)任編輯:子蕊)