蜂巢能源的短刀電池專利解析

摘要

我們評價一個動力電池企業(yè)的創(chuàng)新能力，不光看現(xiàn)有的產(chǎn)品和產(chǎn)品技術(shù)，也看它整合資源的能力。

看到“探秘蜂巢“短刀”電池工廠的消息，引發(fā)行業(yè)的關(guān)注和討論，我從另一個角度和大家談?wù)勎伊私獾降囊恍┓涑材茉础岸痰丁钡那闆r。

提到蜂巢能源的“短刀”，要追溯到2019年４月的上海國際車展，蜂巢能源在業(yè)內(nèi)首次亮相就展示了內(nèi)部代號為“L600”的短刀片磷酸鐵鋰電芯；隨后又在2019年7月份“領(lǐng)創(chuàng)疊時代 守護(hù)芯安全”品牌戰(zhàn)略規(guī)劃及產(chǎn)品發(fā)布會上，展示了一款疊片工藝制作的短刀電池，但當(dāng)時并未做詳細(xì)介紹。

出于對“短刀”電池更詳細(xì)設(shè)計方案的好奇，我花些時間做了一個專利的分析，主要把蜂巢能源在短刀設(shè)計中的一些專利整理了一下。

01

蜂巢能源的短刀電池專利解析

檢索蜂巢能源的專利，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有將近50多項的公開專利，初露端倪的專利是2019年的一篇涉及極片的專利，在2020年3月份的專利已經(jīng)直接公開蜂巢能源的“短刀”電芯和成組方案，在這篇專利的權(quán)利要求中直接寫到“一個所述電芯（22）的長度為L，高度為H，200mm≤L≤600mm，50mm≤H≤150mm”，直接限定了電芯長度和高度。

結(jié)合之前了解到的信息，限定長度一方面是考慮到疊片工藝電池的性能和規(guī)?；圃斓戎笜?biāo)，另一方面“短刀”具有很強的兼容性，支持切換590標(biāo)準(zhǔn)模組，實現(xiàn)串并聯(lián)方案靈活變化，具備高標(biāo)準(zhǔn)化、靈活性的特點。

▲圖2.短刀電池圖示

而2020年12月31日申請的授權(quán)公告為CN 213988965 U的專利《一種單體電池及電池模組》，在這里有對于整個設(shè)計的一些結(jié)構(gòu)。如下圖3所示：短刀電池包括殼體和蓋板，殼體表面積最小的相對兩側(cè)面均設(shè)置為開口；蓋板分正極蓋板和負(fù)極蓋板，分別設(shè)置于殼體的兩個開口。正極蓋板上設(shè)置有正極極柱和防爆閥；負(fù)極蓋板上設(shè)置有負(fù)極極柱和注液孔。

本實用新型提供的單體電池，減小正極蓋板和負(fù)極蓋板在單體電池內(nèi)的占用空間，提高空間利用率，從而增加單體電池的儲存能量；減小了正負(fù)極短路的風(fēng)險，同時降低了電解液污染防爆閥的風(fēng)險，提高了單體電池的合格率和安全性能。

▲圖3.蜂巢能源短刀電池的設(shè)計

在這項專利中，有對電芯的尺寸范圍做了界定，蜂巢能源對尺寸比例也進(jìn)行了限定，長度a≤600mm，10％a≤高度b≤30％a，2％a≤寬度c≤10％a，經(jīng)計算，這個尺寸比例的限定，將長度≤600mm的短刀電芯品類都涵蓋在內(nèi)了。

從專利的設(shè)計意圖來看，正負(fù)極蓋板分別設(shè)在殼體的兩端，正極極柱和防爆閥設(shè)在一端，負(fù)極極柱和注液孔設(shè)在另外一端，如此設(shè)置，可以減小正負(fù)極蓋板在電芯內(nèi)的占用空間，從而增加電芯的儲存能量。

從2022年2月25日公告的電池蓋板的專利CN215911486U《電池的頂蓋以及電池》中，我們也能看到很多關(guān)于蜂巢能源短刀的資料。

▲圖4.電池極柱設(shè)計

電芯極柱設(shè)計：由于充放電性能的需要，需要把極柱的面積盡可能做大，進(jìn)而提高電芯的過流能力。因此實際的方法是通過設(shè)置多個極柱體，可以增大極柱體的總體積，可以增大極柱體的橫截面積之和，從而可以提高電芯的過流能力。多個極柱體可以與同一個極柱鉚接塊連接，這樣可以增大極柱鉚接塊的橫截面積。

▲圖5.電池頂蓋的設(shè)計

蓋板設(shè)計中，還有一部分是比例的設(shè)計，蜂巢能源對蓋板的寬度與鉚接塊的寬度，以及鉚接塊和防爆閥距離蓋板邊緣的尺寸都做了限定。鉚接塊的長度L2與蓋板的長度L1滿足0.3≤L2/L1≤0.5，目的是把極柱的面積盡可能做大。

▲圖6.電池頂蓋的設(shè)計

有意思的是，下表1是蜂巢能源在傳統(tǒng)VDA和590電芯上面有關(guān)蓋板的專利設(shè)計，在原有方殼電芯里面，需要花費大量的時間和精力來對蓋板進(jìn)行簡化，降低電芯的量是最重要的設(shè)計之一。

▲表1.蜂巢能源之前在方殼電池上面的蓋板設(shè)計專利

02

蜂巢電池專利凸顯出什么

短刀電池，是之前的方殼疊片技術(shù)的延伸，我們在之前也介紹過，這種圍繞電芯卷芯利用最大化的技術(shù)，讓軟包在制造技術(shù)得到了很好的延伸。在這個產(chǎn)品序列上，結(jié)合了軟包和方殼的優(yōu)勢，其專利技術(shù)所制成，核心在于使用原有方殼的封裝和蓋板設(shè)計，做簡化以后形成短刀的產(chǎn)品技術(shù)。

▲圖7.短刀雙卷芯的設(shè)計后續(xù)會進(jìn)一步簡化成單卷芯

對于蜂巢來說，短刀電池產(chǎn)品序列是在之前VDA電芯工藝的技術(shù)上繼續(xù)延續(xù)方殼疊片技術(shù)的發(fā)展，在金壇工廠驗證了方殼疊片工藝以后，很好的延續(xù)到了短刀的這種技術(shù)上。因此我們看到蜂巢能源在電池開發(fā)圍繞無鈷電池、果凍電池和短刀片電池，在研發(fā)上都轉(zhuǎn)化成了專利技術(shù)，根據(jù)專利數(shù)據(jù)庫最新數(shù)據(jù)顯示，蜂巢能源及其關(guān)聯(lián)公司（主要為蜂巢能源科技有限公司）在全球126個國家/地區(qū)中，共有2900件專利申請，其中有效專利1957件，海外專利申請50件。

▲圖8.蜂巢能源在過往的研發(fā)投入以專利的形式沉淀下來

對于蜂巢能源來說，短刀電池的設(shè)計，走出了VDA設(shè)計的差異，在專利上做了系統(tǒng)性的布局。也就是說從2020年12月逐步展示出來的專利，都是圍繞這種設(shè)計來做的，我們后續(xù)能看到更多的技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化。

動力電池行業(yè)是個資本密集型、知識密集型和快速創(chuàng)新的環(huán)境，評價一家動力電池企業(yè)是否具備持續(xù)的能力，需要在產(chǎn)品、工藝、成本控制和供應(yīng)鏈等多維度來看。圍繞研發(fā)和產(chǎn)品創(chuàng)新，這塊是通過專利來折射，全球的動力電池專利都在快速提升，主要集中在電芯、電芯成組和熱管理技術(shù)上面。

小結(jié)：目前動力電池，并不是簡單從產(chǎn)品復(fù)制就能做好的，也需要投入相當(dāng)多的研發(fā)投入才能在專利技術(shù)上突破封鎖，建立自己的護(hù)城河。我們評價一個動力電池企業(yè)的創(chuàng)新能力，不光看現(xiàn)有的產(chǎn)品和產(chǎn)品技術(shù)，也看它整合資源的能力。

一個動力電池企業(yè)，不是依賴于幾個電芯工程師和技術(shù)人員的流動，是看一個公司的組織結(jié)構(gòu)，能不能在現(xiàn)有的技術(shù)和產(chǎn)品工藝上不斷推陳出新，提高自身的效率來降低成本。面對當(dāng)前的原材料價格，真是考驗一家動力電池企業(yè)綜合能力的時候。

審核編輯 ：李倩