解析比亞迪刀片式電芯

想寫方殼電芯的市場情況，其實主要分為 CATL、BYD 和后面幾家跟隨的方殼電芯企業(yè)，這個是節(jié)前要做的功課。但是這次比亞迪在方殼電芯上面做了比較多的功夫，而且也是非常值得跟蹤和關(guān)注的。我想分成三篇文章，分別從刀片式電芯、刀片式電芯成組和 Pack 方案，還有比亞迪的這套方案是否能承前啟后做一些推演。

1）?? ?比亞迪的刀片式電芯
2018 年和 2019 年比亞迪的動力電池裝機量分別為 11.4GWh 和 10.8GWh，在補貼退坡以后，比亞迪在 2019 年裝機量同比下降 5.7%，其中在客車和專用車用的鐵鋰這塊下降比較明顯，鐵鋰電池使用量從 4.5GWh 降低至 2.8GWh，同比下降 37.3%。

圖 1 比亞迪刀片電池概念

從成本的角度考慮，比亞迪在原有的基礎(chǔ)上，比亞迪在電池尺寸上面做了更改，呈現(xiàn)“扁平”和“長條”形狀。由于這個事情是高度保密的，我們也無從得知產(chǎn)品細節(jié)，只能從公開的渠道來找，一個有價值的地方是專利渠道，由于很快要量產(chǎn)，比亞迪也需要在知識產(chǎn)權(quán)方面讓它得到保護。如下圖所示，在中國核心的關(guān)鍵專利能掛大領(lǐng)導(dǎo)的名字，一般是關(guān)鍵路徑。下面這三個專利就是這樣的，特別是兩個專利從申報到公開的時間特別短，也是比亞迪非?？粗械暮诵膶＠Ｍ玫奖Ｗo的。

?表 1 比亞迪的三個關(guān)鍵專利

從第三個專利里面，我們可以看到比亞迪的刀片電池是一種長電芯方案（基于方形鋁殼來做的電池），在比亞迪原有的電芯的尺寸基礎(chǔ)上（比亞迪之前在用的比較多的是 173 的和 148 的兩種），通過對電芯的厚度減薄，并增大電芯的長度，將電芯進行扁長化設(shè)計并且予以減薄設(shè)計。

2）比亞迪刀片電池的信息

我們從這個電芯來看，其實高度 118 是根據(jù)目前的正常的卷芯來做的，13.5 的厚度其實比軟包的厚度也多不了多少。主要是從 435mm 到 905mm，甚至更高到 2500，這個電芯里面是怎么連接的呢？這里其實有點類似于之前非?；馃岬?Combo，電芯包括一個很長的電池小“模組”，包括殼體和里面的卷芯組件，包括多個極芯組，這些極芯可以做成串聯(lián)的，也可以做成并聯(lián)的。

圖 2 刀片電芯的尺寸?

在串聯(lián)的方案下，兩個相鄰的極芯組之間設(shè)置有隔板，將電芯的空間分隔成若干個容納腔，這些容納腔形成類似的蜂巢結(jié)構(gòu)，并且具備密封和注液通道。

圖 3 刀片電芯里面的結(jié)構(gòu)

在串聯(lián)的結(jié)構(gòu)里面，一個電芯通過串聯(lián)連接形成了 3.2V*3=9.6V 的小模組。串聯(lián)設(shè)計的時候有好多的設(shè)計要點：

1）串聯(lián)設(shè)計中不同極芯組之間由于電壓不同，會導(dǎo)致鋁殼局部電位過低，極易導(dǎo)致鋰離子嵌入外殼內(nèi)部，形成鋰鋁合金腐蝕鋁殼，在殼體與極芯組之間設(shè)置隔離膜，用于隔離電解液與殼體的接觸?

2）不同極芯組內(nèi)的電解液在連通的情形下，存在內(nèi)部短路問題；不同的極芯組之間存在較高的電位差（LFP 電位差大約為 4.0～7.6V），電解液會因電位差較大導(dǎo)致分解，影響電池性能，所以設(shè)計了隔板?

3）極芯連接件包括銅連接部和鋁連接部，銅和鋁對鋰有電位差，在銅連接部和鋁連接部的接觸的位置電解液接觸位置容易發(fā)生腐蝕，所以設(shè)計中采用了隔離板，并設(shè)置封裝結(jié)構(gòu)將極芯連接件封裝在連接通孔內(nèi) 由于做串聯(lián)搞起來容量做不大，這個估計在 PHEV 才有一些收益，加上比亞迪確實能把電壓做高，不局限于 400V，所以電池容量能小一些。

圖 4 串聯(lián)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

并聯(lián)的結(jié)構(gòu)更厲害，這是把電芯的單端出兩個 Tap 和雙側(cè)出 Tap 結(jié)合起來弄，這樣等于使用兩條串聯(lián)路徑來走，但是在一段進行串聯(lián)連接，這樣把電芯一個一個連接起來。這個電芯的細節(jié)還得消化一下，我相信我們能看到的第一版電芯就是這個，比上面的串聯(lián)更靠譜點，而且能把容量做大。

圖 5 并聯(lián)的結(jié)構(gòu)

小結(jié)：我覺得比亞迪這次步子走的有點大，其實有點類似之前的 Combo 模組的概念，我覺得中國的兩家方殼電芯企業(yè)還真的腦洞很大，明天有空來探討下在這個刀片下的成組