比亞迪版“大圓柱”專利解讀
時間:2022-08-12 08:24來源:電動汽車觀察家 作者:朱玉龍
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近期比亞迪申請的一個很特殊形狀的正六棱柱電芯的專利引發業內關注。
這個專利可能是一種很有意思的腦洞，個人判斷，六棱柱形狀很可能是比亞迪明修的“棧道”，“陳倉”卻還是大圓柱。
比亞迪會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，每個電池單體都由殼體、蓋體組成。在設計中整體的效果確實挺像蜂巢結構，殼體的一端敞開，蓋體上設有負極端子和多個正極端子。從這個設計特征來看，確實很像蜂巢，設計的構思是：
1）希望可以通過提高空間利用率來增大極芯的容量，殼體內可以容納更多的電解液，以延長極芯的使用壽命，從而可以延長電池的使用壽命；
2）在將多個電池連接為電池模組時，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境。
在下圖中，蓋體的周向間隔設置多個正極端子（周圍的3個凸起長方體為正極），中心的圓柱為負極，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上設有負極端子22和多個正極端子21，多個正極端子21沿蓋體2的周向間隔設置，極芯設在容納空間內。
電芯的結構
極芯為圓柱形卷繞極芯，在這個正六邊形棱柱的空間內。殼體的高度在60~150mm之間，殼體的內接圓直徑在15~60mm之間。對應的特斯拉的4680的高度為80mm，內徑為46mm，也在此之間。這個電池的殼體借鑒了蜂巢的結構設計，六棱柱的結構能夠提升整個空間的利用率，同時還利用殼體結構，增強了整個電池的結構強度。
我的理解比亞迪這次還是圍繞之前的想法，把大圓柱的電池進行外殼改造。由于圓柱單體電池由于外形的限制，當較多的圓柱單體電池一起組合時，相鄰兩個圓柱單體電池之間的空間較大，使得圓柱電池組的機械穩定性不夠，受到外界振動或沖擊時容易發生短路或斷路，會一定程度上影響了圓柱電池組的工作狀態和安全性。
而通過這種結構，可以讓電芯進行一定程度的耦合，其實這個殼體就是可以多放一些電解液，也可以采用這種結構+粘膠，讓整個電池的機械穩定性變強。整個電芯的制造，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系。從2021年9月，在中國，磷酸鐵鋰電池開始超越三元電池，在中國以外，磷酸鐵鋰的使用在逐步加快。因為 2022-2023 年左右專利到期，這使得中國以外的使用限制得以打開。磷酸鐵鋰電池的占比會快速提升。由于磷酸鐵鋰的能量密度較低，大量部署的領域主要為中小型電動汽車。
根據測算，磷酸鐵鋰電池在2021 年比三元電池便宜 10-20%，隨著中國逐步取消電動汽車補貼，磷酸鐵鋰的成本優勢在2022年以后變得越來越突出。
不過，磷酸鐵鋰的市場份額很可能將在 2030 年后開始萎縮，這是由于電池回收市場規模增長導致的。磷酸鐵鋰電池回收價值明顯低于三元電池，導致企業回收意愿不強，整體市場供應就會隨之降低，市場將讓位于 NCM811/Ni90 為代表的三元電池和其他新電池。
不同化學體系的成本曲線（2021、2025和2025考慮回收）
而在高性能的電池發展方向上，比亞迪一直沒有深入太多，在目前刀片電池技術配合高鎳三元，在電芯成組過程中會存在一些挑戰。因此圍繞卷繞的大圓柱方向，比亞迪給我們開了一個腦洞，我是覺得這種方法未必是一個真的東西，后面進入大圓柱領域做46系列的電池是可能的。
03
比亞迪對特斯拉供應規模可期
前段時間比亞迪集團執行副總裁廉玉波在接受媒體采訪時表示，“我們現在跟埃隆馬斯克也是好朋友，馬上也會給他供電池，大家也是一個朋友關系”，而隨后比亞迪采訪視頻刪除，但是最近有消息爆出來已經給歐洲供應了。
我們能看到幾個點：
1）比亞迪下屬的弗迪電池確實在項目開發和供應方面，在進行中，包括型號C112F的型號都是定制的電池。
2）目前特斯拉還沒有使用比亞迪的電池，公告上尚未看到。
所以目前的狀態來看，特斯拉從一開始和松下綁定，到在中國市場國產化以后導入LG，再使用寧德時代的磷酸鐵鋰，核心邏輯就是找到多個電池供應商。事實上，特斯拉大規模使用磷酸鐵鋰，和后續比亞迪大規模應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的價格和競爭力問題，寧德時代在特斯拉中國的占比已經達到一個非常高的比例了，基本在80%以上。
這與特斯拉不同續航里程的定價機制有關系，一方面是通過30萬這個線來卡標準續航和長續航版本，一方面也是價格和產能交付的情況。2020年，寧德時代對特斯拉供貨量為2GWh，到2021年供貨14GWh，2022年1-5月大約為5.9GWh。2021年特斯拉全年實現交付新車48.4萬輛，其中在國內零售32.1萬輛，剩下的16.3萬輛主要出口至日本、歐洲等國家。
如果我們估算，2021年實際給特斯拉大約21GWh。因此，在柏林工廠的4680電池出來以前，比亞迪將會在中國為特斯拉生產不少電池，來彌補歐洲市場的需求。
小結：由于目前信息比較少，主要根據專利信息和整體的設計戰略上去看問題，供大家參考。
(責任編輯：子蕊)
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