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        【原創(chuàng)】采用仿生設(shè)計(jì)的新電池技術(shù)——蜂窩電池


        來源:中國(guó)粉體網(wǎng)   文正

        [導(dǎo)讀]  蜂窩電池有別于寧德時(shí)代的CTP技術(shù)、比亞迪的“刀片電池”等電池技術(shù),是一種全新概念的鋰電池結(jié)構(gòu)。

        中國(guó)粉體網(wǎng)訊


        1、什么是蜂窩電池


        蜂窩電池有別于寧德時(shí)代的CTP技術(shù)、比亞迪的“刀片電池”等電池技術(shù),是一種全新概念的鋰電池結(jié)構(gòu)。蜂窩電池的報(bào)道最早出現(xiàn)在2020年3月份。相較于一般的動(dòng)力電池,蜂窩電池充分借鑒了蜂巢結(jié)構(gòu)的仿生設(shè)計(jì),以外延包覆的UE技術(shù)進(jìn)行單元化封裝,鋰電池包內(nèi)所有電芯360°包覆輕量化自流平導(dǎo)熱膠,讓每一顆電芯各自處于安全舒適的狀態(tài)。


        蜂窩(圖源:pixabay)


        蜂窩電池的電芯按照六邊形排列,電芯與電芯之間是導(dǎo)熱膠,可以實(shí)現(xiàn)電芯散熱速度的優(yōu)化。電芯的電化學(xué)反應(yīng)會(huì)帶來熱量散發(fā),蜂窩電池內(nèi)部的導(dǎo)熱膠能夠快速把熱量傳遞出來。


        正是因?yàn)殡娦局g注滿導(dǎo)熱膠,蜂窩電池做到了鋰電池單體之間的電隔離和熱隔離。假如有一顆電芯失效,它不會(huì)波及到周邊,因此不會(huì)引起連鎖反應(yīng)。


        蜂窩電池(圖源:思皓新能源)


        2、蜂窩電池的優(yōu)勢(shì)


        蜂窩電池在安全性、續(xù)航能力和極端氣候環(huán)境使用方面具有一定優(yōu)勢(shì)。


        首先,就其安全性能來說,蜂窩電池采用多個(gè)獨(dú)立電芯的設(shè)計(jì),通過蜂巢的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合,即使某個(gè)電芯出現(xiàn)熱失控的情況,也會(huì)因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)而避免電池包整個(gè)起火。蜂窩電池經(jīng)過了多項(xiàng)嚴(yán)格測(cè)試:從底部直接用汽油加熱,連續(xù)加熱130秒;直接用火焰接觸電池包,連續(xù)燃燒130秒。在這些極端測(cè)試中,蜂窩電池經(jīng)受住了考驗(yàn)。


        其次,就其續(xù)航能力而言,蜂窩電池的能量密度要比一般的動(dòng)力電池高,因?yàn)檎w電芯的尺寸較小,模組結(jié)構(gòu)也更加的靈活,蜂窩結(jié)構(gòu)的組合極大的提升了電池包的最大能量。電芯熱交換面積是方形電池與軟包電池的14倍左右,可使蜂窩電池保持在10~35℃的最佳溫度范圍,在低溫和高溫環(huán)境均有較好表現(xiàn),可實(shí)現(xiàn)530km的續(xù)航。


        再次,類似于蜂巢的結(jié)構(gòu),減少了電芯因?yàn)闇囟扔绊懚霈F(xiàn)的能量衰減情況,利于發(fā)揮最佳性能。冬季低溫時(shí)鋰電池快速加熱,減少續(xù)航里程縮水,夏季高溫時(shí)電池快速冷卻,有效延長(zhǎng)電池的使用壽命。蜂窩電池在通過-40~80℃溫濕度循環(huán)、130s火燒、200KN擠壓以及1m水深連續(xù)浸泡12h等極端安全驗(yàn)證時(shí),有著出色的表現(xiàn)。


        3、蜂窩電池的玩家


        關(guān)于蜂窩電池,最早的消息來自江淮汽車。江淮汽車從2010年開始研發(fā)蜂窩電池,2020年正式對(duì)外發(fā)布。據(jù)了解,江淮汽車的蜂窩電池技術(shù),是國(guó)內(nèi)首個(gè)產(chǎn)業(yè)化級(jí)電池系統(tǒng)零熱失控安全技術(shù)。其技術(shù)成熟經(jīng)歷了三大階段,2010年-2014年的機(jī)理探索期,2015年-2016年的迭代開發(fā)期,2017年-2022年的技術(shù)固化期。


        江淮汽車蜂窩電池與彈匣電池、刀片電池對(duì)比


        江淮汽車的蜂窩電池采用了4.8Ah的21700小圓柱電池單體,小電池單體采用高鎳的三元811正極材料。通過對(duì)比可以看出,蜂窩電池單體能量密度能夠達(dá)到240Wh/kg,比其他兩款電池要高;彈匣電池采用的是三元523正極材料,能量密度可達(dá)233Wh/kg;刀片電池采用磷酸鐵鋰正極材料,能量密度方面沒有優(yōu)勢(shì),為170Wh/kg。另外,彈匣電池和刀片電池采用的是大容量電池單體形式,容量分別為218Ah和100Ah,而江淮汽車的蜂窩電池采用的是小圓柱電池單體。三者對(duì)比來看,蜂窩電池由于電池單體容量較小,在發(fā)生單體熱失控時(shí)產(chǎn)生的熱量更易控,從而降低了發(fā)生熱擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。


        除江淮汽車外,蜂窩電池的另一個(gè)玩家是比亞迪。去年,比亞迪公布了一項(xiàng)“六棱柱”電池專利。從專利圖上能夠看出,電池組單個(gè)電芯的截面呈六邊形,電池組呈現(xiàn)出類似蜂巢狀,有別于目前主流的圓柱、軟包、方形等電池,與江淮汽車的蜂窩電池類似。


        比亞迪專利截圖


        比亞迪專利截圖


        專利描述顯示: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,多殼體的高度在60-150mm之間,殼體的內(nèi)接圓直徑在15-60mm之間。


        比亞迪為什么會(huì)采用六棱柱這種形式?之前比亞迪為了提升電池安全,研發(fā)了采用“磷酸鐵鋰”的刀片電池,但其抗低溫性和續(xù)航比三元鋰電池差不少。為獲取高安全、高性能,或許久經(jīng)市場(chǎng)檢驗(yàn)的“蜂窩系”電池會(huì)成為比亞迪的新方向。采用六棱柱電芯后,電池組能夠擁有更高的能量密度。此外,在將多個(gè)電池連接為電池模組時(shí),能有效提高外部空間利用率,避免電池短路或斷路。


        另外,值得一提的是,特斯拉在高端車型上也采用類似蜂窩電池的液冷圓柱電池。特斯拉堅(jiān)持多年始終沒有改變此種技術(shù)路線,也是出于安全性和續(xù)航的考慮。


        小結(jié)


        動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車的核心部件,對(duì)于電動(dòng)汽車而言,安全性是首要的。在這方面,蜂窩電池極具優(yōu)勢(shì),它通過技術(shù)的突破實(shí)現(xiàn)安全性的大幅增加,同時(shí)兼顧續(xù)航里程、使用長(zhǎng)壽命。未來或許會(huì)有更多的玩家加入“蜂窩電池陣營(yíng)”。


        參考來源:

        “蜂窩電池”是鋰電池嗎?.分析測(cè)試百科網(wǎng)

        比亞迪公布全新“蜂巢電池”.中工汽車網(wǎng)

        解決電池?zé)崾Э兀捶涓C電池為何脫穎而出?.環(huán)球網(wǎng)

        為什么說比亞迪公布"蜂巢電池"專利是思皓新能源技術(shù)路線的勝利.前沿汽車觀察


        (中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/文正)

        注:圖片非商業(yè)用途,存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除!

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        作者:文正

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