采用仿生設計的新電池技術——蜂窩電池

1、什么是蜂窩電池

蜂窩電池有別于寧德時代的CTP技術、比亞迪的“刀片電池”等電池技術，是一種全新概念的鋰電池結構。蜂窩電池的報道最早出現(xiàn)在2020年3月份。相較于一般的動力電池，蜂窩電池充分借鑒了蜂巢結構的仿生設計，以外延包覆的UE技術進行單元化封裝，鋰電池包內所有電芯360°包覆輕量化自流平導熱膠，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熱膠，可以實現(xiàn)電芯散熱速度的優(yōu)化。電芯的電化學反應會帶來熱量散發(fā)，蜂窩電池內部的導熱膠能夠快速把熱量傳遞出來。

正是因為電芯之間注滿導熱膠，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，它不會波及到周邊，因此不會引起連鎖反應。

蜂窩電池（圖源：思皓新能源）

2、蜂窩電池的優(yōu)勢

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。

首先，就其安全性能來說，蜂窩電池采用多個獨立電芯的設計，通過蜂巢的結構進行組合，即使某個電芯出現(xiàn)熱失控的情況，也會因為這種結構而避免電池包整個起火。蜂窩電池經過了多項嚴格測試：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。在這些極端測試中，蜂窩電池經受住了考驗。

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力電池高，因為整體電芯的尺寸較小，模組結構也更加的靈活，蜂窩結構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)，可實現(xiàn)530km的續(xù)航。

再次，類似于蜂巢的結構，減少了電芯因為溫度影響而出現(xiàn)的能量衰減情況，利于發(fā)揮最佳性能。冬季低溫時鋰電池快速加熱，減少續(xù)航里程縮水，夏季高溫時電池快速冷卻，有效延長電池的使用壽命。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等極端安全驗證時，有著出色的表現(xiàn)。

3、蜂窩電池的玩家

關于蜂窩電池，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年正式對外發(fā)布。據(jù)了解，江淮汽車的蜂窩電池技術，是國內首個產業(yè)化級電池系統(tǒng)零熱失控安全技術。其技術成熟經歷了三大階段，2010年-2014年的機理探索期，2015年-2016年的迭代開發(fā)期，2017年-2022年的技術固化期。

江淮汽車蜂窩電池與彈匣電池、刀片電池對比

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。通過對比可以看出，蜂窩電池單體能量密度能夠達到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，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)生單體熱失控時產生的熱量更易控，從而降低了發(fā)生熱擴散的風險。

除江淮汽車外，蜂窩電池的另一個玩家是比亞迪。去年，比亞迪公布了一項“六棱柱”電池專利。從專利圖上能夠看出，電池組單個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，多殼體的高度在60-150mm之間，殼體的內接圓直徑在15-60mm之間。

比亞迪為什么會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，或許久經市場檢驗的“蜂窩系”電池會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，在將多個電池連接為電池模組時，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。特斯拉堅持多年始終沒有改變此種技術路線，也是出于安全性和續(xù)航的考慮。

小結

動力電池是電動汽車的核心部件，對于電動汽車而言，安全性是首要的。在這方面，蜂窩電池極具優(yōu)勢，它通過技術的突破實現(xiàn)安全性的大幅增加，同時兼顧續(xù)航里程、使用長壽命。未來或許會有更多的玩家加入“蜂窩電池陣營”。

參考來源：

“蜂窩電池”是鋰電池嗎？.分析測試百科網(wǎng)

比亞迪公布全新“蜂巢電池”.中工汽車網(wǎng)

解決電池熱失控，江淮蜂窩電池為何脫穎而出？.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路線的勝利.前沿汽車觀察

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