蜂巢能源的短刀电池专利解析-电子发烧友网

摘要

我们评价一个动力电池企业的创新能力，不光看现有的产品和产品技术，也看它整合资源的能力。

看到“探秘蜂巢“短刀”电池工厂的消息，引发行业的关注和讨论，我从另一个角度和大家谈谈我了解到的一些蜂巢能源“短刀”的情况。

提到蜂巢能源的“短刀”，要追溯到2019年４月的上海国际车展，蜂巢能源在业内首次亮相就展示了内部代号为“L600”的短刀片磷酸铁锂电芯；随后又在2019年7月份“领创叠时代守护芯安全”品牌战略规划及产品发布会上，展示了一款叠片工艺制作的短刀电池，但当时并未做详细介绍。

出于对“短刀”电池更详细设计方案的好奇，我花些时间做了一个专利的分析，主要把蜂巢能源在短刀设计中的一些专利整理了一下。

蜂巢能源的短刀电池专利解析

检索蜂巢能源的专利，发现已经有将近50多项的公开专利，初露端倪的专利是2019年的一篇涉及极片的专利，在2020年3月份的专利已经直接公开蜂巢能源的“短刀”电芯和成组方案，在这篇专利的权利要求中直接写到“一个所述电芯（22）的长度为L，高度为H，200mm≤L≤600mm，50mm≤H≤150mm”，直接限定了电芯长度和高度。

结合之前了解到的信息，限定长度一方面是考虑到叠片工艺电池的性能和规模化制造等指标，另一方面“短刀”具有很强的兼容性，支持切换590标准模组，实现串并联方案灵活变化，具备高标准化、灵活性的特点。

▲图2.短刀电池图示

而2020年12月31日申请的授权公告为CN 213988965 U的专利《一种单体电池及电池模组》，在这里有对于整个设计的一些结构。如下图3所示：短刀电池包括壳体和盖板，壳体表面积最小的相对两侧面均设置为开口；盖板分正极盖板和负极盖板，分别设置于壳体的两个开口。正极盖板上设置有正极极柱和防爆阀；负极盖板上设置有负极极柱和注液孔。

本实用新型提供的单体电池，减小正极盖板和负极盖板在单体电池内的占用空间，提高空间利用率，从而增加单体电池的储存能量；减小了正负极短路的风险，同时降低了电解液污染防爆阀的风险，提高了单体电池的合格率和安全性能。

▲图3.蜂巢能源短刀电池的设计

在这项专利中，有对电芯的尺寸范围做了界定，蜂巢能源对尺寸比例也进行了限定，长度a≤600mm，10％a≤高度b≤30％a，2％a≤宽度c≤10％a，经计算，这个尺寸比例的限定，将长度≤600mm的短刀电芯品类都涵盖在内了。

从专利的设计意图来看，正负极盖板分别设在壳体的两端，正极极柱和防爆阀设在一端，负极极柱和注液孔设在另外一端，如此设置，可以减小正负极盖板在电芯内的占用空间，从而增加电芯的储存能量。

从2022年2月25日公告的电池盖板的专利CN215911486U《电池的顶盖以及电池》中，我们也能看到很多关于蜂巢能源短刀的资料。

▲图4.电池极柱设计

电芯极柱设计：由于充放电性能的需要，需要把极柱的面积尽可能做大，进而提高电芯的过流能力。因此实际的方法是通过设置多个极柱体，可以增大极柱体的总体积，可以增大极柱体的横截面积之和，从而可以提高电芯的过流能力。多个极柱体可以与同一个极柱铆接块连接，这样可以增大极柱铆接块的横截面积。

▲图5.电池顶盖的设计

盖板设计中，还有一部分是比例的设计，蜂巢能源对盖板的宽度与铆接块的宽度，以及铆接块和防爆阀距离盖板边缘的尺寸都做了限定。铆接块的长度L2与盖板的长度L1满足0.3≤L2/L1≤0.5，目的是把极柱的面积尽可能做大。

▲图6.电池顶盖的设计

有意思的是，下表1是蜂巢能源在传统VDA和590电芯上面有关盖板的专利设计，在原有方壳电芯里面，需要花费大量的时间和精力来对盖板进行简化，降低电芯的量是最重要的设计之一。

▲表1.蜂巢能源之前在方壳电池上面的盖板设计专利

蜂巢电池专利凸显出什么

短刀电池，是之前的方壳叠片技术的延伸，我们在之前也介绍过，这种围绕电芯卷芯利用最大化的技术，让软包在制造技术得到了很好的延伸。在这个产品序列上，结合了软包和方壳的优势，其专利技术所制成，核心在于使用原有方壳的封装和盖板设计，做简化以后形成短刀的产品技术。

▲图7.短刀双卷芯的设计后续会进一步简化成单卷芯

对于蜂巢来说，短刀电池产品序列是在之前VDA电芯工艺的技术上继续延续方壳叠片技术的发展，在金坛工厂验证了方壳叠片工艺以后，很好的延续到了短刀的这种技术上。因此我们看到蜂巢能源在电池开发围绕无钴电池、果冻电池和短刀片电池，在研发上都转化成了专利技术，根据专利数据库最新数据显示，蜂巢能源及其关联公司（主要为蜂巢能源科技有限公司）在全球126个国家/地区中，共有2900件专利申请，其中有效专利1957件，海外专利申请50件。