揭秘锂电圈热门的比亚迪刀片电池

想写方壳电芯的市场情况，其实主要分为CATL、BYD和后面几家跟随的方壳锂电池企业，这个是节前要做的功课。但是这次比亚迪在方壳电芯上面做了比较多的功夫，而且也是非常值得跟踪和关注的。我想分成三篇文章，分别从刀片式电芯、刀片式电芯成组和PACK方案，还有比亚迪的这套方案是否能承前启后做一些推演。

1）比亚迪的刀片式电芯

2018年和2019年比亚迪的动力电池装机量分别为11.4GWh和10.8GWh，在补贴退坡以后，比亚迪在2019 年装机量同比下降 5.7%，其中在客车和专用车用的铁锂这块下降比较明显，铁锂电池使用量从4.5GWh降低至2.8GWh，同比下降 37.3%。

图1 比亚迪刀片电池概念

从成本的角度考虑，比亚迪在原有的基础上，比亚迪在电池尺寸上面做了更改，呈现“扁平”和“长条”形状。由于这个事情是高度保密的，我们也无从得知产品细节，只能从公开的渠道来找，一个有价值的地方是专利渠道，由于很快要量产，比亚迪也需要在知识产权方面让它得到保护。如下图所示，在中国核心的关键专利能挂大领导的名字，一般是关键路径。下面这三个专利就是这样的，特别是两个专利从申报到公开的时间特别短，也是比亚迪非常看中的核心专利希望得到保护的。

表1 比亚迪的三个关键专利

从第三个专利里面，我们可以看到比亚迪的刀片电池是一种长电芯方案（基于方形铝壳来做的电池），在比亚迪原有的电芯的尺寸基础上（比亚迪之前在用的比较多的是173的和148的两种），通过对电芯的厚度减薄，并增大电芯的长度，将电芯进行扁长化设计并且予以减薄设计。

2）比亚迪刀片电池的信息

我们从这个电芯来看，其实高度118是根据目前的正常的卷芯来做的，13.5的厚度其实比软包的厚度也多不了多少。主要是从435mm到905mm，甚至更高到2500，这个电芯里面是怎么连接的呢？这里其实有点类似于之前非常火热的Combo，电芯包括一个很长的电池小“模组”，包括壳体和里面的卷芯组件，包括多个极芯组，这些极芯可以做成串联的，也可以做成并联的。

图2 刀片电芯的尺寸

在串联的方案下，两个相邻的极芯组之间设置有隔板，将电芯的空间分隔成若干个容纳腔，这些容纳腔形成类似的蜂巢结构，并且具备密封和注液通道。

图3 刀片电芯里面的结构

在串联的结构里面，一个电芯通过串联连接形成了3.2V*3=9.6V的小模组。串联设计的时候有好多的设计要点：

1）串联设计中不同极芯组之间由于电压不同，会导致铝壳局部电位过低，极易导致锂离子嵌入外壳内部，形成锂铝合金腐蚀铝壳，在壳体与极芯组之间设置隔离膜，用于隔离电解液与壳体的接触

2）不同极芯组内的电解液在连通的情形下，存在内部短路问题；不同的极芯组之间存在较高的电位差（LFP电位差大约为4.0～7.6V），电解液会因电位差较大导致分解，影响电池性能，所以设计了隔板

3）极芯连接件包括铜连接部和铝连接部，铜和铝对锂有电位差，在铜连接部和铝连接部的接触的位置电解液接触位置容易发生腐蚀，所以设计中采用了隔离板，并设置封装结构将极芯连接件封装在连接通孔内 由于做串联搞起来容量做不大，这个估计在PHEV才有一些收益，加上比亚迪确实能把电压做高，不局限于400V，所以电池容量能小一些。

图4 串联的结构设计

并联的结构更厉害，这是把电芯的单端出两个Tap和双侧出Tap结合起来弄，这样等于使用两条串联路径来走，但是在一段进行串联连接，这样把电芯一个一个连接起来。这个电芯的细节还得消化一下，我相信我们能看到的第一版电芯就是这个，比上面的串联更靠谱点，而且能把容量做大。

图5 并联的结构

小结：我觉得比亚迪这次步子走的有点大，其实有点类似之前的Combo模组的概念，我觉得中国的两家方壳锂电池企业还真的脑洞很大，明天有空来探讨下在这个刀片下的成组。