采用仿生设计的新电池技术——蜂窝电池

1、什么是蜂窝电池

蜂窝电池有别于宁德时代的CTP技术、比亚迪的“刀片电池”等电池技术，是一种全新概念的锂电池结构。蜂窝电池的报道最早出现在2020年3月份。相较于一般的动力电池，蜂窝电池充分借鉴了蜂巢结构的仿生设计，以外延包覆的UE技术进行单元化封装，锂电池包内所有电芯360°包覆轻量化自流平导热胶，让每一颗电芯各自处于安全舒适的状态。

蜂窝（图源：pixabay）

蜂窝电池的电芯按照六边形排列，电芯与电芯之间是导热胶，可以实现电芯散热速度的优化。电芯的电化学反应会带来热量散发，蜂窝电池内部的导热胶能够快速把热量传递出来。

正是因为电芯之间注满导热胶，蜂窝电池做到了锂电池单体之间的电隔离和热隔离。假如有一颗电芯失效，它不会波及到周边，因此不会引起连锁反应。

蜂窝电池（图源：思皓新能源）

2、蜂窝电池的优势

蜂窝电池在安全性、续航能力和极端气候环境使用方面具有一定优势。

首先，就其安全性能来说，蜂窝电池采用多个独立电芯的设计，通过蜂巢的结构进行组合，即使某个电芯出现热失控的情况，也会因为这种结构而避免电池包整个起火。蜂窝电池经过了多项严格测试：从底部直接用汽油加热，连续加热130秒；直接用火焰接触电池包，连续燃烧130秒。在这些极端测试中，蜂窝电池经受住了考验。

其次，就其续航能力而言，蜂窝电池的能量密度要比一般的动力电池高，因为整体电芯的尺寸较小，模组结构也更加的灵活，蜂窝结构的组合极大的提升了电池包的最大能量。电芯热交换面积是方形电池与软包电池的14倍左右，可使蜂窝电池保持在10~35℃的最佳温度范围，在低温和高温环境均有较好表现，可实现530km的续航。

再次，类似于蜂巢的结构，减少了电芯因为温度影响而出现的能量衰减情况，利于发挥最佳性能。冬季低温时锂电池快速加热，减少续航里程缩水，夏季高温时电池快速冷却，有效延长电池的使用寿命。蜂窝电池在通过-40~80℃温湿度循环、130s火烧、200KN挤压以及1m水深连续浸泡12h等极端安全验证时，有着出色的表现。

3、蜂窝电池的玩家

关于蜂窝电池，最早的消息来自江淮汽车。江淮汽车从2010年开始研发蜂窝电池，2020年正式对外发布。据了解，江淮汽车的蜂窝电池技术，是国内首个产业化级电池系统零热失控安全技术。其技术成熟经历了三大阶段，2010年-2014年的机理探索期，2015年-2016年的迭代开发期，2017年-2022年的技术固化期。

江淮汽车蜂窝电池与弹匣电池、刀片电池对比

江淮汽车的蜂窝电池采用了4.8Ah的21700小圆柱电池单体，小电池单体采用高镍的三元811正极材料。通过对比可以看出，蜂窝电池单体能量密度能够达到240Wh/kg，比其他两款电池要高；弹匣电池采用的是三元523正极材料，能量密度可达233Wh/kg；刀片电池采用磷酸铁锂正极材料，能量密度方面没有优势，为170Wh/kg。另外，弹匣电池和刀片电池采用的是大容量电池单体形式，容量分别为218Ah和100Ah，而江淮汽车的蜂窝电池采用的是小圆柱电池单体。三者对比来看，蜂窝电池由于电池单体容量较小，在发生单体热失控时产生的热量更易控，从而降低了发生热扩散的风险。

除江淮汽车外，蜂窝电池的另一个玩家是比亚迪。去年，比亚迪公布了一项“六棱柱”电池专利。从专利图上能够看出，电池组单个电芯的截面呈六边形，电池组呈现出类似蜂巢状，有别于目前主流的圆柱、软包、方形等电池，与江淮汽车的蜂窝电池类似。

比亚迪专利截图

比亚迪专利截图

专利描述显示：壳体1的一端敞开，壳体1的形状为正多棱柱形，盖体2设在壳体1的上述一端，盖体2与壳体1共同限定出容纳空间，盖体2上设有负极端子22，多壳体的高度在60-150mm之间，壳体的内接圆直径在15-60mm之间。

比亚迪为什么会采用六棱柱这种形式？之前比亚迪为了提升电池安全，研发了采用“磷酸铁锂”的刀片电池，但其抗低温性和续航比三元锂电池差不少。为获取高安全、高性能，或许久经市场检验的“蜂窝系”电池会成为比亚迪的新方向。采用六棱柱电芯后，电池组能够拥有更高的能量密度。此外，在将多个电池连接为电池模组时，能有效提高外部空间利用率，避免电池短路或断路。

另外，值得一提的是，特斯拉在高端车型上也采用类似蜂窝电池的液冷圆柱电池。特斯拉坚持多年始终没有改变此种技术路线，也是出于安全性和续航的考虑。

小结

动力电池是电动汽车的核心部件，对于电动汽车而言，安全性是首要的。在这方面，蜂窝电池极具优势，它通过技术的突破实现安全性的大幅增加，同时兼顾续航里程、使用长寿命。未来或许会有更多的玩家加入“蜂窝电池阵营”。

参考来源：

“蜂窝电池”是锂电池吗？.分析测试百科网

比亚迪公布全新“蜂巢电池”.中工汽车网

解决电池热失控，江淮蜂窝电池为何脱颖而出？.环球网

为什么说比亚迪公布"蜂巢电池"专利是思皓新能源技术路线的胜利.前沿汽车观察

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