短刀电池是否只有蜂巢能源可以做?

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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。

▲图1.蜂巢的短刀电池专利

Part 1

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

Part 2

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。

▲图8.蜂巢能源在过往的研发投入以专利的形式沉淀下来

对于蜂巢能源来说,短刀电池的设计,走出了VDA设计的差异,在专利上做了系统性的布局。也就是说从2020年12月逐步展示出来的专利,都是围绕这种设计来做的,我们后续能看到更多的技术创新和优化。

动力电池行业是个资本密集型、知识密集型和快速创新的环境,评价一家动力电池企业是否具备持续的能力,需要在产品、工艺、成本控制和供应链等多维度来看。围绕研发和产品创新,这块是通过专利来折射,全球的动力电池专利都在快速提升,主要集中在电芯、电芯成组和热管理技术上面。

小结:目前动力电池,并不是简单从产品复制就能做好的,也需要投入相当多的研发投入才能在专利技术上突破封锁,建立自己的护城河。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。一个动力电池企业,不是依赖于几个电芯工程师和技术人员的流动,是看一个公司的组织结构,能不能在现有的技术和产品工艺上不断推陈出新,提高自身的效率来降低成本。面对当前的原材料价格,真是考验一家动力电池企业综合能力的时候。

#零陵排家洞:崇山中的村韵#

本网讯(通讯员 杨金砖 唐浪)在湘桂古道上的古民居甚多,且其式样独特。譬如零陵大庆坪乡的排家洞村,地处都庞岭上,四面群山环围,而其建筑却非常有特色,尤其是栏杆屋、下村总唐和洋楼房为代表。

栏杆屋位于排家洞村“千总府”右侧的排家洞村街上,是一座二层楼的砖木结构式的独栋建筑,占地面积约200平方米,二层共10间房屋,目前因无人居住,保存状况堪忧。

栏杆屋高于前面的街道约50公分,为一座五柱七瓜,主梁高6.5米,单栋,无天井,无照墙,无围墙,无院落,如似一处商铺或公堂屋。

栏杆屋的外墙以长条石为基,上砌青砖,屋面盖小青瓦,为搁檩硬山项,无封火墙。三开间,中为厅堂,厅堂为“吞口厅”,即大门二柱之间凹进1.4米,成“凹”字形。

厅堂的两边为厢房,而每个厢房又从中间用木壁隔断,分为前后两个次间。厅堂大门由6条隔扇木门组成,木门上有花格窗,花格上饰以各式花鸟鱼虫,窗格后装有可拆卸的实木隔板,花鸟鱼虫图案非常精美。两侧前厢房的门开在堂屋大门的外边。

从栏杆屋的建造式看,在湘桂古道上所见不多,但在零陵偏北或偏东的村落里,却很常见。

在厅堂的第四柱处设神龛,神龛后为导厅。据村里人说,栏杆屋系排家洞村较早的祖屋之一,其历史与“千总府”一样悠久。

从栏杆屋出来,沿石板路向东行数十步,在路的右下方有一座三栋连体的宅院,这就是排家洞村的下村总堂。

下村总堂建在一个山坡上,三座房屋依山势而建,通过围墙连为一个整体。外墙均以条块青石为基,在青石之上砌青砖,青砖的砌法各栋有别,前栋为两眠一斗,中栋与后栋均为一眠一斗,砖块之间用石灰泥粘连。后栋与中栋之间有一天井,天井四周用石条铺成,天井两侧为厢房,厢房从两侧倒水,前檐水落入天井,后檐水从围墙上的孔眼流至院外。

前栋与中栋之间的两边照墙上各开有一道大门,大门下为石门坎,门框横梁不是石条,而是一块厚厚的长木枋嵌在墙体之中,在厚木枋上砌青砖。由于墙体砖块的重压,门框上方的厚木板已有稍许弯曲。外墙统一为青水砖墙,没有涂抹任何灰泥。屋顶上盖小瓦,搁檩硬山顶,平脊无翘角,在硬山顶的墙脊处用白泥堆塑三条墙弧形墙角线。上中下三栋均为“人”字顶,前栋屋脊距地面超过8米,中栋与后栋梁高6.5米。由于地面有一个坡度,从远处,上中下三栋之间的屋脊高度依次递增,相互之间有2尺左右的层差。

从耳门而入,发现前栋与中栋之间没有天井,取而代之是一条宽大的廊道,廊道与院外的街道相连。

上中下三栋均为五柱七瓜式的台梁结构,三开间,中为正堂,两侧为厢房。其最奇特的地方是前栋,前栋高二层,一层在坡下,外墙石条垒成,南面开有两个小窗,前栋一楼主要用作牲畜的圈舍,东西两端开有两扇大门,用于牲畜进出。牲畜圈舍上方的二楼有一向外突出的阳台,中间开有一道大门,大门两侧一米高的地方开有四个对称性的西式拱形窗,二楼的木板大多已损毁,目前只留下稀稀拉拉的几块,但其梁柱俱在,房间结构布局清晰可辨,估计此层多用来堆放柴草、农具与谷物。

中栋与前栋的廊道间有三级台阶的层差。拾级而上,进入中栋正堂,正堂中门有一条高40公分的石门槛,石门槛边缘雕刻精美的菊花云图。此外,下村总唐石柱础上雕花不是其他宅院里的“福”“禄”“寿”“禧”之类的寓意图案,而是舞台表演中的“刀”“剑”“戟”“扇”,这在其他传统村落里亦非常稀见。由此精美的雕刻图案,也可断定:第一,这座宅院的建造历史不会早于清期;第二,这座宅院的主人对戏剧、对武术非常喜好和向往。

中栋正堂与后栋之间由神龛和隔扇门窗隔开。从中栋厅堂进入后栋天井,天井呈回字形,其天井两侧的厢房,曾有两个非常精美的圆形花格木窗,尤其是圆窗中心的图案,具有浓厚的民族气息。但可惜的是因无人看护,这两个圆窗于2020年间的一个夜晚被人偷走。

下村总堂总建筑面积近600平方米,房间共计20间,因无人居住,宅院荒废,中栋部分瓦片脱落,桁梁裸露,前栋与后栋虽然稍好,但保护状况堪忧。

洋楼房(唐达修宅院)位于排家洞村西边,由两座对称性的院落连缀形成一个整体性宅院,院落朝向是坐西北面东南,两院之间有一条巷道,巷道宽前窄后宽,前端有一道防护门,其巷道门处宽1.05米,巷道后面宽1.25米,巷道总长15米。巷道用青石铺成,在巷道的右侧有一排水沟,水沟深20至30公分。洋楼房单栋进深15米,横宽12米,前照墙上没有开正门,只能通过巷道上耳门进出宅院。总占地面积382.5平方米,为双层砖木结构,建筑面积超过700平方米,整个院落共有32个房间。

单院布局为一进、一天井、二厢房,前面照墙上未开正门,反水处为一精美的“回”字型石条天井。天井中心为一长条青石板铺成的平台,天井石板长3.2米,宽1.3米,厚30公分。天井两侧为厢房,厢房与正房等高,同样有二层。厢房的二楼为闺阁绣房,四周设葫芦型切花木栏杆,俗称为跑马楼,甚为气派。

进出宅院的门设在檐柱与金柱之间,耳门宽1.54米,耳门为双向对开。门楣上有两层翘角堆檐,上盖小青瓦。外墙以长条石为基,每块条石长4.1至4.4米,高70公分,厚26公分,条石之上为清水砖墙,一斗一眠,白灰勾缝,其屋脊为“人”字形搁檩硬山顶,盖小青瓦,平脊无翘角。

从耳门入为檐道,正屋为五柱七瓜,中为明堂,明堂中柱高8米,为排家洞村古建群落中中柱最高的建筑之一。在明堂的后金柱间设神龛,神龛后为导厅。明堂两侧为次间,每一次间又被分成前后两间。单个宅院占地面积180平方米,建筑面积两层达360平方米,有16个房间。

在檐道处有打制精致的石水缸两个,边缘处有文字,阳刻“光绪八年仲夏月,超熙立记”。

左右与前方外墙的二层高度,共1米高度的西式拱形气窗16个,拱形窗外有向外突起的弧形外沿。从其窗台的式样与石水缸上的文字,可以初步断定,该洋楼房应为清末至民国初年的建筑。

据村秘书唐咏国说,此宅院原为排家洞村一地主所建,系排家洞村风水宝地。从这一宅院考取的名牌大学生几乎占去村里大学生的九成。

排家洞村,地虽偏远,但这里的百姓不仅勤劳,而且尚学之风甚烈,因此,这里形成了其独有的桃源遗韵。 https://t.cn/R2WxRmw

81531。
很多时候,不是一次次了,明明是闭上嘴就赢,可终是不能自控,莫名其妙地陷入一种尴尬的窘态,一句话,早说和晚说效果截然不同,唯有恰如其分才是正确的选择。我得承认自己没有这方面的天赋,唯有沉默是金才是硬道理。
想起作家南森说过:“人生的第一件大事是发现自己,因此人们需要不时孤独和沉思。”
人把自己交给时间和思考,那剩下来的,就变成了沉默,而这种沉默,大多都是成熟的开始。
生活是安静的,它不应该是跑马场,也不应该是物质横流的场所。 在必要的社交下,留出属于自己的时间,弥足重要。


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