近兩年，動(dòng)力電池企業(yè)在材料、電芯、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和工藝方面的創(chuàng)新層出不窮，頭部企業(yè)在陸續(xù)構(gòu)建專利護(hù)城河，開(kāi)始向全球市場(chǎng)挺進(jìn)。
近日，電池中國(guó)從國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)獲悉，蜂巢能源公布了兩項(xiàng)電池方面的專利。通過(guò)對(duì)兩項(xiàng)專利的解析發(fā)現(xiàn)，近期蜂巢能源公布的專利均與其2022年年底對(duì)外隆重推出的“龍鱗甲電池”技術(shù)有關(guān)，這表明蜂巢能源已經(jīng)完成了相關(guān)技術(shù)、專利布局。
其中，專利一公布了一種電池包及動(dòng)力裝置。摘要顯示，電芯結(jié)構(gòu)上靠近箱體組件內(nèi)壁(箱體底部)一側(cè)設(shè)置有電芯防爆閥，箱體組件上對(duì)應(yīng)電芯防爆閥位置開(kāi)設(shè)有排氣孔，排氣板與箱體組件相連并形成儲(chǔ)氣腔，排氣孔與儲(chǔ)氣腔連通，儲(chǔ)氣腔與外界導(dǎo)通。
當(dāng)電芯發(fā)生熱失控時(shí)，高溫高壓噴發(fā)物從電芯結(jié)構(gòu)外殼的防爆閥釋放，經(jīng)過(guò)箱體組件的排氣孔進(jìn)入到排氣板與箱體組件形成的儲(chǔ)氣腔中，并導(dǎo)出電池包外，避免高溫高壓噴發(fā)物影響其它正常運(yùn)行的電芯結(jié)構(gòu)的安全性能。
▲蜂巢能源專利截圖
專利二公布了一種具有底部排氣功能的箱體結(jié)構(gòu)及其電池包和動(dòng)力裝置。
摘要顯示，該箱體結(jié)構(gòu)包括箱體本體和隔板，隔板設(shè)置在箱體本體內(nèi)，隔板的上方形成電芯容納腔，隔板下方形成排氣腔，隔板上開(kāi)設(shè)有一列或多列排氣孔組，并且隔板有凹槽結(jié)構(gòu)形成排氣通道和對(duì)電池防爆閥的保護(hù)。本箱體結(jié)構(gòu)通過(guò)隔板將排氣腔與電芯分隔開(kāi)，提升了電池包的安全性。
▲蜂巢能源專利截圖
去年12月，蜂巢能源對(duì)外發(fā)布了龍鱗甲電池系統(tǒng)，該電池系統(tǒng)體積利用率達(dá)到76%，創(chuàng)下業(yè)內(nèi)新高，同等電池包下搭載磷酸鐵鋰電池續(xù)航突破800km，高錳鐵鎳?yán)m(xù)航超900km，高鎳三元續(xù)航突破1000km。
龍鱗甲電池極高體積利用率的背后是其高集成化設(shè)計(jì)以及高安全防護(hù)設(shè)計(jì)。首先蜂巢能源在業(yè)內(nèi)應(yīng)用了“熱電分離、底部防爆閥泄壓”等技術(shù);其次，龍鱗甲電池采用高度集成的下箱體設(shè)計(jì)，上蓋與水冷板合并，并將熱失控底部排氣空間與底盤防護(hù)空間高度集成。這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)，電池包下箱體可同時(shí)起到“結(jié)構(gòu)承載+結(jié)構(gòu)防護(hù)+集成冷板+泄爆疏導(dǎo)”四重作用，從而使得龍鱗甲電池具備極致性能(76%體積利用率)、極致安全(底部泄壓+熱電分離)、極致成本(標(biāo)準(zhǔn)化短刀電芯+飛疊工藝)等典型特征。
而蜂巢能源公布的上述兩項(xiàng)專利都體現(xiàn)了蜂巢龍鱗甲電池“底部泄壓、熱電分離”的設(shè)計(jì)特征。
基于專利的解讀可以看到，通過(guò)該設(shè)計(jì)，在提高熱失控安全性的同時(shí)，由于節(jié)省了傳統(tǒng)刀片電池的中間通道熱失控阻隔和排氣空間，以及底部排氣空間和機(jī)械防護(hù)空間共用，極大提升了龍鱗甲電池空間利用率(行業(yè)目前最高的76%利用率水平)。
從安全、降本和性能提升的技術(shù)挖掘趨勢(shì)來(lái)看，熱電分離已經(jīng)成為一種重要趨勢(shì)，多家電池企業(yè)、主機(jī)廠正在進(jìn)行研發(fā)和技術(shù)布局。
01
蜂巢能源標(biāo)準(zhǔn)電芯——短刀電池已完成相關(guān)專利布局
在龍鱗甲電池系統(tǒng)上，還利用了蜂巢能源標(biāo)準(zhǔn)電芯——短刀電池的技術(shù)創(chuàng)新，就是電芯底部出防爆泄壓閥，配合設(shè)計(jì)的獨(dú)立熱失控、排氣空間，與電源傳送區(qū)分開(kāi)，大幅降低熱失控時(shí)內(nèi)部高壓拉弧、打火的失效概率，達(dá)到真正的“無(wú)熱失控蔓延”。
而在標(biāo)準(zhǔn)化的短刀電池上，蜂巢能源也進(jìn)行了核心技術(shù)的專利布局。
據(jù)電池中國(guó)了解，早在2021年，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局就曾公布了蜂巢能源短刀電池相關(guān)專利。
一項(xiàng)授權(quán)/公開(kāi)日為2021年8月17日的蜂巢能源專利信息顯示，在電芯尺寸方面，蜂巢能源對(duì)尺寸比例進(jìn)行了限定，長(zhǎng)度a≤600mm，10%a≤高度b≤30%a，2%a≤寬度c≤10%a。經(jīng)計(jì)算，這個(gè)尺寸比例的限定，將長(zhǎng)度≤600mm的短刀電芯品類都涵蓋在內(nèi)了，這與蜂巢能源所主打的L600“短刀”電池是相呼應(yīng)的。
▲蜂巢能源專利截圖
專利信息同時(shí)顯示，“短刀”電芯正負(fù)極蓋板分別布置在電芯殼體的兩端。其中，正極極柱和防爆閥在同一端，負(fù)極極柱和注液孔在另一端。這樣設(shè)置，可以減小正負(fù)極蓋板在電芯內(nèi)的占用空間，從而增加電芯的儲(chǔ)存能量。
在快充方面，蜂巢能源另一條申請(qǐng)日為2021年9月29日的專利信息顯示，“短刀”電池鉚接塊的長(zhǎng)度L2與蓋板的長(zhǎng)度L1滿足0.3≤L2/L1≤0.5，這也驗(yàn)證了將極柱的面積盡可能做大的趨勢(shì)。
▲蜂巢能源專利截圖
此外，通過(guò)專利截圖可以看出，蜂巢能源對(duì)蓋板的寬度與鉚接塊的寬度，以及鉚接塊和防爆閥距離蓋板邊緣的尺寸都做了限定。
▲蜂巢能源專利截圖
不僅如此，為了保證電芯具有良好的充放電性能，也對(duì)極柱與鉚接塊在長(zhǎng)度方向上的比例進(jìn)行了限定。
電芯如果過(guò)長(zhǎng)，電池會(huì)影響到快充性能的發(fā)揮，蜂巢能源選擇L300~600這種“短刀”標(biāo)準(zhǔn)電芯，結(jié)合極柱設(shè)計(jì)方面的創(chuàng)新，可以實(shí)現(xiàn)更好的快充性能，滿足快充補(bǔ)能需求。
02
敢為人先，蜂巢能源電池專利持續(xù)領(lǐng)跑
無(wú)論是第二代短刀電芯底部出防爆閥，還是系統(tǒng)層面進(jìn)行熱電分離設(shè)置，蜂巢能源都是業(yè)內(nèi)“第一個(gè)吃螃蟹的企業(yè)”。事實(shí)上，基于極致安全、極致性能和極限降本的追求，目前底部出防爆閥或者電芯倒置(物理布局上實(shí)現(xiàn)底部出防爆板)、熱電分離等技術(shù)正成為產(chǎn)業(yè)界探索的技術(shù)趨勢(shì)。
有著整車基因，可以從整車視角審視電動(dòng)汽車技術(shù)研發(fā)和集成，并依托強(qiáng)大研發(fā)團(tuán)隊(duì)，蜂巢能源目前在相關(guān)前沿技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)行了廣泛布局和專利覆蓋。這一方面表明了蜂巢能源的深厚創(chuàng)新實(shí)力;另一方面專利的布局也將進(jìn)一步強(qiáng)化其技術(shù)和市場(chǎng)護(hù)城河壁壘，保持較高競(jìng)爭(zhēng)力。
鋰離子動(dòng)力電池屬于技術(shù)密集型行業(yè)，需要持續(xù)的研發(fā)投入才能確保公司在日漸激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中保持領(lǐng)先地位。從創(chuàng)立之初，蜂巢能源就致力于成為全球頂級(jí)鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)及儲(chǔ)能電池系統(tǒng)供應(yīng)商，建立了以自主研發(fā)為主、外部協(xié)同的研發(fā)創(chuàng)新體系，打造了一支經(jīng)驗(yàn)豐富、勤勉專業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，不斷探索新興領(lǐng)域并儲(chǔ)備大量前沿技術(shù)。
通過(guò)持續(xù)多年的研究積累，蜂巢能源在核心專利面也取得了較為突出的成果。截至 2022年年底，蜂巢能源共計(jì)擁有授權(quán)專利3326項(xiàng)，其中發(fā)明專利513項(xiàng)。根據(jù)中汽中心全球汽車專利大數(shù)據(jù)平臺(tái)公開(kāi)信息，2020 年度、2021 年度及 2022 年 1-6 月，蜂巢能源動(dòng)力電池專利公開(kāi)量分別為 586 項(xiàng)、878 項(xiàng)及 568 項(xiàng)，分別位列中國(guó)動(dòng)力電池專利公開(kāi)量創(chuàng)新主體排行榜單第一、第一及第二。
▲全球汽車專利大數(shù)據(jù)平臺(tái)
03
蜂巢能源已開(kāi)始向海外進(jìn)行“技術(shù)輸出”
經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，中國(guó)動(dòng)力電池及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈已走在了世界前沿。歐洲、北美龐大的電動(dòng)汽車市場(chǎng)，和薄弱的供應(yīng)鏈產(chǎn)生了巨大的脫節(jié)。對(duì)于中國(guó)優(yōu)秀的電池、材料、設(shè)備企業(yè)來(lái)說(shuō)，出海既是機(jī)會(huì)，也是必然選擇，這也是中國(guó)少有的幾次產(chǎn)業(yè)輸出的機(jī)會(huì)。
當(dāng)然，這需要企業(yè)在技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新、專利布局等方面具備強(qiáng)勁實(shí)力，方能為全球客戶提供高質(zhì)量的產(chǎn)品、技術(shù)和服務(wù)保障。
事實(shí)上，以蜂巢能源、寧德時(shí)代等為代表的中國(guó)動(dòng)力電池企業(yè)，在全球汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)變革中，正通過(guò)產(chǎn)能、產(chǎn)品、技術(shù)等向全球市場(chǎng)“輸出”，在全球舞臺(tái)開(kāi)始扮演“技術(shù)輸出者”的角色。
據(jù)了解，目前蜂巢能源已經(jīng)通過(guò)IP知識(shí)產(chǎn)權(quán)輸出印度某知名公司，幫助印度企業(yè)提升電池產(chǎn)品技術(shù)及換代升級(jí)合作;同時(shí)，蜂巢能源還將在德國(guó)工廠量產(chǎn)其自主研發(fā)的短刀電池、無(wú)鈷電池等，推動(dòng)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)在海外落地。
未來(lái)，隨著越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)電池企業(yè)在海外落地布局，自主研發(fā)的先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品逐步量產(chǎn)，中國(guó)企業(yè)在電池產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)將逐漸應(yīng)用到國(guó)際市場(chǎng)和海外客戶，也將不斷增強(qiáng)中國(guó)企業(yè)的創(chuàng)新能力和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，服務(wù)全球各地汽車電動(dòng)化發(fā)展。
需要指出的是，中國(guó)企業(yè)在動(dòng)力電池、材料、裝備領(lǐng)域已經(jīng)處于全球領(lǐng)先水平，接下來(lái)要走向全球市場(chǎng)，勢(shì)必要提早做好技術(shù)、專利的布局，構(gòu)建完備的技術(shù)堤壩，一方面用創(chuàng)新技術(shù)、產(chǎn)品支撐全球電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展;另一方面，用技術(shù)、專利應(yīng)對(duì)波云詭譎的全球市場(chǎng)，捍衛(wèi)企業(yè)自身的利益。