解析蜂巢龙鳞甲电池技术

什么是龙鳞甲电池

2022年12月15日，蜂巢能源发布龙鳞甲电池。蜂巢能源将新一代方案取名“龙鳞甲电池”，一方面取其坚固无比之意；另一方面也是集大成之意，“‘龙鳞甲’是传说中龙族收集了每一条龙身上最硬的一片龙鳞，集合打造的无坚不摧的鳞甲。”

该电池采用“热-电分离”设计和双面冷却设计，换热能力较一般水平提升70%，极大提升电池包安全性；采用LFP电芯的系统体积成组效率提升至76%，续航超过800km，采用高锰铁镍电芯超过900公里，采用三元电芯则超过1000公里；匹配三元电池时支持4C快充；可扩展CTC。

磷酸铁锂电池也有痛点：一方面，尽管其本征安全突出，但是组成电池包后，其系统安全性问题并没有完全解决；另一方面是能量密度不够高，应用于电动汽车续航存短板。

为解决磷酸铁锂系统安全问题，蜂巢能源从电池系统热失控的本源出发，通过多项大胆创新的设计优化电池安全性能。

1）短刀电芯底出防爆阀设计，降低热蔓延风险

短刀电芯防爆阀设计在底部（两个防爆阀），一旦发生某个电芯热失控可快速实现定向泄压，喷发物可按指定方向、通过很短的通道迅速排出，不蔓延至周边电芯。（定方向，短路径）。（特斯拉CTC方案，4680电芯的防爆阀设置在电芯底部，和正极端相反）

电芯壳体底部设置防爆阀

另外，原本电芯和电池包底部之间一般预留有空间，以防止底部碰撞时损伤电池。底出防爆阀设计将两部分空间合并可提升体积利用率，提升续航里程。

Pack底部设置排气通道

通过底部热失控泄压区域与水冷板集成设计，不仅可以做到顶部全平，而且在不增加电池包总高度的情况下增加电芯高度8-10mm，增加电池包的能量和体积利用率。

排气空间与底部防护间隙合并

2）“热-电分离”设计，降低二次危害

常规电芯防爆阀和极耳在同一侧，热失控泄压区与高低压线路处于同一区域。一旦一个电芯热失控，喷发物极易伤及其他电芯，引发二次危害。热电分离设计则让热失控泄压区与电源传送区各自独立，（底部泄压阀与两侧极柱完全物理隔离）大幅降低热失控时内部高压拉弧、打火的失效概率，显著提升安全性。

热电分离设计

3）双面冷却设计，增大冷却面积

采用上下大面水冷板，电池包上盖与水冷板集成，并增加了底部水冷板。换热能力提升70%。提升电池包的安全性

双面水冷

4）高强钢+弹性支架的设计，提高防护

在电池包结构层级，还采用了高强钢+弹性支架的设计，为热失控建立安全稳定的泄压通道，提供有力的承载和防护缓冲，避免碰撞带来的电池包故障。

从综合设计表现来看，龙鳞甲电池做到了单颗电芯热失控不扩散至相邻电芯，整包不起火。实现了从单体安全到系统安全的全面提升。

续航方面（能量密度）

在能量密度方面，遵循从材料、电芯到电池结构的系统性思维，持续优化电芯和系统两大技术：

电芯层面，采用了更高能量密度的磷酸铁锂电芯；

系统层面，通过系统结构件功能集成、空间功能集成设计。通过技术优化，采用磷酸铁锂电芯的龙鳞甲电池系统体积成组效率大幅提升至76%（创纪录），同等电池包下，续航超过800公里；采用高锰铁镍电芯超过900公里；采用高镍三元电芯续航则超过1000公里。

快充方面，龙鳞甲电池系统，匹配三元电池时支持4C快充。引申阅读：本头条号1月26日发布的文章《详述锂电池快充技术及其发展》

成本方面，龙鳞甲电池系统因为节约了20%的结构件，为电池包减重10-20kg。结构件的减少和减重，既能直接降低物料成本，又能提升生产效率和体积利用率，还能提升整车续航里程。

此外，龙鳞甲电池系统也可扩展CTC。龙鳞甲电池的系统上盖、水冷板，可以和车身乘员舱地板融合，合三为一。这一举措可显著提升电动汽车的集成效率，降低成本，提升装配效率。

兼容性方面，龙鳞甲电池可兼容多种电池化学体系，满足A00-C级系列多种车型。可以覆盖全部300mm-600mm各尺寸电芯。各个公司都在推的CTC，CTB，CTV都可以与龙鳞甲设计方案实现完美结合。极致的兼容性为整车企业缩短了新车型的研发周期；电池包的通用性也为整车企业进一步降低了采购成本。

高锰铁镍和纳米网硅负极技术。

3.1 高锰铁镍电池

与磷酸铁锂电池包相比，蜂巢能源的高锰铁镍电池包续航能够提升100公里，低温性能提升2倍；与同体积密度的三元电池包相比，整包成本要降低9.5%。蜂巢能源预计高锰铁镍电池包重量能量密度为 220Wh/kg，体积能量密度为 503 Wh/L

3.2 纳米网硅负极

是蜂巢能源为高能量密度电池提出的负极技术方案。蜂巢能源为此自主开发了筑网束硅技术、硅碳融合技术、双层包覆技术，循环寿命较进口同类产品提升10%。

这一负极材料的特点是，高容量、高首效、低膨胀、低产气、长寿命，支持4C 快充。蜂巢能源预计，纳米网硅负极搭配高镍正极，将率先在大圆柱电芯上实现应用，实现能量密度≥300Wh/kg。

“飞叠”技术。

蜂巢能源第一代叠片技术的效率是0.6秒/片，第二代0.45/片。而第三代“飞叠”技术效率已经在努力赶超卷绕工艺，达到0.125秒/片的效率。

相较于蜂巢能源上一代叠片机，第三代“飞叠”技术的叠片机占地面积减少达 45%，效率提升 200%以上。第三代“飞叠”技术还集成了极片放卷、裁切、热压功能、叠片 CCD 在线监测、HI-POT在线监测，缩短了极片卷料到叠片之间的片料转运，实现单片不良全检。在一致性方面，采用创新压刀结构，叠片对齐精度提升。大幅度提升电池的良品率与产品安全性。

叠片电池工艺上还有很多可以改进的地方，例如在电极段，可以不再有中转罐；如果采用干法涂布工艺，可以没有匀浆，也基本没有烘箱；叠片工艺段，效率还可以再提升；装配段，可以通过单机效应提升，例如磁悬浮提升物流效率、串联化成的等方式降低成本。

卷绕工艺 VS 叠片工艺

发布会上，杨红新透露，龙鳞甲电池将陆续搭载到 2023 年量产车型上，包括2023年10月份量产的一款SUV和2023年10月量产的一款轿跑。

而得益于技术创新、产能布局和对市场的正确研判，蜂巢能源的客户阵营和规模不断优化壮大。

在客户方面，截至目前，蜂巢能源已经与长城汽车、吉利汽车、零跑汽车、东风汽车、岚图汽车、小鹏汽车、理想汽车、光束汽车、赛力斯汽车、合众新能源汽车、牛创新能源汽车等整车企业达成合作关系，与PSA（Stellantis集团）等知名国际车企建立了业务合作。

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