亿纬锂能46系列大圆柱电池Pack系统专利解析

近期，亿纬锂能官方释放了其46系列大圆柱电池系统在中试线上成功下线的消息。这是国内首家电池企业第一次公布自家46系列大圆柱电池系统的进展状态。

但是释放的消息中，对于其46系列大圆柱Pack系统没有提及任何的性能参数，比如能量密度，体积利用率等关键信息。根据一般电池系统开发的项目周期推算，在专利检索系统中，搜索了过去1年亿纬锂能申请的所有关于电池系统的相关专利。

其中有篇名为《动力电池模组及车辆》，授权公告号为CN 215988999 U的专利。个人推测与目前亿纬锂能实际所采用的46大圆柱电池系统方案极为接近。现将上述专利中的核心信息提炼，如下：

▲专利中的示意图1

1）关于电芯具体型号没有详述，有可能是4680，有可能是4690，有可能是46105。如果专利中所显示的电芯数量为真实数量，则该46系列的Pack中总计含有864个电芯，每48个电芯和一根蛇形冷却管组成一个小block单元。

2）电芯布置和热失控防护方案，大体上与前阵子Munro拆解特斯拉4680系列非常接近。所有电芯正极全部朝上，电芯底部设置有防爆阀。防爆阀与底板上的圆孔一 一对应。

当发生热失控时，电芯产生的高热气体有底板上的圆孔释放出，再通过安装在边框上的防爆阀释放到电池Pack外部。达到热失控状态下不起火，不爆炸的目的。

另外在电芯正极上方与箱体上盖之间是有布置1－1．5mm金云母或者白云母做的隔热板。起到有效地阻隔热失控时电芯热量快速传递至上箱盖，减缓或者避免上箱盖收到热冲击而破裂。

▲专利中的示意图2

3） 对于圆柱电芯在箱体中的固定方式，专利中所述的方式倒是与特斯拉有较大的差别。特斯拉的方式是：首先将两排并行的圆柱电芯通过丙烯酸树脂快干胶水先粘在冷却板上，然后将组成的小block装入塑料支架中。

而根据亿纬锂能专利中所描述的模组生产过程所述，首先蛇形冷却管的固定先依赖于下图所示支架上的水管卡槽，然后将电芯卡入电芯安装支架的卡槽中，最后在灌入导热结构胶来填充电芯和电芯，电芯与蛇形冷板之间的间隙，以保证电芯的固定，同时可以让电芯热失控产生的热量传递出去，防止热量聚集引起的热扩散。如果实际案例真如专利中所述，则亿纬锂能与特斯拉相比，少了电芯与蛇形冷却板的固定这个步骤。

▲专利中的示意图3

亿纬锂能除了申请本文所述的专利之外，关于46系列大圆柱电芯的应用还申请了其他不少专利，其中有篇比较有意思的专利。专利名称：一种圆柱电芯模组及电池包，该专利描述了46系列大圆柱在电池箱体内的另外一种排布方式：躺着排布，而不是当前我们所看到的无论是特斯拉还是其他家的垂直排布。这样的好处是：可以进一步为整车的Z向避让出更多的空间。

▲躺着排布的大圆柱电芯

目前业界针对46系列大圆柱电芯以及电池系统的开发正处于炙热阶段。下图是目前国内外电池企业和车企布局大圆柱电池的情况。

▲大圆柱电池布局情况一览

以特斯拉为46系列大圆柱电池开发应用领头羊，后来追随者都奔着大圆柱系列能可以提高成组效率，降低BMS控制难度，且可以将高镍和碳硅负极材料应在上的初心来开发46系列电池系统。在典型的方壳电芯领域，过去三年我们已经看到了国内电池市场，各大企业之间在系统结构以及热管理，热失控防护方案上的极致微创新。

同样，个人有理由相信：随着国内外46系列大圆柱电池系统参与者产品的陆续释放，在46系列电芯应用领域，虽然都是46XX大圆柱电芯，但后续应该可以看到不同厂家之间不同的46系列电芯布置方案，以及不同的46系列电池系统热管理，热失控防护以及结构方案。本文所述亿纬锂能的一些专利只是该领域的一个典型代表。