【EV視界原創】在我們的認知中，特斯拉作為一家技術發展比較“極端”的電動汽車企業，總是能在某些技術方面做出驚人的舉動，就比如它所采用的無極耳4680電池等。當然，在電池技術上，作為全球電動汽車發展最為迅猛且領先的咱們，在這方面自然也不甘落後。

在之前的一份關于動力電池的專利說明中，我們看到了來自比亞迪最新的棱柱體電池專利。從專利圖上我們能夠看出，整個電池的排列就和“蜂巢”一樣，由多個六邊形棱柱體拼合而成。那麼，這款電池與特斯拉的4680相比，又有着怎樣的特點呢？本期E說就懂，就來聊聊。

我們先來說說比亞迪這款最新的六棱柱電池。

首先，這款電池為什麼會被設計成六邊形棱柱形狀？是為了與市面上常見的圓柱電池有所區分而做的“樣子”嗎？其實并不然。

在我們人類發展的曆史長河中，大多數的科學技術發現都是源自于自然，而這個六邊形也是如此。蜜蜂大家應該都見過吧，它們所工作居住的蜂房的外形就是我們常見到的六邊形。

一般來說，蜂房是由無數個大小相同的房孔組成，每個房孔都是正六邊形，且都被其它房孔包圍，兩個房孔之間隻隔着一堵蠟制的牆。為什會是正六邊形呢？首先，我們知道在所有的形狀中，等邊三角形是最為堅固的結構，而将六個堅固的等邊三角形圍繞排列，則得出了一個等邊的正六邊形，也就是蜂巢的結構。而蜜蜂的身體基本上是圓柱形，蜂在房孔内既不會有多餘的空間又不感到擁擠。

所以這又得出了一個結論，六邊形的蜂窩組合不僅堅固，還是最節省空間的方式之一。

蜂窩結構的優點也被運用在運輸或者裝飾方面的紙闆之上

回到比亞迪的這款新型電池，其最大的特點就是如同蜂窩一樣，采用了正六邊形棱柱結構。根據專利上的數據顯示，其整個殼體（蓋體 殼體）的高度在60-150mm之間，殼體内接圓直徑在15-60mm之間。值得一提的是，專利中還提到：“殼體的高度可以為90mm，殼體1的内接圓直徑可以為40mm”，而根據電池的命名規則，我們可以稱這款電池為“4090電池”。作為參考，特斯拉4680電池的高度為80mm，直徑為46mm。

那麼，這款六棱柱的“4090電池”，相比特斯拉的4680電池，能帶來怎樣的優勢？我們先從這兩款電池的運用場景說起。

目前的純電動車型在技術的不斷疊代發展後，在提高車輛的續航方面，除了寄托在電池材料上的研發外，在電池包的優化結構設計上，也做出了相應的技術發展。因為在整個電池包中，還包含了電池管理系統、熱管理系統、高低壓回路等部件，它們的分布占據了電池系統的部分重量和内部空間，其成組效率在60%~70%！也就是說你買了一套房，這60%-70%隻是你的使用面積，而剩下的為公攤面積。根據國内某企業作出的論斷，一個單體能量密度突破300Wh/kg的電芯，因為受限于傳統電池包的成組方式，電池系統層面的能量密度仍處于160Wh/kg左右。

所以，通過優化電池包的内部結構，抛去或者簡化一些構建，來擴展空間容下更多電池，這樣就能有效的提高電池包整體的容量，這其中比較有代表性就是特斯拉的CTC與比亞迪的CTB技術。

特斯拉的CTC技術英文全稱為Cell To Chassis，中文翻譯是電池底盤一體化。特斯拉将電池被交錯平鋪在車身底盤之中，其中電芯正極朝上放置，在正極端完成電芯的串并聯連接，而在電芯之間設置了蛇形管，以對電芯的側面進行冷卻。所以也就是說，特斯拉直接把電芯排列在底盤上，而電池艙前後直接連接起兩個車身大型鑄件，座艙地闆沒有了，以電池上蓋代替，座椅直接安裝在電池上蓋上。

而比亞迪的CTB技術，也就是Cell To Body電池車身一體化技術，它将全部電芯集成在車身上，其電池上蓋替代了車内地闆的一部分，并與前後橫梁形成一個平整密封的完全體用來隔離乘員艙。如此看來，比亞迪将電池系統作為一個整體與車身集成，而電池本身的密封及防水要求可以得到滿足，電池與成員艙的密封也相對簡單，風險可控。

所以，這兩款電池技術最統一的特點，就是将電池完全平鋪在車輛的底盤或者靠着底盤的位置之上，基本上其承載的不止是車輛電池容量的大小，更多的是成為了車身結構件的一部分，所以對于電池單體的強度要求就非常的高。

我們接着把話題繞回來，一個是特斯拉的4680圓柱體電池，另一個是比亞迪六邊棱柱體“4090電池”，它們在底盤電池的運用方面有啥不一樣呢？

首先，在結構強度上，4680圓柱單體電池一起組合時，相鄰兩個圓柱單體電池之間的空間較大，會使得圓柱電池組的機械穩定性不夠，在受到外界振動或沖擊時會非常容易造成短路或破損現象，嚴重影響了車輛的安全。而六邊棱柱體“4090電池”，在成組之後，由于其六邊形的結構，可以使得電池單體之前沒有縫隙，由此提升了電池組的結構強度。另外，有消息稱六邊棱柱體“4090電池”的外殼材質有可能采用鋁合金。這樣既能保證動力電池的強度，又可以減輕電池包的重量。這種高強度電池包的意義不僅在安全性方面，說不定也将是比亞迪未來的發展趨勢。

不過有人說，你可以用方形電池啊，這樣不也可以去除電池之間的空隙嗎？其實方殼單體電池則在組合後雖然穩定性較好且堅固，但方殼單體電池的體積過大，換熱效率低，熱管理難度較大，且長期使用下電芯膨脹問題難以解決。并且，在對于電池類型的選擇上，小體積的單體電池會擁有更多的适應性，通用性強，而方形電池則由于單體太大，所以在适應性上就比較保守，通用性稍遜一些。

那除了電池強度外，4680圓柱單體電池與六邊棱柱體“4090電池”在其它方面也有着不一樣的屬性。我們之前在講述蜂窩結構的時候提到，由于采用六邊形結構，因此内部的空間要比圓形更多。因此，采用六邊棱柱體的“4090電池”樂意容納更多的電解液,以延長極芯的使用壽命,同時在将多個電池連接為電池模組時,也有效提高了外部空間利用率。

另外，兩款電池在電芯正負極極片上，也有着截然不同的構造。

從專利圖上來看，比亞迪六邊棱柱體“4090電池”電芯的正負極都設計在這一個蓋體中。其中，中心位置的圓柱形為負極，外圈的三個凸起長方體是正極。由于負極端子設在中央與周圍的三個間隔設置的正極端子距離相等，因此可以保證每個正極和負極之間的電阻相等，進而可以保證電池的均溫性，同時也極大程度地縮短了電子的傳導路徑。

這就相當于，傳統的電芯單體隻有一個極耳，而這就相當于一座大寫字樓隻有一部電梯。而比亞迪的六邊棱柱體“4090電池”的三極耳結構就相當于在一座寫字樓中有三部電梯，所以人員上下樓的速度要更快，電子流通也就更順快。

另外，一般來說，電芯在工作的時候會産生大量的熱，而電芯發熱則集中在正極區域，所以比亞迪将其放置在同一側，這對于散熱而言，可以更多強化單側即可，增加了布局的靈活性。除此之外，比亞迪六邊棱柱體“4090電池”單體相鄰之間設有散熱件，相鄰兩個電池産生的熱量可以通過散熱件進行散熱，從而可以增大電池的散熱面積，提高電池模組的換熱效率，不過現在暫不知道散熱件的具體布置結構是什麼樣式的，但基本上都會使用技術比較成熟的液冷來進行電池降溫。

不過，有一點要說的是，由于采用了更為緊密的蜂窩結構，因此比亞迪這款電池的電芯之間基本處于背靠背的狀态，因此熱傳遞會非常的迅速。而特斯拉的4680雖然在電池排列上會有很多的空隙，但是這個空隙之間的空氣會起到一個熱阻效果，因此會緩解熱傳遞的發生。但比亞迪現在主要的電池材料為磷酸鐵锂。而該類型電池在充放電時本身所産生的熱量要低于三元锂電池，所以也就或多或少減小了熱傳遞的速度。

特斯拉的4680電池則采用了無極耳方式，其實無極耳隻是一個“誇張”的說法，它還是有極耳的。隻不過它都集中到了一邊，所以更确切的稱呼應該是全極耳設計。要知道，目前常見的電芯都是“果凍卷設計”樣式， 這是一種将陰極、陽極和隔闆卷在一起，通過陰極耳和陽極耳連接到電池容器的正極和負極端子。這樣設計的好處就是将正負極集流體與蓋闆殼體直接連接，從而成倍增大電流傳導面積、縮短電流傳導距離。同時大幅降低電池内阻，減少發熱量延長電池壽命，并提高充放電峰值功率。

另外，在電池包内部，所采用的蛇形管的布置與車橋方向平行，可以減少蛇形管長度，從而減少流阻，增加冷卻的均勻性。并且在電芯一側配備了八個洩壓閥，幾乎遍布電池包的側面，這樣做的好處是，一旦發生了熱失控，能夠快速打開洩壓閥，降低電池起火風險。

最後，再說一下這兩款電池的制造工藝。

首先，比亞迪六邊棱柱體“4090電池”與特斯拉的4680電池均采用圓柱卷繞極芯工藝，其相比傳統疊片工藝具有電焊容易，生産相對簡單的優勢。

另外，比亞迪六邊棱柱體“4090電池”由于采用有極耳設計，因此在制造方面要相對的簡單許多。而特斯拉的4680由于采用了全極耳設計，其制作工藝有切疊法和揉平法兩種。切疊法是特斯拉采用的一種解決方案，主要通過斜切成片卷起，表面起伏較大，容易造成極耳因接觸程度不一緻，内阻一緻性差。此外，當電解液注入時，由于兩端都被極耳封閉，無法連續注液生産。揉平法是中國國内企業廣泛使用的一種方案，這種方法通過超聲波或機械摩擦将極耳揉成端面。極耳在壓平過程中，容易産生金屬碎屑，導緻電芯自放電過大，甚至内部短路。此外，揉平後端面較緻密，電解液難以進入電芯内部。這些都将成為提高電池生産率的難題。

所以在極耳的制造方面，比亞迪六邊棱柱體“4090電池”似乎要比特斯拉的4680要更容易些。

寫在最後：

綜合而言，比亞迪的六棱柱電池在結構強度、能量密度與制造工藝方面要更優于特斯拉的4680電池，但是因采用更為密實的排列方式，因此比亞迪的六棱柱電池在散熱方面的效果還是比較存疑的。不過如果這款電池如果繼續采用磷酸鐵锂材料的話，相信這一問題也不會對電池有太大影響。

不過整體來看，相比特斯拉已經裝配上車的4680電池，比亞迪推出的這款六棱柱電池在最終的産品落地上還需進一步的發展，特别是在正極材料方面。雖然現階段磷酸鐵锂電池大約比三元便宜10-20%，但是三元動力電池原材料價格高起是短期現象，從材料元素儲備量上來看，未來三元電池原材料價格一定會回歸正常水平，到那時候磷酸鐵锂的成本優勢或許會消失，再加上磷酸鐵锂能量密度比較低，不符合未來動力電池續航裡程要求越來越高的趨勢，所以比亞迪應該會考慮到未來電池市場的格局變化，對于高鎳或其他類型的高密度電池進行深入研發，來滿足市場的需求，因此這款六棱柱電池或多或少隻是一個對未來布局的橋梁而已。

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