最近，美国专利商标局公开了特斯拉的一项名为“ENERGY STORAGE CELL”（储能电池）的新专利申请，该专利申请于 2021 年 9 月 21 日提交，并于 2023 年 10 月26 日公布，专利公开号：US20230344096A1。
图：特斯拉名为“ENERGY STORAGE CELL”的新专利申请
该专利申请介绍了一种专为集成到大型车辆和电网储能产品中而设计的储能电池。该储能电池为圆柱形，具有支持集成的特定特性。电池包括一个顶面，配置为同心且基本共面的正极和负极。这种设计便于通过激光焊接等制造工艺焊接电气互连，从而提高了经济性和性能。
电池的侧表面装有套管（下图的108），用于在电池阵列中将单个电池和辅助组件相互电气隔离。套管还与作为电池阵列的一部分的冷却系统相连接，是抽取单个电池内产生的热量的主要通道。
图：专利文件展示了一种侧表面包裹套管的圆柱形电池单元（来源：US20230344096A1）
专利文件描述并强调了套管的作用：
电绝缘：套管由电绝缘材料制成。这一特点使其能够将电池阵列中的单个电池和辅助组件相互电气隔离，防止电气短路，提高储能系统的安全性和可靠性。
热管理：套管还与作为电池阵列的一部分的冷却系统相连接，是抽取单个电池内产生的热量的主要通道。这对于保持最佳工作温度和防止过热至关重要，过热会降低性能并可能导致安全问题。
结构完整性：套管至少包括电池侧表面的一部分，有助于电池的结构完整性。当电池承受机械负荷、压力或应力时，这一点尤为重要，可确保电池的耐用性和使用寿命。
制造和装配：套管还在储能电池的制造和组装过程中发挥作用。专利中提到，与套管覆盖的侧表面相邻的电池顶表面可以具有足够的铁性，以便制造设备通过磁性粘附进行移动。这有助于自动制造储能电池包，提高效率并降低成本。
图：储能电池包示例（来源：US20230344096A1）
从上可知，特斯拉公司涉及储能电池的新专利中的电池套管具有多种关键功能，包括电绝缘、热管理、结构支撑和促进制造工艺。这些功能有助于提高储能系统的整体性能、安全性、耐用性和成本效益。
对比分析特斯拉在售车型的 21700 和 4680 电池包的结构组成后，我们推测，专利中提出的圆柱电池套管或将替代以往电池包中为增强电池保护、加大冷板与电池热接触而填充的胶水或聚氨酯泡沫。这些填充的胶水或聚氨酯泡沫很难从电池上剥离开，因此，套管将极大改善电池包的装配和故障电池的可拆卸性。
图：4680 版 Model Y 电池包中填满了聚氨酯泡沫，作为圆柱电池的绝缘、缓冲保护和导热材料，但也导致故障电池的拆卸更换异常困难。
图：Model X 21700 电池包
尽管专利中未指出包裹在套管中的圆柱电池型号，但从附图上电池“低矮粗壮”的特征推测，特斯拉极大可能是在 4680 电池上构建了该专利设计。
4680 电池被认为是特斯拉的一项重大创新，并被安装在特斯拉备受关注的电动皮卡 Cybertruck 上，即将推出的 Model 2 和未来更多车型大概率也将配备这款更高效的电池。
我们认为，这项新专利的实施将为特斯拉未来电池包的内部结构、装配、故障电池的拆卸更换和热管理系统等方面带来可喜的变化。
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