电池单体、动力电池及用电设备的制作方法

1.本技术涉及动力电池技术领域，具体而言，涉及一种电池单体、动力电池及用电设备。


背景技术：

2.目前的超长条大面锂离子电池，类似半刀电池、刀片都是磷酸铁锂体系；一方面，超长条大面电池(大面长度大于500mm)可以作为机械结构件承重梁，在电池集成时可以减少箱体支撑结构件的使用，结构对比方壳电池(大面长度100～300mm)、软包电池和圆柱电池都优势显著；另一方面，磷酸铁锂体系在使用循环中膨胀力较小，超长条大面电池的成组堆叠时可以直接紧贴，不需要考虑电池的膨胀空间，电池寿命良好。
3.然而，超长条大面电池匹配三元体系的话，由于回型框的长度太大，边缘区域受到膨胀力过大(整个长条大面膨胀力靠回型框分担)，导致电池性能、寿命出现差异跳水。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种电池单体、动力电池及用电设备，能够预留膨胀空间，能够提高电池的性能以及寿命。
5.为达上述目的，本技术采用以下技术方案：
6.第一方面，本技术提供一种电池单体，包括：正极极片组件，其具有一正极耳，且所述正极极片组件沿其长度方向设置有至少一个正极削薄区域；负极极片组件，其被配置为与所述正极极片组件卷绕，且所述负极极片组件具有一负极耳，所述负极极片组件沿其长度方向设置有与所述正极削薄区域对应的负极削薄区域。
7.在上述实现的过程中，正极极片组件与负极极片组件进行卷绕，正极极片组件形成一正极耳，负极极片组件形成一负极耳，且正极极片组件上设置有正极削薄区域，负极极片组件上设置有与正极削薄区域对应的负极削薄区域，通过设置正极削薄区域及负极削薄区域，使得电池单体具有膨胀空间，能够提高电池单体性能以及寿命。
8.在一些实施例中，所述正极削薄区域包括第一正极削薄区及第二正极削薄区，所述第一正极削薄区位于所述第二正极削薄区的上方，且所述第一正极削薄区与所述第二正极削薄区沿相互靠近的方向凹陷设置。
9.在上述实现的过程中，第一正极削薄区设置于第二正极削薄区的上方，且第一正极削薄区与第二正极削薄区两者沿相互靠近的方向凹陷，使得正极极片组件沿上下方向均具有膨胀空间，有利于提高电池单体的性能及寿命。
10.在一些实施例中，所述负极削薄区域包括第一负极削薄区及第二负极削薄区，所述第一负极削薄区位于所述第二负极削薄区的上方，且所述第一负极削薄区与所述第二负极削薄区沿相互靠近的方向凹陷设置。
11.在上述实现的过程中，第一负极削薄区设置于第二负极削薄区的上方，且第一负极削薄区与第二负极削薄区两者沿相互靠近的方向凹陷，使得负极极片组件沿上下方向均
具有膨胀空间，有利于提高电池单体的性能及寿命。
12.在一些实施例中，所述正极极片组件还包括正极平整区域，每相邻的两个所述正极平整区域之间设置有至少一个所述正极削薄区域。通过将正极片组件设置有正极平整区域，且正极削薄区域设置两个正极平整区域之间，保证正极极片组件在初始状态与负极极片组件的贴近，又能保证电池单体寿命末端不因为受压过大而挤干电解液后析锂。
13.在一些实施例中，所述正极平整区域的长度设置为200～300mm。有利于保证正极极片组件与负极极片组件的贴近，同时也可减少电池单体的膨胀力。
14.在一些实施例中，所述负极极片组件还包括负极平整区域，所述负极平整区域与所述正极平整区域对应，且每相邻的两个所述负极平整区域之间设置有至少一个所述负极削薄区域。通过将负极片组件设置有负极平整区域，且负极削薄区域设置两个负极平整区域之间，保证负极极片组件在初始状态与正极极片组件的贴近，又能保证电池单体寿命末端不因为受压过大而挤干电解液后析锂。
15.在一些实施例中，所述电池单体还包括隔膜组件，所述隔膜组件设置于所述正极极片组件与所述负极极片组件之间。通过在正极极片组件与负极极片组件之间设置隔膜组件，能够保证正极极片组件与负极极片组件的隔开，保证电池单体正常的充放电。
16.在一些实施例中，所述电池单体还包括电池壳体，所述电池壳体具有一容纳腔，所述容纳腔被配置为用于容纳所述正极极片组件及所述负极极片组件。
17.在一些实施例中，所述电池单体还包括第一弹性圈，所述第一弹性圈套设于所述电池壳体，且所述第一弹性圈分别与所述正极削薄区域及所述负极削薄区域对应。通过在电池壳体上设置第一弹性圈，第一弹性圈能够将电池单体分成多段区域，且第一弹性圈对应于正极削薄区域及负极削薄区域，能够增加电池单体的正极极片组件及负极极片组件的束缚，解决了电池单体适配三体系时面临的膨胀、析锂等安全寿命问题。
18.在一些实施例中，所述电池单体还包括第二弹性圈，所述第二弹性圈套设于所述电池壳体的两端。通过在电池单体上设置第一弹性圈及第二弹性圈，使得电池单体被分成多段区域，能够减少电池两端的膨胀力和增加电池单体中间的正极极片组件及负极极片组件的束缚，解决了电池单体适配三元体系时面临的膨胀、析锂等安全寿命问题，有利于增加动力电池的集成能量密度。
19.在一些实施例中，所述电池单体还包括正极盖板，所述正极盖板通过第一转接片与所述正极耳连接。
20.在一些实施例中，所述电池单体还包括负极盖板，所述负极盖板通过第二转接片与所述负极耳连接，且所述负极盖板与所述正极盖板中的至少一者设置有防爆阀。
21.第二方面，本技术还提供一种动力电池，包括如上述任一项所述的电池单体。
22.因本技术第二方面实施例提供的动力电池，因包括第一方面技术方案中所述的电池单体，因而具有上述实施例所具有的一切技术效果，在此不再赘述。
23.第三方面，本技术还提供一种用电设备，包括如上所述的动力电池。
24.因本技术第三方面实施例提供的用电设备，因包括第二方面技术方案中所述的动力电池，因而具有上述实施例所具有的一切技术效果，在此不再赘述。
25.本技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术实施例了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说
明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术使用者来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
27.图1是本技术实施例公开的一种电池单体的结构示意图。
28.图2是本技术实施例公开的一种电池单体的剖视图。
29.图3是本技术实施例公开的一种电池单体的部分结构示意图。
30.图4是图3的剖视图。
31.图5是图4的局部放大示意图。
32.图6是本技术实施例公开的一种电池单体的另一结构示意图。
33.图7是本技术实施例公开的一种电池单体的第一弹性圈或第二弹性圈结构示意图。
34.图8是本技术实施例公开的一种动力电池的部分结构示意图。
35.图9是本技术实施例公开的一种动力电池的俯视图。
36.图10是图9的剖视图。
37.附图标记
38.100、正极极片组件；101、正极耳；102、第一正极削薄区；103、第二正极削薄区；104、正极平整区域；105、第一转接片；200、负极极片组件；201、负极耳；202、第一负极削薄区；203、第二负极削薄区；204、负极平整区域；205、第二转接片；300、隔膜组件；301、铝箔；302、铜箔；400、电池壳体；401、正极盖板；402、负极盖板；500、第一弹性圈；600、第二弹性圈；700、防爆阀；800、电池单体。
具体实施方式
39.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
40.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术使用者在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
41.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
42.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不
是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
44.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术使用者而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
45.实施例
46.节能减排是汽车产业可持续发展的关键，电动汽车由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分，对于电动车辆而言，电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。
47.其中，三元体系在循环中膨胀力明显，如果成组堆叠的时候不预留膨胀空间，则会导致电池局部受压，电解液挤干、充放电出现析锂，从而容量跳水，甚至发生安全事故，所以三元体系的电池需要大面回型框预留膨胀，超长条大面电池匹配三元体系的话，由于回型框的长度太大，边缘区域受到膨胀力过大(整个长条大面膨胀力靠回型框分担)、中间区域的束缚不足(膨胀后极片/隔膜间隙过大、阻值增加)，导致电池的性能、寿命出现差异跳水。
48.鉴于此，如图1-图7所示，第一方面，本技术提供一种电池单体800，包括：正极极片组件100及负极极片组件200，所述正极极片组件100设置有正极削薄区域，所述负极极片组件200设置有负极削薄区域，使得所述正极极片组件100与所述负极极片组件200进行卷绕，以形成极卷时，所述正极削薄区域与所述负极削薄区域对应，从而形成膨胀空间。
49.具体而言，正极极片组件100，其具有一正极耳101，且所述正极极片组件100沿其长度方向设置有至少一个正极削薄区域；负极极片组件200，其被配置为与所述正极极片组件100卷绕，且所述负极极片组件200具有一负极耳201，所述负极极片组件200沿其长度方向设置有与所述正极削薄区域对应的负极削薄区域。
50.示例性的，所述正极削薄区域及所述负极削薄区域均可以是涂布减薄处理形成，且所述正极削薄区域及所述负极削薄区域的尺寸可以根据实际的情况进行设定，例如尺寸为10～30mm；所述正极极片组件100与所述负极极片组件200进行卷绕，使得所述电池单体800的长度沿左右方向分布，且所述正极耳101位于电池单体800的一侧，例如所述正极耳101位于所述电池单体800的左侧，所述负极耳201位于所述电池单体800的另一侧，例如所述负极耳201位于所述电池单体800的右侧等。
51.本技术中，电池单体800可以是包括锂离子二次电池单体800、锂离子一次电池单体800、锂硫电池单体800或钠锂离子电池单体800等，本技术实施例对此并不限定。
52.电池单体800包括电极结构和电解质，电极结构包括正极极片组件100、负极极片组件200和隔膜组件300。电池单体800主要依靠金属离子在正极极片组件100和负极极片组件200之间移动来工作。正极极片组件100包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物
质层涂覆于正极集流体的表面；正极集流体包括正极集流部和凸出于正极集流部的正极极耳，正极集流部涂覆有正极活性物质层，正极极耳的至少部分未涂覆正极活性物质层。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质层包括正极活性物质，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极极片组件200包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面；负极集流体包括负极集流部和凸出于负极集流部的负极极耳，负极集流部涂覆有负极活性物质层，负极极耳的至少部分未涂覆负极活性物质层。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质层包括负极活性物质，负极活性物质可以为碳或硅等。隔离件的材质可以为pp(polypropylene，聚丙烯)或pe(polyethylene，聚乙烯)等。
53.在上述实现的过程中，正极极片组件100与负极极片组件200进行卷绕，正极极片组件100形成一正极耳101，负极极片组件200形成一负极耳201，且正极极片组件100上设置有正极削薄区域，负极极片组件200上设置有与正极削薄区域对应的负极削薄区域，通过设置正极削薄区域及负极削薄区域，使得电池单体800具有膨胀空间，能够提高电池单体800性能以及寿命。
54.如图3-图5所示，所述正极削薄区域包括第一正极削薄区102及第二正极削薄区103，所述第一正极削薄区102位于所述第二正极削薄区103的上方，且所述第一正极削薄区102与所述第二正极削薄区103沿相互靠近的方向凹陷设置。具体而言，沿上下方向上，所述电池单体800的结构分布依次为：隔膜组件300、正极极片组件100(具有第一正极削薄区102)、铝箔301、正极极片组件100(具有第二正极削薄区103)、隔膜组件300、负极极片组件200(具有第一负极削薄区202)、铜箔302、负极极片组件200(具有第二负极削薄区203)及隔膜组件300。
55.在上述实现的过程中，第一正极削薄区102设置于第二正极削薄区103的上方，且第一正极削薄区102与第二正极削薄区103两者沿相互靠近的方向凹陷，使得正极极片组件100沿上下方向均具有膨胀空间，有利于提高电池单体800的性能及寿命。
56.请再参照图3-图5，所述负极削薄区域包括第一负极削薄区202及第二负极削薄区203，所述第一负极削薄区202位于所述第二正极削薄区103的下方，所述第一负极削薄区202位于所述第二负极削薄区203的上方，且所述第一负极削薄区202与所述第二负极削薄区203沿相互靠近的方向凹陷设置。
57.在上述实现的过程中，第一负极削薄区202设置于第二负极削薄区203的上方，且第一负极削薄区202与第二负极削薄区203两者沿相互靠近的方向凹陷，使得负极极片组件200沿上下方向均具有膨胀空间，有利于提高电池单体800的性能及寿命。
58.请再参照图3-图5，所述正极极片组件100还包括正极平整区域104，每相邻的两个所述正极平整区域104之间设置有至少一个所述正极削薄区域，也即是所述正极平整区域104位于所述正极削薄区域的左右两侧。通过将正极片组件设置有正极平整区域104，且正极削薄区域设置两个正极平整区域104之间，保证正极极片组件100在初始状态与负极极片组件200的贴近，又能保证电池单体800寿命末端不因为受压过大而挤干电解液后析锂。
59.在一些实施例中，所述正极平整区域104的长度设置为200～300mm。有利于保证正极极片组件100与负极极片组件200的贴近，同时也可减少电池单体800的膨胀力。
60.在一些实施例中，所述负极极片组件200还包括负极平整区域204，所述负极平整
区域204与所述正极平整区域对应，且每相邻的两个所述负极平整区域204之间设置有至少一个所述负极削薄区域，也即是所述负极平整区域204位于所述负极削薄区域的左右两侧。通过将负极片组件设置有负极平整区域204，且负极削薄区域设置两个负极平整区域204之间，保证负极极片组件200在初始状态与正极极片组件100的贴近，又能保证电池单体800寿命末端不因为受压过大而挤干电解液后析锂。
61.在一些实施例中，所述电池单体800还包括隔膜组件300，所述隔膜组件300设置于所述正极极片组件100与所述负极极片组件200之间。通过在正极极片组件100与负极极片组件200之间设置隔膜组件300，能够保证正极极片组件100与负极极片组件200的隔开，保证电池单体800正常的充放电。
62.在一些实施例中，所述电池单体800还包括电池壳体400，所述电池壳体400具有一容纳腔，所述容纳腔被配置为用于容纳所述正极极片组件100及所述负极极片组件200。
63.在一些实施例中，所述电池单体800还包括第一弹性圈500，所述第一弹性圈500套设于所述电池壳体400，且所述第一弹性圈500分别与所述正极削薄区域及所述负极削薄区域对应，示例性的，所述第一弹性圈500设置有两个，两个所述第一弹性圈500之间的距离可设置为200～300mm，所述第一弹性圈500与所述电池壳体400的配合方式可以是过盈配合或者局部背胶等方式，所述第一弹性圈500包括但不局限于硅基橡胶。通过在电池壳体400上设置第一弹性圈500，第一弹性圈500能够将电池单体800分成多段区域，且第一弹性圈500对应于正极削薄区域及负极削薄区域，能够增加电池单体800的正极极片组件100及负极极片组件200的束缚，解决了电池单体800适配三体系时面临的膨胀、析锂等安全寿命问题。
64.在一些实施例中，所述电池单体800还包括第二弹性圈600，所述第二弹性圈600套设于所述电池壳体400的两端，示例性的，所述第二弹性圈600设置有两个，其中一个所述第二弹性圈600设置于所述电池壳体400的左端，另一个所述第二弹性圈600设置于所述电池壳体400的右端，所述第二弹性圈600与所述第一弹性圈500之间的间距可设置为200～300mm，所述第二弹性圈600与所述电池壳体400的配合方式可以是过盈配合或者局部背胶等方式，所述第二弹性圈600包括但不局限于硅基橡胶。通过在电池单体800上设置第一弹性圈500及第二弹性圈600，使得电池单体800被分成多段区域，能够减少电池两端的膨胀力和增加电池单体800中间的正极极片组件100及负极极片组件200的束缚，解决了电池单体800适配三元体系时面临的膨胀、析锂等安全寿命问题，有利于增加动力电池的集成能量密度。
65.在一些实施例中，所述电池单体800还包括正极盖板401，所述正极盖板401通过第一转接片105与所述正极耳101连接。示例性的，所述正极盖板401包括正极极柱和第一极柱，所述正极极柱套设于所述第一极柱上，所述第一极柱与所述第一转接片105连接，以使得所述正极极柱形成正极端。
66.在一些实施例中，所述电池单体800还包括负极盖板402，所述负极盖板402通过第二转接片205与所述负极耳201连接，且所述负极盖板402与所述正极盖板401中的至少一者设置有防爆阀700。示例性的，所述负极盖板402包括负极极柱和第二极柱，所述负极极柱套设于所述第二极柱上，所述第二极柱与所述第二转接片205连接，以使得所述负极极柱形成负极端。
67.如图8-图10所示，第二方面，本技术还提供一种动力电池，包括如上述任一项所述
的电池单体800。在动力电池中，电池单体800可以是一个，也可以是多个。若电池单体800为多个，多个电池单体800之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体800中既有串联又有并联。多个电池单体800之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体800构成的整体容纳于箱体内；当然，也可以是多个电池单体800先串联或并联或混联组成电池模块，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。需要说明的是，根据三元体系的自身安全性能(五系、八系等)在电池单体800之间局部或者全部增加隔热防护垫，甚至通过加厚所述第一弹性圈500及所述第二弹性圈600的方式来增加隔热防护垫的厚度，提升动力电池的热防护性能。
68.因本技术第二方面实施例提供的动力电池，因包括第一方面技术方案中所述的电池单体800，因而具有上述实施例所具有的一切技术效果，在此不再赘述。
69.第三方面，本技术还提供一种用电设备，包括如上所述的动力电池。用电装置可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本技术实施例对上述用电装置不做特殊限制。以车辆为例，车辆还可以包括控制器和马达，控制器用来控制动力电池为马达供电，例如，用于车辆的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
70.因本技术第三方面实施例提供的用电设备，因包括第二方面技术方案中所述的动力电池，因而具有上述实施例所具有的一切技术效果，在此不再赘述。
71.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术使用者来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。