电池单体、电池以及用电装置的制作方法

1.本技术涉及电池技术领域，并且更具体地，涉及一种电池单体、电池以及用电装置。


背景技术：

2.电池广泛用于电子设备，例如手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等等。电池单体可以包括镉镍电池单体、氢镍电池单体、锂离子电池单体和二次碱性锌锰电池单体等。
3.在电池单体技术的发展中，除了提高电池单体的使用性能外，如何提高电池单体的安全性能也是一个不可忽视的问题。提高电池单体的安全性能对于节约能源有着重大的影响。因此，如何提高电池单体的安全性能，是电池单体技术中一个持续改进的技术问题。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种电池单体、电池以及用电装置，能够提高电池单体的安全性能。
5.第一方面，本技术实施例提供一种电池单体包括外壳、电极组件和至少一个集流件；外壳，设有电极引出结构；电极组件，容纳于外壳内，电极组件包括圆柱状的电极主体和从电极主体引出的极耳；以及至少一个集流件，用于将电极引出结构与极耳电连接。
6.本技术实施例提供的电池单体，通过设置集流件，并设置极耳通过集流件与电极引出结构电连接，可以改善电池单体的过流能力，有利于提高电池单体的安全性能。
7.在一些实施例中，电极组件包括极性相反的两个极片和隔离件，每个极片具有活性物质区和非活性物质区，两个活性物质区和隔离件卷绕形成电极主体，非活性物质区卷绕形成极耳极耳处于压缩状态。如此，有利于提高极耳的致密性，降低激光穿过极耳烫伤隔离件的可能性，提高隔离件的结构完整性，进而提高电池单体的安全性能。
8.在一些实施例中，极片沿卷绕方向的总长度为l，电极主体的沿径向的最大尺寸为d0，集流件的厚度为σ，沿集流件的厚度方向，极耳在被压缩前凸出隔离件的最小尺寸为a，a≥1150σ*d0/l。如此设置，有利于保证极耳在压缩后凸出隔离件的距离满足一定的范围，并保证极耳压缩后的致密性。如此，在对极耳进行焊接的过程中，降低由于极耳与隔离件的距离过小，造成焊接光如激光透过极耳烫伤隔离件的风险，同时降低由于极耳的致密性较低而造成极耳在工作过程中发生形变而损坏的风险，可以进一步提高电池单体的安全性能。
9.在一些实施例中，沿集流件的厚度方向，极耳处于压缩状态下凸出隔离件的最小尺寸为h，集流件的厚度为σ，h≥1.5*σ。如此，在对极耳进行焊接的过程中，有利于降低由于极耳距离隔离件的距离过小，造成焊接过程中产生的热量，如激光透过极耳烫伤隔离件的风险，如此有利于提高电池单体的安全性能。
10.在一些实施例中，沿集流件的厚度方向，集流件与隔离件的最小间距为h，0.1mm≤h≤1.5mm。如此，在对集流件和极耳进行焊接的过程中，降低焊接光，如激光穿过极耳烫伤隔离件的风险，同时可以降低因集流件与隔离件的间距过大而造成电池单体沿集流件的厚
度方向的尺寸过大的风险，如此有利于提高电池单体的能量密度。
11.在一些实施例中，0.3mm≤h≤1mm。如此，有利于进一步降低集流件焊接的过程中烫伤隔离件的风险，并进一步有利于电池单体的能量密度的提升。
12.在一些实施例中，电极主体的直径为d0，集流件为圆盘状且直径为d1，1≤d0/d1≤1.3。如此，在电极组件入壳时，降低外圈的极片得不到有效的支撑而产生错位的风险。
13.在一些实施例中，1.05≤d0/d1≤1.1。如此，进一步，降低极片错位的风险。
14.在一些实施例中，沿电极主体的径向，集流件的尺寸为d1，18mm≤d1≤60mm。如此，有利于根据需要合理设置电池单体的尺寸，以保证电池单体具有足够的能量密度。
15.在一些实施例中，两个电极引出结构包括第一电极引出结构和第二电极引出结构，两个极耳包括分别从电极主体的两端引出的极性相反的第一极耳和第二极耳；至少一个集流件包括第一集流件，第一集流件用于将第一电极引出结构与第一极耳电连接；和/或至少一个集流件包括第二集流件，第二集流件用于将第二电极引出结构与第二极耳电连接。
16.在一些实施例中，第一电极引出结构固定于外壳，第一电极引出结构具有底座，底座位于外壳内且与第一集流件相抵接。通过底座实现第一集流件与第一电极引出结构的电连接，有利于提高二者的连接稳定性。
17.在一些实施例中，底座与第一集流件同轴设置。便于实现底座与集流件的焊接连接。另外，在入壳时，有利于保证底座对第一集流件的作用力相对于电极组件的卷绕中心尽可能的对称分布，降低相邻两圈极片产生错位的风险。
18.在一些实施例中，沿电极主体的径向，第一集流件的尺寸为d2，底座的尺寸为d3，1≤d2/d3≤1.7。在降低因底座的尺寸过大而增大电池单体的重量的风险、以有利于实现电池单体的轻量化的同时，还可以降低因底座的尺寸过小而在入壳的过程中，底座对第一集流件产生应力集中而导致第一集流件变形的风险，进而降低电极组件的相邻两圈的极片沿厚度方向发生错位的风险，同时可以降低负极极片的伸出区相对于正极极片产生沿厚度方向的错位的风险。
19.在一些实施例中，1.2≤d2/d3≤1.5。有利于进一步降低因底座的尺寸过大而增大电池单体的重量的风险、以有利于实现电池单体的轻量化的同时，进一步降低因底座的尺寸过小而在入壳的过程中，底座对第一集流件产生应力集中而导致第一集流件变形的风险，进而降低电极组件的相邻两圈的极片沿厚度方向发生错位的风险，同时可以降低负极极片的伸出区相对于正极极片产生沿厚度方向的错位的风险。
20.在一些实施例中，外壳包括壳体和端盖，壳体具有开口，端盖用于盖合开口，第二集流件位于端盖和第二极耳之间，第二极耳通过第二集流件与壳体电连接，第二电极引出结构为壳体的一部分。如此，也可以实现第二电极引出结构与极耳的电连接。
21.在一些实施例中，端盖具有朝向电极主体凸出设置的环形凸台，第二集流件抵接于环形凸台，沿电极主体的径向，环形凸台的内径为d4，第二集流件的尺寸为d5，d5/d4≥1.15mm。在电极组件入壳时，有利于的提高第二集流件的稳定性，降低因端盖下压造成第二集流件变形拱起的风险，如此，有利于降低第二集流件和端盖之间存在间隙的风险，同时有利于降低电极主体靠外圈的区域发生由于受压而产生轴向错位的风险、以及有利于降低负极极片的伸出区相对于正极极片产生轴向错位的风险。
22.在一些实施例中，d5/d4≥1.2mm。进一步有利于提高第二集流件的稳定性，降低因端盖下压造成第二集流件变形拱起的风险，如此，有利于降低第二集流件和端盖之间存在间隙的风险，同时有利于降低电极主体靠外圈的区域发生由于受压而产生轴向错位的风险、以及有利于降低负极极片的伸出区相对于正极极片产生轴向错位的风险。
23.在一些实施例中，端盖设有泄压机构，泄压机构与第二集流件间隔设置，第二集流件支撑电极组件，第二集流件的厚度为σ，第二集流件的杨氏模量为e，σ*e≥27000mpa*mm。如此，有利于降低第二集流件产生变形的风险，进而降低泄压机构损伤而影响其爆破压力的风险，如此，有利于提高电池单体的工作安全性。
24.在一些实施例中，σ*e≥40000mpa*mm。如此，有利于进一步提高第二集流件的抗弯曲能力，降低第二集流件产生变形的风险，以进一步降低泄压机构损伤而影响其爆破压力的风险，以进一步提高电池单体的工作安全性。
25.第二方面，本技术实施例提供了一种电池，包括如第一方面任一实施例的电池单体。
26.根据本技术实施例提供的电池，由于采用上述任一实施例提供的电池单体，因而具有同样的技术效果，在此不再赘述。
27.第三方面，本技术实施例提供了一种用电装置，包括如第二方面实施例的电池，电池用于提供电能。
28.根据本技术实施例提供的用电装置，由于采用了本技术实施例提供的电池，因而具有同样的技术效果，在此不再赘述。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
30.图1为本技术一实施例提供的车辆的结构示意图；
31.图2为本技术一实施例提供的电池的爆炸示意图；
32.图3为本技术实施例提供的电池中电池模块的结构示意图；
33.图4为本技术一些实施例提供的一种电池单体的爆炸示意图；
34.图5为本技术实施例提供的电池单体中电极组件的剖视结构示意图；
35.图6为本技术实施例提供的电池单体的主视结构示意图；
36.图7为图6沿a-a的剖视结构示意图；
37.图8为图7中b处的局部放大图；
38.图9为图7中c处的局部放大图。
39.在附图中，附图未必按照实际的比例绘制。
40.附图标记说明：
41.1、车辆；1a、马达；1b、控制器；
42.10、电池；11、第一箱体部；12、第二箱体部；
43.20、电池模块；
44.30、电池单体；
45.31、外壳；311、壳体；311a、开口；311b、电极引出孔；3111、底壁；312、端盖；3121、环形凸台；
46.32、电极组件；321、电极主体；322、极耳；3221、第一极耳；3222、第二极耳；323、极片；323a、伸出区；3231、第一极片；3232、第二极片；324、隔离件；
47.33、电极引出结构；331、第一电极引出结构；3311、底座；332、第二电极引出结构；
48.34、集流件；341、第一集流件；342、第二集流件；35、泄压机构；
49.x、厚度方向；y、卷绕方向。
具体实施方式
50.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。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员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。
51.除非另有定义，本技术所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本技术中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本技术的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。
52.在本技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。
53.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”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人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
54.本技术中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，c和/或d，可以表示：单独存在c，同时存在c和d，单独存在d这三种情况。另外，本技术中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
55.在本技术的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本技术实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本技术构成任何限定。
56.本技术中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
57.本技术中，电池单体可以包括锂离子二次电池单体、锂离子一次电池单体、锂硫电池单体、钠锂离子电池单体、钠离子电池单体或镁离子电池单体等，本技术实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本技术实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体，本技术
实施例对此也不限定。
58.本技术的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本技术中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。
59.电池单体包括电极组件和电解液，电极组件包括正极极片、负极极片和隔离件。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极极片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凸部，正极集流部涂覆有正极活性物质层，正极凸部的至少部分未涂覆正极活性物质层，正极凸部作为正极极耳。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凸部，负极集流部涂覆有负极活性物质层，负极凸部的至少部分未涂覆负极活性物质层，负极凸部作为负极极耳。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。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离件的材质可以为pp(polypropylene，聚丙烯)或pe(polyethylene，聚乙烯)等。此外，电极组件可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本技术实施例并不限于此。
60.发明人发现电池单体的安全性能较低的问题后，便对电池单体的结构和工作过程进行了系统的分析和研究，结果发现，电池单体中的极耳直接与电极引出结构连接，而没有通过中间连接件连接，极片中产生的电流直接传递到电极引出结构中去，如此，电极引出结构的过流能力有限，限制了电极组件的过流能力的进一步提升，且随着电池单体循环次数的增加，会对电极引出结构的结构造成一定的损坏，易造成电池单体的安全性能较低的问题。
61.基于发明人发现的上述问题，发明人对电池单体的结构进行了改进，本技术实施例描述的技术方案适用于电池单体、包含电池单体的电池以及使用电池的用电装置。
62.根据本技术实施例提供的电池单体包括外壳、电极组件和至少一个集流件。外壳设有电极引出结构，电极组件容纳于外壳内，电极组件包括圆柱状的电极主体和从电极主体引出的极耳，集流件用于将电极引出结构与极耳电连接。
63.本技术实施例提供的电池单体，通过设置集流件，并通过集流件电连接极耳和电极引出结构，可以有效地提高电池单体的过流能力，以提高电池单体的储能量。同时，通过集流件电连接极耳和电极引出结构，有利于提高流经电极引出结构的电流稳定性，降低电池单体工作过程中对电极引出结构的损伤，以提高电极引出结构的工作可靠性，进而提高电池单体的安全性能。
64.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。
65.以下实施例为了方便说明，以用电装置为车辆为例进行说明。
66.如图1所示，车辆1的内部设置有电池10。电池10可以设置在车辆1的底部或头部或尾部。电池10可以用于车辆1的供电，例如，电池10可以作为车辆1的操作电源。
67.车辆1还可以包括控制器1b和马达1a。控制器1b用来控制电池10为马达1a供电，例如，用于车辆1的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
68.在本技术一些实施例中，电池10不仅仅可以作为车辆1的操作电源，还可以作为车辆1的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
69.参见图2所示，电池10包括电池单体(图2未示出)。电池10还可以包括用于容纳电池单体的箱体。
70.箱体用于容纳电池单体，箱体可以是多种结构形式。在一些实施例中，箱体可以包括第一箱体部部11和第二箱体部12。第一箱体部11与第二箱体部12相互盖合。第一箱体部11和第二箱体部12共同限定出用于容纳电池单体的容纳空间。第二箱体部12可以是一端开口的空心结构，第一箱体部11为板状结构，第一箱体部11盖合于第二箱体部12的开口侧，以形成具有容纳空间的箱体；第一箱体部11和第二箱体部12也可以均为一侧开口的空心结构。第一箱体部11的开口侧盖合于第二箱体部12的开口侧，以形成具有容纳空间的箱体。当然，第一箱体部11和第二箱体部12可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
71.为提高第一箱体部11和第二箱体部12连接后的密封性，第一箱体部11和第二箱体部12之间还可以设置密封件，比如，密封胶、密封圈等。
72.假设第一箱体部11盖合于第二箱体部12，第一箱体部11亦可称之为上箱盖，第二箱体部12亦可称之为下箱体。
73.在电池10中，电池单体可以是一个，也可以是多个。若电池单体为多个，多个电池单体之间可串联或并联或混联。混联是指多个电池单体中既有串联又有并联。多个电池单体之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体构成的整体容纳于箱体内，也可以是多个电池单体先串联或并联或混联组成电池模块20。多个电池模块20再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。
74.在一些实施例中，如图3所示，图3为图2所示的电池模块20的结构示意图。在电池模块20中，电池单体30为多个。多个电池单体30先串联或并联或混联组成电池模块20。多个电池模块20再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。
75.在一些实施例，电池模块20中的多个电池单体30之间可通过汇流部件实现电连接，以实现电池模块20中的多个电池单体30的并联或串联或混联。
76.图4为图3所示的电池单体30的爆炸示意图，如图5示出了本技术实施例提供的电池单体30中电极组件32的剖视结构示意图；如图6示出了本技术另一实施例提供的电池单体30的主视图；如图7示出了图6沿a-a的剖视图；如图8示出了图7中b处的局部放大图；如图9示出了图7中c处的局部放大图。
77.如图4所示，本技术实施例提供的电池单体30包括外壳31、电极组件32和集流件34。外壳31设有电极引出结构33，电极组件32容纳于外壳31内。电极组件32包括电极主体
321和从电极主体321引出的极耳322，集流件34用于将电极引出结构33与极耳322电连接。
78.如图5所示，可选地，电极组件32可以包括第一极片3231、第二极片3232和隔离件324，隔离件324用于将第一极片3231和第二极片3232隔开。第一极片3231和第二极片3232的极性相反，换言之，第一极片3231和第二极片3232中的一者为正极极片，第一极片3231和第二极片3232中的另一者为负极极片。
79.第一极片3231、第二极片3232和隔离件324均为带状结构，第一极片3231、第二极片3232和隔离件324卷绕为一体并形成卷绕结构。卷绕结构可以是圆柱状结构。
80.可以理解的是，电极主体321呈圆柱状，不一定是绝对的圆柱状，可以是与圆柱状有一定的偏差的类似于圆柱状的结构。
81.如图4至图6所示，可选地，从电极组件32的外形看，电极组件32包括电极主体321和极耳322，极耳322可以包括第一极耳3221和第二极耳3222，第一极耳3221和第二极耳3222凸出于电极主体321。第一极耳3221为第一极片3231的未涂覆活性物质层的部分，第二极耳3222为第二极片3232的未涂覆活性物质层的部分。第一极耳3221和第二极耳3222用于将电极主体321中的电流引出。
82.可选地，第一极耳3221和第二极耳3222可以从电极主体321的同一侧伸出，也可以分别从电极主体321相反的两侧延伸出。
83.可选地，第一极耳3221和第二极耳3222可以分别设于电极主体321相对设置的两侧，换言之，第一极耳3221和第二极耳3222分别设于电极组件32相对的两端。
84.可选地，第一极耳3221环绕电极组件32的中心轴卷绕为多圈，第一极耳3221包括多圈极耳层。在卷绕完成后，第一极耳3221大体为柱体状，相邻的两圈极耳层之间留有缝隙。本技术实施例可以对第一极耳3221进行处理，以减小极耳层间的缝隙，便于第一极耳3221与其它导电结构连接。例如，本技术实施例可对第一极耳3221进行揉平处理，以使第一极耳3221的远离电极主体321的端部区域收拢、集合在一起；揉平处理在第一极耳3221远离电极主体321的一端形成致密的端面，减小极耳层间的缝隙，便于第一极耳3221与集流件34连接。可替代地，本技术实施例也可以在相邻的两圈极层之间填充导电材料，以减小极耳层间的缝隙。
85.可选地，第二极耳3222环绕电极组件32的中心轴卷绕为多圈，第二极耳3222包括多圈极耳层。示例性地，第二极耳3222也经过了揉平处理，以减小第二极耳3222的极耳层间的缝隙。
86.可以理解的是，电极引出结构33用于通过汇流件与其它电池单体30的电连接，以实现不同电池单体30的串联或者并联。
87.如图7至图9所示，可选地，电极引出结构33可以是外壳31的一部分，也可以不是外壳31的一部分，而是另外设置的结构。示例性地，电极引出结构33可以是壳体311的一部分，通过壳体311实现与极耳322和集流件34的电连接。或者，可以在壳体311的一端设置电极引出孔311b，将电极引出结构33穿过电极引出孔311b而与集流件34电连接。
88.可选地，电池单体30可以包括两个电极引出结构33，其中的一者为正极引出结构，另一者为负极引出结构，正极引出结构通过集流件34与正极极耳连接，负极引出结构通过集流件34与负极极耳连接。
89.可选地，电极引出结构33可以是与外壳31分别加工成型后，再安装在外壳31上。或
者，可以设置电极引出结构33为外壳31的一部分。
90.可选地，可以在外壳31相对的两端各自设置一个电极引出孔311b，或者在外壳31的同一端设置两个电极引出孔311b，并将两个电极引出结构33分别设置于两个电极引出孔311b中，并设置电极引出结构33与外壳31相互绝缘。本实施例中，电池单体30在工作的过程中，外壳31可以不带电。
91.可选地，可以在外壳31的一端设置一个电极引出孔311b，并设置一个电极引出结构33安装于电极引出孔311b，而设置另一个电极引出结构33为外壳31的一部分，并通过外壳31与电极组件32的极耳322电连接。则该实施例中，电池单体30在工作的过程中，外壳31可以作为电池单体30的输出电极，因此，外壳31可以用于传输电能。
92.可选地，外壳31可以包括壳体311和端盖312，壳体311可以为至少一侧开口311a的空心结构，端盖312盖合于壳体311的开口311a处并形成密封连接，以形成用于容纳电极组件32和电解液的密封空间。
93.可选地，壳体311和端盖312可以分别加工成型后，再通过焊接、铆接、粘接等方式连接在一起。
94.可选地，壳体311可以为一端具有开口311a，并设置一个端盖312盖合于开口311a处，此时，可以在端盖312和壳体311与端盖312相对的底壁3111上分别设置两个电极引出孔311b，并将两个电极引出结构33分别设置于电极引出孔311b。或者，在端盖312和壳体311与端盖312相对的底壁3111中的一者设置电极引出孔311b，而通过另一者与集流件34电连接，以实现外壳31与极耳322的电连接。示例性地，可以设置端盖312与集流件34电连接，并在底壁3111上设置电极引出孔311b，设置单独的电极引出结构33安装于电池10引出孔。当然，也可以在端盖312和底壁3111上均设置有电极引出孔311b，并将连个电极引出结构33分别安装于两个电极引出孔311b中。
95.可选地，也可以设置壳体311的相对两端均具有开口311a，并设置两个端盖312分别盖合于两个开口311a。并设置其中的一个端盖312具有电极引出孔311b，另一个端盖312通过集流件34与极耳322电连接。或者，设置两个端盖312均具有电极引出孔311b，并将两个电极引出结构33分别设置于两个电极引出孔311b中。
96.示例性地，可以设置壳体311与端盖312相对的底壁3111具有电极引出孔311b，其中一个电极引出结构33设置于电极引出孔311b内，并与底壁3111绝缘设置，电极引出结构33与电极组件32一端的极耳322通过集流件34连接。而设置端盖312与电极组件32另一端的极耳322通过集流件34连接，并设置底壁3111通过壳体311的其它部分与端盖312电连接，此时，可以设置底壁3111为电极引出结构33，或者设置端盖312为电极引出结构33。
97.在组装电池单体30时，可先将电极组件32放入壳体311内，再将端盖312盖合于壳体311的开口311a，然后经由端盖312上的电解液注入口将电解液注入壳体311内。
98.壳体311的形状可以根据电极组件32的具体形状来确定。比如，若电极组件32为圆柱体结构，则可选用为圆柱体壳体311；若电极组件32为长方体结构，则可选用长方体壳体311。可选地，电极组件32和壳体311均为圆柱体；对应地，壳体311为圆筒，端盖312为圆形板状结构。
99.在一些实施例中，外壳31还可用于容纳电解质，例如电解液。外壳31可以是多种结构形式。
100.壳体311的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等，本技术实施例对此不作特殊限制。
101.容纳于壳体311内的电极组件32可以是一个或多个。在图4中，容纳于壳体311内的电极组件32为一个。
102.可选地，一个电池单体30可以包括一个集流件34，也可以包括两个集流件34，在电池单体30包括一个集流件34的实施例中，集流件34连接一个极耳322和一个电极引出结构33，另一个极耳322和另一个电极引出结构33可以直接连接。
103.本技术实施例提供的电池单体30，通过设置集流件34，并设置极耳322通过集流件34与电极引出结构33电连接，可以改善电池单体30的过流能力，进而提高电池单体30的安全性能。
104.在一些实施例中，电极组件32包括极性相反的两个极片323和隔离件324，每个极片323具有活性物质区和非活性物质区，两个活性物质区和隔离件324卷绕形成电极主体321，非活性物质区卷绕形成极耳322，极耳322处于压缩状态。
105.具体地，极片323和隔离件324卷绕形成后，极耳322包括多圈极耳层，相邻两个极耳层间隔设置。为了实现极耳322与集流件34电连接，需要将极耳322形成致密的结构，为此，可以通过揉平的工艺，将极耳层进行压缩，并使得极耳层之间排布的更加紧密，便于实现极耳322与集流件34的焊接工艺。而在极耳322焊接完成后，可以对电池单体30进行沿轴向的墩压工艺，以进一步压缩极耳层，提高极耳322的致密性。
106.可选地，极片323和隔离件324卷绕形成圆柱状，并不一定是绝对的圆柱形，可以为近似呈圆柱状。
107.需要说明的是，极耳322无论是处于何种状态，示例性地，极耳322在开始压缩前的状态，比如极耳322完全展平的状态，或者极耳322在压缩过程中的状态，或者是极耳322压缩完成后的状态，或者是极耳322压缩后再展平的状态，属于本技术描述中的电池单体30的不同状态，因而都在本技术的电池单体30的保护范围内。
108.经过压缩后的极耳322，其致密性得到一定程度的提升，如此，便于极耳322与集流件34的焊接连接，或者极耳322与电极引出结构33的焊接连接。即提高极耳322与集流件34或者极耳322与电极引出结构33的连接可靠性，同时，压缩后的极耳322致密性得到提升，在极耳322与集流件34或者极耳322与电极引出结构33焊接的过程中，降低激光穿过极耳322烫伤隔离件324的可能性，提高隔离件324的结构完整性，进而提高电池单体30的安全性能。
109.发明人进一步研究发现，电池单体30在制造的过程中，通常通过焊接的方式实现集流件34与极耳322的连接，然而，在集流件34与极耳322焊接的过程中，由于极耳322沿集流件34的厚度方向x距离隔离件344的距离较近，会烫伤隔离件344，导致电池单体30的安全性能下降。
110.在一些实施例中，极片323沿卷绕方向y的总长度为l，电极主体321沿径向的最大尺寸为d0，集流件34的厚度为σ，沿集流件34的厚度方向x，极耳322在被压缩前凸出隔离件324的最小尺寸为a，a≥1150σ*d0/l。
111.其中，极片323沿卷绕方向y的总长度，可以为极片323在卷绕之前的长度，或者，可以为极片323卷绕后再展开的长度。
112.其中，电极主体321的直径可以为，电极主体321在沿垂直于电极主体321的轴向的
截面上，经过卷绕中心的最大尺寸。
113.极耳322被压缩前凸出隔离件324的最小尺寸可以为极耳322在极片323卷绕形成圆柱状后、被压缩前，极耳322凸出隔离件324的最小尺寸。可以理解的是，极耳322在压缩前凸出隔离件324的尺寸，可以通过对压缩后的极耳322进行展平操作，通过测量展平后的极耳322凸出隔离件324的尺寸，即可得知极耳322在被压缩前凸出隔离件324的最小尺寸。
114.集流件34的厚度方向x，可以为电极组件32的轴向。沿集流件34的厚度方向x，集流件34各处的厚度不一定是完全相等的，因此，集流件34的厚度σ可以为集流件34沿电极组件32的轴向的最大尺寸，或者，集流件34的厚度σ为集流件34各处沿电极组件32的轴向的平均厚度。
115.设置极耳322在被压缩前凸出隔离件324的最小尺寸a满足：a≥1150σ*d0/l，即在极片323沿卷绕方向y的长度l、集流件34的厚度σ以及电极组件32的直径d0确定后，设置极耳322在被压缩前凸出隔离件324的最小尺寸a大于一定的数值。
116.可选地，可以设置仅正极极耳凸出隔离件324的最小尺寸a满足上述关系，或者仅设置负极极耳凸出隔离件324的最小尺寸a满足上述关系，或者，设置正极极耳以及负极极耳凸出隔离件324的最小尺寸a均满足上述关系。
117.可以理解的是，在压实密度一定的前提下，极耳322在压缩前凸出隔离件324的尺寸越大，压缩后凸出隔离件324的尺寸也越大。而在极耳322压缩后凸出隔离件324的尺寸一定的前提下，极耳322压缩前凸出隔离件324的尺寸越大，极耳322的压实密度越大，即极耳322越密实。
118.因此，设置极耳322在压缩前凸出隔离件324的最小尺寸a满足上述关系，有利于保证极耳322在压缩后凸出隔离件324的距离满足一定的范围，并保证极耳322压缩后的致密性。如此，在对极耳322进行焊接的过程中，降低由于极耳322凸出隔离件324的尺寸过低，造成焊接光如激光透过极耳322烫伤隔离件324的风险，同时降低由于极耳322的致密性较低而造成极耳322在工作过程中发生形变而损坏的风险，可以进一步提高电池单体30的安全性能。
119.下面结合表1说明极耳322在压缩前的尺寸a对电池单体30的性能影响，表中，σ、d0、l以及a的单位均为mm。
120.表1极耳322压缩前凸出隔离件324的距离a对电池单体30安全性能的影响
[0121][0122]
参照表1中的实施例1至实施例6以及对比例1至对比例5，本技术实施例通过设置a≥1150σ*d0/l，能够降低电池单体30的隔离件324被烫伤的风险，从而提高电池单体30的安全性能。
[0123]
在一些实施例中，沿集流件34的厚度方向x，极耳322处于压缩状态下凸出隔离件324的最小尺寸为h，集流件34的厚度为σ，h≥1.5*σ。
[0124]
可选地，可以仅设置正极极耳压缩状态下凸出隔离件324的最小尺寸满足上述关系，或者，可以仅设置负极极耳压缩状态下凸出隔离件324的最小尺寸满足上述关系，或者同时设置正极极耳和负极极耳压缩状态下凸出隔离件324的最小尺寸满足上述关系。
[0125]
在集流件34的厚度σ一定的前提下，极耳322在压缩状态下凸出隔离件324的最小尺寸h的最小值为1.5*σ。
[0126]
在极耳322通过集流件34与电极引出结构33电连接的实施例中，极耳322在压缩状态下凸出隔离件324的最小尺寸，可以为集流件34与隔离件324的最小间距，因此，设置极耳322在压缩状态下凸出隔离件324的最小尺寸满足上述关系，即设置集流件34与隔离件324的最小间距满足上述关系。
[0127]
可以理解的是，设置极耳322在压缩状态下凸出隔离件324的最小尺寸h满足上述关系，在对极耳322进行焊接的过程中，有利于降低由于极耳322凸出隔离件324的尺寸过低，造成焊接过程中产生的热量，如激光，透过极耳322烫伤隔离件324的风险，如此有利于提高电池单体30的安全性能。
[0128]
下面结合表2说明极耳322在压缩状态下凸出隔离件324的最小间距h对电池单体30的性能的影响，表中，h和σ的单位均为mm。
[0129]
表2极耳322在压缩状态下凸出隔离件324的最小间距h对电池单体30的性能的影响
[0130][0131][0132]
参照表2中的实施例1至实施例6以及对比例1至对比例6，本技术实施例提供的电池单体30，通过设置，h≥1.5*σ，能够降低电池单体30的隔离件324被烫伤的风险，从而提高电池单体30的安全性能。
[0133]
在一些实施例中，沿集流件34的厚度方向x，集流件34与隔离件324的最小间距为h，0.1mm≤h≤1.5mm。
[0134]
可选地，可以设置与正极极耳对应的集流件34与隔离件324的最小间距满足上述关系，或者设置与负极极耳连接的集流件34与隔离件324的最小间距满足上述关系，或者设置与正极极耳连接的集流件34以及与负极极耳连接的集流件34分别与隔离件324的最小间距均满足上述关系。
[0135]
可选地，集流件34与隔离件324的最小间距h可以为0.1mm、0.2mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm或者1.5mm等。
[0136]
可以理解的是，集流件34与隔离件324的间距，可以为极耳322凸出隔离件324的距离，因此，设置集流件34与隔离件324的最小间距h满足上述关系，即设置极耳322凸出隔离件324的距离在上述数值范围内。
[0137]
集流件34与隔离件324的最小间距h满足：0.1mm≤h≤1.5mm，可以保证集流件34与隔离件324具有一定的间距，以在对集流件34和极耳322进行焊接的过程中，降低焊接光，如激光穿过极耳322烫伤隔离件324的风险。另外，在保证对集流件34和极耳322焊接的过程中，不损伤隔离件324的前提下，通过给h值设置一个上限，以降低因集流件34与隔离件324的间距过大而造成电池单体30沿集流件34的厚度方向x的尺寸过大的风险，如此有利于提高电池单体30的能量密度。
[0138]
在一些实施例中，0.3mm≤h≤1mm。
[0139]
可选地，h可以为0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或者1mm等。
[0140]
进一步设置集流件34与隔离件324的最小间距为h满足：0.3mm≤h≤1mm，有利于进
一步降低集流件34焊接的过程中烫伤隔离件324的风险，并进一步有利于电池单体30的能量密度的提升。
[0141]
在一些实施例中，电极主体321的直径为d0，集流件34为圆盘状且直径为d1，1≤d0/d1≤1.3。
[0142]
可选地，d0/d1可以为1、1.1、1.15、1.2、1.25或者1.3等。
[0143]
可选地，电极主体321的直径可以为经过电极主体321的几何中心，并垂直于电极主体321的轴向的方向。
[0144]
设置电极主体321的直径d0和集流件34的直径为d1满足上述关系，即设置电极主体321的直径大于或者等于集流件34的直径，如此设置，可以降低由于集流件34的直径过大，而在入壳的过程中与外壳31发生剐蹭而产生金属颗粒的风险。另外，通过设置d0/d1≤1.3，即为集流件34的直径设置一个下限值，以降低集流件34因直径过小而导致电极组件32与集流件34配合的端部的部分区域，如电极组件32的外圈的极片323得不到有效的支撑而在入壳时，相邻两圈的极片323产生错位的风险。
[0145]
可以理解的是，在电池单体30充电过程中，为了保证正极极片脱出的活性离子能够完全被负极极片接收，以降低电池单体30析锂的风险，通常设置负极极片沿卷绕方向y的两端均伸出正极极片一定的距离设置。即沿电极组件32的周向，如图5所示，负极极片相对于正极极片具有一定的伸出区323a。而通过设置集流件34的直径具有一个下限值，也有利于保证集流件34对伸出区323a提供有效的支撑，降低电极组件32入壳时，负极极片的伸出区323a相对于其它区域产生相对运动而造成负极极片的伸出区323a损坏等不良的风险。
[0146]
在一些实施例中，1.05≤d0/d1≤1.1。
[0147]
可选地，d0/d1可以为1.05、1.06、1.08、1.09或者1.1等。
[0148]
设置1.05≤d0/d1≤1.1，有利于进一步降低集流件34在入壳的过程中外壳31发生剐蹭而产生金属颗粒的风险。同时有利于降低电极组件32外圈的极片323因得不到有效的支撑而在入壳的过程中相邻两圈的极片323产生错位的风险。另外，还可以进一步降低电极组件32在入壳的过程中，造成负极极片的伸出区323a发生损坏等不良的风险。
[0149]
在一些实施例中，沿电极主体321的径向，集流件34的尺寸为d1，18mm≤d1≤60mm。
[0150]
可以理解的是，电极主体321的径向有多个方向，可以设置沿电极主体321的任意一个径向，集流件34的尺寸d1均满足上述关系。
[0151]
可选地，d1可以为18mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、44mm、45mm、50mm、55mm或者60mm等。
[0152]
设置集流件34沿电极主体321的径向的尺寸满足上述关系，有利于根据需要合理设置电池单体30的尺寸，以保证电池单体30具有足够的体积能量密度。
[0153]
在一些实施例中，两个电极引出结构33包括第一电极引出结构331和第二电极引出结构332，两个极耳322包括分别从电极主体321的两端引出的极性相反的第一极耳3221和第二极耳3222。
[0154]
第一电极引出结构331和第二电极引出结构332中的一者与第一极耳3221电连接，另一者与第二极耳3222电连接。
[0155]
在一些实施例中，至少一个集流件34包括第一集流件341，第一集流件341用于将第一电极引出结构331与第一极耳3221电连接。
[0156]
具体地，第一集流件341沿厚度方向x的两端分别与第一电极引出结构331与第一极耳3221抵接，可以焊接或者仅仅只是可分离地接触，以传递电能。
[0157]
在一些实施例中，至少一个集流件34包括第二集流件342，第二集流件342用于将第二电极引出结构332与第二极耳3222电连接。
[0158]
具体地，第二集流件342沿厚度方向x的两端面分别与第二电极引出结构332与第二极耳3222抵接，可以焊接连接，或者仅仅只是可分离地接触，以传递电能。
[0159]
在一些可选的实施例中，第一电极引出结构331固定于外壳31，第一电极引出结构331具有底座3311，底座3311位于外壳31内且与第一集流件341相抵接。
[0160]
也就是说，本实施例中，第一电极引出结构331为另外设置于外壳31上的结构，具体地，可以在外壳31上设置电极引出孔311b，并将第一电极引出结构331的底座3311的至少部分伸入电极引出孔311b中，并设置第一电极引出结构331与外壳31相互绝缘。
[0161]
可选地，第一电极引出结构331可以通过铆接、卡接或者粘接等方式固定于外壳31上。
[0162]
可选地，第一电极引出结构331的底座3311与第一集流件341相抵接，则底座3311和第一集流件341可以是通过焊接等方式固定连接在一起，或者底座3311和第一集流件341可分离地接触连接在一起，以实现第一集流件341和第一电极引出结构331的电连接。
[0163]
可选地，可以设置第二电极引出结构332与第一电极引出结构331具有相同的结构，并通过第二集流件342与第二极耳3222电连接，此时，电池单体30在工作的过程中，外壳31可以不带电。
[0164]
可选地，还可以设置第二电极引出结构332与第一电极引出结构331不同，示例性地，可以设置第二电极引出结构332为壳体311的一部分。
[0165]
设置第一电极引出结构331固定于外壳31上，并设置第一电极引出结构331具有位于外壳31内且与第一集流件341相抵的底座3311，通过底座3311与第一集流件341的抵接，通过底座3311实现第一集流件341与第一电极引出结构331的电连接，有利于提高二者的连接稳定性。
[0166]
可选地，第一集流件341与底座3311可以同轴设置，或者第一集流件341与底座3311也可以不同轴设置，可以根据需要进行选取。
[0167]
在一些实施例中，底座3311与第一集流件341同轴设置。
[0168]
可以理解的是，设置底座3311与第一集流件341同轴设置，便于实现底座3311与集流件34的焊接连接。另外，在入壳时，有利于保证底座3311对第一集流件341的力相对于电极组件32的卷绕中心尽可能的对称分布，降低相邻两圈极片323产生错位的风险。
[0169]
在一些实施例中，沿电极主体321的径向，第一集流件341的尺寸为d2，底座3311的尺寸为d3，1≤d2/d3≤1.7。
[0170]
可选地，d2/d3可以为1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6或者1.7等。
[0171]
可选地，由于第一集流件341可以呈圆板状，也可以呈方板状，对应地，底座3311可以呈圆板状，也可以呈方板状。在第一集流件341呈圆板状，底座3311也呈圆板状的实施例中，d1即为第一集流件341的直径，d3即为底座3311的直径。
[0172]
由于电极主体321的径向有多个，在第一集流件341和底座3311呈非圆柱状的实施例中，沿不同的方向，第一集流件341的尺寸d1不尽相同，底座3311的尺寸d3也不尽相同。因
此，第一集流件341的尺寸d1和底座3311的尺寸d3可以为第一集流件341和底座3311沿任一相同方向的尺寸。
[0173]
可以理解的是，设置1≤d1/d3≤1.7，即设置第一集流件341的尺寸大于底座3311的尺寸，同时在第一集流件341的尺寸固定的前提下，设置底座3311的尺寸具有下限值，如此，在降低因底座3311的尺寸过大而增大电池单体30的重量的风险、以有利于实现电池单体30的轻量化的同时，还可以降低因底座3311的尺寸过小而在入壳的过程中，底座3311对第一集流件341产生应力集中而导致第一集流件341变形的风险，进而降低电极组件32的相邻两圈的极片323沿厚度方向x发生错位的风险，同时可以降低负极极片的伸出区323a相对于正极极片产生沿厚度方向x的错位的风险。
[0174]
在一些实施例中，1.2≤d2/d3≤1.5。
[0175]
可选地，d2/d3可以为1.2、1.25、1.3、1.35、1.4、1.45或者1.5等。
[0176]
如此设置，有利于进一步降低因底座3311的尺寸过大而增大电池单体30的重量的风险、以有利于实现电池单体30的轻量化的同时，进一步降低低因底座3311的尺寸过小而在入壳的过程中，底座3311对第一集流件341产生应力集中而导致第一集流件341变形的风险，进而降低电极组件32的相邻两圈的极片323沿厚度方向x发生错位的风险，同时可以降低负极极片的伸出区323a相对于正极极片产生沿厚度方向x的错位的风险。
[0177]
在一些实施例中，外壳31包括壳体311和端盖312，壳体311具有开口311a，端盖312用于盖合开口311a，第二集流件342位于端盖312和第二极耳3222之间，第二极耳3222通过第二集流件342与壳体311电连接，第二电极引出结构332为壳体311的一部分。
[0178]
可选地，可以通过端盖312实现与第二极耳3222的电连接，第二电极引出结构332可以为端盖312的一部分，即通过汇流件连接不同电池单体30的端盖312，以实现不同电池单体30的电连接；或者，可以设置第二电极引出结构332为外壳31与端盖312相对的底壁3111的一部分，即汇流件连接不同电池单体30的底壁3111，以实现不同电池单体30的电连接。
[0179]
可选地，可以设置第二电极引出结构332与负极极耳连接，或者，设置第二电极引出结构332与正极极耳连接。
[0180]
示例性地，可以将第二电极引出结构332与负极极耳连接，如此，在电池单体30工作的过程中，壳体311处于低电位状态，低电位下的壳体311不易被电解液等腐蚀。
[0181]
可选地，端盖312可以整体呈平面状，并设置端盖312的一部分与第二集流件342电连接，或者设置端盖312具有凸出设置的结构，以实现端盖312与第二集流件342的电连接。
[0182]
在一些实施例中，端盖312具有朝向电极主体321凸出设置的环形凸台3121，第二集流件342抵接于环形凸台3121，沿电极主体321的径向，环形凸台3121的内径为d4，第二集流件342的尺寸为d5，d5/d4≥1.15mm。
[0183]
可选地，d5/d4可以为1.15、1.2或者1.25等。
[0184]
即在环形凸台3121的内径固定的前提下，第二集流件342沿电极主体321径向的尺寸具有下限值，在电极组件32入壳时，有利于的提高第二集流件342的稳定性，降低因端盖312下压造成第二集流件342变形拱起的风险，如此，有利于降低第二集流件342和端盖312之间存在间隙的风险，同时有利于降低电极主体321靠外圈的区域发生由于受压而产生轴向错位的风险、以及有利于降低负极极片的伸出区323a相对于正极极片产生轴向错位的风
险。
[0185]
在一些实施例中，d5/d4≥1.2mm
[0186]
可选地，d5/d4可以为1.2、1.21、1.22、1.25或者1.3等。
[0187]
如此设置，在电极组件32入壳时，进一步有利于提高第二集流件342的稳定性，降低因端盖312下压造成第二集流件342变形拱起的风险，有利于降低第二集流件342和端盖312之间存在间隙的风险，同时有利于降低电极主体321靠外圈的区域由于受压而产生轴向错位的风险、以及有利于降低负极极片的伸出区323a相对于正极极片产生轴向错位的风险。
[0188]
在一些实施例中，端盖312设有泄压机构35，泄压机构35与第二集流件342间隔设置，第二集流件342支撑电极组件32，第二集流件342的厚度为σ，第二集流件342的杨氏模量为e，σ*e≥27000mpa*mm。
[0189]
由于第二集流件342需要支撑电极组件32，为了降低因第二集流件342变形导致压伤泄压机构35，进而导致泄压机构35爆破压力下降的风险，需要设置第二集流件342具有一定的抗弯曲能力，因此，设置σ*e≥27000mpa*mm，有利于降低第二集流件342产生变形的风险，进而降低泄压机构35损伤而影响其正常工作的风险，如此，有利于提高电池单体30的安全性能。
[0190]
在一些实施例中，σ*e≥40000mpa*mm。
[0191]
如此设置，有利于进一步提高第二集流件342的抗弯曲能力，降低第二集流件342产生变形的风险，以进一步降低泄压机构35损伤而影响其正常工作的风险，如此，可以进一步提高电池单体30的安全性能。
[0192]
根据本技术实施例提供的电池10包括上述任一实施例提供的电池单体30。
[0193]
本技术实施例提供的电池10，由于采用了上述任一实施例提供的电池单体30，因而具有同样的技术效果，在此不再赘述。
[0194]
根据本技术实施例提供的用电装置包括上述实施例提供的电池10，电池10用于提供电能。
[0195]
本技术实施例提供的用电装置，由于采用了上述实施例提供的电池10，因而具有同样的技术效果，在此不再赘述。
[0196]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0197]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。