电池单体、电池及用电装置的制作方法

文档序号:34328364发布日期:2023-06-01 05:17阅读:66来源:国知局

本技术涉及电池,尤其涉及一种电池单体、电池及用电装置。


背景技术:

1、节能减排是汽车产业可持续发展的关键,电动车辆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。

2、电池在充放电的使用过程中,电池单体会发生鼓胀而影响电池的可靠性。在电池技术的发展中,如何提高电池单体的可靠性,是电池技术中亟待解决的问题。


技术实现思路

1、本技术旨在至少解决背景技术中存在的技术问题之一。为此,本技术的一个目的在于提供一种电池单体、电池及用电装置,以改善电池单体的膨胀引起的电池安全问题。

2、本技术第一方面的实施例提供一种电池单体,包括:电极本体;极耳,具有相对的第一侧边和第二侧边,极耳的第一侧边与电极本体连接;连接件,与极耳的第二侧边连接;其中,极耳的第一侧边和第二侧边之间具有弯折部。

3、本技术实施例的技术方案中,极耳的第一侧边和第二侧边之间具有弯折部,可以使得极耳处于松弛状态,当电极本体膨胀,极耳的第一侧边与第二侧边的距离会增大,极耳由松弛状态变成绷直状态时,弯折部可以提供一部分长度来抵消第一侧边与第二侧边的距离会增大后的距离差,在一定程度上可以减小极耳被拉扯,减小极耳被拉扯断裂的可能性,提高电池单体的可靠性。

4、在一些实施例中,极耳的第一尺寸l和电极本体与连接件的第一距离l1满足关系:,第一尺寸l为极耳从第一侧边所在侧至第二侧边所在侧的延伸长度。如果l-l1过大,说明电极本体与连接件的第一距离l1过小,电极本体与连接件距离较近,在电极本体膨胀的过程中,可能会造成极耳与连接件相抵,使得极耳向电极本体的一侧弯折,造成极耳与阴极极片和阳极极片接触造成短路。将第一尺寸l和第一距离l1设置为满足上述关系式,可以使得减小极耳的拉扯,同时可以在一定程度上降低电池单体短路的风险,提高电池单体的可靠性。

5、在一些实施例中,第一尺寸l和第一距离l1满足关系:1.05l1≤l≤1.2l1。进一步限定第一尺寸l和第一距离l1关系,既可以进一步减小极耳的拉扯,同时可以进一步降低电池单体短路的风险,提高电池单体的可靠性。

6、在一些实施例中,电极本体具有第一预设厚度d1和第二预设厚度d2,电极本体的膨胀系数ky为:;其中,0.04≤ky≤0.23,第一预设厚度d1为电池单体以第一预设放电倍率放电至荷电状态小于或等于5%时的电极本体的厚度,第二预设厚度d2为电池单体以第一预设充电倍率充电至荷电状态大于或等于95%时的电极本体的厚度。电极本体的膨胀系数ky较小时,说明电极本体中的高膨胀材料的含量偏低,使得电池单体的能量密度较小;电极本体的膨胀系数ky较大时,会造成电极本体膨胀过大。在本技术的实施例中,将电极本体的膨胀系数ky设置在上述范围内,在提高电池单体能量密度的情况下,使得电池单体充电后电极本体的膨胀不至于过大。

7、在一些实施例中,0.12≤ky≤0.215。可以进一步提高电池单体能量密度,同时使得电极本体10膨胀不至于过大。

8、在一些实施例中,电极本体的具有第一预设长度c1和第二预设长度c2,电极本体的延伸系数kx为:;其中,0.001≤kx≤0.025,第一预设长度c1为电池单体以第二预设放电倍率放电至荷电状态小于或等于5%时的电极本体的长度,第二预设长度c2为电池单体以第二预设充电倍率充电至荷电状态大于或等于95%时的电极本体的长度。电极本体的延伸系数kx较小时,说明电极本体中的高膨胀材料的含量偏低,使得电池单体的能量密度较小;电极本体的延伸系数kx较大时,会造成电极本体膨胀过大。在本技术的实施例中,将电极本体的延伸系数kx设置在上述范围内,在提高电池单体能量密度的情况下,使得电极本体膨胀不至于过大。

9、在一些实施例中,0.005≤kx≤0.021。可以进一步提高电池单体能量密度,同时使得电极本体膨胀不至于过大。

10、在一些实施例中,电极本体和连接件的第二距离l2与电极本体的延伸系数kx满足关系式:;其中,电极本体和连接件的第二距离l2为电极本体的长度等于第二预设长度c2时,电极本体与连接件的距离,a大于或等于0.5且小于或等于1。c1×kx为电极本体延伸的长度,也即c2-c1的差值,由于外壳的长度是一定的,所以第一距离l1减去电极本体延伸的长度就可以计算出电极组件延伸后的电极本体和连接件的距离,也即第二距离l2。

11、在一些实施例中,第二距离l2大于或等于10毫米。限定第二距离l2大于或等于10毫米,使得电极本体延伸后电极本体和连接件之间具有距离,一定程度上可以避免电极本体和连接件之间挤压,影响电池单体的可靠性。

12、在一些实施例中,极耳的断裂延展率k1与极耳的延展率k2的关系满足:。使得在电池单体膨胀时,极耳不至于被拉扯的过大,造成极耳断裂。

13、在一些实施例中,极耳的延展率k2、第二距离l2、第二预设厚度d2、第一预设厚度d1和第一尺寸l满足:,b大于或等于1且小于或等于4。可以通过上述公式来计算极耳的延展率k2。

14、在一些实施例中,极耳的断裂延展率k1满足:1.4%≤k1≤5%。一方面使得极耳有一定的延展量,不至于电池单体刚开始膨胀时就将极耳拉扯断裂,同时使得极耳的延展量不至于过大而影响极耳的性能。

15、在一些实施例中,极耳的延展率k2满足:0.07%≤k2≤1%。一方面使得极耳有一定的延展量来抵消电池单体膨胀时对极耳的拉扯,同时在一定程度上可以避免由于来料或者切割产生的缺陷导致极耳未达到断裂延展率提前断裂。

16、在一些实施例中,电极本体包括阳极极片,阳极极片的延展率k3满足:1%≤k3≤2.5%。一方面使得电池单体在膨胀时阳极极片会延展,以满足电池单体膨胀后的尺寸的要求,同时可以在一定程度上避免电池单体膨胀过大,影响电池单体的可靠性。

17、在一些实施例中,电极本体还包括隔膜,隔膜与阳极极片层叠,隔膜的第一高度h1、阳极极片的第二高度h2,以及阳极极片的延展率k3满足:;其中,隔膜的第一高度h1为在电池单体的高度方向z上隔膜的尺寸,阳极极片的第二高度h2为在电池单体的高度方向z上阳极极片的尺寸。使得在电池单体膨胀后,隔膜的第一高度h1仍然高于阳极极片的第二高度h2,使得阳极极片的尺寸不会超过隔膜,在一定程度上可以避免,由于阳极极片膨胀后与阴极极片接触造成的短路的问题。

18、在一些实施例中,隔膜的第一高度h1、阳极极片的第二高度h2、阳极极片的延展率k3,以及电极本体和连接件的第二距离l2满足:;其中,电极本体和连接件的第二距离l2为电极本体的长度等于第二预设长度c2时,电极本体与连接件的距离,第二预设长度c2为电池单体以第二预设充电倍率充电至荷电状态大于或等于95%时的电极本体的长度。h1-(1+k3)h2越大,说明隔膜超出阳极极片部分越多,隔膜12的尺寸越大,那么在电池单体膨胀后容易造成隔膜与连接件相抵,造成隔膜弯折。限定上述关系式,可以在一定程度上避免由于隔膜的尺寸越大造成的隔膜弯折。

19、在一些实施例中,电极本体包括阳极极片,阳极极片包括高膨胀材料,高膨胀材料的质量占比大于或等于25%,且小于或等于100% 。通过阳极极片中的硅基材料的占比,可以有效地提升电池单体的能量密度,提高电池单体的性能。

20、在一些实施例中,高膨胀材料的质量占比大于或等于25%,且小于或等于50% 。通过进一步选择阳极极片的活性物质中硅基材料的占比,在一定程度上保证电池单体的能量密度的同时提高电池单体的稳定性和可靠性。

21、本技术第二方面的实施例提供一种电池,其包括上述实施例中的电池单体。

22、本技术第三方面的实施例提供一种用电装置,其包括上述实施例中的电池,电池用于提供电能;或者用电装置包括上述实施例中任一项的电池单体,电池单体用于提供电能。

23、上述说明仅是本技术技术方案的概述,为了能够更清楚了解本技术的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本技术的具体实施方式。

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