电池单体、电池以及用电装置的制作方法

本技术涉及电池领域，特别是涉及一种电池单体、电池以及用电装置。

背景技术：

1、电池单体广泛用于电子设备，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。

2、在电池技术的发展中，如何提高电池单体的能量密度，是电池技术中的一个研究方向。

技术实现思路

1、本技术提供一种电池单体、电池以及用电装置，其能提高能量密度。

2、第一方面，本技术提供一种电池单体，其包括电极组件、外壳以及第一电极端子。外壳具有容纳腔，外壳的布氏硬度大于或等于30hb。电极组件设置于容纳腔，电极组件沿第一方向的端部设有第一极耳。第一电极端子的一部分设置于容纳腔内、与第一极耳连接，第一电极端子穿过外壳并延伸到外壳的外侧。

3、第一电极端子与第一极耳直接连接，这样可以省去转接结构，从而简化电池单体的结构，提高能量密度。外壳具有较大的硬度，其在受到挤压时不易被压坏，从而保护电极组件，提高电池单体的可靠性。

4、在一些实施例中，第一极耳焊接于第一电极端子，以减小第一极耳与第一电极端子之间的接触电阻，提高过流能力，并增大第一极耳与第一电极端子之间的连接强度。

5、在一些实施例中，电池单体还包括绝缘件，绝缘件的至少部分设置于外壳和第一电极端子之间并用于将外壳和第一电极端子绝缘。绝缘件可以降低第一电极端子与外壳导通的风险，提高电池单体的可靠性。

6、在一些实施例中，绝缘件粘接于外壳和第一电极端子。绝缘件可以将第一电极端子固定于外壳，从而提高第一电极端子的稳定性，在电池单体受到外部冲击时减小第一电极端子与第一极耳的连接处的受力，降低电池单体失效的风险。

7、在一些实施例中，在25℃的环境温度下，绝缘件的弹性模量小于第一电极端子的弹性模量。在电池单体受到外部冲击时，绝缘件可以通过变形起到缓冲作用，减小第一电极端子与绝缘件的连接处的受力以及外壳与绝缘件的连接处的受力，降低连接失效的风险，提高电池单体的可靠性。

8、在一些实施例中，绝缘件包括层叠设置并沿第一方向延伸的第一绝缘层和第二绝缘层，第一电极端子从第一绝缘层和第二绝缘层之间穿过。在第一方向上，第一电极端子的内端超出第二绝缘层的内端，且第一电极端子超出第二绝缘层的部分连接于第一极耳。在第一方向上，第一绝缘层的内端超出第一电极端子的内端。

9、第一电极端子的至少部分区域未被第二绝缘层覆盖，便于实现第一电极端子与第一极耳连接。第一绝缘层的内端超出第一电极端子的内端，以使第一绝缘层可以将第一电极端子与外壳的内表面绝缘。

10、在一些实施例中，外壳设有第一凹部，第一凹部设置于容纳腔的外侧。第一电极端子包括位于外壳外侧的第一电极部，第一电极部设置为沿第二方向的投影与第一凹部沿第二方向的投影至少部分地重叠，第二方向垂直于第一方向。

11、本技术实施例可以使第一凹部与第一电极部在第一方向上共用部分空间，从而增大电池单体在第一方向上的空间利用率，提高电池单体的能量密度。

12、在一些实施例中，第一电极部从外壳沿第一方向的端部伸出。第一电极部的至少部分容纳于第一凹部内。

13、将第一电极部的至少部分容纳于第一凹部，可以减小第一电极部在第二方向上额外占用的空间，增大电池单体在第二方向上的空间利用率，提高电池单体的能量密度。

14、在一些实施例中，第一电极部从外壳沿第一方向的端部伸出。第一电极部的至少部分沿第二方向位于外壳背离第一凹部的一侧。

15、当两个电池单体沿第二方向排列时，一电池单体的第一凹部可以避让另一电池单体的第一电极端子，从而提高空间利用率，提升电池的能量密度。

16、在一些实施例中，外壳包括第一壁和第二壁，第一壁和第二壁分别位于容纳腔沿第二方向的两侧；第一凹部由第二壁朝向第一壁凹陷。第一电极端子沿第二方向从第一壁伸出。第一电极部的至少部分位于第一壁背离第一凹部的一侧。

17、当两个电池单体沿第二方向排列时，一电池单体的第一凹部可以避让另一电池单体的第一电极部，从而提高空间利用率，提升电池的能量密度。

18、在一些实施例中，第一电极端子还包括第二电极部和第三电极部，第二电极部穿过第一壁，第一电极部和第三电极部分别从第二电极部的两端朝同一方向延伸。第三电极部设置于容纳腔、与第一极耳在第二方向上层叠并连接。

19、通过设置第二电极部和第三电极部，以便于实现第一电极端子与第一极耳的连接。第一电极部和第三电极部朝同一方向延伸，可以使第一电极部和第三电极部从两侧夹持第一壁的一部分，从而提高第一电极端子与第一壁的连接强度。

20、在一些实施例中，外壳沿第一方向的尺寸l1大于外壳沿第二方向的尺寸l2。外壳沿第一方向的尺寸l1大于外壳沿第三方向的尺寸l3，第三方向、第一方向以及第二方向两两垂直。

21、第一极耳设置于电极组件沿第一方向的端部，l1越大，第一极耳在第一方向上的尺寸占比越小，电池单体在第一方向上的空间利用率越高。本技术实施例使l1大于l2、l1大于l3，可以提高电池单体的空间利用率和能量密度。

22、在一些实施例中，外壳沿第一方向的尺寸为l1，外壳沿第二方向的尺寸为l2，外壳沿第三方向的尺寸为l3。1.2≤l1/l3≤18，1.2≤l3/l2≤15。

23、第一极耳设置于电极组件沿第一方向的端部，其会在第一方向上额外占用空间；l1越大，第一极耳在第一方向上的尺寸占比越小，电池单体在第一方向上的空间利用率越高。l2越大，第一极耳的过流面积越大，第一极耳的过流能力越好，产热越低。

24、l3越小，电极组件向外散热的路径越短，电池单体在充放电时的温升越低；然而，l3越小，电池单体越薄，在电池单体的生产、运输以及使用过程中，电池单体在受到外部冲击的情况下越容易出现变形。

25、在电池单体的体积一定的前提下，将l1/l3限定为1.2-18，将l3/l2限定为1.2-15，可以平衡电池单体在第一方向上的空间利用率以及第一极耳的过流能力，并降低电池单体的温升，降低电池单体在受到外部冲击的情况下出现变形的风险，提高电池单体的可靠性能和循环性能。

26、在一些实施例中，外壳包括沿第二方向相对设置的第一壁和第二壁，第二方向垂直于第一方向且平行于电池单体的厚度方向，第一壁和第二壁均为平板状。第二壁设有泄压机构。在电池单体出现热失控时，泄压机构可以及时地将外壳内的高温物质泄放，从而减小电池单体的内部压力，降低电池单体爆炸的风险，提高电池单体的可靠性。

27、在一些实施例中，第二壁具有沿第一方向相对设置的两个边缘，泄压机构与两个边缘在第一方向上的间距分别为d1和d2。d1/d2为0.5-2。

28、泄压结构靠近第二壁沿第一方向的中部设置，可以在电池单体出现热失控时，使容纳腔沿第一方向的两端的气体快速流动到泄压机构，减小容纳腔的两端的压差，提高可靠性。

29、在一些实施例中，外壳设有第一通孔和第二通孔，第一通孔和第二通孔分别与容纳腔沿第一方向的两端连通，第一通孔和/或第二通孔用于注入电解质。

30、通过设置第一通孔和第二通孔，可以减小电解质的注入压力的要求。示例性地，在经由第一通孔注入电解质时，外壳内部的气体可以经由第二通孔排出，从而减小注入电解质的阻力，节省时间，并改善电解质对电极组件的浸润效果。

31、在一些实施例中，外壳包括第一壁和第二壁，第一壁和第二壁分别位于容纳腔沿第二方向的两侧，第二方向垂直于第一方向。第一通孔和第二通孔均设于第一壁；或者，第一通孔和第二通孔均设于第二壁；或者，第一通孔设于第一壁，第二通孔设于第二壁。

32、在一些实施例中，外壳包括第三壁和第四壁，第三壁和第四壁分别位于容纳腔沿第一方向的两端。第三壁设有第一通孔，第四壁设有第二通孔。

33、将第一通孔和第二通孔分别设于第三壁和第四壁，可以减小电解质的注入方向与第一方向的夹角，提高注入效率。

34、在一些实施例中，电极组件包括主体部，第一极耳从主体部沿第一方向延伸并超出第三壁。在第一方向上，第一通孔与第一极耳至少部分地重叠。

35、在电解质经由第一通孔注入时，第一极耳可以在一定程度上阻挡电解质，从而起到缓冲作用，降低电解质对主体部的冲击力，减小主体部的隔离件回折的风险，进而降低短路风险，提高可靠性。

36、在一些实施例中，第一通孔的孔径为h1，容纳腔的容积为h2，100ml/mm≤h2/h1≤1000ml/mm。

37、h2/h1越小，电解质的注入效率越高；对应地，h2/h1越小，第一通孔周围的强度越低，在电池单体受到外部冲击时，外壳在第一通孔处变形、开裂的风险越高。本技术实施例将h2/h1限定为100ml/mm-1000ml/mm，可以提高电解质的注入效率，降低成本，并提高电池单体的可靠性。

38、在一些实施例中，外壳包括壳体和盖板。壳体包括壳主体和从壳主体周缘延伸的第一边缘部。盖板包括盖主体和从盖主体周缘延伸的第二边缘部，壳主体和盖主体围成容纳腔，第一边缘部和第二边缘部连接并形成密封结构。通过设置第一边缘部和第二边缘部，可以提高壳体与盖板的连接强度，提高密封效果。

39、在一些实施例中，第一边缘部的至少部分焊接于第二边缘部并形成焊印，密封结构包括焊印。焊接的工艺简单，易于实现。焊印的强度高，密封性好。

40、在一些实施例中，第一电极端子从第一边缘部和第二边缘部之间穿过。电池单体还包括绝缘件，绝缘件的至少部分包覆第一电极端子的位于第一边缘部和第二边缘部之间的部分，并粘接于第一边缘部和第二边缘部，以将第一电极端子与壳体绝缘、将第一电极端子与盖板绝缘。绝缘件与密封结构共同实现外壳的密封。

41、在一些实施例中，密封结构的至少部分朝向壳主体弯折。通过弯折密封结构，可以减小电池单体的最大尺寸，提高电池单体的能量密度。

42、在一些实施例中，密封结构的至少部分弯折至盖主体背离壳主体的一侧，可以减小电池单体沿第一方向的尺寸或电池单体沿第三方向的尺寸。

43、在一些实施例中，盖板的材质和壳体的材质均为铝。铝具有较高的强度和较好的导热性，采用铝质的盖板和壳体，可以改善电池单体的循环性能，提升电池单体的可靠性。铝的密度较小，采用铝质的盖板和壳体，还可以减小电池单体的重量，提高电池单体的能量密度。

44、在一些实施例中，盖板的硬度范围均为30 hb -60 hb。在盖板的硬度满足要求的前提下，可以灵活设置盖板的材质，减小盖板的重量和成本。

45、在一些实施例中，盖板的厚度为0.02mm-2mm，可以平衡盖板的强度和重量，改善电池单体的可靠性并提升电池单体的能量密度。

46、在一些实施例中，壳体的硬度范围为30 hb -60 hb。将壳体的硬度设置为30hb-60hb，可便于实现壳体的成型。

47、在一些实施例中，壳体的厚度为0.02mm-5mm，以平衡壳体的强度和重量，改善电池单体的可靠性并提升电池单体的能量密度。

48、在一些实施例中，电极组件还包括第二极耳。电池单体还包括第二电极端子，第二电极端子的一部分设置于容纳腔内、与第二极耳连接，且第二电极端子穿过外壳并延伸到外壳的外侧。

49、第二电极端子与第二极耳层叠直接连接，这样可以省去转接结构，从而简化电池单体的结构，提高能量密度。

50、在一些实施例中，第一极耳和第二极耳分别位于电极组件沿第一方向的两端，以增大第一极耳和第二极耳的距离，降低第一极耳与第二极耳短路的风险。

51、在一些实施例中，第一极耳和第二极耳位于电极组件沿第一方向的同一端，从而使第一极耳和第二极耳在第一方向上共用空间，提高电池单体在第一方向上的空间利用率。

52、第二方面，本技术提供一种电池，其包括多个第一方面任一实施例提供的电池单体。

53、第三方面，本技术提供一种用电装置，其包括第二方面任一实施例提供的电池，电池用于提供电能。

54、第四方面，本技术实施例还提供了一种电池单体的制造方法，其包括：

55、提供电极组件，电极组件沿第一方向的端部设有第一极耳；

56、提供第一电极端子；

57、连接第一极耳和第一电极端子；

58、提供外壳，并将电极组件设置于外壳的容纳腔；

59、其中，外壳的布氏硬度大于或等于30hb，第一电极端子的一部分设置于容纳腔内，且第一电极端子穿过外壳并延伸到外壳的外侧。

60、在一些实施例中，连接第一极耳和第一电极端子的步骤包括：将第一极耳焊接于第一电极端子。

61、在一些实施例中，提供外壳，并将电极组件设置于外壳的容纳腔的步骤包括：

62、提供壳体，壳体包括壳主体和从壳主体周缘延伸的第一边缘部；

63、将电极组件放置到壳主体；

64、提供盖板，盖板包括盖主体和从盖主体周缘延伸的第二边缘部；

65、将盖板盖合到壳体，连接第一边缘部和第二边缘部并形成密封结构；

66、其中，壳主体和盖主体围成容纳腔，第一电极端子从第一边缘部和第二边缘部之间穿过。

67、在一些实施例中，连接第一边缘部和第二边缘部并形成密封结构的步骤包括：通过激光焊接将第一边缘部和第二边缘部连接，以形成密封结构。

68、在一些实施例中，制造方法还包括：裁切密封结构；朝向壳主体弯折密封结构。