一种电池包及用电设备的制作方法

本技术涉及储能，特别是涉及一种电池包及用电设备。

背景技术：

1、电动助力车，也被称为电动助力自行车或电动脚踏车，是一种结合了传统自行车和电动技术的交通工具。其工作原理是通过电池储存的电能转化为机械能，驱动电动机来辅助骑行，使骑行更加轻松和便捷。

2、在电动助力车中，功率状态(state of power，sop)能力是一个重要的性能指标。功率状态能力能够反映电池在不同荷电状态(state of charge，soc)和不同温度状态下的放电功率特性，其反映了电池在放电时能够使用的峰值功率。在用户骑行电动助力车中，较为直观的体验是反映到了电动助力车的瞬间爬坡能力。现有的技术方案中，电动助力车电池的sop性能不佳，导致了电池在低荷电状态下放电功率容易出现不足，无法满足用户的瞬时爬坡需求。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的在于提供一种具备大功率放电能力的电池包及用电设备，可以提升电动助力车在低荷电状态下的放电功率，满足用户对于电动助力车在低荷电状态下的瞬时爬坡需求。

2、以实现电动助力车的高续航里程。具体技术方案如下：

3、一种电池包，所述电池包具有柱状结构，所述电池包包括：外壳，所述外壳具有容纳空间，所述外壳的长度l范围:510mm≤l≤650mm，所述外壳径向横截面积s0的范围：2100mm2≤s0≤3200mm2；电芯组件，包括：多个电芯，设置于所述容纳空间内，所述多个电芯在所述外壳的轴向上依次排布；所述电池包被配置为：i)所述电池包执行第一放电操作：100％soc的所述电池包于第一环境温度下，以第一放电倍率执行第一放电操作第一时间；ii)所述电池包执行第二放电操作：将执行所述第一放电操作后的所述电池包于所述第一环境温度下静置第二时间之后，以第二放电倍率执行第二放电操作第三时间至所述电池包的放电截止电压，所述第二放电操作持续第三时间；其中，所述第一放电倍率为0.1c，所述第一时间为8小时，所述第二时间为1小时至2小时，所述第二放电倍率为3c，所述第一环境温度为25℃至45℃；所述第三时间大于等于20秒。与现有电动助力车的电池包相比，本方案的电池包在较低荷电状态的情况下，仍然具备良好的放电功率特性。在用户骑行电动助力车中，即使电池在低荷电状态下，仍然可以满足用户的瞬时爬坡需求。

4、在一个或多个实施例中，所述第三时间大于等于25秒。

5、在一个或多个实施例中，所述第三时间大于等于30秒。

6、在一个或多个实施例中，所述第三时间大于等于34秒。

7、在一个或多个实施例中，所述第三时间大于等于36秒。

8、在一个或多个实施例中，所述第三时间小于等于39秒。

9、在一个或多个实施例中，所述电池包的容量输出比值＝所述电池包的实际输出容量/所述电池包的额定容量；其中，所述电池包的实际输出容量为所述电池包处于满充状态下，以恒定电流持续放电至所述电池包处于满放状态下输出的容量，所述容量输出比值至少满足如下比值之一：环境温度为25℃、放电倍率等于1c下，所述容量输出比值大于等于95％；环境温度为25℃、放电倍率等于2c下，所述容量输出比值大于等于94％。与现有电动助力车的电池包相比，本方案的电池包在25℃，1c、2c放电倍率下，具有更高的容量输出比值。

10、在一个或多个实施例中，510mm≤l≤550mm；和/或，2400mm2≤s0≤2800mm2。与现有电动助力车的电池包相比，在电池包能量相同的情况下，本方案的电池包占用的空间更小。

11、在一个或多个实施例中，所述电芯的长度l的范围：45mm≤l≤83mm，所述电芯的径向横截面积s1的范围：1450mm2≤s1≤2300mm2。采用该尺寸的电芯，多个电芯在所述外壳的轴向上依次排布，可以实现电芯在外壳内的高空间利用率。

12、在一个或多个实施例中，所述电芯具有圆柱结构；其中，所述电芯的直径为49±0.5mm，所述电芯的长度为48±0.5mm；或所述电芯的直径为46±0.5mm，所述电芯的长度为80±0.5mm。其中，采用该尺寸的电芯，有利于兼顾电池包的尺寸和能量。

13、在一个或多个实施例中，所述电池包的径向横截面的外轮廓中，距离最长两点形成第一连线，所述第一连线的尺寸为dl1，所述第一连线的垂直平分线与所述外轮廓的两个交点形成第二连线，所述第二连线的尺寸为dl2,dl1和dl2满足：0mm≤dl1-dl2≤8mm。

14、实施中，采用上述尺寸范围内的电池包，有利于提高电芯的空间利用率。

15、在一个或多个实施例中，所述电芯的标称电压范围为3.5v至3.7v。

16、在一个或多个实施例中，所述电芯的个数在6个至12个。

17、在一个或多个实施例中，外壳和电芯之间的空隙填充有导热胶，所述导热胶的的导热系数为0.02w/(m·k)至0.5w/(m·k)，可以将电芯的热量快速传导至外壳。

18、在一个或多个实施例中，电池包还包括管理电芯组件状态的电池管理系统，以提高电池包的工作稳定性。

19、在一个或多个实施例中，所述多个电芯串联连接。

20、在一个或多个实施例中，所述电池包的额定容量为c，17ah≤c≤43ah。

21、在一个或多个实施例中，所述电芯的额定容量为c，17ah≤c≤43ah。

22、在一个或多个实施例中，所述电池包的标称电压范围为21v至44.4v。

23、在一个或多个实施例中，所述外壳的径向横截面呈大致椭圆形。

24、在一个或多个实施例中，所述电芯具有圆柱结构，所述电芯包括具有卷绕结构的电极组件，所述电极组件包括：第一极片、第二极片以及隔膜；其中，所述第一极片与所述第二极片极性相反，所述第一极片和所述第二极片中的至少一个极片包括：集流体和设置于所述集流体上的活性物质，所述集流体包括主体区和空箔区，所述活性物质设置于所述主体区，所述空箔区包括揉平区，所述揉平区远离所述主体区。揉平区采用揉平工艺，形成全极耳结构，有利于降低电芯的内阻。全极耳结构的电芯具备较好的散热性能，配合高镍体系的电池，有利于提高电池包的能量密度。

25、在一个或多个实施例中，在所述电极组件卷绕外端，所述空箔区的边角处设置有切口；所述电极组件卷绕方向为所述集流体的长度方向，所述空箔区远离所述主体区的方向为所述集流体的宽度方向；在所述集流体处于展平状态下，在集流体的长度方向，所述切口的尺寸为l1，在集流体的宽度方向，所述空箔区的尺寸为w1，l1和w1的尺寸满足：0.2w1≤l1≤4w1。在所述电极组件卷绕外端，空箔区的边角设置切口，可以降低电极组件卷绕后，揉平区收尾处凸起过大的风险，有利于提升电池包的安全性。

26、在一个或多个实施例中，在集流体的宽度方向，所述切口的尺寸为w1，w1和w1的尺寸满足：0.2w1≤w1≤w1。

27、在一个或多个实施例中，所述电芯还包括：壳体、盖体、集流盘和绝缘胶纸，所述电极组件设置于所述壳体内，所述集流盘连接所述盖体和所述第一极片的揉平区。其中，所述第一极片的空箔区边角处设置有所述切口。所述第一极片的揉平区外周环绕有绝缘胶纸，所述绝缘胶纸的环绕接口处设有重叠区域，所述重叠区域沿卷绕方向上的长度为0.5mm至2mm。相对于卷绕多圈的绝缘胶纸的电芯，本方案实施例中，可以降低绝缘胶纸的卷绕圈数，有利于减少电极组件外周绝缘胶纸的使用量。

28、在一个或多个实施例中，所述切口为矩形切口、三角切口或弧面切口。其中，矩形切口、三角切口加工较为便捷，有利于提高电池包的生产效率。

29、在一个或多个实施例中，所述空箔区包括多个子极耳，所述多个子极耳沿所述电极组件的卷绕方向分离设置，多个子极耳分离设置，有利于降低极耳揉平过程中的阻力。

30、在一个或多个实施例中，多个子极耳包括：靠近所述电极组件卷绕内端的第一极耳区、位于所述电极组件卷绕中部的第二极耳区、靠近所述电极组件卷绕外端的第三极耳区；其中，所述第一极耳区相邻的所述子极耳之间的最小间距为d1，所述第二极耳区相邻的所述子极耳之间的最小间距为d2，所述第三极耳区相邻的所述子极耳之间的最小间距为d3，d1、d2和d3的距离满足：d2＜d1，且，d2＜d3；所述电芯还包括：集流盘，所述第二极耳区与集流盘连接。第一极耳区、第三极耳区中相邻的所述子极耳之间的间距较大，揉平后便于注液。第二极耳区相邻的所述子极耳之间的间距较小，揉平后便于满足焊接厚度要求。

31、在一个或多个实施例中，多个子极耳包括：靠近所述电极组件卷绕内端的多个子极耳、位于所述电极组件卷绕中部的连续子极耳、靠近所述电极组件卷绕外端的多个子极耳；其中，所述电芯还包括集流盘，所述连续子极耳与所述集流盘连接。连续子极耳在揉平后，便于满足和集流盘之间的焊接强度需求，降低出现虚焊的风险，有利于提高电芯的载流能力，降低电芯的内阻，进而有利于提高电池包的载流能力，降低电池包内阻。

32、在一个或多个实施例中，在所述集流体处于展平状态的情况下，所述空箔区的长度为l1，所述主体区的长度为l2，l1和l2满足：0.8≤l1/l2≤1。空箔区具有较大的长度，有利于提高电芯的载流能力，降低电芯的内阻，进而有利于提高电池包的载流能力，降低电池包的内阻。

33、在一个或多个实施例中，所述第一极片为正极极片，所述第二极片为负极极片，所述正极极片的活性物质包括正极活性物质，所述负极极片的活性物质包括负极活性物质；所述正极活性物质包括正极活性材料、粘接剂和导电剂，所述正极活性材料包括li1+anix1coy1mnz1o2或li1+anix2coy2alz2o2中的至少一种；其中，x1和x2均大于或等于0.9，y1和y2均大于0，z1和z2均大于0，x1+y1+z1＝1，x2+y2+z2＝1；-0.05≤a≤0.2。本方案中，电芯可以采用高镍体系，从而可以实现较高的能量密度。

34、在一个或多个实施例中，所述负极活性物质包括：负极活性材料、负极粘接剂和负极导电剂，所述负极活性材料包括石墨和硅，基于所述石墨和所述硅的质量，其中，所述石墨的质量百分含量为85％至99％。

35、一种用电设备，包括：上述的电池包。

36、在一个或多个实施例中，所述用电设备为电动助力车，所述电动助力车包括车架、两个车轮和电机；

37、两个车轮包括：前轮和后轮；

38、所述车架包括：前叉、前管、斜管、座架和后叉；

39、所述前轮可转动地设置于所述前叉，所述后轮可转动地设置于所述后叉，所述前叉的顶端可转动地设置于所述前管，所述斜管的顶端连接所述前管，所述斜管的底端连接所述后叉；其中

40、所述电池包设置于所述斜管。

41、本实施例的用电设备，其中，用电设备电池包在较低荷电状态的情况下，仍然具备良好的放电功率特性，具备大功率放电能力。当用电设备为电动助力车，用户骑行电动助力车中，即使电池在低荷电状态下，仍然可以满足用户的瞬时爬坡需求。

42、本技术实施例有益效果：

43、本技术实施例提供的电池包，电池包呈柱状体，所述外壳的长度l范围:510mm≤l≤650mm，所述外壳径向横截面积s0的范围：2100mm2≤s0≤3200mm2。电芯组件的多个电芯设置于所述容纳空间内，多个电芯在外壳的轴向上依次排布。即，在外壳径向方向上，单独地设置一个电芯。所述电池包被配置为：i)所述电池包执行第一放电操作：100％soc的所述电池包于第一环境温度下，以第一放电倍率执行第一放电操作第一时间；ii)所述电池包执行第二放电操作：将执行所述第一放电操作后的所述电池包于所述第一环境温度下静置第二时间之后，以第二放电倍率执行第二放电操作第三时间至所述电池包的放电截止电压，所述第二放电操作持续第三时间；其中，所述第一放电倍率为0.1c，所述第一时间为8小时，所述第二时间为1小时至2小时，所述第二放电倍率为3c，所述第一环境温度为25℃至45℃；所述第三时间大于等于20秒。与现有电动助力车的电池包相比，本方案的电池包在较低荷电状态的情况下，仍然具备良好的放电功率特性。在用户骑行电动助力车中，即使电池在低荷电状态下，仍然可以满足用户的瞬时爬坡需求。

44、当然，实施本技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。