CN113594636A - 电池、装置、及电池的制造方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种电池、装置、及电池的制造方法和设备。所述电池包括串联连接的第一类电芯组和第二类电芯组。所述第一类电芯组由并联连接的多个第一类电芯组成，所述第二类电芯组由至少一个并联连接的第二类电芯组成，所述第一类电芯和第二类电芯为不同化学体系的电芯，且所述第一类电芯的体积能量密度小于所述第二类电芯的体积能量密度；所述第一类电芯组的容量Cap1大于所述第二类电芯组的容量Cap2，所述第一类电芯组的容量Cap1为对应的第一类电芯的容量之和，所述第二类电芯组的容量Cap2为对应的第二类电芯的容量之和。在确保电池安全性能同时，有效提升电池的使用寿命和能量吞吐量。

Description

电池、装置、及电池的制造方法和设备
技术领域
本申请涉及储能器件技术领域，尤其涉及一种电池、装置，及电池的制造方法和设备。
背景技术
二次电池是一种清洁、可再生资源，其可作为驱动能源或存储单元被应用于汽车、储能等领域。
随着对能源环保要求提升，二次电池应用日益普及和广泛。而为了适应不同的环境和应用场景需要，业内对二次电池的性能提出新的要求。诸如，二次电池作为新能源汽车的驱动能源，为了满足汽车的日益提升的续航能力需求，对二次能量要求不断提高。
二次电池往往由多个电芯组合而成，业界常通过增加电芯个数以提升二次电池整体能量；抑或是开发新的化学体系电芯以提升二次电池能量，比如，开发镍钴锰氧化物(简称，NCM)化学体系电芯。NCM化学体系电芯以镍钴锰氧化物为电芯正极材料，其相比于常用的磷酸铁锂(以下简称LFP)化学体系电芯正极所采用的LFP材料具有更高的体积能量密度，因而可在相同的体积条件下获取更高的能量。
然而，增加电芯的数量固然可以起到提升二次电池能量的效果，但二次电池的重量和体积也会相应增加，使得二次电池使用受限；而诸如NCM化学体系电芯，其NCM材料在电芯使用过程中，出现产气严重、内阻增加，致使出现电芯发热严重、膨胀率高等不良现象，其严重影响了电池寿命周期和安全性能。
CN208674305U提供了一种电池模块，包括至少两个串联的三元电芯以及与三元电芯串联的安全电芯，所述安全电芯包括锰酸锂电池电芯和/或磷酸铁锂电池电芯；所述安全电芯热扩散小于三元电芯，因而能够有效地阻断电池模块整体热失控的扩散或延缓热扩散的时间，从而提升电池模块的安全性能。然而使用过程中发现，三元电芯充放电循环过程无法充分释放其能量，影响电池模块性能。
为此，如何确保二次电池安全性能同时，进一步提升二次电池性能是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
为解决上述问题，本申请提供一种电池、装置，及电池的制造方法和设备，在确保电池安全性能同时，有效提升电池的输出能量。
为了实现上述目的，本申请第一方面提供了一种电池，包括：
串联连接的第一类电芯组和第二类电芯组，
其中，所述第一类电芯组由并联连接的多个第一类电芯组成，所述第二类电芯组由至少一个并联连接的第二类电芯组成(即，所述第二类电芯组可仅包括一个第二类电芯，可以由多个第二类电芯并联组成)，所述第一类电芯和第二类电芯为不同化学体系的电芯，且所述第一类电芯的体积能量密度小于所述第二类电芯的体积能量密度；
其中，所述第一类电芯组的容量Cap1大于所述第二类电芯组的容量Cap2，所述第一类电芯组的容量Cap1为对应的第一类电芯的容量之和，所述第二类电芯组的容量Cap2为对应的第二类电芯的容量之和。
本申请中，“电芯”是指能够独立进行充放电的电池单体。电芯结构包括正极、负极、隔膜、电解质以及用于封装正极极片、负极极片、隔膜和电解质的外包装等。本申请对电芯的类型、形状没有特别的限制，其可以是软包电芯，也可以是柱形电芯、或是方形电芯等各类电芯。
“电池”指包括一个或多个电芯以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。电池可包括电池模块和电池包。电池模块是为了从外部冲击、热、振动等中保护电芯，将一定数目的电芯电连接在一起并放入一个框架中而形成的。电池包则是装入电动汽车等用电装置的电池系统的最终状态。目前的大部分电池包是在一个或多个电池模块上装配电池管理系统、热管理部件等各种控制和保护系统而制成的。随着技术的发展，电池模块这个层次可以被省略，也即，直接由电芯形成电池包。这一改进使得电池系统的重量能量密度、体积能量密度得到提升的同时零部件数量显著下降。
“化学体系电芯”是按照电芯正极材料种类划分，对其掺杂或添加的辅料不作限定，例如，正极材料为磷酸铁锂(包括经元素掺杂的)的电芯可以定义为磷酸铁锂化学体系电芯，正极材料为镍钴锰酸锂(一般简称NCM)的电芯可以定义为NCM化学体系电芯，镍钴铝酸锂体系电芯(一般称NCA)为正极材料为NCA的化学体系电芯，且NCM和NCA化学体系电芯均属于三元材料化学体系电芯。
“容量”为电芯的初始容量，具体数值为：第一类电芯和第二类电芯在室温条件(25℃)下，在其特定的充放电终止电压内，以0.33C为放电倍率所测得的容量，单位：安时(英文简称：Ah)。
所述第二类电芯的体积能量密度大于所述第一类电芯的体积能量密度，使得在相同的体积条件下，第二类电芯相比于第一类电芯拥有更大的能量；同理，在相同的体积条件下，第二类电芯组相比于第一类电芯组拥有更大的能量。所述第一类电芯组的容量Cap1大于所述第二类电芯组的容量Cap2，使得由第一类电芯组和第二类电芯组串联的在电池在充放电循环过程中，降低第一类电芯组对第二类电芯组的电量释放的限制，从而高效发挥第二类电芯组高体积能量密度的特性，从而确保电池能量吞吐量和使用寿命。
此外，所述第一类电芯组由多个第一类电芯并联组成，第一类电芯组的容量Cap1由该第一类电芯组所属的多个第一类电芯的容量之和。从而在确保一个第一类电芯组容量的同时，将一个第一类电芯组的容量分配至多个第一类电芯。相比于大体积和大容量的电芯，较小体积的和容量的电芯具有更为简洁，宽松的制造工艺和条件，从而降低大容量的第一电池组的制造难度。
可选地，所述第一类电芯组和所述第二类电芯组排列成至少一列，至少部分所述第二类电芯位于两个所述第一类电芯之间。
电芯充放电循环过程中会出现产气、膨胀、发热等现象，该现象在电池内形成应力，过大的应力会影响电池性能和寿命。分属不同化学体系的第一类电芯和第二类电芯具有不同的膨胀度和热传导能力。第二类电芯位于两个所述第一类电芯之间的排列结构使得第一类电芯和第二类电芯相间排列，该结构有助于缓解基于同一化学体系电芯集中排列而造成局部应力集中的问题，所述第一类电芯和第二类电芯合理排列可以有效释放电池内部的应力，提升电池安全性能。
可选地，所述第一类电芯组的容量Cap1和所述第二类电芯组的容量Cap2满足以下条件：0.01≤(Cap1/Cap2)-1≤0.5。
第一类电芯组的容量Cap1大于所述第二类电芯组的容量Cap2可高效发挥第二类电芯高体积能量密度的特点，第一类电芯组Cap1与第二类电芯组Cap2差值越大，理论上对于第二类电芯组能量释放的限制越小(注：当第一类电芯组Cap1与第二类电芯组Cap2差值达到一个上限值时，第一类电芯组不再影响第二类电芯组的能量释放)，从而提升电池整体释放能量(能量单位：瓦时，英文简称Wh)性能。但就相同的容量设置，第一类电芯与第二类电芯相比，第一类电芯需要更大的体积设置，为此，若第一类电芯组的容量与第二类电芯组的容量差值过大，相同的电池容量下，第一类电芯的体积比例越大，使得电池整体的体积能量密度越低，即相同的体积条件下，电池能量越低。为此，本申请可选方案中，将(Cap1/Cap2)数值控制在0.01≤(Cap1/Cap2)-1≤0.5范围内，即保证电池整体能量密度，又充分发挥第二类电芯高能量密度特性，从而提升电池整体性能。具体设置需根据不同化学体系类型电池选择以及电池实际需要确定。可选地，0.02≤(Cap1/Cap2)-1≤0.25，进一步可选地，0.04≤(Cap1/Cap2)-1≤0.15。
可选地，当第一类电芯和第二类电芯的容量保持率衰减至容量(初始容量)的80％前，所述第二类电芯的容量衰减速率小于所述第一类电芯的容量衰减速率，即当第一类电芯和第二类电芯地容量保持率衰减至容量(初始容量)的80％时，所述第二类电芯的循环次数大于第一类电芯的循环次数。在二次电池的汽车运用等领域，电池(指代汽车上所有电芯或电池包的整体)循环使用过程中，当电池老化至一定程度后(如其容量衰减至小于其初始容量的80％)，可能无法满足汽车运行的要求。为此，本申请中，在工况条件下的第一类电芯容量衰减较快，第二类电芯容量衰减较慢，通过两类电芯的容量匹配设计，提高衰减较快的电芯的初始容量，改善电池模组整体使用寿命，即提升电池模组整体的衰减率达到80％前的电池循环次数。
可选地，1个所述第一类电芯组包括a个所述第一类电芯；1个所述第二类电芯组包括b个所述第二类电芯；a和b为自然数，且a≥1，b≥1，0.1≤a/b≤50，可选地，0.5≤a/b≤30，进一步可选地，1≤a/b≤10。
本申请中，第一类电芯容量高，能量密度低，安全性高；第二类电芯容量低，能量密度高，安全性稍差。第一类电芯组可提升电池整体安全性能，但第一类电芯组数量过多，会影响电池整体体积能量密度，将第一类电芯组和b个所述第二类电芯组的个数控制在0.1≤a/b≤50范围内，可确保电池整体安全性能同时，提升电池整体的体积能量密度，进而提升电池模组整体性能。
进一步可选的，当a＞1时，所有所述第一类电芯组的容量Cap1相同；和/或，当b＞1时，所有所述第二类电芯组的容量Cap2相同。相同类型的电芯容量一致化，可有效提升电池的性能稳定性。
容量相同指多个电芯组容量基本一致，误差在0.5％以下都是可接受范围。
可选地，所述第一类电芯的容量与所述第二类电芯的容量比为10％～150％。
所述第一类电芯的体积能量密度小于第二类电芯的体积能量密度，当第一类电芯的容量与所述第二类电芯的容量比为10％～150％时，有利于不同类电芯结构比例调整，从而提升电池整体设计合理性。
可选地，本申请中，所述第一类电芯和第二类电芯满足如下至少一个条件：
条件一、所述第一类电芯比热容C1与第二类电芯的比热容C2的比值为0.9≤C1/C2≤10，可选为1≤C1/C2≤6，进一步可选为1.5≤C1/C2≤3；
比热容指单位质量的某种物质升高(或下降)单位温度所吸收(或放出)的热量。比热容越大，物质的吸热或散热能力越强。比热容越大，用相同的热量把单位质量的电芯加热时，电芯的温升越小。相反地，比热容越小，用相同的热量把单位质量的电芯加热时，电芯的温升越大。本申请中，比热容不同的两个电芯连接，温升较大的电芯可以把热量传递给温升较小的电芯，有利于模组和电池包整体的热量管理。当具体地，在C1/C2控制在0.9≤C1/C2≤10范围内，通过控制第一类电芯和第二类电芯的热量吸收能力，调整模组运行过程中整体的热量分配，优化模组运行性能，比如，在高温运行环境下，使得比热容高的电芯适当吸收比热容低的电芯散发的热量；在低温运行环境下，比热容低的电芯适时将热量传递至比热容高的电芯，从而优化电池模组整体的热量分布，进而提升电池模组运行状态。
条件二、所述第一类电芯导热系数λ1与第二类电芯的导热系数λ2的比值为0.5≤λ1/λ2≤3，可选为0.7≤λ1/λ2≤2，进一步可选为0.9≤λ1/λ2≤1.5。本申请中，所说电芯导热系数指的由垂直于极片大面方向的导热系数值。指在电芯极片中，垂直于极片活性物质表面的方向，也即是导热系数测量的法向。
导热系数反应物质导热能力，数值越高导热能力越强。本申请通过控制第一类电芯和第二类电芯的导热系数比值(λ1/λ2)从而控制第一类电芯和第二类电芯内部，以及两类电芯间的热量传递的速率和能力。具体地，导热系数较大的电芯传热较快，导热系数较小的电芯传热较慢。两种导热系数不同的电芯连接，一方面在低温运行环境下，传热较快的电芯可以将热量传递给相邻的传热较慢电芯；另一方面，在高温或者产热较大的环境下，传热较快的电芯不会发生热量的积聚；从而确保了模组以及电池包较好的低温性能以及较高的安全性能。本实施例中，将λ1/λ2数值控制在0.5≤λ1/λ2≤3范围内。可有效调整模组整体的热量传递速率，以及热量分配，优化模组运行性能，比如，在高温运行环境下，使得温度高的电芯适时将热量传递温度低的电芯，避免热量分布不均导致的电池模组整体性能下降；在低温运行环境下，温度高电芯适时将热量传递至温度低的电芯，使得低温电芯适时升温，从而优化电池模组整体的热量分布，进而提升电池模组运行状态。
条件三、所述第一类电芯密度ρ1与第二类电芯的密度ρ2的比值为0.6≤ρ1/ρ2≤3，可选为0.8≤ρ1/ρ2≤2，进一步可选为0.9≤ρ1/ρ2≤1.5。
电芯的密度也会影响热量传递能力。本申请通过控制第一类电芯和第二类电芯重的密度比值(ρ1/ρ2)从而控制第一类电芯和第二类电芯内部，以及两类电芯间的热量传递的速率和能力。将ρ1/ρ2数值控制在上述范围内。可有效调整模组整体的热量传递速率，以及热量分配，优化模组运行性能，比如，在高温运行环境下，使得温度高的电芯适时将热量传递温度低的电芯，避免热量分布不均导致的电池模组整体性能下降；在低温运行环境下，温度高电芯适时将热量传递至温度低的电芯，使得低温电芯适时升温，从而优化电池模组整体的热量分布，进而提升电池模组运行状态。
值得注意的是，第一类电芯和第二类电芯的比热容比值、导电系数比值、以及密度比值根据电芯种类、电池模组结构、以及应用环境整体配合、协调调试，以优化电池模组整体性能。
本申请中，所述第一类电芯和第二类电芯包括但不限于锂/钠/镁离子电芯、锂/钠/镁金属电芯、锂/钠/镁-全固态/半固态/准固态/聚合物/凝胶电解质-电芯，以及其他可充电的二次电芯。本申请不限定具体的电芯类型。
可选地，本申请中，所述第一类电芯的平台电压V1为3.15V±0.05V～4.75V±0.05V；第二类电芯平台电压V2为3.60～3.80V±0.05V。
本申请中，“平台电压”指：对于电芯的正极材料为两相相变材料(如LFP)的电芯，其相变电压即为其平台电压；对于电芯的正极材料为固溶体材料(如LCO或三元材料)的电芯，为其放电容量至其初始容量一半时的电压。具体数值如：常规的钴酸锂化学体系的电芯的平台电压为3.7V左右、锰酸锂(简称LMO)化学体系的电芯的平台电压为3.8V左右、NCM三元材料化学体系电芯的平台电压为3.5V～3.85V之间，磷酸铁锂化学体系电芯的平台电压为3.22V左右。
本申请中，具体列举所述第一类电芯可以为LFP化学体系电芯或者LMO化学体系电芯等，第二类电芯可以为三元材料化学体系电芯(如NCM化学体系电芯或NCA化学体系电芯)等。
电芯运行中，电芯的电压与容量为电芯释放能量关键因素，合理的平台电压有助于提升电池性能。其具体选择根据电芯容量以及电池实际需要确定。
再进一步可选地，所述第一类电芯为磷酸锂铁化学体系电芯；所述第二类电芯为三元材料化学体系电芯。
本申请第二方面提供了一种电池包，其包括上述电池。
本申第三方面提供了一种装置包括，上述电池，且以所述电池为电源，所述装置包括但不限于：车辆、船舶、飞机，以及各类储能设备。本申请并不限定所述装置的类型和范围。
本申请第四方面提供的电池的制造方法，包括：
获取多个第一类电芯和至少一个第二类电芯,所述第一类电芯和第二类电芯为不同化学体系电芯；所述第一类电芯的体积能量密度小于所述第二类电芯的体积能量密度；
并联连接所述多个第一类电芯形成第一类电芯组，并联连接所述至少一个第二类电芯形成第二类电芯组；
其中，所述第一类电芯组的容量Cap1大于所述第二类电芯组的容量Cap2，所述第一类电芯组的容量Cap1为对应的第一类电芯的容量之和，所述第二类电芯组的容量Cap2为对应的第二类电芯的容量之和；
串联连接所述第一类电芯组和所述第二类电芯组。
可选地，上述制造方法中，所述并联连接所述多个第一类电芯形成第一类电芯组包括：并联连接多个第一类电芯形成a个所述第一类电芯组，a为自然数，且a≥1；
并联连接至少一个第二类电芯形成第二类电芯组包括：并联连接所述至少一个第二类电芯形成b个所述第二类电芯组，b为自然数，且b≥1，
其中，0.1≤a/b≤3，可选地，0.3≤a/b≤2。
可选的，所述制造方法还包括：
将所述多个第一类电芯和所述至少一个第二类电芯排列成至少一个列，且使至少部分所述第二类电芯位于两个所述第一类电芯之间。
所述第一类电芯组与第二类电芯组地具体结构与要求如上本申请提供地电池地具体描述，不再赘述。
本申请第五方面提供了一种电池的制造设备，包括一个处理器，
所述处理器用于控制夹臂，获取多个第一类电芯和至少一个第二类电芯，所述第一类电芯和第二类电芯为不同化学体系电芯；且所述第一类电芯的体积能量密度小于所述第二类电芯的体积能量密度；
所述处理器还用于控制组装部件，用于：
并联连接所述多个第一类电芯形成第一类电芯组，并联连接所述至少一个第二类电芯形成第二类电芯组；
其中，所述第一类电芯组的容量Cap1大于所述第二类电芯组的容量Cap2，所述第一类电芯组的容量Cap1为对应的第一类电芯的容量之和，所述第二类电芯组的容量Cap2为对应的第二类电芯的容量之和；
串联连接所述第一类电芯组和所述第二类电芯组。
上述制造设备中，第一类电芯组与第二类电芯组具体结构与要求如上本申请提供地电池的具体描述，不再赘述。
除了上面所描述的本申请实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本申请实施例提供的电池及装置所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有的磷酸铁锂化学体系电芯一实施例电芯容量保持量与寿命的关系示意图；
图2是现有的NCM化学体系电芯一实施例电芯容量保持量与寿命的关系示意图；
图3是现有串联磷酸铁锂化学体系电芯和NCM化学体系电池模组一实施例的电池模组中电芯容量保持量与寿命的关系示意图；；
图4是本申请电池一实施例的结构示意图；
图5是本申请电池一实施例电池中电芯容量保持量与寿命的关系示意图；
图6是本发明电池另一实施例的结构示意图；
图7是本发明电池又一实施例的结构示意图；
图8是本申请装置一实施例的结构示意图；
图9是本申请电池的制造方法一实施例的流程示意图；
图10是电池的制造设备一实施例的结构示意图。
具体实施方式
如背景技术所述，现有技术中，常通过增加二次电池的电芯数量或是开发诸如NCM化学体系电芯等高体积能量密度电芯以提高二次电池的能量。然而增加电芯的数量会导致二次电池质量和体积增加，而NCM化学体系电芯安全性能差。若将安全系数较高的LFP化学体系电芯和NCM化学体系电芯串联使用，无法发挥NCM化学体系电芯的高体积能量密度地特性。如何兼顾二次电池安全性同时，提升二次电池输出能量依然是业界亟需解决的问题。
发明人针对上述问题展开深入研究，研究结果发现：
电芯的能量数值为：能量＝容量*平台电压。电芯的容量直接决定了电芯的能量输出。不同的化学体系类型的电芯具有不同的寿命衰减模式。如图1所示的LFP体系电芯一实施例电芯容量保持量与寿命的关系示意图，X轴代表了电芯工作时间，即代表其寿命，Y轴代表电芯的容量(单位Ah)。L1为该LFP化学体系电芯的容量衰减曲线，LFP化学体系电芯前期寿命衰减较快，之后逐渐变缓并接近线性衰减模式，后期走平线性的斜率从大变小。当该电芯循环到第L圈时的能量为EL，EL＝VL*Cap.L，其中，VL为该LPF电芯的平台电压，Cap.L为该LFP化学体系电芯容量。如此，该LFP的理论生命周期内的累积能量输出为ELt，
Figure BDA0002622174900000101
x为总循环圈数；S1为L1下方至X轴区域部分面积，其代表了该LFP化学体系电芯全生命周期的累计容量，S1决定了该LFP化学体系电芯全生命周期的能量输出总量。
结合参考图2，图2为NCM体系电芯一实施例电芯容量保持量与寿命的关系示意图。L2为该NCM化学体系电芯的容量衰减曲线，NCM化学体系电芯前期衰减较缓慢，后期衰减变快并趋近于线性衰减模式。该电芯循环到第n圈时的能量为EN，EN＝VN*Cap.N，其中，VN为该NCM化学体系电芯的平台电压，Cap.N为该NCM化学体系电芯容量。理论生命周期内的累积能量输出为ENt，
Figure BDA0002622174900000102
y为总循环圈数。S2为L2下方至X轴区域部分面积，其代表了该NCM化学体系电芯全生命周期的累计容量，S2决定了该NCM化学体系电芯全生命周期的能量输出总量，S2决定了该NCM化学体系电芯全生命周期的能量输出总量。
理论上，当混合串联a个上述LFP化学体系电芯和b个NCM化学体系电芯的二次电芯后理论生命周期内的累积能量输出为ET，ET＝aELt+b ENt。
然而，发明人进一步研究发现：当二次电池由不同化学体系类型的电芯串联后，二次电池在实际使用过程中循环到第k圈时的能量为Ek，Ek＝(a*VL+b*VN)*min.Cap.(L,N)，实际生命周期内的累积能量输出为EKt，
Figure BDA0002622174900000103
z为总循环圈数，min.Cap.(L,N)代表串联电芯中，最小容量电芯的容量。
结合参考图1至3所示，如图1中LFP化学体系电芯和图2中NCM化学体系电芯串联形成电池后(其中，LFP化学体系电芯和NCM化学体系电芯具有相同的容量值)，电池输出能量为图1中S1和图2中S2的重叠部分容量对应的能量的总和，即图3中，填充部分S3代表的容量所对应的能量，而S4部分指代的容量所对应能量(其原先属于NCM化学体系电芯所含能量)未发挥其功效，即被浪费了(其中，电池放电时，LFP化学体系电芯和NCM化学体系的电芯取两者常规使用的平台电压，如，LFP化学体系电芯平台电压取3.22v，NCM化学体系电芯平台电压取3.68v)。
由此可知，在二次电芯实际运行过程中，串联的每一个电芯都会影响二次电池的性能，电池的理论累积能量输出无法实现，而且二次电池释放能量的总量，取决于最小容量的电芯。图3中，即使NCM化学体系电芯在其生命周期中具有更高的容量总量(即，相比于LFP化学体系电芯具有更大的理论输出能量)，但实际输出量严重受限于LFP化学体系电芯生命周期中的容量衰减趋势，无法实现高效能量输出，从而影响二次电池整体能量输出效率。
为此，本申请提供了一种电池，包括：
串联连接的第一类电芯组和第二类电芯组，所述电池至少包括一个所述第一类电芯组和一个所述第二类电芯组；
其中，一个所述第一类电芯组由并联连接的多个第一类电芯组成，一个所述第二类电芯组由至少一个或是多个并联连接的第二类电芯组成，所述第一类电芯和第二类电芯为不同化学体系的电芯，且所述第一类电芯的体积能量密度小于所述第二类电芯的体积能量密度；
其中，一个所述第一类电芯组的容量Cap1大于一个所述第二类电芯组的容量Cap2，一个所述第一类电芯组的容量Cap1为对应的第一类电芯的容量之和(即，该第一类电芯组所有的第一类电芯)所述第二类电芯组的容量Cap2为对应的第二类电芯(即，该第二类电芯组所有的第二类电芯)的容量之和。
所述第二类电芯的体积能量密度大于所述第一类电芯的体积能量密度，使得在相同的体积条件下，第二类电芯相比于第一类电芯拥有更大的能量；同理，在相同的体积条件下，第二类电芯组相比于第一类电芯组拥有更大的能量。所述第一类电芯组的容量Cap1大于所述第二类电芯组(的容量Cap2，使得由第一类电芯组和第二类电芯组串联的在电池在充放电循环过程中，降低第一类电芯组对第二类电芯组的电量释放的限制，从而高效发挥第二类电芯组高体积能量密度的特性，从而提高电池整体的能量吞吐量和使用寿命。
实施例
参考图4，图4为本申请一实施例结构示意图。
本实施例提供的电池包括1个LFP化学体系电芯组110(作为第一类电芯组)，以及1个NCM化学体系电芯组(作为第二类电芯组)210。所述LFP化学体系电芯组110与所述NCM化学体系电芯组210串联连接。
所述LFP化学体系电芯组110由并联连接的LFP化学体系电芯111和LFP化学体系电芯112组成，所述LFP化学体系电芯组110的容量为LFP化学体系电芯111和LFP化学体系电芯112容量之合。
所述LFP化学体系电芯组110的容量大于所述NCM化学体系电芯组210容量。
继续参考图4，所述NCM化学体系电芯组210仅有1个NCM化学体系电芯。所述NCM化学体系电芯的体积能量密度大于所述LFP化学体系电芯111和112。
本实施例中，所述LFP化学体系电芯111和112为相同结构，且具有相同的体积能量密度及容量。值得注意的是，在其他实施例中，所述电芯111和112可具有不同容量，其并不影响本申请技术方案的目的实现。
参考图5，图5为如图4所示的电池实施例运行过程中，累计能量输出与寿命的示意图；
本实施例中，所述LFP化学体系电芯组平台电压3.22V左右，NCM化学体系电芯组平台电压为3.68V左右。
图5中，线L11为LFP体系电芯组110的容量保持率曲线，线L21为所述NCM化学体系电芯组210的容量保持率曲线。
对比参考图3和图5，相比于现有技术，本实施中，所述LFP化学体系电芯组110的容量(初始容量)大于所述NCM化学体系电芯组210容量(初始容量)。在电池运行前半段，LFP化学体系电芯组110前期容量衰减较快，NCM化学体系电芯组210前期容量衰减较缓慢，两类化学体系电芯组在A点时段出现第一次容量值相同；在此期间，基于LFP化学体系电芯组110容量大于所述NCM化学体系电芯组210容量，LFP化学体系电芯组110和所述NCM化学体系电芯组210能量输出总量取决于NCM化学体系电芯组210的容量；
在A时段过后，LFP化学体系电芯组110容量衰减逐渐变缓并接近线性衰减模式，后期走平线性的斜率从大变小，NCM化学体系电芯组210容量后期衰减变快并趋近于线性衰减模式。在此期间，两类电芯的容量值于B点出现第二次相同。在A时段和B时段之间，电池整体的能量吞吐量取决于LFP化学体系电芯组110的容量，即使NCM化学体系电芯组210的理论容量总量大于LFP化学体系电芯组110的理论容量总量；
在B时段之后，电池整体的能量吞吐量取决于NCM化学体系电芯组210的容量，即使LFP化学体系电芯组110的理论容量总量大于NCM化学体系电芯组210的理论容量总量。
其中，曲线L11和L21于A、B两点间形成的面积S41代表的容量对应的能量为NCM化学体系电芯组210未释放的能量。但对比图3和图5，本实施例中，通过调整LFP化学体系电芯组110的容量值大于NCM化学体系电芯组210的容量值，图5中S41的面积明显小于图3中S4的面积，即有效降低了NCM化学体系电芯组210的能量浪费。相比于现有技术，本实施例提供的电池模组更高效地释放了具有高能量密度的NCM化学体系电芯组210的能量，充分发挥NCM化学体系电芯组210(即高密度容量电芯)的体积能量密度大的特性的特性。
本实施例中，为了更清晰地说明本申请技术方案及其有益效果，调整所述LFP化学体系电芯组110容量从而使得所述LFP化学体系电芯组110初始容量大于所述NCM化学体系电芯组210的初始容量。
但其并不限定本申请技术方案保护范围，相比于现有技术，通过调整具有较低体积能量密度的第一类电芯组的容量，使其大于具有较高体积能量密度的第二类电芯组的容量，即可提升第二类电芯的输出能量效率，从而提升本申请提供的电池的整体能量输出效率。
但如图5所示，本实施例提供的电池中，也会存在LFP化学体系电芯(第一类电芯)和NCM化学体系电芯(第二类电芯)能量无法充分释放的情况，若第一类电芯与第二类电芯的容量值差距过大，会造成浪费。本实施例中可选地，所述LFP化学体系电芯组的容量Cap1和所述NCM化学体系电芯组的容量Cap1满足以下条件：0.01≤(Cap1/Cap2)-1≤0.5。从而即可有效充分释放NCM化学体系电芯组能量同时，降低LFP化学体系电芯组的能量浪费。进一步可选地，0.02≤(Cap1/Cap2)-1≤0.25，再进一步可选地，0.04≤(Cap1/Cap2)-1≤0.15，其具体数值根据实际需要确定。
在本申请一些实施例中，进一步可选地，当第一类电芯和第二类电芯的容量保持率衰减至容量(初始容量)的80％前，所述第二类电芯的容量衰减速率小于所述第一类电芯的容量衰减速率，即当第一类电芯和第二类电芯地容量保持率衰减至容量(初始容量)的80％时，所述第二类电芯的循环次数大于第一类电芯的循环次数。
在二次电池的汽车运用等领域，电池(指代汽车上所有电芯或电池包的整体)循环使用过程中，当电池老化至一定程度后(如其容量衰减至小于其初始容量的80％)，可能无法满足汽车运行的要求。为此，本申请中，在工况条件下的第一类电芯容量衰减较快，第二类电芯容量衰减较慢，通过两类电芯的容量匹配设计，提高衰减较快的电芯的初始容量，改善电池模组整体使用寿命，即提升电池模组整体的衰减率达到80％前的电池循环次数。
此外，第一类电芯和第二类电芯的平台电压同样会影响电池整体的能量释放效率，本实施例中：
所述第一类电芯的平台电压V1为3.15V±0.05V～4.75V±0.05V；第二类电芯平台电压V2为3.60～3.80V±0.05V。
继续参考图4，所述LFP化学体系电芯111、NCM化学体系电芯210(即NCM化学体系电芯组210)LFP化学体系电芯112排成一列，且所述NCM化学体系电芯210位于所述LFP化学体系电芯111和LFP化学体系电芯112之间，即使得LFP化学体系电芯和NCM化学体系电芯相间排列。
在所述电池充放电循环过程中，各电芯(包括LFP化学体系电芯111、112以及NCM化学体系电芯210等)均会出现产气、膨胀、发热等现象。分属不同化学体系的LFP化学体系电芯和NCM化学体系电芯具有不同的电芯密度、比热容、导热系数，因而会出现不同程度的膨胀和热扩散，并在电池不同区域形成应力差异。若应力差异过大会影响电池的安全性能和电性能。
本实施例中，所述LFP化学体系电芯和NCM化学体系电芯相间排列结构有助于缓解基于同一化学体系电芯集中排列而造成局部应力集中的问题，有效释放电池内部的应力，促使电池内部不同区域应力达到均衡，从而提升电池安全性能和电性能。
此外，可通过进一步设置LFP化学体系电芯和NCM化学体系电芯的电芯密度、比热容、导热系数以优化电池性能。可选地：
所述LFP化学体系电芯比热容C1与所述NCM化学体系电芯的比热容C2的比值为0.9≤C1/C2≤10，可选为1≤C1/C2≤6，进一步可选为1.5≤C1/C2≤3；
所述LFP化学体系电芯导热系数λ1与所述NCM化学体系电芯的导热系数λ2的比值为0.5≤λ1/λ2≤3，可选为0.7≤λ1/λ2≤2，进一步可选为0.9≤λ1/λ2≤1.5；
所述LFP化学体系电芯密度ρ1与所述NCM化学体系电芯的密度ρ2的比值为0.6≤ρ1/ρ2≤3，可选为0.8≤ρ1/ρ2≤2，进一步可选为0.9≤ρ1/ρ2≤1.5。
参考图6，图6为本申请提供的电池的另一实施例结构示意图。
本实施例提供的电池中，包括1个LFP化学体系电芯组120和2个NCM化学体系电芯组220和230。所述LFP化学体系电芯组120与所述NCM化学体系电芯组220、230串联连接。所述LFP化学体系电芯组120的容量分别大于所述NCM化学体系电芯组220和230的容量。
其中，所述LFP化学体系电芯组110由并联连接的LFP化学体系电芯121、LFP化学体系电芯122和LFP化学体系电芯123组成，所述LFP化学体系电芯组120的容量为LFP化学体系电芯121、122和123的容量之合。
本实施例中，所述NCM化学体系电芯组220和230的容量相等。所述NCM化学体系电芯组220由并联连接的NCM化学体系电芯221和222组成，所述NCM化学体系电芯组220的容量为NCM化学体系电芯221和222容量之和。NCM化学体系电芯组230为单电芯结构。
所述NCM化学体系电芯组220和230的容量相等，但相比于所述NCM化学体系电芯组230单电芯结构，所述NCM化学体系电芯组由NCM化学体系电芯221和222两个NCM化学体系电芯组成。所述NCM化学体系电芯组220在单个电芯的体积小于所述NCM化学体系电芯组230单个电芯体积，小体积的电芯具有更为简洁，宽松的制造工艺和条件，从而降低大容量的第一电池组的制造难度；此外，相比于大体积电芯，小体积电芯可具备更高的充放电倍率，以及电芯排布灵活度，以提高电芯性能和设计灵活度。
所述NCM化学体系电芯221、LFP化学体系电芯121、NCM化学体系电芯222、LFP化学体系电芯122和NCM化学体系电芯230、LFP化学体系电芯123依次排布。
需要注意的是，本实施例中，所述NCM化学体系电芯组220和230的容量相等，但在其他实施例中，若存在多个NCM化学体系电芯组，各所述NCM化学体系电芯组容量可以全部相同，也可部分相同，亦或是均不同，其根据电池总体需要设计，其并不限定本申请的保护范围。
参考图7，图7为本申请提供的电池的又一实施例结构示意图。
本实施例提供的电池中，包括2个LFP化学体系电芯组130和140，以及4个NCM化学体系电芯组240、250、260和270。上述多个电芯组串联连接。
所述2个LFP化学体系电芯组的容量均大于所述4个NCM化学体系电芯组的容量。本实施例中，2个LFP化学体系电芯组的容量相同或不同，4个NCM化学体系电芯组的容量相同或是不同，其并不限定本申请的保护范围。
其中，所述LFP化学体系电芯组130由并联连接的LFP化学体系电芯131、LFP化学体系电芯132组成。所述LFP化学体系电芯组130的容量为LFP化学体系电芯131、132的容量之合。所述LFP化学体系电芯组140为单电芯结构。
本实施例中，所述4个NCM化学体系电芯组的容量相等，且都为单电芯结构。
所述LFP化学体系电芯131、NCM化学体系电芯240(即，NCM化学体系电芯组240)、LFP化学体系电芯132，为一列依次排布。
NCM化学体系电芯250(即NCM化学体系电芯组250)、LFP化学体系电芯140、NCM化学体系电芯260(即NCM化学体系电芯组260)和NCM化学体系电芯270(即NCM化学体系电芯组270)成一列依次排布。
值得注意的是，上述本实施例以LFP化学体系电芯作为第一类电芯，NCM化学体系电芯作为第二类电芯，但其并不限定本申请其他实施例中，第一类电芯和第二类电芯的选择。
比如，若所述第一类电芯可以是LFP化学体系电芯，第二类电芯可以是NCM化学体系电芯、NCA化学体系电芯、钴酸锂化学体系电芯，或是锰酸锂化学体系电芯等等。
若所述第二类电芯为三元材料化学体系电芯(如NCA、NCM化学体系电芯)，第一类电芯可以是LFP化学体系电芯、钴酸锂化学体系电芯，或是锰酸锂化学体系电芯等等。
除此之外，所述第一类电芯和第二类电芯包括但不限于锂/钠/镁离子电芯、锂/钠/镁金属电芯、锂/钠/镁-全固态/半固态/准固态/聚合物/凝胶电解质-电芯，以及其他可充电的二次电芯。
下面通过具体实施例详细描述本申请技术方案及其优势：
电池制备：
各实施例和对比例中的电芯的制备方法如下。
1、正极浆料的制备
将正极材料与导电炭Super P、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按95:3:2重量比在适量的N-甲基吡咯烷酮(简写为NMP)溶剂中充分搅拌混合，使其形成均匀的、粘度为3000mPa·s～20000mPa·s的稳定浆料，浆料静置24～48小时内，不发生凝胶、分层或者沉降等现象。
2、正极极片的制备
将正极材料浆料均匀涂覆于正极集流体Al箔上，干燥后把极片冷压到设计压密，分条备用，得到正极极片。
3、电解液的制备
将等量体积的碳酸乙烯酯溶解在碳酸丙烯酯中，然后将适量的六氟磷酸锂盐均匀溶解在该混合溶剂中备用，得到电解液。
4、负极极片的制备
将负极活性材料例如石墨与导电炭、粘结剂聚苯乙烯丁二烯共聚物(SBR)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按95:2:2:1重量比在适量的水溶剂中充分搅拌混合，使其形成均匀的负极稳定浆料；将此浆料均匀涂覆于负极集流体Cu箔上，干燥后把极片冷压到设计压密，分条备用。
5、隔离膜
选用PE或者PP等作为隔离膜。
6、电芯的制备
采用常规的电芯制作工艺，将正极极片、隔离膜和负极极片一起卷绕成裸电芯，然后置入电池壳体中，注入电解液，随之进行化成、密封等工序，最终得到可充电动力电芯。
测试方法：
1、电芯的容量的测试方法：
挑选待测电芯，使用电芯充放电机+高低温箱，测试电芯在25℃下的标准倍率满充充电容量和放电容量，该放电容量即是电芯的标称容量值。其中，充放电倍率为0.33C(C代表电芯额定容量。其中，充/放电电流为倍率乘以电芯额定容量，额定容量以该电芯、或该电芯所属电池模组或该电芯所属电池包的GBT认证文件中所认定的电芯容量为准)。
具体的：电芯的容量的测试流程如下：1)在25℃下静置30分钟；2)0.33C恒流放电至放电终止电压(如，NCM化学体系电芯设为2.8V，LFP化学体系电芯设为2.5V)，之后静置30分钟；3)0.33C恒流充电至充电终止电压(如，NCM化学体系电芯为4.35V，LFP化学体系电芯为3.65V)，恒压充电至电流<0.05C，之后静置5分钟；4)0.33C恒流放电至放电终止电压。此时，测得的放电容量即电芯的标称容量值。相关术语和测试方法参考GB/T 19596、GB/T31484-2015、GB/T 31485-2015、GB/T 31486-2015以及《电动汽车用动力蓄电池安全要求》。
2、电芯容量保持率测试方法：参考GB/T 31484-2015《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》。
1000圈容量保持率(/25℃)测试方法：
电芯初始容量(计为：Cap0)测试步骤：
1)将新出厂的电芯在25℃下静置30分钟；2)0.33C(C代表电芯额定容量。其中，充/放电电流为倍率乘以电芯额定容量，额定容量以该电芯、或该电芯所属电池模组或该电芯所属电池包的GBT认证文件中所认定的电芯容量为准)恒流放电至电芯放电终止电压，之后静置30分钟；3)0.33C恒流充电至电芯充电终止电压，恒压充电至电流<0.05C，静置5分钟；4)0.33C恒流放电至电芯放电终止电压，之后静置5分钟。由步骤3)至步骤4)测得的放电容量计为Cap0。
步骤1)～步骤4)为电芯一个充放电循环。
重复上述步骤1)～步骤4)1000次，第1000次测得的放电容量计为Capn，第1000次的容量保持率为：Capn/Cap0*100％。
3、安全性能测试
测试一：模组加热触发热失控测试，参考电动客车安全技术条件工信部装[2016]377号文件。
测试模组中某一电芯由于加热发生热失控后是否会蔓延至相邻电芯。将两个或以上待测电芯组成的测试模组，视具体场景需确定电芯之间是否加隔热垫以及隔热垫厚度，并确定是否开启水循环。选定加热热失控触发方法，比如加热板/加热片加热法，电池满充，用夹具固定简易模组，将加热片紧贴第一个电芯大面放置，使用两片钢板夹具固定简易模组。
将加热片连接电源，开启加热片供电装置后开始加热，直至第一个电芯发生热失控后，关闭加热片，观察并记录第二/N个电芯发生热失控的时间；如果触发热失控的电芯不引起相邻电芯起火或者爆炸判定为热蔓延阻隔实现，否则则判定为发生热蔓延。
测试二：采用模组针刺触发热失控测试，参考GB/T 31485-2015。具体测试方法：
测试模组中某一电芯由于针刺发生热失控后是否会蔓延至相邻电芯。将待测电芯组成的测试模组，试具体场景需确定电芯之间是否加隔热垫以及隔热垫厚度，并确定是否开启水循环。电芯满充，选择带孔两片钢板夹具固定简易模组。用Φ3～Φ8mm的耐高温不锈钢钢针(针角圆锥角度为20°～60°，针的表面光洁，无锈蚀、氧化层及油污)，以0.1～40mm/s的速度，从垂直于电芯极板的方向贯穿至第一个电芯触发热失控，观察并记录相邻第二/N个电芯发生热失控的时间；触发热失控的电芯不引起相邻电芯起火或者爆炸判定为热蔓延阻隔实现，否则则判定为发生热蔓延。
4、放电功率测试方法
本申请采用选试电流法。测试流程参考如下：
(1)测试电芯的最大放电电流(采用试电流法)，步骤如下：
在室温下，测试电芯的放电容量Cap10；之后，在调整电芯至目标荷电状态(英文全称：State of charge，简称SOC)(例如5％Cap10、10％Cap10、20％Cap10、50％Cap10或90％Cap10等)后，调整电芯温度至目标测试温度(例如25℃、10℃、0℃、-10℃、-20℃，控制测试温度精度控制在±2℃)，并静置2小时；
再调试电芯放电电流I，进而达到在特定时间(例如5秒、10秒、30秒、180秒)内放电，至电芯的下限截止电压的目的(放电终止电压的控制精度需保证在±5mV)，此时测得的电流I即是最大放电电流。
(2)根据公式P＝I*Vend(Vend为放电终止电压)得到最大放电功率。
相关标准可参考：GB/T 19596电动汽车术语；GB/T 31486电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法。
测试数据
Figure BDA0002622174900000211
Figure BDA0002622174900000221
Figure BDA0002622174900000231
本申请还提供的一种装置包括，上述电池模组，且以所述电池模组为电源。
参考图9，本实施例中，所说装置为汽车，在所述汽车内安装有本申请提供的电池10，作为其动力源。
值得注意的是，在本实施例中的其他实施例中，所述装置包括但不限于：车辆、船舶、飞机，以及各类储能设备。本申请并不限定装置的类型和范围。
参考图10，本申请还提供了一种电池模组的制造方法，其包括步骤：
步骤S1,获取多个第一类电芯和至少一个第二类电芯,所述第一类电芯和第二类电芯为不同化学体系电芯；
所述第一类电芯的体积能量密度小于所述第二类电芯的体积能量密度；
步骤S2，并联连接所述多个第一类电芯形成第一类电芯组，并联连接所述至少一个第二类电芯形成第二类电芯组；
所述第一类电芯组的容量Cap1大于所述第二类电芯组的容量Cap2，所述第一类电芯组的容量Cap1为对应的第一类电芯的容量之和，所述第二类电芯组的容量Cap2为对应的第二类电芯的容量之和；
步骤S3，串联连接所述第一类电芯组和所述第二类电芯组。
所述并联连接所述多个第一类电芯形成第一类电芯组包括：并联连接多个第一类电芯形成a个所述第一类电芯组，a为自然数，且a≥1；
并联连接至少一个第二类电芯形成第二类电芯组包括：并联连接所述至少一个第二类电芯形成b个所述第二类电芯组，b为自然数，且b≥1，
其中，0.1≤a/b≤3，可选地，0.3≤a/b≤2。
其中a和b的数值不受限定，比如a为1、2、3…10…100…1000…10000个，b为1、2、3…10…100…1000…10000个，第一类电芯和第二类电芯的排列不受限制。
可选地，将所述多个第一类电芯和所述至少一个第二类电芯排列成至少一个列，且使至少部分所述第二类电芯位于两个所述第一类电芯之间。第一类电芯和第二类电芯的间隔排列，可以加强第一类电芯和第二类电芯间热传导，并降低基于第一类电芯和第二类电芯间基于膨胀而产生的应力，从而提升电芯整体性能。
本实施例又提供的电池模组的制造设备，参考图10，所述设备包括一个处理器20。
所述处理器20用于控制夹臂21，获取多个第一类电芯31、32、34和至少一个第二类电芯33，所述第一类电芯31和第二类电芯33为不同化学体系电芯；且，所述第一类电31、32和34的体积能量密度小于所述第二类电芯33的体积能量密度；
所述处理器20还用于控制组装部件22，用于将所述第一类电芯31、32、34和第二类电芯33串联连接形成所述电池模组；
若电池包括多个第一类电芯组和多个第二类电芯组，而各第一类电芯组包括多个第一类电芯，各第二类电芯组包括多个第二类电芯。所述处理器将同属于一个第一类电芯组的第一类电芯并联，将同属于一个第二类电芯组的第二类电芯并联；且，将多个第一类电芯组和多个第二类电芯组串联。
可选地，所述组装部件22将所述多个第一类电芯和所述至少一个第二类电芯排列成至少一个列，且使至少部分所述第二类电芯位于两个所述第一类电芯之间。
一个所述第一类电芯组的容量Cap1大于一个所述第二类电芯组的容量Cap2，且所述第一类电芯组的容量Cap1为对应的第一类电芯的容量之和，所述第二类电芯组的容量Cap2为对应的第二类电芯的容量之和。
所述处理器20、夹臂21和组装部件22，以及处理器20控制夹臂21和组装部件22的方法为本领域的现有技术，其并不限制本申请的保护范围，在此不再赘述。
本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种电池，其特征在于，包括：
串联连接的第一类电芯组和第二类电芯组，
其中，所述第一类电芯组由并联连接的多个第一类电芯组成，所述第二类电芯组由至少一个并联连接的第二类电芯组成，所述第一类电芯和第二类电芯为不同化学体系的电芯，且所述第一类电芯的体积能量密度小于所述第二类电芯的体积能量密度；
其中，所述第一类电芯组的容量Cap1大于所述第二类电芯组的容量Cap2，所述第一类电芯组的容量Cap1为对应的第一类电芯的容量之和，所述第二类电芯组的容量Cap2为对应的第二类电芯的容量之和。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一类电芯组和所述第二类电芯组排列成至少一列，至少部分所述第二类电芯位于两个所述第一类电芯之间。
3.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，所述第一类电芯组的容量Cap1和所述第二类电芯组的容量Cap2满足以下条件：
0.01≤(Cap1/Cap2)-1≤0.5，可选地，0.02≤(Cap1/Cap2)-1≤0.25，进一步可选地，0.04≤(Cap1/Cap2)-1≤0.15。
4.根据权利要求1或3所述的电池，其特征在于，所述第一类电芯的容量与所述第二类电芯的容量比为10％～150％。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电池，其特征在于，所述第一类电芯组包括a个所述第一类电芯；所述第二类电芯组包括b个所述第二类电芯；a和b为自然数，且a≥1，b≥1，0.1≤a/b≤50，可选地，0.5≤a/b≤30；进一步可选地，1≤a/b≤10。
6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，当a＞1时，所有所述第一类电芯组的容量Cap1相同；和/或，当b＞1时，所有所述第二类电芯组的容量Cap2相同。
7.根据权利要求1至6任一项所述的电池，其特征在于，所述第一类电芯和所述第二类电芯满足如下至少一个条件：
所述第一类电芯比热容C1与所述第二类电芯的比热容C2的比值为0.9≤C1/C2≤10，可选为1≤C1/C2≤6，进一步可选为1.5≤C1/C2≤3；
所述第一类电芯导热系数λ1与所述第二类电芯的导热系数λ2的比值为0.5≤λ1/λ2≤3，可选为0.7≤λ1/λ2≤2，进一步可选为0.9≤λ1/λ2≤1.5；
所述第一类电芯的平台电压V1为3.15V±0.05V～4.75V±0.05V；第二类电芯平台电压V2为3.60～3.80V±0.05V；和
所述第一类电芯密度ρ1与所述第二类电芯的密度ρ2的比值为0.6≤ρ1/ρ2≤3，可选为0.8≤ρ1/ρ2≤2，进一步可选为0.9≤ρ1/ρ2≤1.5。
8.根据权利要求1至7任一项所述的电池，其特征在于，所述第一类电芯为磷酸锂铁化学体系电芯。
9.根据权利要求1至8任一项所述的电池，其特征在于，所述第二类电芯为三元材料化学体系电芯。
10.一种装置，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的电池，且以所述电池为电源。
11.一种电池的制造方法，其特征在于，
获取多个第一类电芯和至少一个第二类电芯,所述第一类电芯和第二类电芯为不同化学体系电芯；所述第一类电芯的体积能量密度小于所述第二类电芯的体积能量密度；
并联连接所述多个第一类电芯形成第一类电芯组，并联连接所述至少一个第二类电芯形成第二类电芯组；
其中，所述第一类电芯组的容量Cap1大于所述第二类电芯组的容量Cap2，所述第一类电芯组的容量Cap1为对应的第一类电芯的容量之和，所述第二类电芯组的容量Cap2为对应的第二类电芯的容量之和；
串联连接所述第一类电芯组和所述第二类电芯组。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，所述并联连接所述多个第一类电芯形成第一类电芯组包括：并联连接多个第一类电芯形成a个所述第一类电芯组，a为自然数，且a≥1；
并联连接至少一个第二类电芯形成第二类电芯组包括：并联连接所述至少一个第二类电芯形成b个所述第二类电芯组，b为自然数，且b≥1，
其中，0.1≤a/b≤50，可选地，0.5≤a/b≤30；进一步可选地，1≤a/b≤10。
13.根据权利要求11或12所述的制造方法，其特征在于，还包括：
将所述多个第一类电芯和所述至少一个第二类电芯排列成至少一个列，且使至少部分所述第二类电芯位于两个所述第一类电芯之间。
14.一种电池的制造设备，其特征在于，所述设备包括一个处理器，
所述处理器用于控制夹臂，获取多个第一类电芯和至少一个第二类电芯，所述第一类电芯和第二类电芯为不同化学体系电芯；且所述第一类电芯的体积能量密度小于所述第二类电芯的体积能量密度；
所述处理器还用于控制组装部件，用于：
并联连接所述多个第一类电芯形成第一类电芯组，并联连接所述至少一个第二类电芯形成第二类电芯组；
其中，所述第一类电芯组的容量Cap1大于所述第二类电芯组的容量Cap2，所述第一类电芯组的容量Cap1为对应的第一类电芯的容量之和，所述第二类电芯组的容量Cap2为对应的第二类电芯的容量之和；
串联连接所述第一类电芯组和所述第二类电芯组。
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