CN115732819B - 电池单体及与其相关电池、装置、制备方法和制备装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种电池单体及与其相关的电池、装置、制备方法和制备装置。本发明的电池单体包括：外壳，具有开口；端盖，用于盖合开口。其中，端盖包括端盖本体和支撑体，端盖本体用于与外壳焊接固定，支撑体设于端盖本体的底面上，且沿端盖本体的边缘周向设置，支撑体用于与外壳的内侧面抵接。根据本发明的电池单体能够延长使用寿命和增强安全性。

Description

电池单体及与其相关电池、装置、制备方法和制备装置
技术领域
本申请涉及电池领域，具体涉及一种电池单体及与其相关的电池、装置、制备方法和制备装置。
背景技术
锂离子电池等电池具有体积小、能量密度高、功率密度高、循环使用次数多和存储时间长等优点，在一些电子设备、电动交通工具、电动玩具和电动设备上得到广泛应用。例如，在手机、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产品中，锂离子电池均已得到广泛的应用。
在电池技术的发展中，除了提高电池的性能外，使用寿命和安全问题也是不可忽视的问题。如果电池的使用寿命达不到预期的时间，那电池的维护和使用成本就很大。如果电池的安全问题不能保证，那该电池就无法使用。现有技术中，锂离子电池通常包括电池壳体、壳体端盖以及电极组件组成。电极组件放置于电池壳体内，壳体端盖采用激光焊接的方式与电池壳体固定连接。而在使用过程中，电池壳体的靠近焊缝的区域经常容易震动原因而产生撕裂问题，从而降低了电池的使用寿命和安全性。因此，如何延长电池的使用寿命和增强电池的安全性，是电池技术中亟待解决的技术问题。
发明内容
鉴于上述问题，本申请实施例提出一种电池单体及与其相关的电池、装置、制备方法和制备装置，以延长电池单体的使用寿命和增强电池单体的安全性。
根据本申请的第一方面，提供了一种电池单体，包括：外壳，具有开口；端盖，用于盖合开口；其中，端盖包括端盖本体和支撑体，端盖本体用于与外壳焊接固定，支撑体设于端盖本体的底面上，且沿端盖本体的边缘周向设置，支撑体用于与外壳的内侧面抵接。
上述实施例中，一方面，热影响区在产生形变时，通过支撑体的支撑能够对形变区产生反向的支撑力，从而能够有效地抵消外壳的形变；另一方面，电池单体在震动过程中，支撑体还能够起到对外部应力和内部的电极组件的冲击的缓冲作用。这样，通过抵消热影响区的形变和缓冲对热影响区的力的冲击，不仅能够改善外壳侧壁的平面度，还能够有效地降低热影响区的撕裂力度，从而有效地延长了电池单体的使用寿命和安全性。
在一些实施例中，端盖本体构造成具有预设厚度的板状结构，支撑体的外周面平行于端盖本体的厚度方向，且用于与外壳的内侧面抵接。
上述实施例中，在端盖本体与外壳焊接固定后，可使支撑体的外周面与外壳的内侧面更好地贴合，能够提高支撑体对外壳的支撑面积。这样，支撑面积越大，越能够有效地抵消外壳的热影响区的变形，同时还能够有效地提高对热影响区受到的外部应力的缓冲效果。
在一些实施例中，支撑体包括多个板状结构，多个板状结构沿端盖本体的周向连续设置，并形成用于与外壳的内侧面相抵接的环形结构。
上述实施例中，能够使得支撑体的外周面与外壳的内侧面相适应，以提高支撑体对外壳的支撑面积。
在一些实施例中，支撑体与端盖本体为一体结构。
上述实施例中，端盖本体在加工过程中，支撑体能够消除了撕裂带对‘对缝焊’的影响，使焊接缝隙更为紧密，保证焊接过程不漏激光。此外，一体结构省略了支撑体与端盖本体之间的定位、固定等步骤，从而有效地减少了部件之间的安装工序，有效地提高了端盖的整体结构强度。
在一些实施例中，一体结构设置成冲压成型或注塑成型。
上述实施例中，冲压成型或注塑成型能够有效地保证端盖的批量化的生产的质量，从而保证电池单体结构的统一性。
在一些实施例中，支撑体的外周面形成有至少一个凹槽，凹槽内用于填充胶体，胶体构造成连接支撑体和外壳。
上述实施例中，胶体能够补偿端盖本体与外壳之间的间隙，从而能够提高端盖与外壳的固定后的密封性，进而能够有效地减少电池单体的内部的电解液渗出或外部的水气的渗入。
在一些实施例中，胶体用于密封支撑体与外壳之间的间隙。
上述实施例中，一方面，热熔胶体的吸热作用可减少焊接余热对热影响区的影响，从而能够有效地提升热影响区的强度，减弱热影响区的重新取向度，提升外壳的侧壁的平面度；另一方面，即使外壳的热影响区由于疲劳而破裂或受到里的冲击而撕裂，热熔胶体具有的粘连密封作用仍会保证电池单体不漏液、不渗水，从而能够通过热熔胶体提高电池单体的安全性和使用寿命。
在一些实施例中，凹槽构造成形成在支撑体的外周面上的环形凹槽，环形凹槽的中心线平行于端盖本体的厚度方向。
上述实施例中，一方面，环形凹槽能够有效地密封端盖本体与外壳之间固有的环形间隙；另一方面，环形凹槽的中心线平行于端盖本体的厚度方向使得环形凹槽的周长最短，从而还能在一定程度上节省填充的胶体的用料。
在一些实施例中，支撑体的外周面上形成有若干个凹槽，若干个凹槽沿端盖本体的厚度方向间隔分布，各凹槽内均用于填充胶体。
上述实施例中，形成的多个环形密封区域能够在部分胶体密封失效时，通过其他的胶体进行持续密封，从而有效地提高了端盖与外壳的焊接界面的密封性，进一步地减少了电池单体的内部的电解液的渗出或外部的水气的渗入。
在一些实施例中，胶体的材料选自聚氨酯、聚酰胺、聚酯、共聚烯烃中的一种。
上述实施例中，胶体能够具有更好的稳定性、耐化学性、回弹性和力学性能，同时能够具有更小的压缩变型性，从而使得应用其的端盖在与外壳固定连接后，具有更优的抗震和密封效果。
在一些实施例中，还包括电极组件，电极组件设于外壳内；端盖还包括绝缘阻隔层，绝缘阻隔层设于支撑体的底面，以隔离支撑体与电极组件的面向端盖主体的表面。
上述实施例中，隔离支撑体与电极组件接触避免了支撑体造成的电极组件短路、磨损等问题，从而有效地保证电池单体的安全性和使用寿命。
在一些实施例中，还包括电极组件，电极组件设于外壳内；端盖还包括绝缘体，绝缘体包括第一绝缘体和第二绝缘体，第一绝缘体附接于端盖本体的底面，第二绝缘体连接于第一绝缘体并附接于支撑体的内侧面，第二绝缘体沿面向电极组件的方向超出支撑体。
上述实施例中，支撑体与电极组件之间形成一定的安全距离避免了支撑体与电极组件的接触，从而同样能够避免支撑体造成的电极组件短路、磨损等问题，有效地保证了电池单体的安全性和使用寿命。
在一些实施例中，绝缘体还包括第三绝缘体，第三绝缘体连接于第二绝缘体的外周壁上，并且至少部分位于支撑体和电极组件的面向端盖主体的表面之间。
上述实施例中，能够在第二绝缘体的基础上，增加第三绝缘体的绝缘防护，从而最大程度的保证了电池单体的安全性，延长了电池单体的使用寿命。
根据本申请的第二方面，提供了一种电池，包括上述的电池单体。
根据本申请的第三方面，提供了一种装置，包括上述电池，电池用于提供电能。
根据本申请的第四方面，提供了一种电池单体的制备方法，包括：提供外壳，具有开口；提供端盖，用于盖合开口；其中，端盖包括端盖本体和支撑体，端盖本体用于与外壳焊接固定，支撑体设于端盖本体的底面上，且沿端盖本体的边缘周向设置，支撑体用于与外壳的内侧面抵接。
根据本申请的第五方面，提供了一种电池单体的制备装置，包括：外壳制备装置，用于制备外壳，外壳具有开口；端盖制备装置，用于制备端盖，端盖用于盖合开口；其中，端盖包括端盖本体和支撑体，端盖本体用于与外壳焊接固定，支撑体设于端盖本体的底面上，且沿端盖本体的边缘周向设置，支撑体用于与外壳的内侧面抵接。
上述说明仅是本申请实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请实施例的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
通过阅读对下文优选实施方式的详细概述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
图1为本申请电池单体的第一实施例的结构示意图；
图2为本申请电池单体的第二实施例的结构示意图；
图3为本申请电池单体的第三实施例的结构示意图；
图4为图1至图3所示的端盖的结构示意图；
图5为图4所示的端盖的底视结构示意图；
图6为本申请电池单体的制备方法的一些实施例的流程示意图；
图7为本申请电池单体的制备装置的一些实施例的系统连接示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文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，不是旨在于限制本申请；本申请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。本申请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。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，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申请中的具体含义。
在本文中提及“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申请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。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本文中术语“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，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
本申请中，电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本申请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，本申请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、方体方形电池单体和软包电池单体，本申请实施例对此也不限定。
电池单体包括电极组件和电解质，电极组件由正极片、负极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极片和负极片之间移动来工作。正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，未涂敷正极活性物质层的集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的集流体，未涂敷正极活性物质层的集流体作为正极极耳。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负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，未涂敷负极活性物质层的集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的集流体，未涂敷负极活性物质层的集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，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。隔膜的材质可以为PP或PE等。此外，电极组件可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例并不限于此。电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素，例如，能量密度、循环寿命、放电容量、充放电倍率等性能参数，另外，还需要考虑电池的安全性。
本申请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，本申请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。
本申请实施例描述的技术方案均适用于各种使用电池的装置，例如，手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动玩具、电动工具、电动车辆、船舶和航天器等，例如，航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等。
现有技术中，电池单体包括电池壳体、壳体端盖以及电极组件组成。电极组件放置于电池壳体内，壳体端盖采用激光焊接的方式与电池壳体固定连接。由于焊接时产生的大量余热，容易造成壳体在靠近焊缝的区域形成热影响区。壳体的热影响区由于高温的原因，使得热影响区的壳体发生了晶内及晶间的破坏，晶格产生了畸变以及出现了第二类残余应力等，使塑性指标急剧下降，同时，壳体的热影响区的材料由于受热后出现织构而使材料呈现各向异性，还容易产生形变，通常情况下，壳体的热影响区会朝向壳体的内部变形。电池单体在震动过程中，容易造成该处的撕裂问题，从而降低了电池的使用寿命和安全性。目前，对壳体与端盖焊接后的改善主要关注点在于密封问题，即通过在端盖焊接缝隙处滴加渗透液固化来增加密封性。但端盖焊接后，由于焊锡、缝隙等原因，渗透液很难渗入，从而导致密封的效果不佳。此外，滴加渗透液固化来增加密封性并不能解决常见的端盖的热影响区的震动撕裂问题。
鉴于此，本申请的发明人提出了一种电池单体，并将在下文中具体阐述其设计，可以提高电池单体的使用寿命和安全性。可以理解的是，本申请实施例描述的电池单体虽然是基于中大型的动力电池的问题而提出，但当存在同样的问题是，本申请实施例描述的电池单体也适用于各种使用电池的装置。
图1至图3示出了根据本发明实施例的电池单体100的一些实施例的结构。如图1至图3所示，该电池单体100，包括：外壳1，具有开口；端盖2，用于盖合开口；其中，端盖2包括端盖本体21和支撑体22，端盖本体21用于与外壳1焊接固定，支撑体22设于端盖本体21的底面上，且沿端盖本体21的边缘周向设置，支撑体22用于与外壳1的内侧面抵接。
本申请中所提到的外壳1的开口用于放置电极组件4(如图1所示)于外壳1内，其通常位于外壳1顶部的位置。本申请中所提到的盖合是指通过端盖本体21与外壳1进行焊接固定，以形成完整的电池单体100的壳体。本申请中所提到的端盖本体21的底面是指端盖本体21与外壳1固定后，端盖本体21朝向外壳1内的面。本申请中所提到周向设置可如图5所示，其是指设于底面上的支撑体22具有与外壳1的内侧面形成抵接的外周面，该外周面可以为连续连接的侧面，也可以为不连续的间隔设置的侧面。本申请中所提到的抵接是指支撑体22的外周面与外壳1的内侧面相贴合。
本发明实施例的电池单体100将端盖本体21与外壳1焊接固定之后，外壳1的靠近焊缝的区域形成热影响区。热影响区的材料由于高温的原因，塑性指标急剧下降。通常情况是因为外壳1的材料发生了晶内和晶间的破坏，晶格产生了畸变，以及出现了第二类残余应力等。进一步地，外壳1的热影响区的材料由于受热后出现织构而使材料呈现各向异性，从而容易造成外壳1的形变。通常情况下，外壳1的热影响区会朝向外壳1的内部变形。这就使得电池单体100在震动过程中，热影响区的存在容易造成外壳1再改区域的撕裂问题，从而降低了电池单体的使用寿命和安全性。
本发明实施例中在端盖本体21的底面上设有支撑体22。支撑体22沿端盖本体21的边缘周向设置，并通过外周面与外壳1的内侧面抵接。这样，一方面，热影响区在产生形变时，通过支撑体22的支撑能够对形变区产生反向的支撑力，从而能够有效地抵消外壳1的形变；另一方面，电池单体100在震动过程中，支撑体22还能够起到对外部应力和内部的电极组件的冲击的缓冲作用。通过该设置，即通过抵消热影响区的形变和缓冲对热影响区的力的冲击，不仅能够改善外壳1侧壁的平面度，还能够有效地降低热影响区的撕裂力度，从而有效地延长了电池单体100的使用寿命和安全性。
在一些优选的实施例中，如图4所示，端盖本体21可构造成具有预设厚度的板状结构，支撑体22的外周面平行于端盖本体21的厚度方向a，且用于与外壳1的内侧面抵接。本申请中所提到的预设厚度是指根据电池单体100的尺寸的不同，端盖本体21的厚度也可不同，其预设的厚度是指满足端盖本体21与外壳1的焊接需求的厚度，这里不做具体限定。本申请中所提到的厚度方向a可结合图4所示，本申请中支撑体22的外周面平行于端盖本体21的厚度方向a，在端盖本体21与外壳1焊接固定后，可使支撑体22的外周面与外壳1的内侧面更好地贴合，从而直接提高了支撑体22与外壳1的抵接面积(结合图1所示)，从而能够进一步地的提高支撑体22对外壳1的支撑面积。通过该设置，支撑面积越大，越能够有效地抵消外壳1的热影响区的变形，同时还能够有效地提高对热影响区受到的外部应力的缓冲效果。
在一些优选的实施例中，结合图5所示，支撑体22可包括多个板状结构221，多个板状结构221可沿端盖本体21的周向连续设置，并形成用于与外壳1的内侧面相抵接的环形结构。
本申请中所提到的板状结构221应当理解为具有预设厚度的板体，结合图4所示，该板体的厚度方向c与端盖本体21的厚度方向a垂直。同时，板状结构221可理解为平面板状或弧面板状，平面或弧面可具体根据外壳1的内侧面的形状限定。例如，本申请中的实施例中，当外壳1的内侧面是平面时，应当将板状结构221构造为平面板体(结合图5所示)；当外壳1的内侧面是弧面时，应当将板状结构221构造为弧面板体，以使得支撑体22的外周面与外壳1的内侧面相适应，以提高支撑体22对外壳1的支撑面积。
在一些优选的实施例中，支撑体22与端盖本体21可为一体结构。本申请中所提到的一体结构应当理解为支撑体22与端盖本体21为不可拆卸连接。例如，支撑体22和端盖本体21可通过一体成型的加工方式进行加工。通过该设置，一方面，一体成型的加工方式使得支撑体22构造为了端盖本体21的一部分，例如，支撑体22可构造为端盖本体21朝向外壳1的内部的翻边部分。这样，端盖本体21在加工过程中，翻边部分可使得撕裂带b的位置不影响端盖本体21与外壳1的焊接(结合图4所示)，即消除了撕裂带对‘对缝焊’的影响，使焊接缝隙更为紧密，保证焊接过程不漏激光；另一方面，一体结构省略了支撑体22与端盖本体21之间的定位、固定等步骤，从而有效地减少了部件之间的安装工序，有效地提高了端盖2的整体结构强度。
在一些优选的实施例中，一体结构可设置成冲压成型或注塑成型。即通过使用模具和相应的冲压设备或注塑设备对本发明实施例的端盖2进行一体式加工。通过该设置，冲压成型或注塑成型能够有效地保证端盖2的批量化的生产的质量，从而保证电池单体100结构的统一性。
在一些优选的实施例中，结合图1至图4所示，支撑体22的外周面可形成有至少一个凹槽23，凹槽23内用于填充胶体3，胶体3可构造成连接支撑体22和外壳1。本申请中所提到的凹槽23应当理解为沿支撑体22的厚度方向c具有一定的容纳深度的结构，同时，该深度应当满足胶体3填充至凹槽23内后，能够在端盖本体21与外壳1焊接固定式与外壳1相连。通过该设置，胶体3能够补偿端盖本体21与外壳1之间的间隙，从而能够提高端盖2与外壳1的固定后的密封性，进而能够有效地减少电池单体100的内部的电解液渗出或外部的水气的渗入。
在一些优选的实施例中，胶体3可用于密封支撑体22与外壳1之间的间隙。本申请中所提到的胶体3可为热熔胶体3。通过该设置，一方面，在端盖2与外壳1焊接固定时，热熔胶体3的吸热作用可减少焊接余热对热影响区的影响，从而能够有效地提升热影响区的强度，减弱热影响区的重新取向度，提升外壳1的侧壁的平面度；另一方面，即使外壳1的热影响区由于疲劳而破裂或受到里的冲击而撕裂，热熔胶体3具有的粘连密封作用仍会保证电池单体100不漏液、不渗水，从而能够通过热熔胶体3提高电池单体100的安全性和使用寿命。
在一些优选的实施例中，凹槽23可构造成形成在支撑体22的外周面上的环形凹槽23，环形凹槽23的中心线平行于端盖本体21的厚度方向a。本申请中的环形凹槽23是指沿支撑体22的外周面形成连续的凹槽23。通过该设置，一方面，环形凹槽23能够有效地密封端盖本体21与外壳1之间固有的环形间隙；另一方面，环形凹槽23的中心线平行于端盖本体21的厚度方向a使得环形凹槽23的周长最短，从而还能在一定程度上节省填充的胶体3的用料。
在一些优选的实施例中，支撑体22的外周面上可形成有若干个凹槽23，若干个凹槽23沿端盖本体21的厚度方向a间隔分布，各凹槽23内均用于填充胶体3。本申请中所提到的若干个凹槽23可理解为沿端盖本体21的厚度方向a间隔分布在支撑体22的外周面上的多个环形凹槽23。通过该设置，各凹槽23内填充胶体3后，能够形成多个环形密封区域。在端盖本体21与外壳1焊接固定后，形成的多个环形密封区域能够在部分胶体3密封失效时，通过其他的胶体3进行持续密封，从而有效地提高了端盖2与外壳1的焊接界面的密封性，进一步地减少了电池单体100的内部的电解液的渗出或外部的水气的渗入。
在一些优选的实施例中，结合图4所示，凹槽23的两个侧面可构造为倾斜面231，倾斜面231之间的夹角范围d可为30度至60度。优选为45度。通过该设置，填充于凹槽23内的热熔胶体3在受热融化后，倾斜面231使得胶体3的流动性更好，从而能够更快速地填充并密封端盖2与外壳1之间的缝隙。
在一些优选的实施例中，胶体3的材料可选自聚氨酯、聚酰胺、聚酯、共聚烯烃中的一种。本申请中的胶体3的材料可使用聚氨酯、聚酰胺、聚酯、共聚烯烃中的一种，也可使用由聚氨酯、聚酰胺、聚酯、共聚烯烃中的一种进行改性、聚合等手段获得的材料，同样的，也可使用上述材料中并未列举的其他热熔胶体3的材料，只要胶体3能够受一定温度后融化，并对缝隙进行填充密封，即可满足本申请的需求。通过上述材料的选择，本申请的胶体3能够具有更好的稳定性、耐化学性、回弹性和力学性能，同时能够具有更小的压缩变型性，从而使得应用其的端盖2在与外壳1固定连接后，具有更优的抗震和密封效果。
在一些优选的实施例中，如图1至图3所示，电池单体100还包括电极组件4，电极组件4设于外壳1内。在图2所示的本发明的电池单体100的第二个实施例中，端盖2还可包括绝缘阻隔层41，绝缘阻隔层41设于支撑体22的底面，以隔离支撑体22与电极组件4的面向端盖2主体的表面。
本申请中的绝缘阻隔层41可为绝缘胶垫，其可通过粘接的方式固定在支撑体22的底面上，其用于隔离支撑体22与电极组件4。本申请中的绝缘阻隔层41可设置成与电极组件4抵接，也可设置成不抵接。通过该设置，隔离支撑体22与电极组件4接触避免了支撑体22造成的电极组件4短路、磨损等问题，从而有效地保证电池单体100的安全性和使用寿命。
在一些优选的实施例中，如图1至图3所示，电池单体100还可包括电极组件4，电极组件4设于外壳1内。在图1所示的本发明的电池单体100的第一个实施例中，端盖2还可包括绝缘体42，绝缘体42可包括第一绝缘体421和第二绝缘体422，第一绝缘体421附接于端盖本体21的底面，第二绝缘体422连接于第一绝缘体421并附接于支撑体22的内侧面，第二绝缘体422沿面向电极组件4的方向超出支撑体22。
本申请中所提到的第一绝缘体421可通过粘接的方式固定在端盖本体21的底面，使端盖本体21的底面具有绝缘性。本申请中所提到的第二绝缘体422沿面向电极组件4的方向超出支撑体22是指端盖2与外壳1固定后，支撑体22的朝向电极组件4的面与电极组件4之间形成有间隙，即保持一定的安全距离H(如图1所示)。
本申请中所提到的安全距离H的计算公式可为：
GapC-J＝dA-C*4.5σA-C+dS-C*4.5σS-C；
其中：GapC-J为支撑体22与电极组件4之间的安全距离H；dA-C为负极片与正极片间的Overhang极差；σA-C为负极片与正极片间的Overhang制造波动方差；dS-C为隔离膜与负极片间的Overhang极差；σS-C为隔离膜与负极片间的Overhang制造波动方差。本申请中所提到的Overhang是指负极片的极片长度和宽度方向多出正极片负极片的极片之外的部分。
通过上述设置，支撑体22与电极组件4之间形成一定的安全距离H避免了支撑体22与电极组件4的接触，从而同样能够避免支撑体22造成的电极组件4短路、磨损等问题，有效地保证了电池单体100的安全性和使用寿命。
在图3所示的本发明的电池单体100的第三个实施例中，绝缘体42还可包括第三绝缘体423，第三绝缘体423连接于第二绝缘体422的外周壁上，并且至少部分位于支撑体22和电极组件4的面向端盖2主体的表面之间。本申请中所提到的第三绝缘体423至少部分位于支撑体22和电极组件4的面向端盖2主体的表面之间可理解为第三绝缘体423能够部分填充支撑体22的朝向电极组件4的面与电极组件4之间形成有间隙，或全部填充该间隙，即如图3所示的实施例。通过该设置，能够在第二绝缘体422的基础上，增加第三绝缘体423的绝缘防护，从而最大程度的保证了电池单体100的安全性，延长了电池单体100的使用寿命。
本发明还提供了一种电池，包括上述的电池单体100。本申请中，电池可以包括一个或多个电池单体100，多个电池单体100之间可以串联或并联或混联，以满足不同的电能使用需求。电池还可以包括箱体，箱体内部中空，用于容纳一个或多个电池单体100。根据所容纳电池单体100的形状、数量、组合方式以及其他要求，箱体也可以具有不同形状的尺寸。类似于上文有关电池单体100的外壳1的描述，电池的箱体可以由两部分扣合形成封闭结构。
本发明还提供了一种用电装置，包括上述电池，电池用于提供电能。本申请中，用电装置例如可以为车辆，车辆可以为燃油汽车、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。在车辆的内部设置电池，或者，在车辆的底部或车头或车尾设置电池。该车辆可以具有马达、控制器和电池，电池用于为该车辆提供电能，并通过控制器控制电池为马达供电以使马达运转，进而驱动车辆的轮子或其他部件工作。
本领域技术人员应当理解，用电装置也可以为包含电池并由电池提供电能的其他装置，例如手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。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。在其他实施例中，电池还可以作为用电装置的操作电源，用于用电装置的电路系统，例如，用于汽车的启动、导航和运行时的工作用电需求；或者还可以作为用电装置的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为用电装置提供驱动动力。
图6示出了根据本发明的电池单体100的制备方法200的流程图。结合图6所示，电池单体100的制备方法200包括：S01，提供外壳1，具有开口；S02，提供端盖2，用于盖合开口。其中，端盖2包括端盖本体21和支撑体22，端盖本体21用于与外壳1焊接固定，支撑体22设于端盖本体21的底面上，且沿端盖本体21的边缘周向设置，支撑体22用于与外壳1的内侧面抵接。
本发明实施例中在端盖本体21的底面上设有支撑体22。支撑体22沿端盖本体21的边缘周向设置，并通过外周面与外壳1的内侧面抵接。这样，一方面，热影响区在产生形变时，通过支撑体22的支撑能够对形变区产生反向的支撑力，从而能够有效地抵消外壳1的形变；另一方面，电池单体100在震动过程中，支撑体22还能够起到对外部应力和内部的电极组件的冲击的缓冲作用。通过该设置，即通过抵消热影响区的形变和缓冲对热影响区的力的冲击，不仅能够改善外壳1侧壁的平面度，还能够有效地降低热影响区的撕裂力度，从而有效地延长了电池单体100的使用寿命和安全性。
图7示出了根据本发明的电池单体100的制备装置300的系统连接示意图。结合图7所示，该电池单体100的制备装置300，包括：外壳制备装置301，用于制备外壳1，外壳1具有开口；端盖制备装置302，用于制备端盖2，端盖2用于盖合开口；其中，端盖2包括端盖本体21和支撑体22，端盖本体21用于与外壳1焊接固定，支撑体22设于端盖本体21的底面上，且沿端盖本体21的边缘周向设置，支撑体22用于与外壳1的内侧面抵接。
最后应说明的是：以上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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (16)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：
外壳，具有开口；
端盖，用于盖合所述开口；
其中，所述端盖包括端盖本体和支撑体，所述端盖本体用于与所述外壳焊接固定，所述支撑体设于所述端盖本体的底面上，且沿所述端盖本体的边缘周向设置，所述支撑体用于与所述外壳的内侧面抵接；
所述端盖本体构造成具有预设厚度的板状结构，所述支撑体的外周面平行于所述端盖本体的厚度方向，且用于与外壳的内侧面抵接；
所述支撑体包括多个板状结构，所述多个板状结构沿所述端盖本体的周向连续设置，并形成用于与所述外壳的内侧面相抵接的环形结构；
所述支撑体的外周面形成有至少一个凹槽，所述凹槽构造成形成在所述支撑体的外周面上的环形凹槽，所述环形凹槽的中心线平行于所述端盖本体的厚度方向，所述凹槽内用于填充胶体，所述胶体构造成连接所述支撑体和所述外壳。
2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述支撑体与所述端盖本体为一体结构。
3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述一体结构设置成冲压成型或注塑成型。
4.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述胶体用于密封所述支撑体与所述外壳之间的间隙。
5.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述支撑体的外周面上形成有若干个所述凹槽，若干个所述凹槽沿所述端盖本体的厚度方向间隔分布，各所述凹槽内均用于填充所述胶体。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述胶体的材料选自聚氨酯、聚酰胺、聚酯、共聚烯烃中的一种。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的电池单体，其特征在于，还包括电极组件，所述电极组件设于所述外壳内；所述端盖还包括绝缘阻隔层，所述绝缘阻隔层设于所述支撑体的底面，以隔离所述支撑体与所述电极组件的面向所述端盖主体的表面。
8.根据权利要求6所述的电池单体，其特征在于，还包括电极组件，所述电极组件设于所述外壳内；所述端盖还包括绝缘阻隔层，所述绝缘阻隔层设于所述支撑体的底面，以隔离所述支撑体与所述电极组件的面向所述端盖主体的表面。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的电池单体，其特征在于，还包括电极组件，所述电极组件设于所述外壳内；所述端盖还包括绝缘体，所述绝缘体包括第一绝缘体和第二绝缘体，所述第一绝缘体附接于所述端盖本体的底面，所述第二绝缘体连接于所述第一绝缘体并附接于所述支撑体的内侧面，所述第二绝缘体沿面向所述电极组件的方向超出所述支撑体。
10.根据权利要求6所述的电池单体，其特征在于，还包括电极组件，所述电极组件设于所述外壳内；所述端盖还包括绝缘体，所述绝缘体包括第一绝缘体和第二绝缘体，所述第一绝缘体附接于所述端盖本体的底面，所述第二绝缘体连接于所述第一绝缘体并附接于所述支撑体的内侧面，所述第二绝缘体沿面向所述电极组件的方向超出所述支撑体。
11.根据权利要求9所述的电池单体，其特征在于，所述绝缘体还包括第三绝缘体，所述第三绝缘体连接于所述第二绝缘体的外周壁上，并且至少部分位于所述支撑体和所述电极组件的面向所述端盖主体的表面之间。
12.根据权利要求10所述的电池单体，其特征在于，所述绝缘体还包括第三绝缘体，所述第三绝缘体连接于所述第二绝缘体的外周壁上，并且至少部分位于所述支撑体和所述电极组件的面向所述端盖主体的表面之间。
13.一种电池，其特征在于，包括根据权利要求1-12中任一项所述的电池单体。
14.一种装置，其特征在于，包括根据权利要求13所述的电池，所述电池用于提供电能。
15.一种电池单体的制备方法，其特征在于，包括：
提供外壳，具有开口；
提供端盖，用于盖合所述开口；
其中，所述端盖包括端盖本体和支撑体，所述端盖本体用于与所述外壳焊接固定，所述支撑体设于所述端盖本体的底面上，且沿所述端盖本体的边缘周向设置，所述支撑体用于与所述外壳的内侧面抵接；
所述端盖本体构造成具有预设厚度的板状结构，所述支撑体的外周面平行于所述端盖本体的厚度方向，且用于与外壳的内侧面抵接；
所述支撑体包括多个板状结构，所述多个板状结构沿所述端盖本体的周向连续设置，并形成用于与所述外壳的内侧面相抵接的环形结构；
所述支撑体的外周面形成有至少一个凹槽，所述凹槽构造成形成在所述支撑体的外周面上的环形凹槽，所述环形凹槽的中心线平行于所述端盖本体的厚度方向，所述凹槽内用于填充胶体，所述胶体构造成连接所述支撑体和所述外壳。
16.一种电池单体的制备装置，其特征在于，包括：
外壳制备装置，用于制备所述外壳，所述外壳具有开口；
端盖制备装置，用于制备所述端盖，所述端盖用于盖合所述开口；
其中，所述端盖包括端盖本体和支撑体，所述端盖本体用于与所述外壳焊接固定，所述支撑体设于所述端盖本体的底面上，且沿所述端盖本体的边缘周向设置，所述支撑体用于与所述外壳的内侧面抵接；
所述端盖本体构造成具有预设厚度的板状结构，所述支撑体的外周面平行于所述端盖本体的厚度方向，且用于与外壳的内侧面抵接；
所述支撑体包括多个板状结构，所述多个板状结构沿所述端盖本体的周向连续设置，并形成用于与所述外壳的内侧面相抵接的环形结构；
所述支撑体的外周面形成有至少一个凹槽，所述凹槽构造成形成在所述支撑体的外周面上的环形凹槽，所述环形凹槽的中心线平行于所述端盖本体的厚度方向，所述凹槽内用于填充胶体，所述胶体构造成连接所述支撑体和所述外壳。
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