CN116387721A - 电池和用电装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例涉及电池的技术领域，尤其涉及一种电池和用电装置。电池包括第一电池单体和第二电池单体，第一电池单体和第二电池单体沿某一方向相邻排列，第一电池单体包括垂直排列方向的第一表面，第二电池单体包括垂直排列方向的第二表面，第一表面与第二表面相邻接，第一电池单体和第二电池单体被配置为在电池的电循环次数大于或等于100次且为满充状态时，第一表面向第一电池单体的内部凹陷，第二表面向第二电池单体的外部凸起。本申请中的第一电池单体和第二电池单体通过第一表面与第二表面相邻实现了凹凸搭配，从而减小了多个电池单体组成的整体对外的膨胀力，降低了电池的零部件受压破损的概率，提高了电池的使用寿命和使用安全性。

Description

电池和用电装置
技术领域
本申请实施例涉及电池的技术领域，尤其涉及一种电池和用电装置。
背景技术
随着电池使用的越来越广泛，在一些情况下，为了使电池具有较大的功率以带动大型装置运行，往往使多个电池单体组合形成电池模块，一个或多个电池模块组合形成电池，每个电池模块包括多个电池单体和端板，并将端板固定在多个电池单体排列方向的两端，端板用于抵抗多个电池单体在充放电过程的膨胀力。
当一个电池模块包含的电池单体的数量较多时，这就导致当多个电池单体同时膨胀时，端板所需要承受的膨胀力也更大，电池模块的可靠性和安全性也随之降低。
发明内容
鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种电池和用电装置，其通过减小相邻电池单体之间的膨胀力以及多个电池单体组成的整体对外的膨胀力，从而降低电池单体以及电池中的其他零部件受压损坏的概率，提高了电池的使用寿命和使用安全性。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种电池，电池包括第一电池单体和第二电池单体，第一电池单体和第二电池单体沿某一方向相邻排列，第一电池单体包括垂直排列方向的第一表面，第二电池单体包括垂直排列方向的第二表面，第一表面与第二表面相邻接，第一电池单体和第二电池单体被配置为在电池的电循环次数大于或等于100次且为满充状态时，第一表面向第一电池单体的内部凹陷，第二表面向第二电池单体的外部凸起。
通过采用上述方案，在满充状态下，第一表面与第二表面相邻实现了凹凸搭配，第一表面凹陷形成的空间用于容纳第二表面的凸起量，减小了第一电池单体与第二电池单体之间的相互作用力，同时也减小了多个电池单体组成的整体对外的膨胀力，从而降低电池内其他部件由于电池单体的膨胀力而损坏的概率，提高了电池的使用寿命和使用安全性。
在一些实施例中，第一电池单体被配置为在电池的电循环次数大于或等于100次且为满充状态时，第一表面的最大凹陷距离大于或等于0.1mm。
通过采用上述方案，第一表面的凹陷距离越大，用于容纳第二表面的凸起的空间越大，减小第一电池单体与第二电池单体之间的相互作用力的效果越显著。
在一些实施例中，第一电池单体被配置为在电池的电循环次数大于或等于100次且为满充状态时，第一表面的最大凹陷距离小于或等于8mm。
通过采用上述方案，第一表面的最大凹陷距离越大，说明第一电池单体受到第二电池单体的挤压越厉害，当挤压力过大时，第一电池单体的外壳可能发生破孔损坏，第一电池单体的电极组件也可能发生损伤、断裂，导致第一电池单体的电循环性能恶化，第一电池单体的寿命缩短。因此，将第一表面的最大凹陷距离限定在上述范围内，能够优化第一电池单体的电循环性能和提高第一电池单体的使用寿命。
在一些实施例中，第二电池单体被配置为在电池的电循环次数大于或等于100次且为满充状态时，第二表面的最大凸起距离大于或等于0.1mm。
通过采用上述方案，第二表面凸起后抵在第一表面，使得第一电池单体与第二电池单体之间邻接的更加紧密，防止在电池发生震动时，第一电池单体与第二电池单体发生大幅度的晃动或产生较大的位移，从而提升电池结构的稳定性和电连接的可靠性。
在一些实施例中，第二电池单体被配置为在电池的电循环次数大于或等于100次且为满充状态时，第二表面的最大凸起距离小于或等于10mm。
第二表面的最大凸起距离越大，说明第二电池单体的膨胀力越大，膨胀力过大可能导致第二电池单体的壳体发生破损断裂，或者，会导致第二电池单体产生对第一电池单体较大的挤压力，使得第一电池单体的电循环性能加速恶化，造成第一电池单体的寿命减短以及第二电池单体的外壳产生破损。上述限定则能避免或降低以上不良情况发生的概率。
在一些实施例中，第一电池单体包括第一端盖，第二电池单体包括第二端盖，第一端盖的宽度方向和第二端盖的宽度方向均平行于第一电池单体和第二电池单体的排列方向，其中，最大凹陷距离与第一端盖的最大宽度的比值大于或等于0.5％，和/或，最大凸起距离与第二端盖的最大宽度的比值大于或等于0.5％。
在电池单体的外壳与电极组件的尺寸比例一定时，第一端盖的宽度越大，装配时第一电池单体内部的电极组件在排列方向上与外壳间的间隙越大，即在避免电极组件受到较大的挤压力导致循环性能恶化的前提下，第一电池单体能够承受的外壳形变程度越大。因此，限定最大凹陷距离与第一端盖的最大宽度的比值大于或等于0.5％，使得第一表面的最大凹陷距离随着第一端盖的宽度增大而增大，以在第一电池单体的耐压范围内使第一表面具有更大的容纳第二电池单体的凸起量的空间，用于减小第一电池单体与第二电池单体之间的相互作用力。同样的，在电池单体的外壳与电极组件的尺寸比例一定时，第二端盖的宽度越大，说明第二电池单体沿排列方向上的最大尺寸越大，即第二电池单体内部的电极组件在排列方向上越厚，在满充状态下，第二电池单体内部的电极组件会产生较大的膨胀量，通过限定最大凸起距离与第二端盖的最大宽度的比值大于或等于0.5％，使得在满充状态下，第二电池单体的第二表面能够通过增大凸起距离而降低第二电池单体内部的膨胀力，并与第一表面的凹陷相配合，达到降低第二电池单体内部的膨胀力以及降低第一电池单体与第二电池单体之间的膨胀力的效果。
在一些实施例中，最大凸起距离与第二端盖的最大宽度的比值小于或等于20％，和/或，最大凹陷距离与第一端盖的最大宽度的比值小于或等于20％。
在电池单体的外壳与电极组件的尺寸比例一定时，第二端盖的宽度越大，电极组件的厚度越大，第二电池单体内部的电极组件在满充状态下具有更大的膨胀量，需要第二电池单体的外壳产生更大的凸起以容纳电极组件，但是，当第二表面的凸起距离过大时，第二电池单体的壳体具有破损风险，尤其在壳体与第一端盖的相接处，当第一表面在第二表面的挤压下具有过大的凹陷距离时，第一表面同样具有破孔风险，且在过大的挤压力下第一电池单体内部的电极组件可能发生破损断裂。因此，通过上述限定，能够防止第二电池单体和第一电池单体被损坏，延长第一电池单体和第二电池单体的使用寿命。
在一些实施例中，任意一对邻接的第一表面与第二表面中，第一表面的最大凹陷距离与第二表面的最大凸起距离之差小于或等于0.2mm。
通过采用上述方案，相邻的第一表面与第二表面能够较好的匹配，第二表面的膨胀量能够在第一表面的凹陷处被完全或相对完全的容纳，并且，使第一表面内凹形成的空间不被浪费或浪费较少。
在一些实施例中，第一电池单体还包括第一壳体，第一表面位于第一壳体，第二电池单体还包括第二壳体，第二表面位于第二壳体，第一壳体的强度小于第二壳体的强度。
通过采用上述方案，第二壳体的强度更大，更不容易发生破损，由于第二电池单体的膨胀程度较大，在同等壳体强度的情况下更容易导致壳体破损，基于此，可以提高第二壳体的强度，这样，可以降低第二壳体在第二电池单体变形时的破损概率。第一电池单体的膨胀程度较小，较不容易使得壳体由于自身的膨胀而破裂，基于此，可以降低对第一壳体的强度要求。
在一些实施例中，第一表面位于第一壳体的第一壁，第二表面位于第二壳体的第二壁，第一壁的壁厚小于第二壁的壁厚。
通过采用上述方案，通过控制第一壁和第二壁的壁厚达到控制第一表面和第二表面的强度大小的效果，方法简单，且不会影响到第一壳体和第二壳体的其他壁的强度。
根据本申请实施例的另一方面，提供了一种用电装置，包括上述主题任一实施例的电池，电池用于提供电能。
通过采用上述方案，可以使得多个电池单体成组后的整体尺寸向外膨胀的程度较小，使得多个电池单体组成的整体与电池的其他部件之间相互作用力较小，可以降低电池中的其他部件由于受挤压而损坏的风险，电池整体的充放电性能、使用寿命和使用安全性得到了提升，从而为用电装置更好地提供电能。
本申请实施例通过在电池内设置第一电池单体和第二电池单体，第一电池单体和第二电池单体沿某一方向相邻排列，第一电池单体的第一表面与第二电池单体的第二表面相邻接，且在电池的电循环次数大于或等于100次且为满充状态时，第一表面向第一电池单体的内部凹陷，第二表面向第二电池单体的外部凸起，使得第一表面凹陷形成的空间用于容纳第二表面的凸起量，减小了第一电池单体与第二电池单体之间的膨胀力，同时也减小了多个电池单体组成的整体对外的膨胀力，从而降低电池由于电池单体的膨胀力而损坏的概率，提高了电池的使用寿命和使用安全性。
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它目的、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
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。
图1为本申请一实施例中的用电装置的结构示意图。
图2为本申请一实施例中的电池的结构示意图。
图3为本申请一实施例中的电池单体的爆炸结构示意图。
图4为本申请一实施例中的电池中的多个电池单体在非满充状态下的排布状态示意图。
图5为本申请一实施例中的电池中的多个电池单体在满充状态下的排布状态示意图。
图6为本申请一实施例中的第一电池单体在满充状态的外形示意图。
图7为本申请一实施例中的第二电池单体在满充状态的外形示意图。
图8为本申请一实施例中的第一电池单体和第二电池单体在满充状态的剖视图。
附图标记说明：2、汽车；200、电池；210、控制器；220、马达；300、电池模块；201、第一箱体；202、第二箱体；400、电池单体；410、电极组件；420、外壳；421、壳体；422、端盖；4221、电极端子；401、第一电池单体；4011、第一表面；4012、第一端盖；4013、第一壳体；4014、第一壁；402、第二电池单体；4021、第二表面；4022、第二端盖；4023、第二壳体；4024、第二壁。
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它实施例，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，意图在于覆盖而不排除其它的内容。单词“一”或“一个”并不排除存在多个。
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“实施例”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。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的电池或用电装置的具体结构进行限定。例如，在本申请的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“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。
此外，诸如X方向、Y方向以及Z方向等用于说明本实施例的电池或用电装置的各构件的操作和构造的指示方向的表述不是绝对的而是相对的，且尽管当电池包的各构件处于图中所示的位置时这些指示是恰当的，但是当这些位置改变时，这些方向应有不同的解释，以对应所述改变。
此外，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，可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)。
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”应做广义理解，例如，机械结构的“相连”或“连接”可以是指物理上的连接，例如，物理上的连接可以是固定连接，例如通过固定件固定连接，例如通过螺丝、螺栓或其它固定件固定连接；物理上的连接也可以是可拆卸连接，例如相互卡接或卡合连接；物理上的连接也可以是一体地连接，例如，焊接、粘接或一体成型形成连接进行连接。电路结构的“相连”或“连接”除了可以是指物理上的连接，还可以是指电连接或信号连接，例如，可以是直接相连，即物理连接，也可以通过中间至少一个元件间接相连，只要达到电路相通即可，还可以是两个元件内部的连通；信号连接除了可以通过电路进行信号连接外，也可以是指通过媒体介质进行信号连接，例如，无线电波。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请中，电池单体可以包括锂离子电池单体、锂硫电池单体、钠锂离子电池单体、钠离子电池单体或镁离子电池单体等，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。
电池单体包括外壳、电极组件和电解液，电极组件由正极极片、负极极片和隔离件组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极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。隔离件的材质可以为聚丙烯(Polypropylene，PP)或聚乙烯(polyethylene，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。
常规的锂离子电池在循环过程中，电极组件会发生膨胀而体积变大，电极组件的体积增大到一定程度之后常常会与外壳接触并挤压着外壳的壳壁向外膨胀而产生凸起。
随着电池的用途越来越广泛，在一些情况下，为了使电池具有较大的功率以带动大型装置运行，往往使多个电池单体组合形成电池，当一个电池包含的电池单体的数量较多时，这就导致当多个电池单体同时膨胀时，相邻电池单体之间的膨胀力较大，电池单体之间相互挤压而使电池的循环性能恶化，造成电池的电流异常，且多个电池单体组成的整体对电池的其他部件造成挤压，例如挤压电池的箱体壁，电池的冷却系统等，并使之发生破损，由此导致电池的可靠性和安全性也随之降低。
为解决上述问题，现有技术中通常的解决策略是在相邻的电池单体之间加入缓冲垫、阻挡条等额外的机械件，通过这些机械件放置在相邻的两个电池单体之间，使得相邻两个电池单体之间提前预留出用于膨胀的空间，但是这些机械件的加入也意味着需要增加电池组装时的工艺步骤，包括机械件的固定步骤、机械件与电池单体之间的定位装配等，增加的工艺步骤带来电池生产上的复杂性，也导致电池的可靠度下降，可能发生机械件在电池装配或者使用过程脱落等问题，或者电池单体受力不均匀的问题，引发电池单体在使用后期的电化学性能的恶化。
鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种电池和用电装置，其通过减小相邻电池单体之间的膨胀力以及电池单体组成的整体对外的膨胀力，从而降低电池单体以及电池内的其他部件受压损坏的概率，提高了电池的使用寿命和使用安全性。
本申请实施例中的电池可以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，但不限于此。
如图1所示，图1为本申请一实施例提供的一种用电装置的结构示意图，以用电装置为汽车2为例进行说明，汽车2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。汽车2包括电池200、控制器210和马达220。电池200用于向控制器210和马达220供电，作为汽车2的操作电源和驱动电源，例如，电池200用于汽车2的启动、导航和运行时的工作用电需求。例如，电池200向控制器210供电，控制器210控制电池200向马达220供电，马达220接收并使用电池200的电力作为汽车2的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为汽车2提供驱动动力。
如图2所示，为了使得电池200达到较高的功率以满足使用需求，电池200可以包括相互电连接的多个电池模块300和箱体，箱体包括第一箱体201和第二箱体202，其中，第一箱体201和第二箱体202相互扣合，多个电池模块300排布在第一箱体201和第二箱体202围合形成的空间内。第一箱体201和第二箱体202可由铝、铝合金或其它金属材料制成。在一些实施例中，第一箱体201和第二箱体202密封连接。
如图2所示，电池模块300可以包括一个或多个电池单体400，当电池模块300包括多个电池单体400时，多个电池单体400可以通过串联、并联或混联的方式电连接以实现较大的电流或电压，其中，混联是指串联和并联的组合。另外，多个电池单体400可以按照预定规则排列，如图2所示，电池单体400可立放，电池单体400的高度方向与Z方向一致，多个电池单体400沿Y方向并排设置。
图3为本申请实施例提供的一种电池单体的爆炸结构示意图，如图3所示，电池单体400包括电极组件410和外壳420，电极组件410的结构与前述实施例中的结构相同，本申请此实施例不再赘述，外壳420包括壳体421和端盖422，壳体421具有容纳腔，容纳腔一侧具有开口，一个或多个电极组件410通过开口放置于容纳腔内，端盖422与壳体421的开口相配合而将电极组件410密封在壳体421内，端盖422上设置有电极端子4221，电极端子4221用于与电极组件410电连接，电池单体400通过电极端子4221与外部装置电连接。壳体421的形状和大小根据电极组件410的形状和数量而定。
在一些实施例中，壳体421和端盖422均为金属，例如铝或铝合金，壳体421和端盖422通过焊接连接。
图4为本申请实施例提供的一种电池中的多个电池单体在非满充状态下的排布状态示意图，图5为本申请实施例提供的一种电池中的多个电池单体在满充状态下的排布状态示意图，图6为本申请实施例中第一电池单体在满充状态的外形示意图，图7为本申请实施例中第二电池单体在满充状态的外形示意图。如图4和图5所示，电池200包括第一电池单体401和第二电池单体402，第一电池单体401和第二电池单体402沿某一方向相邻排列，如图6和图7所示，第一电池单体401包括垂直排列方向的第一表面4011，第二电池单体402包括垂直排列方向的第二表面4021，第一表面4011与第二表面4021相邻接，第一电池单体401和第二电池单体402被配置为在电池200的电循环次数大于或等于100次且为满充状态时，第一表面4011向第一电池单体401的内部凹陷，第二表面4021向第二电池单体402的外部凸起。
第一电池单体401的第一表面4011的凹陷可以是人为制造的，即在电池单体400组装成电池200之前，在第一电池单体401的第一表面4011采用机械加工的方式制造出凹陷，例如，凹陷可以是通过压延成型、拉深成型或冲压成型。同样的，第二电池单体402的第二表面4021的凸起也可以是人为制造的，即在电池单体400组装成电池之前，在第二电池单体402的第二表面4021采用机械加工的方式制造出凸起，例如，凸起可以是通过压延成型、拉深成型或冲压成型。
第一表面4011的凹陷和第二表面4021的凸起也可以是在电池200的使用过程中产生的，例如，如图4所示，第一电池单体401和第二电池单体402在组装形成电池200之初，第一表面4011和第二表面4021均是平整的，在电池200的使用过程中，第一电池单体401的电极组件和第二电池单体402的电极组件均会发生膨胀，但是第一电池单体401的电极组件在发生膨胀之后无法接触到第一表面4011的内侧，导致第一表面4011在第一电池单体401的内部缺少支撑或支撑力较小，而第二电池单体402的电极组件在发生膨胀之后接触到了第二表面4021的内侧，并从内测挤压第二表面4021，使得第二表面4021向外产生凸起，凸起与第一表面4011抵接之后顶推着第一表面4011，使得第一表面4011向第一电池单体401的内部凹陷。
当第一表面4011和第二表面4021是在使用过程中成型的，第一表面4011在电池200满充时的凹陷状态和第二表面4021在电池200满充时的凸起状态可能会逐渐稳定成为塑性变形，也可能在整个模块取出后恢复变形，因此，可以通过实验模拟电池200中的其他部件如端板、侧板等对多个电池单体400的约束情况并使整体的电循环次数大于或等于100次且为满充状态时，观测第一表面4011是否具有凹陷和第二表面4021是否具有凸起，以鉴别第一电池单体401和第二电池单体402，使得对第一电池单体401和第二电池单体402的判别更加准确，以更精确的限定本申请中电池200的保护范围。
第一电池单体401和第二电池单体402可以是相同的化学体系，也可以是不同的化学体系，例如，第一电池单体401和第二电池单体402均可以是三元锂离子电池单体；或者第一电池单体401是三元锂离子电池单体，第二电池单体402是磷酸铁锂电池单体；或者第一电池单体401是三元锂离子电池单体，第二电池单体402是钠离子电池单体等等，本申请实施例对此不做限定。
本申请实施例中，电池单体400的高度方向、长度方向和宽度方向两两垂直，电池单体400的高度方向可以指电池单体400的电极端子4221引出的方向，电池单体400的宽度方向的尺寸小于或者等于电池单体400的长度方向的尺寸。例如，在图3至图7中，X方向为电池单体的长度方向，Y方向为电池单体的宽度方向，Z方向为电池单体的高度方向。
上述实施例中，某一方向即多个电池单体400的排列方向，其可以是电池单体400的长度方向，即图3中的X方向，也可以是电池单体400的宽度方向，即图3中的Y方向。考虑到满充状态下，电池单体400在宽度方向的尺寸变化量一般大于电池单体400沿长度方向上的尺寸变化量，因此本申请实施例中定义多个电池单体400的排列方向为电池单体400的宽度方向，当然，在本申请其他实施例中，也可以定义该方向为电池单体400的长度方向。
电池的一次电循环是指电池充电至满充状态再放电至满放状态的一次过程。其中，满充状态是指电池的荷电状态大于99％的状态，满放状态是指电池的荷电状态小于1％的状态。
通过采用上述方案，在满充状态下，第一表面4011与第二表面4021相邻实现了凹凸搭配，第一表面4011凹陷形成的空间可以用于容纳第二表面4021的凸起量，减小了第一电池单体401与第二电池单体402之间的相互作用力，同时也减小了多个电池单体400组成的整体对外的膨胀力，从而降低电池200的其他组成部件由于电池单体400的膨胀力过大而损坏的概率，提高了电池200的使用寿命和使用安全性。
在一些实施例中，第一电池单体401被配置为在电池200的电循环次数大于或等于100次且为满充状态时，第一表面4011的最大凹陷距离大于或等于0.1mm(毫米)。
通过采用上述方案，第一表面4011的凹陷距离越大，用于容纳第二表面4021的凸起的空间越大，减小第一电池单体401与第二电池单体402之间的膨胀力的效果越显著，从而使得多个第一电池单体401和第二电池单体402组合形成的整体在电池200满充时的膨胀量和膨胀力较小，降低了电池200的零部件受压损坏的概率，提高了电池200的使用寿命和使用安全性。
在一些实施例中，第一电池单体401被配置为在电池的电循环次数大于或等于100次且为满充状态时，第一表面4011的最大凹陷距离小于或等于8mm。
第一表面4011的最大凹陷距离越大，说明第一电池单体401受到第二电池单体402的挤压越厉害，当挤压力过大时，第一电池单体401的外壳可能发生破孔损坏，第一电池单体401的电极组件也可能发生损伤、断裂，导致第一电池单体401的电循环性能恶化，第一电池单体401的寿命缩短。
因此，通过将第一表面4011的最大凹陷距离限定在上述范围内，能够优化第一电池单体401的电循环性能和提高第一电池单体401的使用寿命。
在一些实施例中，第二电池单体402被配置为在电池的电循环次数大于或等于100次且为满充状态时，第二表面4021的最大凸起距离大于或等于0.1mm。
通过采用上述方案，第二表面4021凸起后抵在第一表面4011，使得第一电池单体401与第二电池单体402之间邻接的更加紧密，防止在电池发生震动时，第一电池单体401与第二电池单体402发生大幅度的晃动或产生较大的位移，从而提升电池结构的稳定性和电连接的可靠性。
在一些实施例中，第二电池单体402被配置为在电池的电循环次数大于或等于100次且为满充状态时，第二表面4021的最大凸起距离小于或等于10mm。
第二表面4021的最大凸起距离越大，说明第二电池单体402的膨胀力越大，膨胀力过大可能导致第二电池单体402的壳体发生破损断裂，或者，可能会导致第二电池单体402对第一电池单体401产生较大的挤压力，容易使得第一电池单体401的电循环性能加速恶化，造成第一电池单体401的寿命减短以及第二电池单体402的外壳产生破损。本申请实施例通过采用上述限定则能避免或降低以上不良情况发生的概率。
如图6和图7所示，在一些实施例中，第一电池单体401包括第一端盖4012，第二电池单体402包括第二端盖4022，第一端盖4012的宽度方向和第二端盖4022的宽度方向均平行于多个电池单体400的排列方向，其中，最大凹陷距离与第一端盖4012的最大宽度的比值大于或等于0.5％，和/或，最大凸起距离与第二端盖4022的最大宽度的比值大于或等于0.5％。
一般在电池单体400的外壳中，端盖的强度大于壳体的强度，因此，当外壳受力时，端盖不容易发生变形，所以在电池单体400的使用过程中，端盖的形状和尺寸不变或仅仅发生较小的形变，所以，在电池单体400使用过程中的任一时刻，均可以用端盖的宽度方向的尺寸来相对准确的衡量电池单体400任意方向的尺寸变化。
在电池单体400的外壳与电极组件的尺寸比例一定时，第一端盖4012的宽度越大，装配时第一电池单体401内部的电极组件在排列方向上与外壳间的间隙值越大，即在避免电极组件受到较大的挤压力导致循环性能恶化的前提下，第一电池单体401能够承受的外壳形变程度越大。因此，限定最大凹陷距离与第一端盖4012的最大宽度的比值大于或等于0.5％，使得第一表面4011的最大凹陷距离随着第一端盖4012的宽度增大而增大，以在第一电池单体401的耐压范围内使第一表面4011具有更大的容纳第二电池单体402的凸起量的空间，用于减小第一电池单体401与第二电池单体402之间的相互作用力。同样的，在电池单体400的外壳与电极组件的尺寸比例一定时，第二端盖4022的宽度越大，说明第二电池单体402沿排列方向上的最大尺寸越大，即第二电池单体402内部的电极组件在排列方向上越厚，在满充状态下，第二电池单体402内部的电极组件会产生较大的膨胀量，通过限定最大凸起距离与第二端盖4022的最大宽度的比值大于或等于0.5％，使得在满充状态下，第二电池单体402的第二表面4021能够通过增大凸起距离而降低第二电池单体402内部的膨胀力，并与第一表面4011的凹陷相配合，达到降低第二电池单体402内部的膨胀力以及降低第一电池单体401与第二电池单体402之间的膨胀力的效果。
在一些实施例中，最大凸起距离与第二端盖4022的最大宽度的比值小于或等于20％，和/或，最大凹陷距离与第一端盖4012的最大宽度的比值小于或等于20％。
在电池单体400的外壳与电极组件的尺寸比例一定时，第二端盖4022的宽度越大，电极组件的厚度越大，第二电池单体402内部的电极组件在满充状态下具有更大的膨胀量，需要第二电池单体402的外壳产生更大的凸起以容纳电极组件，但是，当第二表面4021的凸起距离过大时，第二电池单体402的壳体具有破损风险，尤其在壳体与第一端盖4012的相接处，当第一表面4011在第二表面4021的挤压下具有过大的凹陷距离时，第一表面4011同样具有破孔风险，且在过大的挤压力下第一电池单体401内部的电极组件可能发生破损断裂。因此，通过上述限定，能够防止第二电池单体402和第一电池单体401被损坏，延长第一电池单体401和第二电池单体402的使用寿命。
因此，通过限定最大凸起距离与第二端盖4022的最大宽度的比值小于或等于20％，和/或，最大凹陷距离与第一端盖4012的最大宽度的比值小于或等于20％能够防止第二电池单体402和第一电池单体401被损坏，延长第一电池单体401和第二电池单体402的使用寿命。
在一些实施例中，任意一对邻接的第一表面4011与第二表面4021中，第一表面4011的最大凹陷距离与第二表面4021的最大凸起距离之差小于或等于0.2mm。
任意一对邻接的第一表面4011与第二表面4021中，可以是第一表面4011的最大凹陷距离大于第二表面4021的最大凸起距离，也可以是第一表面4011的最大凹陷距离小于第二表面4021的最大凸起距离。
需要注意的是，第一表面4011的最大凹陷距离与第二表面4021的最大凸起距离之差可以是第一表面4011的最大凹陷距离减去第二表面4021的最大凸起距离，也可以是第二表面4021的最大凸起距离减去第一表面4011的最大凹陷距离，只要减数大于或等于被减数即可，例如，当第一表面4011的最大凹陷距离D1为3.5mm，第二表面4021的最大凸起距离D2为3.4mm，则第一表面4011的最大凹陷距离与第二表面4021的最大凸起距离之差为D1-D2＝3.5-3.4＝0.1mm；当第一表面4011的最大凹陷距离D1为3.4mm，第二表面4021的最大凸起距离D2为3.5mm，则第一表面4011的最大凹陷距离与第二表面4021的最大凸起距离之差为D2-D1＝3.5-3.4＝0.1mm。
通过采用上述方案，相邻的第一表面4011与第二表面4021能够较好的匹配，第二表面4021的膨胀量能够在第一表面4011的凹陷处被完全或相对完全的容纳，并且，使第一表面4011下凹形成的空间不被浪费或浪费较少，从而在减小第一电池单体401与第二电池单体402之间的膨胀力的同时，提高整个电池的能量密度。
如图8所示，在一些实施例中，第一电池单体401还包括第一壳体4013，第一表面4011位于第一壳体4013，第二电池单体402还包括第二壳体4023，第二表面4021位于第二壳体4023，第一壳体4013的强度小于第二壳体4023的强度。
第一壳体4013和第二壳体4023的强度大小可以通过第一壳体4013和第二壳体4023的材料不同来实现，也可以通过第一壳体4013和第二壳体4023的厚度不同来实现，或者可以通过第一壳体4013和第二壳体4023的材料和厚度均不同来实现。本申请实施例对上述方案的实现方式不做限定。
通过采用上述方案，第二壳体4023的强度更大，更不容易发生破损，由于第二电池单体402的膨胀程度较大，在同等壳体强度的情况下更容易导致壳体破损，基于此，可以提高第二壳体4023的强度，这样，可以降低第二壳体4023在第二电池单体402变形时的破损概率。第一电池单体401的膨胀程度较小，较不容易使得壳体由于自身的膨胀而破裂，基于此，可以降低对第一壳体4013的强度要求。
如图8所示，在一些实施例中，第一表面4011位于第一壳体4013的第一壁4014，第二表面4021位于第二壳体4023的第二壁4024，第一壁4014的壁厚小于第二壁4024的壁厚。
通过采用上述方案，通过控制第一壁4014和第二壁4024的壁厚达到控制第一表面4011和第二表面4021的强度大小的效果，方法简单，且不会影响到第一壳体4013和第二壳体4023的其他壁的强度。
根据本申请实施例的另一方面，提供了一种用电装置，包括上述主题任一实施例的电池，电池用于提供电能。
通过采用上述方案，电池内的多个电池单体之间的膨胀力较小，使得每个电池单体发生损坏的风险降低，且多个电池单体组成的整体与电池的其他部件之间膨胀力较小，电池的其他部件也不容易发生损坏，电池整体的充放电性能、使用寿命和使用安全性得到了提升，从而为用电装置更好地提供电能。
综上所述，本申请实施例通过在电池内设置第一电池单体401和第二电池单体402，第一电池单体401和第二电池单体402沿某一方向相邻排列，第一电池单体401的第一表面4011与第二电池单体402的第二表面4021相邻接，且在电池的电循环次数大于或等于100次且为满充状态时，第一表面4011向第一电池单体401的内部凹陷，第二表面4021向第二电池单体402的外部凸起，使得第一表面4011凹陷形成的空间用于容纳第二表面4021的凸起量，减小了第一电池单体401与第二电池单体402之间的膨胀力，同时也减小了多个电池单体组成的整体对外的膨胀力，从而降低电池由于电池单体的膨胀力而损坏的概率，提高了电池的使用寿命和使用安全性。
本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
以上所述，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；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精神和范围。

Claims (11)

1.一种电池，其特征在于，包括：
第一电池单体和第二电池单体，所述第一电池单体和所述第二电池单体沿某一方向相邻排列，所述第一电池单体包括垂直排列方向的第一表面，所述第二电池单体包括垂直所述排列方向的第二表面，所述第一表面与所述第二表面相邻接，
所述第一电池单体和所述第二电池单体被配置为在所述电池的电循环次数大于或等于100次且为满充状态时，所述第一表面向所述第一电池单体的内部凹陷，所述第二表面向所述第二电池单体的外部凸起。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一电池单体被配置为在所述电池的电循环次数大于或等于100次且为满充状态时，所述第一表面的最大凹陷距离大于或等于0.1mm。
3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一电池单体被配置为在所述电池的电循环次数大于或等于100次且为满充状态时，所述第一表面的最大凹陷距离小于或等于8mm。
4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第二电池单体被配置为在所述电池的电循环次数大于或等于100次且为满充状态时，所述第二表面的最大凸起距离大于或等于0.1mm。
5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第二电池单体被配置为在所述电池的电循环次数大于或等于100次且为满充状态时，所述第二表面的最大凸起距离小于或等于10mm。
6.根据权利要求2-5任一项所述的电池，其特征在于，所述第一电池单体包括第一端盖，所述第二电池单体包括第二端盖，所述第一端盖的宽度方向和所述第二端盖的宽度方向均平行于所述排列方向，其中，
所述最大凹陷距离与所述第一端盖的最大宽度的比值大于或等于0.5％，和/或，
所述最大凸起距离与所述第二端盖的最大宽度的比值大于或等于0.5％。
7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述最大凸起距离与所述第二端盖的最大宽度的比值小于或等于20％，和/或，
所述最大凹陷距离与所述第一端盖的最大宽度的比值小于或等于20％。
8.根据权利要求1-5任一项所述的电池，其特征在于，任意一对邻接的第一表面与第二表面中，所述第一表面的最大凹陷距离与所述第二表面的最大凸起距离之差小于或等于0.2mm。
9.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一电池单体还包括第一壳体，所述第一表面位于所述第一壳体，所述第二电池单体还包括第二壳体，所述第二表面位于所述第二壳体，所述第一壳体的强度小于所述第二壳体的强度。
10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述第一表面位于所述第一壳体的第一壁，所述第二表面位于所述第二壳体的第二壁，所述第一壁的壁厚小于所述第二壁的壁厚。
11.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的电池，所述电池用于提供电能。
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