CN116435698A - 电池单体、电池以及用电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种电池单体、电池以及用电装置。电池单体包括外壳和电极组件，外壳包括第一端盖、第二端盖、第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁套设于第二侧壁，并与第二侧壁间隔设置，第一端盖和第二端盖分别盖合于第一侧壁和第二侧壁的两端，第二侧壁围设形成中空腔，第一侧壁、第二侧壁、第一端盖和第二端盖围设形成容纳腔，第一端盖具有第一通孔，第一通孔连通中空腔和电池单体的外部；电极组件容置于容纳腔内。本申请提供的电池单体，有利于提高电池单体的散热效率，降低电池单体的温升速率，进而降低电池单体工作过程中出现热失控的风险，有利于提高电池的可靠性能。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池单体、电池以及用电装置。
背景技术
电池广泛应用于电子设备，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。
在电池单体技术的发展中，除了提高电池单体的使用性能外，电池单体的可靠性能也是一个需要考虑的问题。因此，如何提高电池单体的可靠性能，是电池单体技术中一个持续改进的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种电池单体、电池以及用电装置，能够提高电池单体的可靠性能。
第一方面，本申请提供一种电池单体包括外壳和电极组件，外壳包括第一端盖、第二端盖、第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁套设于第二侧壁的外部，并与第二侧壁间隔设置，第一端盖和第二端盖分别盖合于第一侧壁和第二侧壁的两端，第二侧壁围设形成中空腔，第一侧壁、第二侧壁、第一端盖和第二端盖围设形成容纳腔，第一端盖具有第一通孔，第一通孔连通中空腔和电池单体的外部；电极组件容置于容纳腔内。
本申请实施例提供的电池单体，通过设置外壳具有第一侧壁和第二侧壁，并设置第二侧壁围设形成中空腔，第一端盖具有第一通孔，在电池单体工作的过程中，可以通过第二侧壁将热量散发到中空腔中，并经由第一通孔散发到电池单体的外部，如此，有利于提高电池单体的散热效率，降低电池单体的温升速率，进而降低电池单体工作过程中出现热失控的风险，有利于提高电池的可靠性能。
在一些实施例中，第一通孔的内壁与第二侧壁的内壁平齐。如此，在保证第一端盖对容纳腔的密封效果的前提下，将第一通孔的做的足够大，以使电池单体散发到中空腔内的热量尽快地经由第一通孔散发出去。
在一些实施例中，第二端盖具有第二通孔，第二通孔连通中空腔和电池单体的外部。如此，电池单体散发到中空腔内的热量，可以通过第一通孔和第二通孔散发出去，有利于进一步提高电池单体的散热速率，降低电池单体的温升速度。并可以利用第二通孔对电池单体进行定位，有利于提高电池单体的成组效率。
在一些实施例中，第二通孔的内壁与第二侧壁的内壁平齐。如此，在保证第二端盖对容纳腔的密封效果的前提下，将第二通孔的做的足够大，以使电池单体散发到中空腔内的热量尽快地经由第二通孔散发出去，有利于进一步提高电池单体的散热效率。
在一些实施例中，电极组件包括电极本体、第一极耳和第二极耳，第一极耳和第二极耳极性相反，第一极耳和第二极耳均从电极本体靠近第一端盖的一端引出。如此一来，第二端盖可以呈平直状，在电池单体成组的过程中，可以将电池单体的第二端盖放置在电池的箱体中，有利于简化电池单体的成组工艺，并有利于提高电池的结构稳定性。
在一些实施例中，第一侧壁、第二侧壁均呈圆柱状，电极组件呈中空的圆柱状。有利于简化电池单体的制备工艺，且电池单体在成组后，相邻两个电池单体之间有间隙，有利于进一步增大电池单体的散热面积，进而提高电池单体的散热效率。
在一些实施例中，第一侧壁的外径为D1，第二侧壁的内径为D2，1.33≤D1/D2≤4.6。如此设置，有利于在提高电池单体的散热速率和保证电池单体的能量密度之间取得较好的平衡，以在保证电池单体的能量密度的前提下，提高电池单体的散热速率。
在一些实施例中，第一侧壁呈多棱柱状。有利于进一步充分利用电池的箱体内部的空间，进一步提高电池的能量密度。
在一些实施例中，电极组件呈中空的柱状，电极组件具有第一表面，第一表面与第一侧壁的随形设置。有利于最大限度提高电极组件占用的容纳空间内的体积，有利于进一步提高电池单体的能量密度。
在一些实施例中，第二侧壁呈多棱柱状。如此设置，有利于降低电池单体在成组的过程中发生转动的风险，有利于提高电池单体的对位精度和成组效率。
在一些实施例中，第一侧壁沿垂直于自身轴向的截面呈正m边形，第二侧壁沿垂直于自身轴向的截面呈正n边形，m和n均为大于或者等于4的整数。有利于降低相邻电池单体之间的间隙，进而有利于提高电池的能量密度。而在电池单体成组的过程中，有利于降低电池单体发生转动的风险，有利于提高电池单体的成组效率和对位精度。
在一些实施例中，第一侧壁沿垂直于自身轴向的截面的边长为d1，第二侧壁沿垂直于自身轴向的截面的边长为d2，1.33≤d1/d2≤4.6。有利于在提高电池单体的散热速率和保证电池单体的能量密度之间取得较好的平衡，以在保证电池单体的能量密度的前提下，提高电池单体的散热速率。
在一些实施例中，电极组件呈中空的多棱柱状，电极组件具有第一表面和第二表面，第一表面位于电极组件靠近第一侧壁的一侧，第二表面位于电极组件靠近第二侧壁的一侧，第一表面沿垂直于自身轴向的截面呈正m边形，第二表面沿垂直于自身轴向的截面呈正n边形。有利于提高电极组件对容纳腔内的空间利用率，以最大化地提高电极组件的体积，进而有利于提高电池单体的储能量和能量密度。
在一些实施例中，电极组件包括电极本体和极耳，电池单体还包括电极端子，电极端子设于第一端盖，极耳包括连接部和折弯部，折弯部至少部分相对于连接部折弯设置，连接部连接折弯部和电极本体，折弯部与电极端子焊接连接。如此设置，有利于简化电池单体的结构，并减少转接件占用的电池单体内部的空间，进而有利于提高电池单体的能量密度。
第二方面，本申请实施例提供一种电池，包括上述任一实施例提供的电池单体。
本申请实施例提供的电池，由于采用了上述任意一实施例提供的电池单体，因而具有同样的技术效果，在此不再赘述。
在一些实施例中，电池还包括冷却管路，冷却管路的至少部分设于中空腔内。可以利用冷却管路与电池单体进行热交换，有利于进一步提高电池单体的散热效率。
第三方面，本申请实施例提供一种用电装置，包括上述实施例提供的电池，电池用于提供电能。
本申请实施例提供的用电装置，由于采用了上述实施例提供的电池，因而具有同样的技术效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅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，还可以根据附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的车辆的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的电池的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种电池单体的俯视图；
图4是图3沿A-A的剖视结构示意图；
图5是本申请实施例提供电池单体中电极组件的剖视结构示意图；
图6是本申请实施例提供的另一种电池单体的俯视图；
图7是图6沿B-B的剖视结构示意图。
在附图中，附图未必按照实际的比例绘制。
标记说明：
1、车辆；1a、马达；1b、控制器；
10、电池；11、第一箱体部；12、第二箱体部；
20、电池模块；
30、电池单体；
31、外壳；31a、容纳腔；311、第一端盖；311a、第一通孔；312、第二端盖；312a、第二通孔；313、第一侧壁；314、第二侧壁；314a、中空腔；
32、电极组件；321、电极本体；322、极耳；3221、第一极耳；3222、第二极耳；
33、电极端子。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指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，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。
在本申请中提及“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，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请的描述中，还需要说明的是，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，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。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请中出现的“多个”指的是两个以上（包括两个）。
本申请中，电池单体可以包括锂离子二次电池单体、锂离子一次电池单体、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。
本申请的实施例所提到的电池可以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。电池单体有多个时，多个电池单体通过汇流部件串联、并联或混联。
在一些实施例中，电池可以为电池模块；电池单体有多个时，多个电池单体排列并固定形成一个电池模块。
在一些实施例中，电池可以为电池包，电池包包括箱体和电池单体，电池单体或电池模块容纳于箱体中。
在一些实施例中，箱体可以作为车辆的底盘结构的一部分。例如，箱体的部分可以成为车辆的地板的至少一部分，或者，箱体的部分可以成为车辆的横梁和纵梁的至少一部分。
在一些实施例中，电池可以为储能装置。储能装置包括储能集装箱、储能电柜等。
电池单体一般包括电极组件。电极组件包括正极、负极以及隔离膜。在电池单体充放电过程中，活性离子（例如锂离子）在正极和负极之间往返嵌入和脱出。隔离膜设置在正极和负极之间，可以起到防止正负极短路的作用，同时可以使活性离子通过。
在一些实施例中，正极可以为正极片，正极片可以包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极活性材料。
作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极活性材料设置在正极集流体相对的两个表面的任意一者或两者上。
作为示例，正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用银表面处理的铝或不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、碳、镍或钛等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料（铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等）形成在高分子材料基材（如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材）上而形成。
作为示例，正极活性材料可包括以下材料中的至少一种：含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。
在一些实施例中，正极可以采用泡沫金属。泡沫金属可以为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、泡沫合金、或泡沫碳等。泡沫金属作为正极时，泡沫金属表面可以不设置正极活性材料，当然也可以设置正极活性材料。作为示例，在泡沫金属内还可以填充或/和沉积有锂源材料、钾金属或钠金属，锂源材料为锂金属和/或富锂材料。
在一些实施例中，负极可以为负极片，负极片可以包括负极集流体。
作为示例，负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用银表面处理的铝或不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、用碳、镍或钛等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料（铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等）形成在高分子材料基材（如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材）上而形成。
作为示例，负极片可以包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极活性材料。
作为示例，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极活性材料设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。
作为示例，负极活性材料可采用本领域公知的用于电池单体的负极活性材料。作为示例，负极活性材料可包括以下材料中的至少一种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。
在一些实施例中，负极可以采用泡沫金属。泡沫金属可以为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、泡沫合金、或泡沫碳等。泡沫金属作为负极片时，泡沫金属表面可以不设置负极活性材料，当然也可以设置负极活性材料。
作为示例，在负极集流体内还可以填充或/和沉积有锂源材料、钾金属或钠金属，锂源材料为锂金属和/或富锂材料。
在一些实施例中，正极集流体的材料可以为铝，负极集流体的材料可以为铜。
在一些实施方式中，电极组件还包括隔离膜，隔离膜设置在正极和负极之间。本申请对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。
作为示例，隔离膜的主要材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯，陶瓷中的至少一种。
在一些实施方式中，电池单体还包括电解质，电解质在正、负极之间起到传导离子的作用。本申请对电解质的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。电解质可以是液态的、凝胶态的或固态的。
在一些实施方式中，电极组件为卷绕结构。正极片、负极片卷绕成卷绕结构。
在一些实施方式中，电极组件为叠片结构。
正极片、负极片可分别设置多个，多个正极片和多个负极片交替层叠设置。
作为示例，正极片可设置多个，负极片折叠形成多个层叠设置的折叠段，相邻的折叠段之间夹持一个正极片。
作为示例，正极片和负极片均折叠形成多个层叠设置的折叠段。
作为示例，隔离膜可设置多个，分别设置在任意相邻的正极片或负极片之间。
作为示例，隔离膜可连续地设置，通过折叠或者卷绕方式设置在任意相邻的正极片或负极片之间。
在一些实施方式中，电极组件的形状可以为圆柱状，扁平状或多棱柱状等。
在一些实施方式中，电极组件设有极耳，极耳可以将电流从电极组件导出。极耳包括正极耳和负极耳。
电池单体还包括外壳，外壳内部形成用于容纳电极组件的容纳腔。外壳可以从外侧保护电极组件，以避免外部的异物影响电极组件的充电或放电。
在相关技术中，电池单体在工作的过程中，随着电池单体的工作时间的增长，电池单体的温度逐渐升高，电池单体主要靠外表面进行散热，散热面积较小，如此，随着电池单体工作时间的增长，电池单体的温度逐渐升高，对电池单体造成一定的热失控的风险，严重影响电池单体的可靠性能。
鉴于此，本申请实施例提供了一种技术方案，其通过设置外壳包括第一侧壁和第二侧壁，并设置第一侧壁围合形成中空腔以使电池单体在内部形成中空腔，中空腔通过第一通孔与电池单体的外部连通，如此，电池单体可以通过中空腔向电池单体外部进行散热，有利于增大电池单体的散热面积，降低电池单体在工作过程中的温升速度，提高电池单体的可靠性能。
本申请实施例描述的技术方案适用于电池单体、包括电池单体的电池以及使用电池的用电装置。
用电装置可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、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；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等等。本申请实施例对上述用电装置不做特殊限制。
以下实施例为了方便说明，以用电装置为车辆为例进行说明。
如图1所示，车辆1的内部设置有电池10。电池10可以设置在车辆1的底部或头部或尾部。电池10可以用于车辆1的供电，例如，电池10可以作为车辆1的操作电源。
车辆1还可以包括控制器1b和马达1a。控制器1b用来控制电池10为马达1a供电，例如，用于车辆1的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施例中，电池10不仅仅可以作为车辆1的操作电源，还可以作为车辆1的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
参见图2所示，电池10包括电池单体（图2未示出）。电池10还可以包括用于容纳电池单体的箱体。
箱体用于容纳电池单体，箱体可以是多种结构形式。在一些实施例中，箱体可以包括第一箱体部11和第二箱体部12。第一箱体部11与第二箱体部12相互盖合。第一箱体部11和第二箱体部12共同限定出用于容纳电池单体的容纳空间。第二箱体部12可以是一端开口的空心结构，第一箱体部11为板状结构，第一箱体部11盖合于第二箱体部12的开口侧，以形成具有容纳空间的箱体；第一箱体部11和第二箱体部12也可以均为一侧开口的空心结构。第一箱体部11的开口侧盖合于第二箱体部12的开口侧，以形成具有容纳空间的箱体。当然，第一箱体部11和第二箱体部12可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
为提高第一箱体部11和第二箱体部12连接后的密封性，第一箱体部11和第二箱体部12之间还可以设置密封件，比如，密封胶、密封圈等。
假设第一箱体部11盖合于第二箱体部12，第一箱体部11亦可称之为上箱盖，第二箱体部12亦可称之为下箱体。
在电池10中，电池单体可以是一个，也可以是多个。若电池单体为多个，多个电池单体之间可串联或并联或混联。混联是指多个电池单体中既有串联又有并联。多个电池单体之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体构成的整体容纳于箱体内，也可以是多个电池单体先串联或并联或混联组成电池模块20。多个电池模块20再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。
在一些实施例中，在电池模块20中，电池单体为多个。多个电池单体先串联或并联或混联组成电池模块20。多个电池模块20再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。
在一些实施例，电池模块20中的多个电池单体之间可通过汇流部件实现电连接，以实现电池模块20中的多个电池单体的并联或串联或混联。
请参照图4，图4为图3所示的电池单体30沿A-A的剖视结构示意图。本申请实施例提供的电池单体30包括电极组件32和外壳31，外壳31具有容纳腔31a，电极组件32容纳于容纳腔31a内。
在一些实施例中，外壳31可以包括第一端盖311、第二端盖312、第一侧壁313和第二侧壁314，第一端盖311和第二端盖312分别盖合于第一侧壁313和第二侧壁314的两端，以形成用于容纳电极组件32和电解质的密封空间。
在组装电池单体30时，可先将电极组件32放入容纳腔31a内，再将第一端盖311盖合于第一侧壁313和第二侧壁314，然后经由第一端盖311上的电解质注入口将电解质注入容纳腔31a内。
在一些实施例中，外壳31还可用于容纳电解质，例如电解液。外壳31可以是多种结构形式。
外壳31可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。外壳31的形状可以根据电极组件32的具体形状来确定。例如，若电极组件32为圆柱体结构，外壳31则可选用为圆柱体结构。若电极组件32为长方体结构，外壳31则可选用长方体结构。在图4中，示例性地，外壳和电极组件32均为圆柱体结构。
外壳31的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等，本申请实施例对此不作特殊限制。
容纳于外壳31内的电极组件32可以是一个或多个。在图4中，容纳于外壳31内的电极组件32为一个。
如图3和图4所示，根据本申请提供的电池单体30包括外壳31和电极组件32，外壳31包括第一端盖311、第二端盖312、第一侧壁313和第二侧壁314，第一侧壁313套设于第二侧壁314的外部，并与第一侧壁313间隔设置，第一端盖311和第二端盖312分别盖合于第一侧壁313和第二侧壁314的两端，第二侧壁314围设形成中空腔314a，第一侧壁313、第二侧壁314、第一端盖311和第二端盖312围设形成容纳腔31a，第一端盖311具有第一通孔311a，第一通孔311a连通中空腔314a和电池单体30的外部。电极组件32容置于容纳腔31a内。
外壳31包括第一端盖311、第二端盖312、第一侧壁313和第二侧壁314，则可以先将第一侧壁313和第二侧壁314与第一端盖311和第二端盖312中的一者连接形成一端开口的容纳腔31a，待电极组件32放置于容纳腔31a后，在将第一端盖311和第二端盖312中的另一者盖合于第一侧壁313和第二侧壁314。或者，设置第一侧壁313和第二侧壁314中的一者与第一端盖311或者第二端盖312一体成型设置，当然也可以设置第一侧壁313、第二侧壁314与第二端盖312一体成型设置。
第一侧壁313和第二侧壁314均呈柱状，则第一侧壁313可以呈圆柱状或者棱柱状，同理，第二侧壁314可以呈圆柱状或者棱柱状。
电极组件32容纳于容纳腔31a内，则电极组件32呈中空的柱状，以设置于第一侧壁313和第二侧壁314之间。电极组件32靠近第一侧壁313一侧的表面可以与第一侧壁313的形状相适配，以尽量增大电极组件32占用的空间，有利于提高电池单体30的能量密度。或者，设置电极组件32靠近第一侧壁313一侧的表面呈圆柱状，以便于电极组件32的制备。换言之，电极组件32靠近第一侧壁313一侧的表面可以与第一侧壁313的形状相适配，或者，电极组件32靠近第一侧壁313一侧的表面可以呈任意合适的形状，这里不做限制。
同理，电极组件32靠近第二侧壁314一侧的表面可以与第二侧壁314的形状相适配，或者，电极组件32靠近第二侧壁314一侧的表面可以呈任意合适的形状，可以根据实际需求进行选取，这里不做限制。
第二侧壁314围设形成中空腔314a，则第二侧壁314可以作为电池单体30的散热表面，如此，有利于增大电池单体30的散热面积，而由于第一通孔311a连通中空腔314a和电池单体30的外部，电池单体30散发到中空腔314a内的热量可以经由第一通孔311a散发到电池单体30的外部。
第一端盖311具有第一通孔311a，第一通孔311a连通中空腔314a和电池单体30的外部，以便于将电池单体30散发到中空腔314a内的热量经由第一通孔311a散发到电池单体30的外部。第一通孔311a径向尺寸可以小于中空腔314a的径向尺寸，或者，设置第一通孔311a的径向尺寸等于中空腔314a的径向尺寸，以使中空腔314a内的热量以最快的速度散发到电池单体30的外部。第一通孔311a可以与中空腔314a同轴设置，或者，第一通孔311a的轴线与中空腔314a的轴线间隔设置。
可以理解的是，第一通孔311a可以作为电池单体30的热量的散发通道，而在电池单体30组装呈电池10的过程中，可以利用第一通孔311a对电池单体30进行定位，便于电池单体30组装成电池10，有利于简化电池10的组装工艺。示例性地，可以将第一通孔311a插入电池10的箱体的销钉中，利用销钉对电池单体30进行定位。
电池单体30还可以包括电极端子33，电极端子33可以设置于第一端盖311，或者，电极端子33设置于第二端盖312，当然，还可以在第一端盖311和第二端盖312上均设置一个电极端子33。
中空腔314a内的热量可以仅经由第一端盖311的第一通孔311a散发，或者，还可以在第二端盖312与中空腔314a相对的区域设置其他通孔，以使中空腔314a内的热量还可以经由第二端盖312的通孔散发。另外，还可以在中空腔314a内设置冷却管路，以进一步提高电池单体30的散热速率。
本申请实施例提供的电池单体30，通过设置外壳31具有第一侧壁313和第二侧壁314，并设置第二侧壁314围设形成中空腔314a，第一端盖311具有第一通孔311a，在电池单体30工作的过程中，可以通过第二侧壁314将热量散发到中空腔314a中，并经由第一通孔311a散发到电池单体30的外部，如此，有利于提高电池单体30的散热效率，降低电池单体30的温升速率，进而降低电池单体30工作过程中出现热失控的风险，有利于提高电池10的可靠性能。
在一些实施例中，第一通孔311a的内壁与第二侧壁314的内壁平齐。
第一通孔311a的内壁与第二侧壁314的内壁平齐，则第一通孔311a的径向尺寸与中空腔314a的径向尺寸相等，即第一通孔311a不会限制中空腔314a内的热量的散发，以使电池单体30的热量尽快地散发出去。
如此，在保证第一端盖311对容纳腔31a的密封效果的前提下，将第一通孔311a的做的足够大，以使电池单体30散发到中空腔314a内的热量尽快地经由第一通孔311a散发出去。
在一些实施例中，第二端盖312具有第二通孔312a，第二通孔312a连通中空腔314a和电池单体30的外部。
第二端盖312与第一端盖311分别设置于第一侧壁313和第二侧壁314的两端，则第一端盖311和第二端盖312在中空腔314a的两端相对设置，通过在第二端盖312设置第二通孔312a，可以利用第二通孔312a作为中空腔314a内热量的散发通道，如此，电池单体30散发到中空腔314a内的热量，可以通过第一通孔311a和第二通孔312a散发出去，有利于进一步提高电池单体30的散热速率，降低电池单体30的温升速度。
另外，电池单体30在组装呈电池10的过程中，可以利用第二通孔312a对电池单体30进行定位，降低电池10组装的工艺难度。
在一些实施例中，第二通孔312a的内壁与第二侧壁314的内壁平齐。
第一通孔311a的内壁与第二侧壁314的内壁平齐，则第一通孔311a的径向尺寸与中空腔314a的径向尺寸相等，即第一通孔311a不会限制中空腔314a内的热量的散发，以使电池单体30的热量尽快地散发出去。
如此，在保证第二端盖312对容纳腔31a的密封效果的前提下，将第二通孔312a做的足够大，以使电池单体30散发到中空腔314a内的热量尽快地经由第二通孔312a散发出去，有利于进一步提高电池单体30的散热效率。
如图5所示，在一些实施例中，电极组件32包括电极本体321、第一极耳3221和第二极耳3222，第一极耳3221和第二极耳3222极性相反，第一极耳3221和第二极耳3222均从电极本体321靠近第一端盖311的一端引出。
电池单体30还包括电极端子33，第一极耳3221和第二极耳3222均从电极本体321靠近第一端盖311的一端引出，则两个电极端子33分别设于第一端盖311，并分别与第一极耳3221和第二极耳3222电连接。如此，第二端盖312可以呈平直状，在电池单体30成组的过程中，可以将电池单体30的第二端盖312放置在电池10的箱体中，有利于简化电池单体30的成组工艺，并有利于提高电池10的结构稳定性。
如图3和图4所示，在一些实施例中，第一侧壁313、第二侧壁314均呈圆柱状，电极组件32呈中空的圆柱状。
如此，电池单体30呈圆柱状，有利于简化电池单体30的制备工艺，且电池单体30在成组后，相邻两个电池单体30之间有间隙，有利于进一步增大电池单体30的散热面积，进而提高电池单体30的散热效率。
如图3所示，在一些实施例中，第一侧壁313的外径为D1，第二侧壁314的内径为D2，1.33≤D1/D2≤4.6。
1.33≤D1/D2≤4.6，则D1/D2可以为1.33、1.35、1.4、1.45、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5或者4.6等。
示例性地，第一侧壁313的外径D1可以为46mm，第二侧壁314的内径D2可以分别为10mm、20mm或者30mm等。或者，第一侧壁313的外径D1可以为30mm，第二侧壁314的内径D2可以为40mm、50mm或者60mm等。
可以理解的是，第二侧壁314的内径D2越大，越有利于提高电池单体30的散热速率，第二侧壁314的内径D2越小，越有利于提高电池单体30的能量密度。发明人经过系统的分析和长期的实践后发现，设置第一侧壁313的外径为D1和第二侧壁314的内径为D2满足：1.33≤D1/D2≤4.6，有利于在提高电池单体30的散热速率和保证电池单体30的能量密度之间取得较好的平衡，以在保证电池单体30的能量密度的前提下，提高电池单体30的散热速率。
如图6和图7所示，在一些实施例中，第一侧壁313呈多棱柱状。
第一侧壁313呈多棱柱状，则第一侧壁313可以呈三棱柱、四棱柱、五棱柱、六棱柱或者八棱柱等。
第一侧壁313为电池单体30最外侧的壁部，设置第一棱柱呈多棱柱状，则电池单体30在成组的过程中，相邻两个电池单体30的第一侧壁313可以相互贴合，有利于充分利用电池10的箱体内部的空间，进而有利于提高电池10的能量密度。
可以理解的是，在第一侧壁313呈正多面体时，则第一侧壁313沿垂直于自身轴向投影的边长均相等，电池单体30第一侧壁313可以与相邻的多个电池单体30电池单体30的第一侧壁313均贴合，如第一侧壁313正四棱柱、正六棱柱或者正八棱柱等。如此，有利于进一步充分利用电池10的箱体内部的空间，进一步提高电池10的能量密度。
可以理解的是，第一侧壁313呈多棱柱状，则电极组件32可以呈圆柱状，或者，也可以设置电极组件32与第一侧壁313的形状相似。
在一些实施例中，电极组件32呈中空的柱状，电极组件32具有第一表面，第一表面与所述第一侧壁313随形设置。
如此，可以根据第一侧壁313的形状，设置电极组件32靠近第一侧壁313的一侧的第一表面具有相同的形状，以使二者相适配，如此，有利于最大限度提高电极组件32占用的容纳空间内的体积，有利于进一步提高电池单体30的能量密度。
在一些实施例中，第二侧壁314呈多棱柱状。
如此，在电池单体30成组的过程中，可以利用第二侧壁314对电池单体30进行定位，可以将销钉插入中空腔314a中，并设置销钉呈多棱柱状，如此，销钉与第二侧壁314配合，有利于降低电池单体30在成组的过程中发生转动的风险，有利于提高电池单体30的对位精度和成组效率。
在一些实施例中，第一侧壁313沿垂直于自身轴向的截面呈正m边形，第二侧壁314沿垂直于自身轴向的截面呈正n边形，m和n均为大于或者等于4的整数。
可选地，m和n可以相等，或者不相等，m和n可以为4、5、6、7或者8等。示例性地，第一侧壁313和第二侧壁314沿垂直于自身轴向截面均呈正六边形。
如此，电池单体30在成组的过程中，一个电池单体30的第一侧壁313可以和周围的多个电池单体30的第一侧壁313接触，有利于降低相邻电池单体30之间的间隙，进而有利于提高电池10的能量密度。而在电池单体30成组的过程中，第二侧壁314可以与相似形状的销钉配合，以降低电池单体30发生转动的风险，有利于提高电池单体30的成组效率和对位精度。
如图6和图7所示，在一些实施例中，第一侧壁313沿垂直于自身轴向的截面的边长为d1，第二侧壁314沿垂直于自身轴向的截面的边长为d2，1.33≤d1/d2≤4.6。
1.33≤d1/d2≤4.6，则d1/d2可以为1.33、1.35、1.4、1.45、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5或者4.6等。
可以理解的是，第二侧壁314沿垂直于自身轴向的截面的边长d1越大，越有利于提高电池单体30的散热速率，第二侧壁314沿垂直于自身轴向的截面的边长d1越小，越有利于提高电池单体30的能量密度。发明人经过系统的分析和长期的实践后发现，设置第一侧壁313沿垂直于自身轴向的截面的边长d1和第二侧壁314沿垂直于自身轴向的截面的边长d2满足：1.33≤d1/d2≤4.6，有利于在提高电池单体30的散热速率和保证电池单体30的能量密度之间取得较好的平衡，以在保证电池单体30的能量密度的前提下，提高电池单体30的散热速率。
可以理解的是，第一侧壁313沿垂直于自身轴向的截面呈正m边形，第二侧壁314沿垂直于自身轴向的截面呈正n边形的情况下，电极组件32靠近第一侧壁313的表面可以呈圆柱形，或者与第一侧壁313随形设置。电极组件32靠近第二侧壁314的表面可以呈圆柱形，或者与第二侧壁314随形设置，可以根据实际需要进行选取。
在一些实施例中，电极组件32呈中空的多棱柱状，电极组件32具有第一表面和第二表面，第一表面位于电极组件32靠近第一侧壁313的一侧，第二表面位于电极组件32靠近第二侧壁314的一侧，第一表面沿垂直于自身轴向的截面呈正m边形，第二表面沿垂直于自身轴向的截面呈正n边形。
如此，第一表面和第一侧壁313的形状相同，第二表面与第二侧壁314的形状相同，有利于降低电极组件32和第一侧壁313和第二侧壁314之间的间隙，提高电极组件32对容纳腔31a内的空间利用率，以最大化地提高电极组件32的体积，进而有利于提高电池单体30的储能量和能量密度。
在一些实施例中，电极组件32包括电极本体321和极耳322，极耳322由电极本体321的端部引出，电池单体30还包括电极端子33，电极端子33设于第一端盖311，极耳322包括连接部和折弯部，折弯部至少部分相对于连接部折弯设置，连接部连接折弯部和电极本体321，折弯部与电极端子33焊接连接。
电极端子33设于第一端盖311，电极端子33可以通过铆接或者注塑成型等工艺与第一端盖311绝缘连接。
连接部和折弯部可以一体成型设置，折弯部相对连接部折弯设置，则在对电池单体30进行组装的过程中，可以将极耳322与电极端子33焊接连接后，再将极耳322折弯并容纳于容纳腔31a内。如此，可以实现极耳322与电极端子33直接连接，以省略中间的转接件，有利于简化电池单体30的结构，并减少转接件占用的电池单体30内部的空间，进而有利于提高电池单体30的能量密度。
根据本申请实施例提供的电池10包括上述任意实施例提供的电池单体30。
本申请实施例提供的电池10，由于采用了上述任一实施例提供的电池单体30，因而具有同样的技术效果，在此不再赘述。
在一些实施例中，电池10还包括冷却管路，冷却管路的至少部分设于中空腔314a内。
可选地，冷却管路可以与第二侧壁314贴合设置，以使侧壁和冷却管路进行热交换，进一步有利于提高电池单体30的散热效率。当然，冷却管路也可以与第二侧壁314间隔设置，依然能够对电池单体30进行散热。
因此，设置电池10还包括冷却管路，并设置冷却管路的至少部分位于中空腔314a内，可以利用冷却管路与电池单体30进行热交换，有利于进一步提高电池单体30的散热效率。
根据本申请实施例提供的用电装置包括上述实施例提供的电池10，电池10用于提供电能。
本申请实施例提供的用电装置，由于采用了本申请实施例提供的电池10，因而具有同样的技术效果，在此不再赘述。
如图3至图7所示，在一些实施例中，本申请实施例提供的电池单体30包括外壳31和电极组件32，外壳31包括第一端盖311、第二端盖312、第一侧壁313和第二侧壁314，第一侧壁313套设于第二侧壁314的外部，并与第一侧壁313间隔设置，第一端盖311和第二端盖312分别盖合于第一侧壁313和第二侧壁314的两端，第二侧壁314围设形成中空腔314a，第一侧壁313、第二侧壁314、第一端盖311和第二端盖312围设形成容纳腔31a，第一端盖311具有第一通孔311a，第一通孔311a连通中空腔314a和电池单体30的外部。电极组件32容置于容纳腔31a内。第一通孔311a的内壁与第二侧壁314的内壁平齐。第二端盖312具有第二通孔312a，第二通孔312a连通中空腔314a和电池单体30的外部，第二通孔312a的内壁与第二侧壁314的内壁平齐。电极组件32包括电极本体321和极耳322，极耳322包括第一极耳3221和第二极耳3222，第一极耳3221和第二极耳3222极性相反，第一极耳3221和第二极耳3222均从电极本体321靠近第一端盖311的一端引出。第一侧壁313、第二侧壁314均呈圆柱状，电极组件32呈中空的圆柱状。第一侧壁313的外径为D1，第二侧壁314的内径为D2，1.33≤D1/D2≤4.6。电池单体30还包括电极端子33，电极端子33设于第一端盖311，极耳322包括连接部和折弯部，折弯部至少部分相对于连接部折弯设置，连接部连接折弯部和电极本体321，折弯部与电极端子33焊接连接。
本申请实施例提供的电池单体30，第二侧壁314围设形成中空腔314a，第一端盖311具有第一通孔311a，第二端盖312具有第二通孔312a，电池单体30在工作的过程中，可以通过第二侧壁314将热量散发到中空腔314a中，并经由第一通孔311a和第二通孔312a散发到电池单体30的外部，如此，有利于提高电池单体30的散热效率，降低电池单体30的温升速率，进而降低电池单体30工作过程中出现热失控的风险，有利于提高电池10的可靠性能。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (16)
1.一种电池单体，其特征在于，包括：
外壳，包括第一端盖、第二端盖、第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁套设于所述第二侧壁的外部，并与所述第二侧壁间隔设置，所述第一端盖和所述第二端盖分别盖合于所述第一侧壁和所述第二侧壁的两端，所述第二侧壁围设形成中空腔，所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第一端盖和所述第二端盖围设形成容纳腔，所述第一端盖具有第一通孔，所述第一通孔连通所述中空腔和所述电池单体的外部，所述第二端盖具有第二通孔，所述第二通孔连通所述中空腔和所述电池单体的外部；
电极组件，容置于所述容纳腔内。
2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述第一通孔的内壁与所述第二侧壁的内壁平齐。
3.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述第二通孔的内壁与所述第二侧壁的内壁平齐。
4.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件包括电极本体、第一极耳和第二极耳，所述第一极耳和所述第二极耳极性相反，所述第一极耳和所述第二极耳均从所述电极本体靠近所述第一端盖的一端引出。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电池单体，其特征在于，所述第一侧壁、所述第二侧壁均呈圆柱状，所述电极组件呈中空的圆柱状。
6.根据权利要求5所述的电池单体，其特征在于，所述第一侧壁的外径为D1，所述第二侧壁的内径为D2，1.33≤D1/D2≤4.6。
7.根据权利要求1至4任一项所述的电池单体，其特征在于，所述第一侧壁呈多棱柱状。
8.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件呈中空的柱状，所述电极组件具有第一表面，所述第一表面与所述第一侧壁随形设置。
9.根据权利要求1至4任一项所述的电池单体，其特征在于，所述第二侧壁呈多棱柱状。
10.根据权利要求1至4任一项所述的电池单体，其特征在于，所述第一侧壁沿垂直于自身轴向的截面呈正m边形，所述第二侧壁沿垂直于自身轴向的截面呈正n边形，m和n均为大于或者等于4的整数。
11.根据权利要求10所述的电池单体，其特征在于，所述第一侧壁沿垂直于自身轴向的截面的边长为d1，所述第二侧壁沿垂直于自身轴向的截面的边长为d2，1.33≤d1/d2≤4.6。
12.根据权利要求10所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件呈中空的多棱柱状，所述电极组件具有第一表面和第二表面，所述第一表面位于所述电极组件靠近所述第一侧壁的一侧，所述第二表面位于所述电极组件靠近所述第二侧壁的一侧，所述第一表面沿垂直于自身轴向的截面呈正m边形，所述第二表面沿垂直于自身轴向的截面呈正n边形。
13.根据权利要求1至4任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件包括电极本体和极耳，所述极耳由所述电极本体的端部引出，所述电池单体还包括电极端子，所述电极端子设于第一端盖，所述极耳包括连接部和折弯部，所述折弯部至少部分相对于所述连接部折弯设置，所述连接部连接所述折弯部和所述电极本体，所述折弯部与所述电极端子焊接连接。
14.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1至13任一项所述的电池单体。
15.根据权利要求14所述的电池，其特征在于，所述电池还包括冷却管路，所述冷却管路的至少部分设于所述中空腔内。
16.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求14或15所述的电池，所述电池用于提供电能。
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