CN116666776B - 电池单体、电池及用电装置 - Google Patents

电池单体、电池及用电装置 Download PDF

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Abstract

本公开实施例提供一种电池单体、电池及用电装置。电池单体包括：电极组件，包括第一极片、第二极片和隔离件，第一极片与第二极片极性相反，隔离件位于第一极片和第二极片之间，第一极片、第二极片和隔离件沿卷绕方向卷绕并形成卷绕结构，第一极片包括在卷绕结构的端部弯折并形成第一极耳堆叠结构的多个第一极耳，第二极片包括在卷绕结构的端部弯折并形成第二极耳堆叠结构的多个第二极耳；第一导电件，与第一极耳堆叠结构焊接；和第二导电件，与第二极耳堆叠结构焊接，其中，在与卷绕结构的卷绕轴延伸方向平行的第一方向上，多个第一极耳的弯折位置和多个第二极耳的弯折位置中的至少之一在第一方向上与隔离件具有间隙。

Description

电池单体、电池及用电装置
技术领域
本公开涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池单体、电池及用电装置。
背景技术
二次电池尤其是锂离子电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、绿色无污染、工作温度范围宽及自放电小等优点，在便携式电子设备及大型新能源电动汽车的动力设备方面得到广泛应用，对解决人类环境污染和能源危机有着重大意义。随着锂离子电池的广泛应用，电池的使用安全性成为使用者密切关注的问题。
发明内容
在本公开的一个方面，提供一种电池单体，包括：电极组件，包括第一极片、第二极片和隔离件，所述第一极片与所述第二极片极性相反，所述隔离件位于所述第一极片和所述第二极片之间，所述第一极片、所述第二极片和所述隔离件沿卷绕方向卷绕并形成卷绕结构，所述第一极片包括在所述卷绕结构的端部弯折并形成第一极耳堆叠结构的多个第一极耳，所述第二极片包括在所述卷绕结构的端部弯折并形成第二极耳堆叠结构的多个第二极耳；第一导电件，与所述第一极耳堆叠结构焊接；和第二导电件，与所述第二极耳堆叠结构焊接，其中，在与所述卷绕结构的卷绕轴延伸方向平行的第一方向上，所述多个第一极耳的弯折位置和所述多个第二极耳的弯折位置中的至少之一在所述第一方向上与所述隔离件具有间隙。
多个第一极耳和多个第二极耳在卷绕结构的端部分别弯折形成第一极耳堆叠结构和第二极耳堆叠结构，通过使多个第一极耳的弯折位置和多个第二极耳的弯折位置中的至少之一在第一方向上与隔离件具有间隙，可以在极耳堆叠结构与导电件的焊接过程中，降低极耳发出的热量传导到隔离件导致隔离件烫伤的风险，提高产品良率和使用安全性。
在一些实施例中，所述多个第一极耳的弯折位置在所述第一方向上与所述隔离件的间隙的最小距离被定义为第一最小距离L1，所述多个第二极耳的弯折位置在所述第一方向上与所述隔离件的间隙的最小距离被定义为第二最小距离L2；所述多个第一极耳的材料的熔点小于所述多个第二极耳的材料的熔点，所述第一最小距离L1小于或等于所述第二最小距离L2。
对于第一极耳材料熔点小于第二极耳材料熔点的电池单体实施例来说，较大熔点的第二极耳材料需要更大的焊接热量来形成焊接熔池，相应地第二极耳堆叠结构在焊接时产生的热量更高，通过使第二最小距离L2更大，可以降低第二极耳堆叠结构所对应的隔离件部分烫伤，以及因隔离件距离第二极耳堆叠结构过近导致被热辐射烧伤的风险。
在一些实施例中，所述多个第一极耳的弯折位置在所述第一方向上与所述隔离件的间隙的最小距离被定义为第一最小距离L1，所述多个第二极耳的弯折位置在所述第一方向上与所述隔离件的间隙的最小距离被定义为第二最小距离L2；所述多个第一极耳的材料的熔点大于所述多个第二极耳的材料的熔点，所述第二最小距离L2小于或等于所述第一最小距离L1。
对于第一极耳材料熔点大于第二极耳材料熔点的电池单体实施例来说，较大熔点的第一极耳材料需要更大的焊接热量来形成焊接熔池，相应地第一极耳堆叠结构在焊接时产生的热量更高，通过使第一最小距离L1不低于第二最小距离L2，可以降低第一极耳堆叠结构所对应的隔离件部分烫伤，以及因隔离件距离第一极耳堆叠结构过近导致被热辐射烧伤的风险。
在一些实施例中，所述多个第一极耳的弯折位置为所述多个第一极耳的裁切根部，和/或，所述多个第二极耳的弯折位置为所述多个第二极耳的裁切根部。
多个第一极耳的弯折位置可以为在第一极片的集流体基材未被活性物质层覆盖的部分裁切极耳的裁切位置，相应地，第一最小距离L1为多个第一极耳的裁切根部在第一方向上与隔离件的距离。多个第二极耳的弯折位置可以为在第二极片的集流体基材未被活性物质层覆盖的部分裁切极耳的裁切位置，相应地，第二最小距离L2为多个第二极耳的裁切根部在第一方向上与隔离件的距离。
在一些实施例中，在所述第一方向上，所述多个第一极耳的弯折位置与所述多个第一极耳的极耳顶部之间具有第三最小距离L3，所述多个第二极耳的弯折位置与所述多个第二极耳的极耳顶部之间具有第四最小距离L4；所述多个第一极耳在所述第一极耳的厚度方向上的第一厚度t1小于所述多个第二极耳在所述第二极耳的厚度方向上的第二厚度t2，所述第三最小距离L3大于或等于所述第四最小距离L4。
第三最小距离L3和第四最小距离L4分别体现第一极耳和第二极耳弯折并参与堆叠的长度，极耳参与堆叠的长度越长则极耳交叠程度越高。第一极耳的第一厚度t1体现单层的第一极耳厚度，第二极耳的第二厚度t2体现单层的第二极耳厚度，单层极耳越厚则堆叠后的极耳堆叠结构越厚。对于第一厚度t1小于第二厚度t2的电池单体实施例来说，通过使第三最小距离L3大于或等于第四最小距离L4，可使得第一极耳堆叠结构和第二极耳堆叠结构的厚度更加接近，有助于在形成焊接熔池时降低焊接热量差异所带来的隔离件部分烧伤或烫伤的风险。
在一些实施例中，在所述第一方向上，所述多个第一极耳的弯折位置与所述多个第一极耳的极耳顶部之间具有第三最小距离L3，所述多个第二极耳的弯折位置与所述多个第二极耳的极耳顶部之间具有第四最小距离L4；所述多个第一极耳在所述第一极耳的厚度方向上的第一厚度t1大于所述多个第二极耳在所述第二极耳的厚度方向上的第二厚度t2，所述第三最小距离L3小于或等于所述第四最小距离L4。
第三最小距离L3和第四最小距离L4分别体现第一极耳和第二极耳弯折并参与堆叠的长度，极耳参与堆叠的长度越长则极耳交叠程度越高。第一极耳的第一厚度t1体现单层的第一极耳厚度，第二极耳的第二厚度t2体现单层的第二极耳厚度，单层极耳越厚则堆叠后的极耳堆叠结构越厚。对于第一厚度t1大于第二厚度t2的电池单体实施例来说，通过使第三最小距离L3小于或等于第四最小距离L4，可使得第一极耳堆叠结构和第二极耳堆叠结构的厚度更加接近，有助于在形成焊接熔池时降低焊接热量差异所带来的隔离件部分烧伤或烫伤的风险。
在一些实施例中，所述多个第一极耳在所述第一极耳的厚度方向上的第一厚度t1和所述第三最小距离L3的乘积A与所述多个第二极耳在所述第二极耳的厚度方向上的第二厚度t2和所述第四最小距离L4的乘积B的比值A/B满足：0.2≤A/B≤4，其中所述第一厚度t1、第二厚度t2、第三最小距离L3、第四最小距离L4的单位相同。
第一厚度t1与第三最小距离L3的乘积A体现第一极耳堆叠结构的堆叠厚度，第二厚度t2和第四最小距离L4的乘积B体现第二极耳堆叠结构的堆叠厚度，乘积A和乘积B的比值体现第一极耳堆叠结构和第二极耳堆叠结构的堆叠厚度差异程度，如果该比值A/B过大，则第一极耳堆叠结构较厚，在焊接时需要使用较高的焊接功率，焊接热量较高，则相比于第二极耳堆叠结构，提高了第一极耳堆叠结构所对应的隔离件部分烧伤或烫伤的风险，而如果该比值A/B过小，则第二极耳堆叠结构较厚，在焊接时需要使用较高的焊接功率，焊接热量较高，则相比于第一极耳堆叠结构，提高了第二极耳堆叠结构所对应的隔离件部分烧伤或烫伤的风险。因此，通过使比值A/B满足：0.2≤A/B≤4，降低第一极耳堆叠结构和第二极耳堆叠结构的堆叠厚度差异，从而降低第一极耳堆叠结构和第二极耳堆叠结构对应的隔离件部分烧伤或烫伤的风险。
在一些实施例中，所述比值A/B满足：0.5≤A/B≤2。
通过进一步限定比值A/B满足：0.5≤A/B≤2，可以进一步降低第一极耳堆叠结构和第二极耳堆叠结构的堆叠厚度差异，从而更有效地降低第一极耳堆叠结构和第二极耳堆叠结构对应的隔离件部分烧伤或烫伤的风险。
在一些实施例中，所述多个第一极耳在所述第一极耳的厚度方向上的第一厚度t1和所述第三最小距离L3的乘积A与所述多个第二极耳在所述第二极耳的厚度方向上的第二厚度t2和所述第四最小距离L4的乘积B的比值A/B满足：A/B<1，其中所述第一厚度t1、第二厚度t2、第三最小距离L3、第四最小距离L4的单位相同，所述第一导电件在所述第一方向上的第三厚度t3小于所述第二导电件在所述第一方向上的第四厚度t4。
第一厚度t1与第三最小距离L3的乘积A体现第一极耳堆叠结构的堆叠厚度，第二厚度t2和第四最小距离L4的乘积B体现第二极耳堆叠结构的堆叠厚度。对于乘积A小于乘积B的电池单体实施例来说，堆叠厚度较大的第二极耳堆叠结构需要使用更高的焊接功率进行焊接，而当越高的激光功率发生波动时则容易形成过深的熔池，导致隔离件烧伤或烫伤的风险增加。因此采用更厚的第二导电件来增加焊接的容错性，降低形成过深熔池的可能性，从而降低第二极耳堆叠结构所对应的隔离件部分烧伤或烫伤的风险。而较薄的第一导电件与堆叠厚度较小的第一极耳堆叠结构配合，可采用较低的焊接功率进行焊接，相应地更容易地形成深度适合的熔池，降低第一极耳堆叠结构所对应的隔离件部分烧伤或烫伤的风险。
在一些实施例中，所述多个第一极耳在所述第一极耳的厚度方向上的第一厚度t1和所述第三最小距离L3的乘积A与所述多个第二极耳在所述第二极耳的厚度方向上的第二厚度t2和所述第四最小距离L4的乘积B的比值A/B满足：A/B>1，其中所述第一厚度t1、第二厚度t2、第三最小距离L3、第四最小距离L4的单位相同，所述第一导电件在所述第一方向上的第三厚度t3大于所述第二导电件在所述第一方向上的第四厚度t4。
第一厚度t1与第三最小距离L3的乘积A体现第一极耳堆叠结构的堆叠厚度，第二厚度t2和第四最小距离L4的乘积B体现第二极耳堆叠结构的堆叠厚度。对于乘积B小于乘积A的电池单体实施例来说，堆叠厚度较大的第一极耳堆叠结构需要使用更高的焊接功率进行焊接，而当越高的激光功率发生波动时则容易形成过深的熔池，导致隔离件烧伤或烫伤的风险增加。因此采用更厚的第一导电件来增加焊接的容错性，降低形成过深熔池的可能性，从而降低第一极耳堆叠结构所对应的隔离件部分烧伤或烫伤的风险。而较薄的第二导电件与堆叠厚度较小的第二极耳堆叠结构配合，可采用较低的焊接功率进行焊接，相应地更容易地形成深度适合的熔池，降低第二极耳堆叠结构所对应的隔离件部分烧伤或烫伤的风险。
在一些实施例中，在所述第一方向上，所述第一极耳堆叠结构和所述第二极耳堆叠结构均位于所述卷绕结构的同侧端部。
多个第一极耳和多个第二极耳可以分布在卷绕结构的同一端，弯折并堆叠得到的第一极耳堆叠结构和第二极耳堆叠结构可在该侧端部的不同角度范围，相应地，第一导电件和第二导电件也均设置在卷绕结构的同一侧，并分别与第一极耳堆叠结构和第二极耳堆叠结构进行焊接。
在一些实施例中，在所述第一方向上，所述第一极耳堆叠结构和所述第二极耳堆叠结构分别位于所述卷绕结构的相对两侧端部。
多个第一极耳和多个第二极耳可以分布在卷绕结构相反两端，弯折并堆叠的多个第一极耳和多个第二极耳在卷绕结构两端分别形成第一极耳堆叠结构和第二极耳堆叠结构，相应地，第一导电件和第二导电件也分别设置在卷绕结构的两侧，并分别与第一极耳堆叠结构和第二极耳堆叠结构进行焊接。
在一些实施例中，所述电池单体还包括：外壳，具有容纳所述电极组件、所述第一导电件和所述第二导电件的腔室；和电极端子，设置在所述外壳的壁部，并与所述第一导电件或所述第二导电件电连接。
电极组件在卷绕结构端部形成的第一极耳堆叠结构和第二极耳堆叠结构分别与第一导电件和第二导电件焊接，并通过第一导电件或第二导电件与设置在外壳壁部的电极端子电连接，由于堆叠的多层极耳结构具有更高的厚度，在与导电件焊接时不容易被焊穿，降低焊接时烧伤或烫伤电极组件中隔离件的风险，从而改善焊接区域的焊接质量，提高使用安全性。
在一些实施例中，所述外壳包括壳体和端盖，所述壳体的一端具有开口，所述端盖盖合于所述开口，所述壳体包括侧壁和底壁，所述侧壁环绕于所述电极组件的外侧，所述底壁与所述开口相对设置，所述外壳的壁部为所述端盖或所述底壁。
电极组件在卷绕结构端部形成的第一极耳堆叠结构和第二极耳堆叠结构分别与第一导电件和第二导电件焊接，并通过第一导电件或第二导电件与设置在端盖或壳体的底壁上的电极端子电连接，可以有效地降低焊接时烧伤或烫伤电极组件中隔离件的风险，改善焊接区域的焊接质量，提高使用安全性。
在一些实施例中，所述第一极片还包括第一集流体基材，所述多个第一极耳与所述第一集流体基材连接，并沿所述卷绕方向间隔排布，在所述第一方向上，所述多个第一极耳的弯折位置位于所述隔离件远离所述第一集流体基材的一侧；所述第二极片还包括第二集流体基材，所述多个第二极耳与所述第二集流体基材连接，并沿所述卷绕方向间隔排布，在所述第一方向上，所述多个第二极耳的弯折位置位于所述隔离件远离所述第二集流体基材的一侧。
与第一集流体基材连接并沿卷绕方向间隔排布的多个第一极耳的至少部分在卷绕结构的端部弯折形成紧密且具有一定厚度的第一极耳堆叠结构，能够与第一导电件进行焊接以实现可靠的电连接。同理，与第二集流体基材连接并沿卷绕方向间隔排布的多个第二极耳的至少部分在卷绕结构的端部弯折形成紧密且具有一定厚度的第二极耳堆叠结构，能够与第二导电件进行焊接以实现可靠的电连接。
在本公开的一个方面，提供一种电池，包括：前述的电池单体。
采用前述电池单体的电池可有效地提升使用安全性。
在本公开的一个方面，提供一种用电装置，包括：前述的电池。
采用前述电池的用电装置可有效地提升使用安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对本公开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公开的一些实施例，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。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1是根据本公开用电装置的一些实施例的结构示意图；
图2是根据本公开电池的一些实施例的分解示意图；
图3是根据本公开电池的一些实施例中多个电池单体的连接示意图；
图4是根据本公开电池单体的一些实施例的分解示意图；
图5是根据本公开电池单体的一些实施例通过卷绕轴CL的纵截面示意图；
图6是根据本公开电极组件的一些实施例中卷绕结构的横截面示意图；
图7是根据本公开电池单体的一些实施例中电极组件和导电件的分解示意图；
图8是根据本公开电池单体的另一些实施例中电极组件和导电件的分解示意图；
图9和图10分别是图8中导电件的组装结构及横截面示意图；
图11是根据本公开电极组件的一些实施例中极片及极耳在展开状态下的示意图；
图12是根据本公开电极组件的另一些实施例中极片及极耳在展开状态下的示意图；
图13是根据本公开电极组件的一些实施例中极耳堆叠结构与导电件焊接的结构截面示意图。
应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
附图标记说明：
10-电极组件；11-第一极片；11A-第一集流体基材；11B-第一极耳；11C-第一活性物质层；111-第一极耳堆叠结构；11f-第一极耳的弯折位置；11r-第一极耳的裁切根部；11t-第一极耳的极耳顶部；12-第二极片；12B-第二极耳；12C-第二活性物质层；121-第二极耳堆叠结构；12f-第二极耳的弯折位置；12r-第二极耳的裁切根部；12t-第二极耳的极耳顶部；13-隔离件；100-卷绕结构；
21-第一导电件；22-第二导电件；23-第二绝缘件；
30-电池单体；31-外壳；311-壳体；311B-侧壁；311C-底壁；311A-开口；311D-通孔；312-端盖；32-电极端子；33-第一绝缘件；34-电极引出部； 35-泄压部件；
40-电池；41-箱体；42-箱盖；43-汇流条；
50-车辆；
wd-卷绕方向；CL-卷绕轴；d1-第一方向；d2-第二方向。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本公开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公开的原理，但不能用来限制本公开的范围，即本公开不限于所描述的实施例。
在本公开的描述中，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公开和简化描述，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公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本公开的具体结构进行限定。在本公开的描述中，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公开中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。
本公开中出现的“多个”指的是两个以上（包括两个）。
本公开实施例中，电池单体可以为二次电池，二次电池是指在电池单体放电后可通过充电的方式使活性材料激活而继续使用的电池单体。
电池单体可以为锂离子电池、钠离子电池、钠锂离子电池、锂金属电池、钠金属电池、锂硫电池、镁离子电池、镍氢电池、镍镉电池、铅蓄电池等，本申请实施例对此并不限定。
电池单体包括电极组件。电极组件包括极性相反的第一极片和第二极片，还包括设置在第一极片和第二极片之间的隔离件。在一些实施例中，第一极片为正极极片，第二极片为负极极片。在另一些实施例中，第一极片为负极极片，第二极片为正极极片。在电池单体充放电过程中，活性离子（例如锂离子）在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。隔离件设置在正极极片和负极极片之间，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。
在一些实施方式中，正极极片可以包括正极集流体基材以及设置在正极集流体基材至少一个表面的正极活性材料层。
作为示例，正极集流体基材具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极活性材料层设置在正极集流体基材相对的两个表面的任意一者或两者上。
作为示例，正极集流体基材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）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，正极活性材料层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。但本公开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层的传统材料。这些正极活性材料层可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。其中，含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂（如LiFePO4（也可以简称为LFP））、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂（如LiMnPO4）、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种。锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物（如LiCoO2）、锂镍氧化物（如LiNiO2）、锂锰氧化物（如LiMnO2、LiMn2O4）、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物（如LiNi1/3Co1/ 3Mn1/3O2（也可以简称为NCM333）、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（也可以简称为NCM523）、LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2（也可以简称为NCM211）、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2（也可以简称为NCM622）、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（也可以简称为NCM811）、锂镍钴铝氧化物（如LiNi0.85Co0.15Al0.05O2）及其改性化合物等中的至少一种。
在一些实施方式中，负极极片可以包括负极集流体基材。
作为示例，负极集流体基材可采用金属箔片、泡沫金属或复合集流体。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。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。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）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。
在一些实施方式中，负极极片可以包括负极集流体基材以及设置在负极集流体基材至少一个表面上的负极活性材料层。
作为示例，负极集流体基材具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极活性材料层设置在负极集流体基材相对的两个表面中的任意一者或两者上。
作为示例，负极活性材料层可采用本领域公知的用于电池单体的负极活性材料层。作为示例，负极活性材料层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。硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种。锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。但本公开并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池负极活性材料层的传统材料。这些负极活性材料层可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。
在一些实施方式中，正极集流体基材的材料可以为铝，负极集流体基材的材料可以为铜。
在一些实施方式中，隔离件为隔离膜。本公开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、聚偏二氟乙烯、陶瓷中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，没有特别限制。在隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同，没有特别限制。隔离件可以是单独的一个部件位于正极极片和负极极片之间，也可以在位于正极极片和负极极片之间的同时，附着在正极极片的表面和/或负极极片的表面。
在一些实施方式中，隔离件为固态电解质。固态电解质设于正极极片和负极极片之间，同时起到传输离子和隔离正负极的作用。
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。本公开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。
作为示例，液态电解质包括电解质盐和溶剂。
在一些实施方式中，电解质盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂及四氟草酸磷酸锂中的至少一种。
在一些实施方式中，溶剂可选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的至少一种。溶剂也可选醚类溶剂。醚类溶剂可以包括乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二苯醚及冠醚中的一种或多种。
作为示例，凝胶态电解质包括以聚合物作为电解质的骨架网络，搭配离子液体-锂盐。
作为示例，固态电解质包括聚合物固态电解质、无机固态电解质、复合固态电解质。
作为示例，聚合物固态电解质可以为聚醚（聚氧化乙烯）、聚硅氧烷、聚碳酸酯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、单离子聚合物、聚离子液体-锂盐、纤维素等。
作为示例，无机固态电解质可以为氧化物固体电解质（晶态的钙钛矿、钠超导离子导体、石榴石、非晶态的LiPON薄膜）、硫化物固体电解质（晶态的锂超离子导体（锂锗磷硫、硫银锗矿）、非晶体硫化物）以及卤化物固体电解质、氮化物固体电解质及氢化物固体电解质中的一种或多种。
作为示例，复合固态电解质通过在聚合物固体电解质中增加无机固态电解质填料形成。
在一些实施方式中，电极组件包括卷绕结构。正极极片、负极极片和隔离件卷绕成卷绕结构。正极极片、负极极片可分别设置一个或多个。作为示例，多个正极极片和多个负极极片沿极片厚度方向交替设置。
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，正极极片包括正极极耳，负极极片包括负极极耳，正极极耳和负极极耳可用于将电流从电极组件导出。正极极耳和负极极耳分别连接正极集流体基材和负极集流体基材。极耳可通过切割或裁切集流体基材的方式形成，也可以通过焊接方式连接在集流体基材的侧边。
在一些实施方式中，电池单体可以包括外壳。外壳用于封装电极组件及电解质等部件。外壳可以为钢壳、铝壳、塑料壳（如聚丙烯）、复合金属壳（如铜铝复合外壳）或铝塑膜等。
作为示例，电池单体可以为圆柱形电池单体、棱柱电池单体、软包电池单体或其它形状的电池单体，棱柱电池单体包括方壳电池单体、刀片形电池单体、多棱柱电池，多棱柱电池例如为六棱柱电池等。
本公开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。
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。电池模组可包括串联、并联或混联的多个电池单体。
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。
在一些相关技术中，电极组件中的极片主要由集流体基材和设置在集流体基材表面的活性物质层构成，在极片宽度方向上，集流体基材超出活性物质层的部分为汇流输出区域。该区域通过裁切获得位于集流体基材侧边的多个尺寸较小的极耳，相邻极耳之间设有切开的断口，从而使各个极耳相互独立。
这些较小的极耳在卷绕后的电极组件的端部被弯折抚平，以形成较致密的极耳堆叠结构，极耳堆叠结构与集流盘进行激光等方式焊接时，极耳堆叠结构发出的热量可能以热传导的方式烫伤与极耳接触的隔离件，造成隔离件破损失效，影响产品良率和使用安全性。
有鉴于此，本公开实施例提供一种电池单体，包括：电极组件、第一导电件和第二导电件。电极组件包括第一极片、第二极片和隔离件，所述第一极片与所述第二极片极性相反，所述隔离件位于所述第一极片和所述第二极片之间，所述第一极片、所述第二极片和所述隔离件沿卷绕方向卷绕并形成卷绕结构，所述第一极片包括在所述卷绕结构的端部弯折并形成第一极耳堆叠结构的多个第一极耳，所述第二极片包括在所述卷绕结构的端部弯折并形成第二极耳堆叠结构的多个第二极耳；第一导电件，与所述第一极耳堆叠结构焊接；和第二导电件，与所述第二极耳堆叠结构焊接，其中，在与所述卷绕结构的卷绕轴延伸方向平行的第一方向上，所述多个第一极耳的弯折位置和所述多个第二极耳的弯折位置中的至少之一在所述第一方向上与所述隔离件具有间隙。
多个第一极耳和多个第二极耳在卷绕结构的端部分别弯折形成第一极耳堆叠结构和第二极耳堆叠结构，通过使多个第一极耳的弯折位置和多个第二极耳的弯折位置中的至少之一在第一方向上与隔离件具有间隙，可以在极耳堆叠结构与导电件的焊接过程中，降低极耳发出的热量传导到隔离件导致隔离件烫伤的风险，提高产品良率和使用安全性。
本公开实施例的电池单体可适用于各类电池。电池可包括箱体和电池模组，箱体用于为电池模组提供容纳空间，电池模组安装在箱体内。箱体可采用金属材质。电池模组可包括串联、并联或混联的多个电池单体。电池单体为组成电池的最小单元。电池单体包括能够发生电化学反应的电极组件。
本公开实施例的电池可适用于各类使用电池的用电装置。用电装置可以是手机、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，例如，航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等，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。本公开实施例对上述用电装置不做特别限制。电池可用于车辆等用电装置的供电，例如给车辆提供操控用的电源或者驱动行驶用的电源。
图1是根据本公开用电装置的一些实施例的结构示意图。为了方便，以用电装置为车辆为例进行说明。车辆50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或混合动力汽车等。在车辆50的底部或车头或车尾可以设置电池40。
电池40可以用于车辆50的供电，例如，电池40可以作为车辆50的操作电源，用于车辆50的电路系统，例如用于车辆50的启动、导航和运行时的工作用电需求。电池40不仅仅可以作为车辆50的操作电源，还可以作为车辆50的驱动电源，替代或部分替代燃油或天然气为车辆50提供驱动力。
车辆50的内部还可以设置车桥、车轮、马达以及控制器，控制器用来控制电池40给马达的供电。例如，在车辆50以电池40作为驱动电源时，电池40代替或部分地代替燃油或天然气为马达提供匀速、加速的所需要的动力。马达用于驱动车桥转动，以带动车轮转动。
图2是根据本公开电池的一些实施例的分解示意图。图3是根据本公开电池的一些实施例中多个电池单体的连接示意图。
参考图2，在一些实施例中，电池40包括箱体41、盖在箱体41的开口侧的箱盖42以及设置于箱体41中的一个或者多个电池单体30。箱体41和箱盖42可给电池单体30提供容纳空间，并提供冷却、密封及防撞击等功能，还能够避免液体或其他异物对电池单体的充放电或安全的不利影响。
箱体41和箱盖42可以是多种形状，例如长方体或圆柱体等。箱体41可以是一侧开放的空心结构，箱盖42为板状结构。箱盖42盖合于箱体41的开放侧，则形成内部的容纳空间。在另一实施例中，箱体41为一侧开放的空心结构，箱盖42也为一侧开放的空心结构，箱盖42的开放侧盖合于箱体41的开放侧，则形成内部的容纳空间。
参考图2和图3，各个电池单体30之间电连接，比如串联、并联或者混联，以实现所需要的电池40的电性能参数。混联是指多个电池单体30中既有串联又有并联。相邻电池单体30之间可通过汇流条43进行电连接。多个电池单体30成排设置，根据需要可以在箱体41内设置一排或者多排电池单体30。
在一些实施例中，电池40的各电池单体30可以沿着箱体41的长度方向和宽度方向中的至少一个排列。根据实际需要可设置至少一行或一列电池单体30。根据需要，还可以在电池40的高度方向，也可设置一层或者多层电池单体30。
在一些实施例中，多个电池单体30可先串联或并联或混联组成电池模块，然后多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体41内。在另一些实施例中，所有电池单体30直接串联或并联或混联在一起，再将所有电池单体30构成的整体容纳于箱体内。
图4是根据本公开电池单体的一些实施例的分解示意图。图5是根据本公开电池单体的一些实施例通过卷绕轴CL的纵截面示意图。图6是根据本公开电极组件的一些实施例中卷绕结构的横截面示意图。图7是根据本公开电池单体的一些实施例中电极组件和导电件的分解示意图。
参考图3到图7，在一些实施例中，电池单体30包括：电极组件10、第一导电件21和第二导电件22。电极组件10包括第一极片11、第二极片12和隔离件13，所述第一极片11与所述第二极片12极性相反，所述隔离件13位于所述第一极片11和所述第二极片12之间，所述第一极片11、所述第二极片12和所述隔离件13沿卷绕方向wd卷绕并形成卷绕结构100。
在图6中，所述第一极片11与所述第二极片12在卷绕结构100中分别形成的极片卷绕圈可至少部分地从外到内交替排布。隔离件13可以以隔离膜的形式设置在第一极片11与第二极片12之间。
所述第一极片11可包括第一集流体基材11A和多个第一极耳11B，所述多个第一极耳11B与所述第一集流体基材11A连接，并沿所述卷绕方向wd间隔排布，所述多个第一极耳11B的至少部分在所述卷绕结构100的端部弯折并形成第一极耳堆叠结构111。
所述第二极片12可包括第二集流体基材12A和多个第二极耳12B，所述多个第二极耳12B与所述第二集流体基材12A连接，并沿所述卷绕方向wd间隔排布，所述多个第二极耳12B的至少部分在所述卷绕结构100的端部弯折并形成第二极耳堆叠结构121。
第一导电件21与第一极耳堆叠结构111焊接，第二导电件22与所述第二极耳堆叠结构121焊接。导电件与极耳堆叠结构的焊接可采用激光等方式进行，相应地焊接区域则呈现为加热而熔化成一定几何形状的液态金属部分，即焊接熔池。
参考图4和图5，在一些实施例中，电池单体30还可以包括：外壳31和电极端子32。外壳31具有容纳所述电极组件10、第一导电件21和第二导电件22的腔室。电极端子32设置在外壳31的壁部，并与第一导电件21或第二导电件22进行电连接。
外壳31的空腔除了容纳电极组件10，还可容纳电解液。外壳31的形状可根据空腔中容纳的一个或多个电极组件10的形状而定，例如外壳31的形状为中空长方体或中空正方体或中空圆柱体。
在图4和图5中，外壳31可包括壳体311和端盖312。壳体311为一端或两端设有开口311A的空心结构，其材质可以为一种或多种，例如铜、铁、铝、钢、铝合金、塑料等。端盖312可以采用金属或非金属的材质，可通过焊接、粘接或紧固件连接等方式与壳体311进行固定连接。
壳体311的一端具有开口311A，端盖312盖合于所述开口311A。在图5中，所述壳体311可包括侧壁311B和底壁311C。所述侧壁311B环绕于所述电极组件10的外侧，所述底壁311C与所述开口311A相对设置。所述外壳31的壁部为所述端盖312或所述底壁311C。相应地，电极端子32可设置在端盖312上，也可设置在底壁311C上。
对于圆柱形电池单体来说，壳体311可以为一端具有开口311A的圆柱形中空结构，端盖312可以为圆盘形结构，与开口311A相匹配。电极端子32可设置在壳体311远离端盖312一侧的底壁311C。
在图4中，底壁311C可设有通孔311D。参考图5，电极端子32可通过电极引出部34和第一绝缘件33设置在该通孔311D上。电极引出部34可至少部分凸出于底壁311C的外表面，以便于通过汇流条43（如图3所示）实现不同电池单体30之间的电连接。第一绝缘件33用于实现电极引出部34与壳体311之间的绝缘，可采用橡胶或塑料材质。可选地，在壳体的两端均设有开口，并均通过端盖进行盖合，电极引出部和电极端子可设置在端盖上。
参考图4和图5，在端盖312上可设置泄压部件35。泄压部件是指电池单体的内部压力或温度达到预定阈值时致动以泄放内部压力或温度的元件或部件。该阈值设计根据设计需求不同而不同。所述阈值可能取决于电池单体中的正极极片、负极极片、电解液和隔离膜中一种或几种的材料。泄压部件可以采用诸如防爆阀、气阀、泄压阀或安全阀等的形式，并可以具体采用压敏或温敏的元件或构造，即，当电池单体的内部压力或温度达到预定阈值时，泄压部件执行动作或者泄压部件中设有的薄弱结构被破坏，从而形成可供内部压力或温度泄放的开口或通道。
此处提到的来自电池单体的排放物包括但不限于：电解液、被溶解或分裂的正负极极片、隔离膜的碎片、反应产生的高温高压气体（如CH4、CO等可燃气体）、火焰，等等。
参考图5和图7，在一些实施例中，在第一方向d1上，所述第一极耳堆叠结构111和所述第二极耳堆叠结构121分别位于所述卷绕结构100的相对两侧端部。对于圆柱形的卷绕结构100来说，第一方向d1与卷绕结构100的卷绕轴CL的延伸方向平行。
相应地，第一导电件21和第二导电件22沿第一方向d1位于电极组件10的两侧，分别与电极组件10两侧端部的第一极耳堆叠结构111和第二极耳堆叠结构121进行焊接，并分别与电极引出部34和端盖312进行焊接。第一导电件21和第二导电件22可作为集流件来分别实现电极组件10与电极端子32之间的电连接以及电极组件10与端盖312等结构之间的电连接。
第一导电件21和第二导电件22中的至少一个可以为金属导体，例如铜、铁、铝、钢、铝合金等。在一些实施例中，第一导电件21和第二导电件22中的至少一个可以包括集流盘，也可以包括其他结构。
图8是根据本公开电池单体的另一些实施例中电极组件和导电件的分解示意图。图9和图10分别是图8中导电件的组装结构及横截面示意图。
参考图8、图9和图10，在一些实施例中，在所述第一方向d1上，所述第一极耳堆叠结构111和所述第二极耳堆叠结构121均位于所述卷绕结构100的同侧端部。相应地，多个第一极耳11B和多个第二极耳12B分布在卷绕结构100的同一端，弯折并堆叠得到的第一极耳堆叠结构111和第二极耳堆叠结构121可分布在该侧端部的不同角度范围。第一导电件21和第二导电件22也均设置在卷绕结构100的同一侧，并分别与第一极耳堆叠结构111和第二极耳堆叠结构121进行焊接。
参考图8，第一导电件21和第二导电件22可均呈扇形，并且为了使第一导电件21和第二导电件22相互绝缘，在卷绕结构的该侧端部还可以设置第二绝缘件23，第一导电件21和第二导电件22均与第二绝缘件23进行组装，并将图8所示的组装后结构与第一极耳堆叠结构111和第二极耳堆叠结构121进行焊接。
参考图9和图10，第二绝缘件23可设置沿第一方向d1贯通的镂空部分和开口，其中开口用于容纳第一导电件21，镂空部分容纳第二导电件22。第二绝缘件23可采用橡胶或塑料材质。
图11是根据本公开电极组件的一些实施例中极片及极耳在展开状态下的示意图。图12是根据本公开电极组件的另一些实施例中极片及极耳在展开状态下的示意图。图13是根据本公开电极组件的一些实施例中极耳堆叠结构与导电件焊接的结构截面示意图。
图11对应于多个第一极耳11B和多个第二极耳12B分布在卷绕结构100的相对两端的实施例，图12则对应于多个第一极耳11B和多个第二极耳12B分布在卷绕结构100的同一端的实施例。在图11和图12中，第二方向d2与第一极片11或第二极片12的长度方向平行，也相当于展开后的卷绕方向wd，第一方向d1与卷绕结构100的卷绕轴CL平行，也与第一极片11或第二极片12的宽度方向平行。
参考图11和图12，在与所述卷绕结构100的卷绕轴CL延伸方向平行的第一方向d1上，所述多个第一极耳11B的弯折位置11f位于所述隔离件13远离所述第一集流体基材11A的一侧，所述多个第二极耳12B的弯折位置12f位于所述隔离件13远离所述第二集流体基材12A的一侧。
在图11和图12中，通过点划线示出了第一极耳11B和第二极耳12B的弯折位置。对于通过在集流体基材上通过激光等方式裁切出多个极耳的实施例来说，所述多个第一极耳11B的弯折位置11f可以为所述多个第一极耳11B的裁切根部11r，也可以为相比于第一极耳11B的裁切根部11r更靠近第一极耳11B的极耳顶部11t的位置；所述多个第二极耳12B的弯折位置12f可以为所述多个第二极耳12B的裁切根部12r，也可以为相比于第二极耳12B的裁切根部12r更靠近第二极耳12B的极耳顶部12t的位置。
多个第一极耳11B的至少部分在卷绕结构100的端部弯折并形成第一极耳堆叠结构111，多个第二极耳12B的至少部分在卷绕结构100的端部弯折并形成第二极耳堆叠结构121。
多个第一极耳11B的弯折位置11f可以在所述第一方向d1上与所述隔离件13具有间隙，这样可以降低焊接时第一极耳堆叠结构发出的热量传导到隔离件13导致隔离件13烫伤的风险。相应地，所述多个第一极耳11B的弯折位置11f在所述第一方向d1上与所述隔离件13的间隙的最小距离被定义为第一最小距离L1。
多个第二极耳12B的弯折位置12f可以在所述第一方向d1上与所述隔离件13具有间隙，这样可以降低焊接时第二极耳堆叠结构发出的热量传导到隔离件13导致隔离件13烫伤的风险。相应地，多个第二极耳12B的弯折位置12f在所述第一方向d1上与所述隔离件13的间隙的最小距离被定义为第二最小距离L2。
当多个第一极耳11B的弯折位置11f为在第一集流体基材11A未被第一活性物质层11C覆盖的部分裁切极耳的位置时，第一最小距离L1为多个第一极耳11B的裁切根部11r在第一方向d1上与隔离件13的最小距离。当多个第二极耳12B的弯折位置12f为在集流体基材未被活性物质层覆盖的部分裁切极耳的位置时，第二最小距离L2为多个第二极耳12B的裁切根部12r在第一方向d1上与隔离件13的最小距离。
在一些实施例中，所述多个第一极耳11B的材料的熔点小于所述多个第二极耳12B的材料的熔点，所述第一最小距离L1小于或等于所述第二最小距离L2。例如第一极耳11B采用熔点在660℃的金属铝采用1083℃的金属铜，第二极耳12B采用熔点在660℃的金属铝时，可将本实施例中的第一最小距离L1设置为小于或等于所述第二最小距离L2。
对于第一极耳11B材料熔点小于第二极耳12B材料熔点的电池单体实施例来说，较大熔点的第二极耳12B材料需要更大的焊接热量来形成焊接熔池，相应地第二极耳堆叠结构121在焊接时产生的热量更高。当第二极耳堆叠结构121产生的热量较高时，即便隔离件13与第二极耳堆叠结构121不接触，也存在着被热辐射烧伤的风险。因此，通过使第二最小距离L2不低于第一最小距离L1，可以降低第二极耳堆叠结构121所对应的隔离件13部分烫伤，以及因隔离件13距离第二极耳堆叠结构121过近导致被热辐射烧伤的风险。
在一些实施例中，所述多个第一极耳11B的材料的熔点大于所述多个第二极耳12B的材料的熔点，所述第二最小距离L2小于或等于所述第一最小距离L1。例如第一极耳11B采用1083℃的金属铜，第二极耳12B采用熔点在660℃的金属铝时，可将本实施例中的第二最小距离L2设置为小于或等于所述第一最小距离L1。
对于第一极耳11B材料熔点大于第二极耳12B材料熔点的电池单体实施例来说，较大熔点的第一极耳11B材料需要更大的焊接热量来形成焊接熔池，相应地第一极耳堆叠结构111在焊接时产生的热量更高。当第一极耳堆叠结构111产生的热量较高时，即便隔离件13与第一极耳堆叠结构111不接触，也存在着被热辐射烧伤的风险。因此，通过使第一最小距离L1不低于第二最小距离L2，可以降低第一极耳堆叠结构111所对应的隔离件部分烫伤，以及因隔离件距离第一极耳堆叠结构111过近导致被热辐射烧伤的风险。
参考图11和图12，在所述第一方向d1上，所述多个第一极耳11B的弯折位置11f与所述多个第一极耳11B的极耳顶部11t之间具有第三最小距离L3，所述多个第二极耳12B的弯折位置12f与所述多个第二极耳12B的极耳顶部12t之间具有第四最小距离L4。
当多个第一极耳11B的弯折位置11f为在第一集流体基材11A未被第一活性物质层11C覆盖的部分裁切极耳的位置时，第三最小距离L3为多个第一极耳11B的裁切根部11r在第一方向d1上与多个第一极耳11B的极耳顶部11t的最小距离，相当于第一极耳11B的高度。当多个第二极耳12B的弯折位置12f为在集流体基材未被活性物质层覆盖的部分裁切极耳的位置时，第四最小距离L4为多个第二极耳12B的裁切根部12r在第一方向d1上与多个第二极耳12B的极耳顶部12t的最小距离，相当于第二极耳12B的高度。
图13是根据本公开电极组件的一些实施例中极耳堆叠结构与导电件焊接的结构截面示意图。
参考图11、图12和图13，在一些实施例中，所述多个第一极耳11B在所述第一极耳11B的厚度方向上的第一厚度t1小于所述多个第二极耳12B在所述第二极耳12B的厚度方向上的第二厚度t2，所述第三最小距离L3大于或等于所述第四最小距离L4。
第三最小距离L3和第四最小距离L4分别体现第一极耳11B和第二极耳12B弯折并参与堆叠的长度，极耳参与堆叠的长度越长则极耳交叠程度越高。第一极耳11B的第一厚度t1体现单层的第一极耳11B厚度，第二极耳12B的第二厚度t2体现单层的第二极耳12B厚度，单层极耳越厚则堆叠后的极耳堆叠结构越厚。
对于第一厚度t1小于第二厚度t2的电池单体30实施例来说，通过使第三最小距离L3大于或等于第四最小距离L4，可使得第一极耳堆叠结构111和第二极耳堆叠结构121的厚度更加接近，有助于在形成焊接熔池mp时降低焊接热量差异所带来的隔离件部分烧伤或烫伤的风险。
在另一些实施例中，所述多个第一极耳11B在所述第一极耳11B的厚度方向上的第一厚度t1大于所述多个第二极耳12B在所述第二极耳12B的厚度方向上的第二厚度t2，所述第三最小距离L3小于或等于所述第四最小距离L4。
对于第一厚度t1大于第二厚度t2的电池单体30实施例来说，通过使第三最小距离L3小于或等于第四最小距离L4，可使得第一极耳堆叠结构111和第二极耳堆叠结构121的厚度更加接近，有助于在形成焊接熔池mp时降低焊接热量差异所带来的隔离件部分烧伤或烫伤的风险。
在上述各实施例中，所述多个第一极耳11B在所述第一极耳11B的厚度方向上的第一厚度t1和所述第三最小距离L3的乘积A与所述多个第二极耳12B在所述第二极耳12B的厚度方向上的第二厚度t2和所述第四最小距离L4的乘积B的比值A/B满足：0.2≤A/B≤4，其中所述第一厚度t1、第二厚度t2、第三最小距离L3、第四最小距离L4的单位相同，例如均为mm或cm。
第一厚度t1与第三最小距离L3的乘积A体现第一极耳堆叠结构111的堆叠厚度，第二厚度t2和第四最小距离L4的乘积B体现第二极耳堆叠结构121的堆叠厚度。乘积A和乘积B的比值可以体现第一极耳堆叠结构111和第二极耳堆叠结构121的堆叠厚度差异程度。
如果该比值A/B过大，则第一极耳堆叠结构111较厚，在焊接时需要使用较高的焊接功率，焊接热量较高，则相比于第二极耳堆叠结构121，提高了第一极耳堆叠结构111所对应的隔离件部分烧伤或烫伤的风险。
如果该比值A/B过小，则第二极耳堆叠结构121较厚，在焊接时需要使用较高的焊接功率，焊接热量较高，则相比于第一极耳堆叠结构111，提高了第二极耳堆叠结构121所对应的隔离件部分烧伤或烫伤的风险。
因此，通过使比值A/B满足：0.2≤A/B≤4，降低第一极耳堆叠结构111和第二极耳堆叠结构121的堆叠厚度差异，从而降低第一极耳堆叠结构111和第二极耳堆叠结构121对应的隔离件部分烧伤或烫伤的风险。
进一步地，所述比值A/B可满足：0.5≤A/B≤2，例如使A/B等于0.5、0.8、1、1.2、1.6或2。
通过进一步限定比值A/B满足：0.5≤A/B≤2，可以进一步降低第一极耳堆叠结构111和第二极耳堆叠结构121的堆叠厚度差异，从而更有效地降低第一极耳堆叠结构111和第二极耳堆叠结构121对应的隔离件部分烧伤或烫伤的风险。
参考图13，在一些实施例中，所述多个第一极耳11B在所述第一极耳11B的厚度方向上的第一厚度t1和所述第三最小距离L3的乘积A与所述多个第二极耳12B在所述第二极耳12B的厚度方向上的第二厚度t2和所述第四最小距离L4的乘积B的比值A/B满足：A/B<1，其中所述第一厚度t1、第二厚度t2、第三最小距离L3、第四最小距离L4的单位相同，例如均为mm或cm。相应地，所述第一导电件21在所述第一方向d1上的第三厚度t3小于所述第二导电件22在所述第一方向d1上的第四厚度t4。
第一厚度t1与第三最小距离L3的乘积A体现第一极耳堆叠结构111的堆叠厚度，第二厚度t2和第四最小距离L4的乘积B体现第二极耳堆叠结构121的堆叠厚度。对于乘积A小于乘积B的电池单体实施例来说，堆叠厚度较大的第二极耳堆叠结构121需要使用更高的焊接功率进行焊接，而当越高的激光功率发生波动时则容易形成过深的熔池，导致隔离件烧伤或烫伤的风险增加。
因此采用更厚的第二导电件22来增加焊接的容错性，降低形成过深熔池的可能性，从而降低第二极耳堆叠结构121所对应的隔离件部分烧伤或烫伤的风险。而较薄的第一导电件21与堆叠厚度较小的第一极耳堆叠结构111配合，可采用较低的焊接功率进行焊接，相应地更容易地形成深度适合的熔池，降低第一极耳堆叠结构111所对应的隔离件部分烧伤或烫伤的风险。
在另一些实施例中，所述多个第一极耳11B在所述第一极耳11B的厚度方向上的第一厚度t1和所述第三最小距离L3的乘积A与所述多个第二极耳12B在所述第二极耳12B的厚度方向上的第二厚度t2和所述第四最小距离L4的乘积B的比值A/B满足：A/B>1，其中所述第一厚度t1、第二厚度t2、第三最小距离L3、第四最小距离L4的单位相同，例如均为mm或cm。相应地，所述第一导电件21在所述第一方向d1上的第三厚度t3大于所述第二导电件22在所述第一方向d1上的第四厚度t4。
第一厚度t1与第三最小距离L3的乘积A体现第一极耳堆叠结构111的堆叠厚度，第二厚度t2和第四最小距离L4的乘积B体现第二极耳堆叠结构121的堆叠厚度。对于乘积B小于乘积A的电池单体30实施例来说，堆叠厚度较大的第一极耳堆叠结构111需要使用更高的焊接功率进行焊接，而当越高的激光功率发生波动时则容易形成过深的熔池，导致隔离件烧伤或烫伤的风险增加。
因此采用更厚的第一导电件21来增加焊接的容错性，降低形成过深熔池的可能性，从而降低第一极耳堆叠结构111所对应的隔离件部分烧伤或烫伤的风险。而较薄的第二导电件22与堆叠厚度较小的第二极耳堆叠结构121配合，可采用较低的焊接功率进行焊接，相应地更容易地形成深度适合的熔池，降低第二极耳堆叠结构121所对应的隔离件部分烧伤或烫伤的风险。
基于前述电池单体的各实施例，参考图2，本公开实施例提供了一种电池40，包括前述任一实施例的电池单体30。采用前述电池单体的电池可有效地提升使用安全性。
基于前述电池的各实施例，参考图1，本公开实施例提供了一种用电装置，包括前述任一实施例的电池40。采用前述电池的用电装置可有效地提升使用安全性。
在一些具体的实施例中，如图5-图7和图11所示，电池单体30呈圆柱形，并包括：电极组件10、第一导电件21、第二导电件22、外壳31和电极端子32。外壳31具有容纳所述电极组件10、第一导电件21和第二导电件22的腔室。外壳31可包括壳体311和端盖312。壳体311的一端具有开口311A，端盖312盖合于所述开口311A。所述壳体311包括侧壁311B和底壁311C。所述侧壁311B环绕于所述电极组件10的外侧，所述底壁311C与所述开口311A相对设置。底壁311C设有通孔311D。电极端子32通过电极引出部34和第一绝缘件33设置在该通孔311D上。
电池单体30包括：电极组件10、第一导电件21和第二导电件22。电极组件10包括第一极片11、第二极片12和隔离件13，所述第一极片11与所述第二极片12极性相反，所述隔离件13位于所述第一极片11和所述第二极片12之间，所述第一极片11、所述第二极片12和所述隔离件13沿卷绕方向wd卷绕并形成圆柱形的卷绕结构100。隔离件13以隔离膜的形式设置在第一极片11与第二极片12之间。
所述第一极片11包括第一集流体基材11A和多个第一极耳11B，所述多个第一极耳11B与所述第一集流体基材11A连接，并沿所述卷绕方向wd间隔排布，所述多个第一极耳11B的至少部分在所述卷绕结构100的端部弯折并形成第一极耳堆叠结构111。
所述第二极片12包括第二集流体基材12A和多个第二极耳12B，所述多个第二极耳12B与所述第二集流体基材12A连接，并沿所述卷绕方向wd间隔排布，所述多个第二极耳12B的至少部分在所述卷绕结构100的端部弯折并形成第二极耳堆叠结构121。
第一导电件21与第一极耳堆叠结构111焊接，并与电极引出部34焊接，以实现与电极端子32的电连接。第二导电件22与所述第二极耳堆叠结构121焊接，并与端盖312焊接。
在第一方向d1上，所述第一极耳堆叠结构111和所述第二极耳堆叠结构121分别位于所述卷绕结构100的相对两侧端部。第一导电件21和第二导电件22沿第一方向d1位于电极组件10的两侧。
第一极片11为正极极片，其第一集流体基材11A和在第一集流体基材11A上未被第一活性物质层11C覆盖的部分裁切得到的第一极耳11B的材料均为金属铝，第二极片12为负极极片，其第二集流体基材12A和在第二集流体基材12A上未被第二活性物质层12C覆盖的部分裁切得到的第二极耳12B的材料均为金属铜。
金属铝的熔点小于金属铜的熔点，参考图11，第一最小距离L1小于第二最小距离L2。第二极耳12B的第二厚度t2大于第一极耳11B的第一厚度t1，第三最小距离L3大于所述第四最小距离L4。
虽然已经参考优选实施例对本公开进行了描述，但在不脱离本公开的范围的情况下，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。本公开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 (15)

1.一种电池单体（30），其特征在于，包括：
电极组件（10），包括第一极片（11）、第二极片（12）和隔离件（13），所述第一极片（11）与所述第二极片（12）极性相反，所述隔离件（13）位于所述第一极片（11）和所述第二极片（12）之间，所述第一极片（11）、所述第二极片（12）和所述隔离件（13）沿卷绕方向（wd）卷绕并形成卷绕结构（100），所述第一极片（11）包括在所述卷绕结构（100）的端部弯折并形成第一极耳堆叠结构（111）的多个第一极耳（11B），所述第二极片（12）包括在所述卷绕结构（100）的端部弯折并形成第二极耳堆叠结构（121）的多个第二极耳（12B）；
第一导电件（21），与所述第一极耳堆叠结构（111）焊接；和
第二导电件（22），与所述第二极耳堆叠结构（121）焊接，
其中，在与所述卷绕结构（100）的卷绕轴延伸方向平行的第一方向（d1）上，所述多个第一极耳（11B）的弯折位置（11f）和所述多个第二极耳（12B）的弯折位置（12f）在所述第一方向（d1）上与所述隔离件（13）具有间隙；所述多个第一极耳（11B）的弯折位置（11f）在所述第一方向（d1）上与所述隔离件（13）的间隙的最小距离被定义为第一最小距离L1，所述多个第二极耳（12B）的弯折位置（12f）在所述第一方向（d1）上与所述隔离件（13）的间隙的最小距离被定义为第二最小距离L2；
其中，所述多个第一极耳（11B）的材料的熔点小于所述多个第二极耳（12B）的材料的熔点，所述第一最小距离L1小于或等于所述第二最小距离L2；或者，所述多个第一极耳（11B）的材料的熔点大于所述多个第二极耳（12B）的材料的熔点，所述第二最小距离L2小于或等于所述第一最小距离L1。
2.根据权利要求1所述的电池单体（30），其特征在于，所述多个第一极耳（11B）的弯折位置（11f）为所述多个第一极耳（11B）的裁切根部（11r），和/或，所述多个第二极耳（12B）的弯折位置（12f）为所述多个第二极耳（12B）的裁切根部（12r）。
3.根据权利要求1所述的电池单体（30），其特征在于，在所述第一方向（d1）上，所述多个第一极耳（11B）的弯折位置（11f）与所述多个第一极耳（11B）的极耳顶部（11t）之间具有第三最小距离L3，所述多个第二极耳（12B）的弯折位置（12f）与所述多个第二极耳（12B）的极耳顶部（12t）之间具有第四最小距离L4；
所述多个第一极耳（11B）在所述第一极耳（11B）的厚度方向上的第一厚度t1小于所述多个第二极耳（12B）在所述第二极耳（12B）的厚度方向上的第二厚度t2，所述第三最小距离L3大于或等于所述第四最小距离L4。
4.根据权利要求1所述的电池单体（30），其特征在于，在所述第一方向（d1）上，所述多个第一极耳（11B）的弯折位置（11f）与所述多个第一极耳（11B）的极耳顶部（11t）之间具有第三最小距离L3，所述多个第二极耳（12B）的弯折位置（12f）与所述多个第二极耳（12B）的极耳顶部（12t）之间具有第四最小距离L4；
所述多个第一极耳（11B）在所述第一极耳（11B）的厚度方向上的第一厚度t1大于所述多个第二极耳（12B）在所述第二极耳（12B）的厚度方向上的第二厚度t2，所述第三最小距离L3小于或等于所述第四最小距离L4。
5.根据权利要求3或4所述的电池单体（30），其特征在于，所述多个第一极耳（11B）在所述第一极耳（11B）的厚度方向上的第一厚度t1和所述第三最小距离L3的乘积A与所述多个第二极耳（12B）在所述第二极耳（12B）的厚度方向上的第二厚度t2和所述第四最小距离L4的乘积B的比值A/B满足：0.2≤A/B≤4，其中所述第一厚度t1、第二厚度t2、第三最小距离L3、第四最小距离L4的单位相同。
6.根据权利要求5所述的电池单体（30），其特征在于，所述比值A/B满足：0.5≤A/B≤2。
7.根据权利要求3或4所述的电池单体（30），其特征在于，所述多个第一极耳（11B）在所述第一极耳（11B）的厚度方向上的第一厚度t1和所述第三最小距离L3的乘积A与所述多个第二极耳（12B）在所述第二极耳（12B）的厚度方向上的第二厚度t2和所述第四最小距离L4的乘积B的比值A/B满足：A/B<1，其中所述第一厚度t1、第二厚度t2、第三最小距离L3、第四最小距离L4的单位相同，所述第一导电件（21）在所述第一方向（d1）上的第三厚度t3小于所述第二导电件（22）在所述第一方向（d1）上的第四厚度t4。
8.根据权利要求3或4所述的电池单体（30），其特征在于，所述多个第一极耳（11B）在所述第一极耳（11B）的厚度方向上的第一厚度t1和所述第三最小距离L3的乘积A与所述多个第二极耳（12B）在所述第二极耳（12B）的厚度方向上的第二厚度t2和所述第四最小距离L4的乘积B的比值A/B满足：A/B>1，其中所述第一厚度t1、第二厚度t2、第三最小距离L3、第四最小距离L4的单位相同，所述第一导电件（21）在所述第一方向（d1）上的第三厚度t3大于所述第二导电件（22）在所述第一方向（d1）上的第四厚度t4。
9.根据权利要求1所述的电池单体（30），其特征在于，在所述第一方向（d1）上，所述第一极耳堆叠结构（111）和所述第二极耳堆叠结构（121）均位于所述卷绕结构（100）的同侧端部。
10.根据权利要求1所述的电池单体（30），其特征在于，在所述第一方向（d1）上，所述第一极耳堆叠结构（111）和所述第二极耳堆叠结构（121）分别位于所述卷绕结构（100）的相对两侧端部。
11. 根据权利要求1所述的电池单体（30），其特征在于，还包括：
外壳（31），具有容纳所述电极组件（10）、所述第一导电件（21）和所述第二导电件（22）的腔室；和
电极端子（32），设置在所述外壳（31）的壁部，并与所述第一导电件（21）或所述第二导电件（22）电连接。
12.根据权利要求11所述的电池单体（30），其特征在于，所述外壳（31）包括壳体（311）和端盖（312），所述壳体（311）的一端具有开口（311A），所述端盖（312）盖合于所述开口（311A），所述壳体（311）包括侧壁（311B）和底壁（311C），所述侧壁（311B）环绕于所述电极组件（10）的外侧，所述底壁（311C）与所述开口（311A）相对设置，所述外壳（31）的壁部为所述端盖（312）或所述底壁（311C）。
13.根据权利要求1所述的电池单体（30），其特征在于，所述第一极片（11）还包括第一集流体基材（11A），所述多个第一极耳（11B）与所述第一集流体基材（11A）连接，并沿所述卷绕方向（wd）间隔排布，在所述第一方向（d1）上，所述多个第一极耳（11B）的弯折位置（11f）位于所述隔离件（13）远离所述第一集流体基材（11A）的一侧；
所述第二极片（12）还包括第二集流体基材（12A），所述多个第二极耳（12B）与所述第二集流体基材（12A）连接，并沿所述卷绕方向（wd）间隔排布，在所述第一方向（d1）上，所述多个第二极耳（12B）的弯折位置（12f）位于所述隔离件（13）远离所述第二集流体基材（12A）的一侧。
14.一种电池（40），其特征在于，包括：
权利要求1~13任一所述的电池单体（30）。
15.一种用电装置，其特征在于，包括：
权利要求14所述的电池（40）。
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