CN116686151A - 电池和用电装置 - Google Patents

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姚鹏程
张文辉
陈兴地
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Abstract

一种电池和用电装置，电池包括箱体和电池单体，箱体内设有容纳腔，容纳腔包括在竖直方向上相对设置的顶壁和底壁，电池单体设于容纳腔内，电池单体包括电极组件和电极端子，电极组件与电极端子电连接，电池单体固定于容纳腔内，电极端子朝向容纳腔的底壁设置。

Description

电池和用电装置
相关申请的交叉引用
本申请基于申请号为PCT/CN2022/098355、申请日为2022年06月13日的国际专利申请，申请号为PCT/CN2022/077998、申请日为2022年02月25日的国际专利申请，申请号为PCT/CN2022/098380、申请日为2022年06月13日的国际专利申请，申请号为PCT/CN2022/098343、申请日为2022年06月13日的国际专利申请，申请号为PCT/CN2022/098348、申请日为2022年06月13日的国际专利申请，申请号为PCT/CN2022/098373、申请日为2022年06月13日的国际专利申请，申请号为PCT/CN2022/098370、申请日为2022年06月13日的国际专利申请，申请号为PCT/CN2022/077993、申请日为2022年02月25日的国际专利申请，申请号为PCT/CN2022/101440、申请日为2022年06月27日的国际专利申请，申请号为PCT/CN2022/101406、申请日为2022年06月27日的国际专利申请，申请号为PCT/CN2022/101414、申请日为2022年06月27日的国际专利申请，申请号为PCT/CN2022/101517、申请日为2022年06月27日的国际专利申请，申请号为PCT/CN2022/101393、申请日为2022年06月27日的国际专利申请提出，并要求上述国际专利申请的优先权，上述国际专利申请的全部内容在此引入本申请作为参考。
技术领域
本申请涉及电池技术，尤其是涉及一种电池和用电装置。
背景技术
近年来，新能源汽车的出现对于社会发展和环境保护均起到了巨大的推动作用，动力电池作为一种可充电的电池是新能源汽车的动力来源，在新能源汽车领域中被广泛应用。
在一些情形下，电池的能量密度不高，导致空间浪费，进而影响用电装置的性能；并且，现有的电池刚性较差，无法直接承受用电装置其它部位带来的载荷，容易产生安全事故，影响用电装置的安全性。
发明内容
本申请旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种电池，能提升电池的能量密度和安全性。
本申请还提出一种具有上述电池的用电装置。
根据本申请第一方面实施例的电池，包括：箱体，所述箱体内设有容纳腔，所述容纳腔包括在竖直方向上相对设置的顶壁和底壁；电池单体，所述电池单体设于所述容纳腔内，所述电池单体包括电极组件和电极端子，所述电极组件与所述电极端子电连接，所述电池单体固定于所述容纳腔内，所述电极端子朝向所述容纳腔的所述底壁设置。
上述技术方案中，将电池单体设置于箱体内，电极端子朝向底壁设置，能够提高电池的安全性。
在一些实施例中，所述电池单体具有相连的第一壁和第二壁，所述第一壁为所述电池单体中面积最大的壁，所述第二壁和所述第一壁相交设置。
在一些实施例中，所述电极端子设于所述第一壁。
在一些实施例中，所述电池单体为多个且在第一方向排布设置，在所述第一方向上，每个所述电池单体设有与所述第一壁相对设置的第一表面，所述第一表面设有避让槽，相邻的两个所述电池单体中的其中一个所述电池单体的所述避让槽用于容纳另一个所述电池单体的所述电极端子，所述第一方向垂直于所述第一壁。
在一些实施例中，所述电极端子设置于所述第二壁。
在一些实施例中，所述电池单体包括相对设置的两个所述第一壁和相对设置的两个所述第二壁，所述电极端子设置为至少两个；至少两个所述电极端子设置于同一个所述第二壁；或者，每个所述第二壁设置有至少一个所述电极端子。
在一些实施例中，所述第一壁形成为圆筒状。
在一些实施例中，所述第一壁的轴向两端均设有所述第二壁，至少一个所述第二壁设有所述电极端子。
在一些实施例中，其中一个所述第二壁设有外露的所述电极端子，所述电极组件包括正极片和负极片，所述正极片和所述负极片中的其中一个与所述电极端子电连接，所述正极片和所述负极片中的另一个与所述第一壁或另一个所述第二壁电连接。
在一些实施例中，至少一个所述电池单体为软包电池单体。
在一些实施例中，所述电池单体还包括泄压机构，所述泄压机构与所述电极端子设置于所述电池单体的同一个壁。
在一些实施例中，所述电池单体还包括泄压机构，所述泄压机构与所述电极端子分别设置于所述电池单体的两个壁。
在一些实施例中，所述箱体包括主体及设置于所述主体底部的底盖，所述底盖与所述主体密封连接并共同形成封闭的所述容纳腔。
在一些实施例中，所述底盖面向所述电池单体的壁构成所述容纳腔的所述底壁。
在一些实施例中，所述底盖可拆卸地连接于所述主体底部。
在一些实施例中，所述底盖具有面向所述容纳腔的特征面，所述特征面被构造为平面。
在一些实施例中，所述箱体的顶部设有承载件，所述电池单体设于所述承载件表面。
在一些实施例中，所述承载件面向所述电池单体的壁构成所述容纳腔的所述顶壁。
在一些实施例中，所述承载件的最小厚度H与所述电池的重量M1满足：0.0002mm/kg＜H/M1≤0.2mm/kg。
在一些实施例中，所述承载件用于界定所述容纳腔，所述电池单体悬吊于所述承载件。
在一些实施例中，所述电池单体与所述承载件粘接。
在一些实施例中，所述电池单体面向所述承载件的外表面为第一外表面，所述电极端子布置于所述电池单体除所述第一外表面之外的外表面。
在一些实施例中，所述电池单体具有与所述第一外表面相背设置的第二外表面，所述电极端子布置于所述第二外表面。
在一些实施例中，所述电池单体为多个，多个所述电池单体在第二方向排布设置，所述第二方向垂直于所述竖直方向；所述承载件与多个所述电池单体的顶壁相连，所述电池单体位于所述承载件下方，所述承载件在所述竖直方向上的尺寸N与所述电池单体的重量M2之间的关系满足：0.04mm/kg≤N/M2≤100mm/kg。
在一些实施例中，所述承载件内部设置有空腔。
在一些实施例中，所述空腔用于容纳换热介质以给所述电池单体调节温度。
在一些实施例中，在所述竖直方向上，所述承载件的远离所述电池单体的表面设有加强筋。
在一些实施例中，所述承载件具有面向所述容纳腔的承载面，所述承载面被构造为平面。
在一些实施例中，所述承载件具有承载部及连接部，所述连接部围合连接在所述承载部的边缘，所述承载部用于界定所述容纳腔，所述连接部连接于所述箱体除所述承载件之外的部分；其中，所述承载部面向所述容纳腔的内表面构造形成所述承载面。
在一些实施例中，所述承载部相较于所述连接部沿背离所述容纳腔的方向突出设置。
在一些实施例中，所述箱体包括底盖和边框，所述边框围合形成有在所述竖直方向的两端贯通设置的围合空间，所述底盖和所述承载件分别盖合于所述围合空间在所述竖直方向的相背两端，所述底盖、所述边框和所述承载件共同围合形成所述容纳腔。
在一些实施例中，所述电池单体以端盖朝向所述底壁的方式倒置于所述箱体内，所述端盖设置有泄压机构和所述电极端子，所述泄压机构及所述电极端子均朝向所述底壁设置。
在一些实施例中，所述电池还包括连接板和连接器，所述连接板设在所述箱体的一侧沿水平方向突出设置，所述连接板与所述底壁在所述竖直方向上形成容纳部，所述连接器设置在所述容纳部内且连接于所述连接板，所述连接器与所述电池单体电连接。
在一些实施例中，所述电池还包括防护组件，所述防护组件设置于所述电池单体与所述底壁之间，以支撑承载所述电池单体。
在一些实施例中，所述电池还包括汇流部件，所述汇流部件用于与至少两个所述电池单体的所述电极端子电连接，所述防护组件设置于所述底壁和所述汇流部件之间，所述防护组件用于使得所述电池单体与所述底壁绝缘设置。
在一些实施例中，所述防护组件包括防护条，所述防护条抵接于所述电池单体。
在一些实施例中，所述防护条与所述电池单体和/或所述箱体固定连接。
在一些实施例中，所述防护条与所述电池单体和/或所述箱体粘接。
在一些实施例中，所述防护条设置有多个，多个所述防护条在第二方向上间隔设置，并沿第一方向延伸，所述第一方向、所述第二方向与所述竖直方向两两垂直。
在一些实施例中，所述防护组件还包括主板，所述防护条连接于所述主板，所述主板位于所述防护条与所述底壁之间。
在一些实施例中，所述主板抵接于所述底壁。
在一些实施例中，所述主板与所述底壁固定连接。
在一些实施例中，所述主板与所述防护条一体成型或可拆卸连接。
在一些实施例中，所述电池单体的端盖包括功能区和肩部，所述功能区设置有所述电极端子，所述肩部沿第二方向位于所述功能区两侧，所述电池单体通过所述肩部抵接于所述防护条，所述第二方向垂直于所述竖直方向。
在一些实施例中，在所述竖直方向上，所述防护条的厚度大于所述电极端子的外露于所述电池单体的部分的延伸高度。
在一些实施例中，所述防护条抵接于所述电极端子，或者所述防护条与所述电极端子间隔设置。
在一些实施例中，所述电极端子在所述底壁上的正投影位于相邻的所述防护条在所述底壁上的正投影之间。
在一些实施例中，相邻的两个所述电池单体的所述电极端子通过汇流部件电连接，在所述第一方向上，相邻的两个所述防护条中一者的延伸长度小于另一者的延伸长度，以形成避让缺口，所述避让缺口用于避让所述汇流部件。
在一些实施例中，所述电池单体还包括泄压机构，所述泄压机构与所述电极端子同侧设置，所述泄压机构在所述底壁的正投影位于相邻所述防护条在所述底壁的正投影之间。
在一些实施例中，在所述竖直方向上，所述电池单体的所述端盖与所述底壁之间具有第一距离H1，所述第一距离H1满足2mm＜H1＜30mm。
在一些实施例中，所述第一距离H1与单个所述电池单体的重量M2之比H1/M2满足0.2mm/Kg＜H1/M2＜50mm/Kg。
在一些实施例中，所述电池单体还包括电池盒，所述电极组件容纳于所述电池盒内，所述电池盒设置有泄压机构，所述泄压机构与所述电池盒一体成型。
在一些实施例中，所述电池盒包括一体成型的非薄弱区和薄弱区，所述电池盒设置有槽部，所述非薄弱区形成于所述槽部的周围，所述薄弱区形成于所述槽部的底部，所述薄弱区被配置为在所述电池单体泄放内部压力时被破坏，所述泄压机构包括所述薄弱区。
在一些实施例中，所述薄弱区的平均晶粒尺寸为S1，所述非薄弱区的平均晶粒尺寸为S2，满足：0.05≤S1/S2≤0.9。
在一些实施例中，所述薄弱区的最小厚度为A1，满足：1≤A1/S1≤100。
在一些实施例中，所述薄弱区的最小厚度为A1，所述薄弱区的硬度为B1，满足：5HBW/mm≤B1/A1≤10000HBW/mm。
在一些实施例中，所述薄弱区的硬度为B1，所述非薄弱区的硬度为B2，满足：1＜B1/B2≤5。
在一些实施例中，所述薄弱区的最小厚度为A1，所述非薄弱区的最小厚度为A2，满足：0.05≤A1/A2≤0.95。
在一些实施例中，所述电极组件包括正极片和负极片，所述正极片和/或所述负极片包括集流体和活性物质层，所述集流体包括支撑层和导电层，所述支撑层用于承载所述导电层，所述导电层用于承载所述活性物质层。
在一些实施例中，沿所述支撑层的厚度方向，所述导电层设置于所述支撑层的至少一侧。
在一些实施例中，所述导电层的常温薄膜电阻RS满足：0.016Ω/□≤RS≤420Ω/□。
在一些实施例中，所述导电层的材料选自铝、铜、钛、银、镍铜合金、铝锆合金中的至少一种。
在一些实施例中，所述支撑层的材料包括高分子材料及高分子基复合材料中的一种或多种。
在一些实施例中，所述支撑层的厚度d1与所述支撑层的透光率k满足：当12μm≤d1≤30μm时，30％≤k≤80％；或者，当8μm≤d1＜12μm时，40％≤k≤90％；或者，当1μm≤d1＜8μm时，50％≤k≤98％。
在一些实施例中，所述电极组件包括正极片，所述正极片包括正极集流体和涂覆于所述正极集流体表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料，所述正极活性材料具有内核及包覆所述内核的壳，所述内核包括三元材料、dLi2MnO3·(1-d)LiMO2以及LiMPO4中的至少一种，0＜d＜1，所述M包括选自Fe、Ni、Co、Mn中的一种或多种，所述壳含有结晶态无机物，所述结晶态无机物使用X射线衍射测量的主峰的半高全宽为0-3°，所述结晶态无机物包括选自金属氧化物以及无机盐中的一种或多种。
在一些实施例中，所述壳包括所述金属氧化物以及所述无机盐中的至少之一，以及碳。
在一些实施例中，所述电极组件包括正极片，所述正极片包括正极集流体和涂覆于所述正极集流体表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料，所述正极活性材料具有LiMPO4，所述M包括Mn，以及非Mn元素，所述非Mn元素满足以下条件的至少之一：所述非Mn元素的离子半径为a，锰元素的离子半径为b，|a-b|/b不大于10％；所述非Mn元素的化合价变价电压为U，2V<U<5.5V；所述非Mn元素和O形成的化学键的化学活性不小于P-O键的化学活性；所述非Mn元素的最高化合价不大于6。
在一些实施例中，所述非Mn元素包括第一掺杂元素和第二掺杂元素中的一种或两种，所述第一掺杂元素为锰位掺杂，所述第二掺杂元素为磷位掺杂。
在一些实施例中，所述第一掺杂元素满足以下条件的至少之一：所述第一掺杂元素的离子半径为a，锰元素的离子半径为b，|a-b|/b不大于10％；所述第一掺杂元素的化合价变价电压为U，2V<U<5.5V。
在一些实施例中，所述第二掺杂元素满足以下条件的至少之一：所述第二掺杂元素和O形成的化学键的化学活性不小于P-O键的化学活性；所述第二掺杂元素的最高化合价不大于6。
在一些实施例中，所述正极活性材料还具有包覆层。
在一些实施例中，所述包覆层包括碳。
在一些实施例中，所述包覆层中的碳为SP2形态碳与SP3形态碳的混合物。
在一些实施例中，所述SP2形态碳与SP3形态碳的摩尔比为在0.1-10范围内的任意数值。
根据本申请第二方面实施例的用电装置，包括根据本申请上述第一方面实施例的电池，所述电池用于提供电能。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本申请一个实施例的用电装置的示意图；
图2是根据本申请一个实施例的电池的爆炸图；
图3是根据本申请另一个实施例的电池的爆炸图；
图4是根据本申请一个实施例的电池单体的爆炸图；
图5是图4中所示的电池单体的示意图；
图6是根据本申请另一个实施例的电池单体的排布示意图；
图7是根据本申请一个实施例的电池的爆炸图；
图8是图7中所示的电池单体的排布示意图；
图9是根据本申请一个实施例的电池单体的示意图；
图10为本申请一些实施例提供的电池的结构示意图；
图11为图10中所示的电池的爆炸图；
图12为本申请一些实施例中提供的底盖的结构示意图；
图13为图12所述的底盖的俯视图；
图14为图12所示的底盖的主视图；
图15为本申请另一些实施例中提供的底盖的结构示意图；
图16为图10所示的电池的剖视图；
图17为图14所示的底盖在竖直方向的正投影示意图；
图18为本申请一些实施例中的电池单体的外形示意图；
图19为图18所示的电池单体的主视图；
图20为本申请一些实施例中的承载件的结构示意图；
图21为本申请另一些实施例中的承载件的结构示意图；
图22为图21所示的承载件在竖直方向的正投影图；
图23为图10所示的电池的主视图；
图24为本申请的一些实施例中电池应用于车身的示意图；
图25是图24中所示的电池的示意图；
图26为图24所示结构的第一分解状态图；
图27为图24所示结构的第二分解状态图；
图28本申请的一些实施例中电池与车身的安装关系示意图；
图29为本申请一些实施例提供的电池的示意图；
图30为本申请一些实施例的承载件的结构示意图；
图31为本申请一些实施例的承载件的结构示意图；
图32为本申请一些实施例的承载件的结构示意图；
图33为本申请一些实施例的承载件的结构示意图；
图34为本申请一些实施例的承载件的结构示意图；
图35是本申请一些实施例的电池的结构示意图；
图36为本申请一实施例的电池的结构示意图；
图37为图36中所示的电池模块的示意图；
图38为本申请一些实施例的电池单体与加强件配合的示意图；
图39为本申请一些实施例的电池单体与加强件配合的示意图；
图40为本申请一些实施例的电池单体与加强件配合的示意图；
图41为本申请一些实施例的电池的爆炸图；
图42为图41中所示的电池的防护组件的结构示意图；
图43为图41所示的电池的剖视示意图；
图44为图43在圆框B处的放大示意图；
图45为本申请一些实施例的对电池进行碰撞测试的碰撞测试装置A的结构示意图；
图46为本申请一些实施例的电极端子的布置示意图；
图47为本申请一些实施例的电池单体与加强件配合的示意图；
图48为本申请一些实施例提供的外壳的结构示意图；
图49为图48所示的外壳的C-C剖视图；
图50为图49所示的外壳的晶粒图(示意图)；
图51为图49所示的外壳的E处的局部放大图；
图52为本申请另一些实施提供的外壳的局部放大图；
图53为本申请又一些实施例提供的外壳的结构示意图(示出一级刻痕槽)；
图54为图53所示的外壳的E-E剖视图；
图55为本申请再一些实施例提供的外壳的结构示意图(示出一级刻痕槽)；
图56为图55所示的外壳的F-F剖视图；
图57为本申请另一些实施例提供的外壳的结构示意图(示出一级刻痕槽)；
图58为图57所示的外壳的G-G剖视图；
图59为本申请又一些实施例提供的外壳的结构示意图(示出两级刻痕槽)；
图60为图59所示的外壳的K-K剖视图；
图61为本申请再一些实施例提供的外壳的结构示意图(示出两级刻痕槽)；
图62为图61所示的外壳的M-M剖视图；
图63为本申请另一些实施例提供的外壳的结构示意图(示出两级刻痕槽)；
图64为图63所示的外壳的N-N剖视图；
图65为本申请一些实施例提供的外壳的轴测图；
图66为图65所示的外壳的结构示意图(示出一级刻痕槽和一级沉槽)；
图67为图66所示的外壳的O-O剖视图；
图68为本申请再一些实施例提供的外壳的结构示意图(示出一级刻痕槽和一级沉槽)；
图69为图68所示的外壳的P-P剖视图；
图70为本申请另一些实施例提供的外壳的结构示意图(示出一级刻痕槽和一级沉槽)；
图71为图70所示的外壳部件的Q-Q剖视图；
图72为本申请一些实施例提供的外壳的结构示意图(示出一级刻痕槽和两级沉槽)；
图73为图72所示的外壳部件的R-R剖视图；
图74为本申请再一些实施例提供的外壳的结构示意图(示出一级刻痕槽和两级沉槽)；
图75为图74所示的外壳的S-S剖视图；
图76为本申请另一些实施例提供的外壳部件的结构示意图(示出一级刻痕槽和两级沉槽)；
图77为图76所示的外壳的T-T剖视图；
图78为本申请其他实施例提供的外壳的结构示意图；
图79为本申请另一些实施例提供的外壳的晶粒图(示意图)；
图80为本申请一些实施例提供的端盖的结构示意图；
图81为本申请一些实施例提供的壳体的结构示意图；
图82为本申请另一些实施例提供的壳体的结构示意图；
图83为本申请一些实施例提供的电池单体的结构示意图；
图84为本申请某一具体实施方式的正极集流体的结构示意图；
图85为本申请又一具体实施方式的正极集流体的结构示意图；
图86为本申请某一具体实施方式的负极集流体的结构示意图；
图87为本申请又一具体实施方式的负极集流体的结构示意图；
图88为本申请某一具体实施方式的正极片的结构示意图；
图89为本申请又一具体实施方式的正极片的结构示意图；
图90为本申请某一具体实施方式的负极片的结构示意图；
图91为本申请又一具体实施方式的负极片的结构示意图；
图92为本申请一次穿钉实验示意图；
图93为锂离子电池1#和锂离子电池4#在一次穿钉实验后的温度变化曲线；
图94为锂离子电池1#和锂离子电池4#在一次穿钉实验后的电压变化曲线；
图95为未掺杂的LiMnPO4和实施例2制备的正极活性材料的X射线衍射图谱(XRD)图；
图96为实施例2制备的正极活性材料的X射线能量色散谱(EDS)图；
图97为本申请所述的具有核-壳结构的正极活性材料的示意图；
图98为本申请一实施方式的具有核壳结构的正极活性材料的示意图。
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，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；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；“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”、“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。
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。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的具体结构进行限定。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，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。
本申请中术语“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。如果没有特别的说明，在本申请中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“A或B”表示“A，B，或A和B两者”；更具体地，以下任一条件均满足条件“A或B”：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)；或A为假(或不存在)而B为真(或存在)；或A和B都为真(或存在)。
如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。
本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
例如，如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。本申请中，“约”某个数值表示一个范围，表示该数值±10％的范围。
如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。
需要说明的是，在本文中，术语“包覆层”、“包覆”是指包覆在磷酸锰锂等内核材料上的物质层，所述物质层可以完全或部分地包覆内核，使用“包覆层”只是为了便于描述，并不意图限制本申请。另外，每一层包覆层可以是完全包覆，也可以是部分包覆。同样地，术语“包覆层的厚度”是指包覆在内核上的所述物质层在内核径向上的厚度。
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。
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。
箱体10可以包括第一部分101和第二部分102(如图2和图3所示)，第一部分101与第二部分102相互盖合，第一部分101和第二部分102共同限定出用于容纳电池单体20的容纳腔10a。第二部分102可以是一端开口的空心结构，第一部分101为板状结构，第一部分101盖合于第二部分102的开口侧，以形成具有容纳腔10a的箱体；第一部分101和第二部分102也均可以是一侧开口的空心结构，第一部分101的开口侧盖合于第二部分102的开口侧，以形成具有容纳腔10a的箱体。当然，箱体10可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
为提高第一部分101与第二部分102连接后的密封性，第一部分101与第二部分102之间也可以设置密封件，比如，密封胶、密封圈等。
箱体10的材质可以是如铝合金、铁合金等合金材料，也可以是如聚碳酸酯、聚异氰脲酸酯泡沫塑料等高分子材料，或者是如玻璃纤维加环氧树脂的复合材料。
电池单体包括电极组件和电解液，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。
对上述隔离膜没有特别的限制，可以选用任意公知的具有电化学稳定性和化学稳定性的多孔结构隔离膜，例如可以是玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的一种或多种的单层或多层薄膜。隔离膜的材质可以为聚丙烯(PP)或聚乙烯(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。
上述电解液包括有机溶剂和电解质盐，其中电解质盐在正负两极之间起传输离子的作用，有机溶剂作为传输离子的介质。电解质盐可以是本领域已知的用于电池单体的电解液的电解质盐，例如LiPF6(六氟磷酸锂)、LiBF4(四氟硼酸锂)、LiClO4(高氯酸锂)、LiAsF6(六氟砷酸锂)、LiFSI(双氟磺酰亚胺锂)、LiTFSI(双三氟甲磺酰亚胺锂)、LiTFS(三氟甲磺酸锂)、LiDFOB(二氟草酸硼酸锂)、LiBOB(二草酸硼酸锂)、LiPO2F2(二氟磷酸锂)、LiDFOP(二氟二草酸磷酸锂)及LiTFOP(四氟草酸磷酸锂)中的一种或多种；有机溶剂可以是本领域已知的用于电池单体的电解液的有机溶剂，例如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸丁烯酯(BC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、甲酸甲酯(MF)、乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯(PA)、丙酸甲酯(MP)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、丁酸甲酯(MB)、丁酸乙酯(EB)、1,4-丁内酯(GBL)、环丁砜(SF)、二甲砜(MSM)、甲乙砜(EMS)及二乙砜(ESE)中的一种或多种，优选为两种以上，可以根据实际需求选择合适的电解质盐和有机溶剂。
当然，电池单体还可以不包括电解液。
为了满足不同的电力需求，电池可以包括多个电池单体，其中，多个电池单体之间可以串联或并联或混联，混联是指串联和并联的混合。可选地，多个电池单体可以先串联或并联或混联组成电池模块，多个电池模块再串联或并联或混联组成电池。也就是说，多个电池单体可以直接组成电池，也可以先组成电池模块或电池组，电池模块或电池组再组成电池。电池再进一步设置于用电装置中，为用电装置提供电能。
目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。
在相关技术中，电池箱体的开口常在垂直方向上朝向上方，电池单体固定于电池箱体底部，电极端子朝向覆盖于箱体开口的盖体。
然而，在如以上设置的电池中，申请人注意到，由于电池设置于用电装置中时，电池单体固定于电池箱体底部，使得更容易受到碰撞的电池箱体顶部的刚性较差，并且，电池在碰撞过程中，内部的电池单体受力不均，使得电池容易发生损坏，导致电池安全性较差，影响电池的使用性能。
鉴于此，本申请实施例提供了一种技术方案，在本申请实施例中，在电池中设置电池单体容纳于箱体的容纳腔内，并使电池单体固定于容纳腔内，且电池单体的电极端子朝向容纳腔的底壁设置。这样，可以有效提升电池的安全性。
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。
应理解，本申请实施例描述的技术方案不仅仅局限适用于上述所描述的装置，还可以适用于所有使用电池的装置，但为描述简洁，下述实施例均以电动车辆为例进行说明。
例如，如图1所示，为本申请一个实施例的一种车辆1000的结构示意图，车辆1000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。车辆1000的内部可以设置马达101、控制器102以及电池100，控制器102用来控制电池100为马达101的供电。例如，在车辆1000的底部或车头或车尾可以设置电池100。电池100可以用于车辆1000的供电，例如，电池100可以作为车辆1000的操作电源，用于车辆1000的电路系统，例如，用于车辆1000的启动、导航和运行时的工作用电需求。在本申请的另一实施例中，电池100不仅仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
为了满足不同的使用电力需求，电池100可以包括一个或多个电池单体20。例如，如图2和图3所示，为本申请一个实施例的一种电池100的结构示意图，电池100可以包括多个电池单体20。电池100还可以包括箱体10，箱体10内部为中空结构，多个电池单体20容纳于箱体10内。例如，多个电池单体20相互并联或串联或混联组合后置于箱体10内。
可选地，电池100还可以包括其他结构，在此不再一一赘述。例如，该电池100还可以包括汇流部件，汇流部件用于实现多个电池单体20之间的电连接，例如并联或串联或混联。具体地，汇流部件可通过连接电池单体20的电极端子实现电池单体20之间的电连接。进一步地，汇流部件可通过焊接固定于电池单体20的电极端子。多个电池单体20的电能可进一步通过导电机构穿过箱体而引出。可选地，导电机构也可属于汇流部件。
根据不同的电力需求，电池单体20的数量可以设置为任意数值，例如电池单体20可以为一个。多个电池单体20可通过串联、并联或混联的方式连接以实现较大的容量或功率。由于每个电池100中包括的电池单体20的数量可能较多，为了便于安装，可以将电池单体20分组设置，每组电池单体20组成电池模块。电池模块中包括的电池单体20的数量不限，可以根据需求设置。电池可以包括多个电池模块，这些电池模块可通过串联、并联或混联的方式进行连接。
如图4所示，为本申请一个实施例的一种电池单体20的结构示意图，电池单体20包括一个或多个电极组件22、壳体211和端盖212。壳体211和端盖212形成电池单体20的外壳或电池盒21。壳体211的壁以及端盖212均称为电池单体20的壁，其中对于长方体型电池单体20，壳体211的壁包括底壁和四个侧壁。壳体211根据一个或多个电极组件22组合后的形状而定，例如，壳体211可以为中空的长方体或正方体或圆柱体，且壳体211的其中一个面具有开口以便一个或多个电极组件22可以放置于壳体211内。例如，当壳体211为中空的长方体或正方体时，壳体211的其中一个平面为开口面，即该平面不具有壁体而使得壳体211内外相通。当壳体211可以为中空的圆柱体时，壳体211的端面为开口面，即该端面不具有壁体而使得壳体211内外相通。端盖212覆盖开10口并且与壳体211连接，以形成放置电极组件22的封闭的腔体。壳体211内填充有电解质，例如电解液；壳体211的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。
该电池单体20还可以包括两个电极端子214，两个电极端子214可以设置在端盖212上。端盖212通常是平板形状，两个电极端子214固定在端盖212的平板面上，两个电极端子214分别为正电极端子214a和负电极端子214b。每个电极端子214各对应设置一个连接构件23，或者也可以称为集流构件，其位于端盖212与电极组件22之间，用于将电极组件22和电极端子214实现电连接。
如图4所示，每个电极组件22具有第一极耳221a和第二极耳222a。第一极耳221a和第二极耳222a的极性相反。例如，当第一极耳221a为正极极耳时，第二极耳222a为负极极耳。一个或多个电极组件22的第一极耳221a通过一个连接构件23与一个电极端子连接，一个或多个电极组件22的第二极耳222a通过另一个连接构件23与另一个电极端子连接。例如，正电极端子214a通过一个连接构件23与正极极耳连接，负电极端子214b通过另一个连接构件23与负极极耳连接。
在该电池单体20中，根据实际使用需求，电极组件22可设置为单个，或多个，如图4所示，电池单体20内设置有4个独立的电极组件22。
电池单体20上还可设置泄压机构213。泄压机构213用于电池单体20的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放内部压力或温度。具体来说，泄压机构213是指在电池单体20的内部压力达到预定阈值时致动以泄放内部压力的元件或部件。即当电池单体2的内部压力达到预定阈值时，泄压机构213产生动作或被激活至一定的状态，从而使得电池单体20的内部压力得以被泄放。泄压机构213产生的动作可以包括但不限于：泄压机构213中的至少一部分破裂、破碎、被撕裂或者打开，从而形成可供内部压力泄放的开口或通道等。此时，电池单体20的内部的高温高压物质作为排放物会从致动的部位向外排出。以此方式能够在可控压力的情况下使电池单体20发生泄压，从而避免潜在的更严重的事故发生。泄压机构213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元件或构造。
例如，泄压机构213可以为温敏泄压机构，温敏泄压机构被配置为在设有泄压机构213的电池单体20的内部温度达到阈值时能够熔化；和/或，泄压机构213可以为压敏泄压机构，压敏泄压机构被配置为在设有泄压机构213的电池单体20的内部气压达到阈值时能够破裂。
图10和图11示出了本申请一个实施例的电池100的结构示意图。
电池100包括箱体10和电池单体20，箱体10内设有容纳腔10a，容纳腔10a包括在竖直方向z上相对设置的顶壁101和底壁102，顶壁101和底壁102沿竖直方向由上至下依次设置，电池单体20设于容纳腔10a内，电池单体20包括电极组件22和电极端子214，电极组件22与电极端子214电连接，以使电池单体20用于提供电能。
其中，电池单体20固定于容纳腔10a内，电极端子214朝向容纳腔10a的底壁102设置，便于为电极端子214提供较大的电连接空间，能够提升电池100的能量密度，提升电池100的可用性和安全性。
示例性的，电池单体20固定于箱体10内的顶部，可以增加电池100顶部的刚度，以进一步增加电池100的安全性。
为便于描述，在本申请实施例中，以竖直方向为上下方向。应理解，电池100在使用时，竖直方向也可以为其他方向，此处不做具体限制。
在一些实施例中，如图5所示，电池单体20具有相连的第一壁201和第二壁202，第一壁201为电池单体中面积最大的壁，第二壁202和第一壁201相交设置。则第一壁201和第二壁202不平行，且第一壁201和第二壁202具有一条公共线。
可选地，电池单体20大致形成为长方体结构，且电池单体20的长度大于的电池单体20的宽度和电池单体20的高度，第一壁201位于电池单体20在第一方向x上的一侧，且电池单体20在第二方向y上的两侧中的至少一侧具有第二壁202，电池单体20在竖直方向z上的两侧中的至少一侧具有第二壁202，电极端子214可以设于电池单体20的在竖直方向z上的第二壁202；当然，如图6所示，电极端子214还可以设于电池单体20的在第二方向y上的第二壁202。
其中，电极端子214设置于第二壁202，则电极端子214设于电池单体20的除第一壁201以外的、且与第一壁201相交的壁上，以便于电极端子214的设置，同时便于实现电极端子214和加强件30(下文中描述)的避让，使得加强件30上可以无需设置避让电极端子214的避让部，有利于简化加强件30的结构。
可选地，在图6的示例中，电池单体20可以为刀片电池，电池单体20的长度＞电池单体20的宽度＞电池单体20的高度，电池单体20在第二方向y上的长度＞电池单体20在竖直方向z上的宽度＞电池单体20在第一方向x上的高度，第一壁201位于电池单体20的高度方向上的一端，电极端子214设于第二壁202，则电极端子214可以位于电池单体20长度方向上的一端或两端、和/或、电极端子214位于电池单体20宽度方向上的一端或两端。
当然，本申请中，电极端子214的设置位置不限于此。如图7和图8所示，电极端子214还可以设于第一壁201，同样便于电极端子214的布置；例如电池单体20为One-Stop电池单体。可见，本申请实施例中的电池100，电极端子214的设置位置具有良好的灵活性。
在一些实施例中，如图8所示，电池单体20为多个，且多个电池单体20在第一方向x排布设置，在第一方向x上，每个电池单体20设有与第一壁201相对设置的第一表面203，第一表面203设有避让槽203a，相邻的两个电池单体20中的其中一个电池单体20的避让槽203a用于容纳另一个电池单体20的电极端子214，第一方向x垂直于第一壁201，以便于实现多个电池单体20在第一方向上紧凑排布，节省占用空间。
在一些实施例中，如图4-图6所示，电极端子214设于第二壁202，电池单体20包括相对设置的两个第一壁201和相对设置的两个第二壁202，电极端子214设置为至少两个，多个电极端子214包括正极电极端子214a和负极电极端子214b。
其中，至少两个电极端子214设置于同一个第二壁202，以在保证相邻电极端子214具有合适间距的前提下，有利于节省电池单体20的占用空间；或者，每个第二壁202设置有至少一个电极端子214，以使位于不同第二壁202上的电极端子214具有足够的间距。
例如，在图4和图5的示例中，电池单体20包括沿第一方向x相对设置的两个第一壁201和沿竖直方向z相对设置的两个第二壁202，竖直方向z与第一方向x不平行，例如竖直方向z与第一方向x垂直；多个电极端子214均位于电池单体20在竖直方向z上的同一个第二壁202。
在一些实施例中，电极端子214设置于电池单体20在第二方向y上的第二壁202，或者电极端子214设置于电池单体20在竖直方向z上的第二壁202。
在图11的示例中，电极端子214设于电池单体20在竖直方向上朝向底壁102的第二壁202。
当然，对于长方体形状的电池单体20，电池单体20还可以包括沿第二方向y相对设置的两个第二壁202，第二方向y与第一方向不平行，例如第二方向y与第一方向x垂直；多个电极端子214均位于电池单体20在第二方向y上的同一个第二壁202。
无论多个电极端子214位于电池单体20在第二方向y上的一侧，还是位于电池单体20在竖直方向z上的一侧，当电池单体20为多个、且多个电池单体20沿第二方向y依次布置时，在第二方向y上，相邻的两个电池单体20的第二壁202相对。
需要说明的是，本申请中，第一壁201可以为平面或曲面，第二壁202为平面或曲面。
在一些实施例中，如图9所示，第一壁201形成为圆筒状；此时电池单体20可以大致为圆柱电池单体。
在一些实施例中，如图9所示，第一壁201的轴向两端均设有第二壁202，至少一个第二壁202设有电极端子214，则电池单体20的所有电极端子214均设于其中一个第二壁202上，或者，电池单体20的至少一个电极端子214设于其中一个第二壁202上，且电池单体20的其余电极端子214设于另一个第二壁202上。由此，便于实现电极端子214的灵活布置。
在一些实施例中，如图9所示，其中一个第二壁202设有外露的电极端子214，电极组件22包括正极片221和负极片222，正极片221和负极片222中的其中一个与电极端子214电连接，正极片221和负极片222中的另一个与第一壁201电连接，以便实现电池单体20的正常供电。
当然，正极片221和负极片222中的上述另一个还可以与另一个第二壁202电连接，也就是说，设有外露的电极端子214的第二壁202跟与正极片221和负极片222中的上述另一个电连接的第二壁202并非同一个壁，同样便于实现电池单体20的正常供电。
在一些实施例中，至少一个电池单体20为软包电池单体，则电池100包括一个电池单体20时，该电池单体20为软包电池单体；电池100包括多个电池单体20时，多个电池单体20中的至少一个为软包电池单体。由此，便于丰富电池100的种类、结构以及电池单体20的布局等，从而有利于使得电池100满足实际差异化需求。
在一些实施例中，如图4和图5所示，电池单体20还包括泄压机构213，泄压机构213与电极端子214设置于电池单体20的同一个壁，例如泄压机构213与电极端子214均设于第二壁202。
当然，在本申请其他实施例中，电池单体20还包括泄压机构213，泄压机构213与电极端子214分别设置于电池单体20的两个壁。
由此，泄压机构213相对于电极端子214的位置具有一定的灵活性。
目前，从市场形势的发展来看，电池的应用越加广泛。电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。
本申请人注意到，当外界的水汽进入到箱体内部时，会对箱体内部对箱体内的电池单体及其他器件造成腐蚀，降低电池的安全性及使用寿命。相关技术中，为了提高电池的密封性，会在箱体内部额外设置密封结构(如密封板)进行密封，但是额外设置的密封结构会增加电池的结构复杂性，且成本较高。
为了提高电池的安全性和使用寿命，申请人研究发现，可以将箱体自身设计成封闭结构，以降低电池结构的复杂性及电池的成本。
在一些实施例中，如图10和图11所示，箱体10包括主体11及设置与主体11底部的底盖12，底盖12与主体11共同围合形成容纳腔10a。
主体11可以是一体成型的结构，也可以由多个零部件装配形成。主体11可以是空心状的壳体结构，其自身界定有第一空间，第一空间的底部敞开，底盖12盖合在第一空间的敞开处。底盖12可以呈一侧开口的空心结构，自身可以具备第二空间，底盖12所具备的第二空间与主体11所具备的第一空间整体形成容纳腔10a。底盖12自身可以不具备形成容纳腔10a的空间，当底盖12盖设在主体11所具备第一空间的敞开处时，底盖12密封主体11所具备的第一空间且两者围合形成与第一空间等同的容纳腔10a，此时底盖12可以呈平板状结构。当然，箱体10的容纳腔10a也可以是主体11所具备的第一空间的部分所形成，此时可以是底盖12盖合在第一空间的敞开处并向第一空间凹陷并占用第一空间的部分空间，第一空间除去被底盖12所占用的部分空间形成箱体10的容纳腔10a。
可理解地，此时底盖12位于箱体10的底部，并用于与主体11一起界定容纳腔10a。具体地，底盖12可以但不限于是板状结构、块状结构等等，可以是平板状、弯板状等，具体不限定。
电池单体20位于容纳腔10a时，电池单体20可以设置于底盖12和/或主体11上。当主体11由多个零部件装配形成时，电池单体20可以设置于其中一个零部件上，也可以设置于全部零部件上。在一实施例中，主体11可以包括顶盖、围板和支撑板，围板围合形成有在竖直方向的两端开口的第三空间，顶盖和底盖12分别密封盖合在第三空间在竖直方向的两端，顶盖(例如后文所述的承载件11a)、围板(例如后文所述的边框11b)及底盖12共同围合形成容纳腔10a，支撑板位于第三空间内，电池单体20支撑在支撑板上。在其他实施例中，主体11可以包括下文描述的承载件11a和边框11b，具体详见下文；本申请中，承载件11a也可称为支撑板或顶板，边框11b也可称为侧板。
底盖12与主体11之间可以通过焊接、热熔连接、粘接、紧固连接、卡接等方式实现两者固定。其中，紧固连接是指通过紧固件13实现连接，紧固件13包括螺栓、插销、铆钉、销钉、螺钉等构件。其中，卡接是指通过卡合结构实现固定，例如底盖12上具有卡钩，主体11上具有卡口，卡钩卡合在卡口内时可实现底盖12与主体11的卡合固定。当然，底盖12与主体11的连接方式不限于此，在本申请中不进行穷举。
在一些实施例中，底盖12与主体11密封连接并共同形成封闭的容纳腔10a。此时，箱体10通过自身的底盖12与自身的主体11围合形成密封的容纳腔10a，以通过箱体10自身的封闭性来保证电池100的气密性，不需借助其他密封结构，不需要在箱体10内额外设置其他密封结构，可简化电池100的结构，降低电池100的成本，同时保证电池100的安全性和使用寿命。
底盖12与主体11密封连接的方式有多种，可以但不限于是：在底盖12与主体11之间设置密封件，通过密封件密封连接底盖12与主体11；底盖12与主体11之间通过密封胶密封连接；底盖12与主体11之间相互插接通过插接面构成的阻挡结构密封连接。
在本申请的描述中，电池100的底盖12位于主体11的底部即在图10和图11所指上下竖直方位z中底盖12位于主体11的底部。在实际使用情况下，图10和图11所示的上下方位可以但不限于为竖直方向，根据电池100的实际安装情况而定。需要指出的是，在本申请的下述描述中，以竖直方向为参考对电池100各结构的位置关系、尺寸等进行描述，并不是对电池100结使用方式的限制，仅是为了更加清楚明了的对方案进行阐述和说明。
在一些实施例中，底盖12经由密封件与主体11密封连接。
密封件是指能够防止流体或固体微粒等从相邻结合面间泄漏的零部件，可以防止外界杂质如灰尘与水分等侵入到电池100内。密封件密封连接主体11和底盖12是指密封件连接在主体11与底盖12相对的两个表面之间，并与该两个表面之间具有圈形的接触界面，能够防止外界的水分经自身与两个表面的接触截面进入到电池100内部，进而起到密封效果。
密封件可选为密封圈、密封垫。具体地，密封件可选为橡胶、硅胶等材料制成。具体地，密封件可选为O形密封件、方形密封件、异形密封件等。密封件的具体形状可以与底盖12及主体11的相对的两个表面的形状相适配。例如底盖12及主体11的相对的两个表面为环形面时密封件可以为O形密封件。
此时，底盖12通过密封件与主体11实现密封连接，密封可靠且成本较低。
需要说明地，底盖12通过密封件实现与主体11的密封后，还可以通过其他方式与主体11之间固定连接。其他方式包括但不限于卡接、插接、螺纹件连接、铆接、焊接、粘接等。可理解地，当底盖12通过密封胶与主体11密封时，根据密封胶的粘接性，当密封胶的粘接性能好满足要求(即底盖12与主体11之间固定且不分离)时也可以不采取其他方式对两者进行固定连接。
在一些实施例中，如图10和图11所示，底盖12可拆卸地连接于主体11的底部。此时，主体11可以直接安装在安装体上，底盖12与主体11共同形成容纳腔10a，当容纳腔a内的部件(如电池单体)需要更换或维护，则只要拆卸底盖12就可以暴露电池100内的部件并对这些部件进行维护或更换，不需要将整个电池100从安装体上拆除，大大提高了电池100的维护便捷性。
底盖12与主体11可拆卸连接是指底盖12与主体11连接时底盖12相对主体11具有与主体11完全连接并形成容纳腔10a的第一状态以及具有与主体11不完全连接或分离能够暴露电池单体20开放的第二状态，底盖12在外力操作下可从第一状态切换至第二状态，并可从第二状态切换至第一状态，在此过程中不损坏任何零件。
底盖12相对主体11具有与主体11不完全连接并使得容纳腔10a开放的第二状态时，底盖12与主体11的安装方式可以是：底盖12与主体11可转动的连接且可经由紧固件13或者卡合方式实现固定连接。当底盖12相对主体11转动至闭合容纳腔10a时，底盖12与主体11可通过紧固件13或者卡合方式与主体11固定连接，电池单体20容纳在容纳腔10a内而不可视，此时底盖12处于第一状态。当拆下紧固件13或者解除卡合连接时，底盖12能够相对主体11转动至开放容纳腔10a并暴露电池单体20的位置，此时底盖12处于第二状态。其中，底盖12与主体11可转动的连接可以但不限于是底盖12与主体11通过转轴可转动连接。
底盖12相对主体11具有与主体11分离并使得容纳腔10a开放的第二状态时，底盖12与主体11的安装方式可以是：底盖12与主体11仅经由紧固件13或者卡合方式实现固定连接。当将紧固件13安装于底盖12与主体11上或者将底盖12与主体11的卡合结构卡合，底盖12与主体11实现完全固定并共同形成容纳腔10a，电池单体20容纳在容纳腔10a内而不可视，此时底盖12处于第一状态。当拆下紧固件13或者解除全部卡合连接，底盖12可以从主体11上分离下来，进而暴露电池单体20，此时底盖12处于第二状态。
底盖12处于第一状态时与主体11形成容纳腔10a可对电池单体20形成保护。底盖12处于第二状态时电池100体被暴露，如此可以方便相关人员对电池单体20进行维护或更换。
在一些实施例中，请参照图11，底盖12与主体11经由紧固件13可拆卸连接。
紧固件13是指能够将两个或两个以上零件(或构件)紧固连接成为一件整体的构件，可以但不限于是：螺钉、螺栓、铆钉、插销、销轴、焊钉等等。
此时，底盖12与主体11经由紧固件13可拆卸连接，不仅方便拆装，而且结构简单、经济实惠。
在一些实施例中，如图14和图15所示，底盖12的最小厚度h满足：0.2mm＜h＜20mm。
底盖12的厚度是指在竖直方向的截面上底盖12竖直方向的两侧表面之间的距离。底盖12的最小厚度h即为底盖12竖直方向的两侧面之间的最短距离。当底盖12各处厚度均匀时，底盖12可以呈平板状(如图15所示)，底盖12的最小厚度即为底盖12各处所具备的相等的厚度。当底盖12厚度不均匀时，则底盖12的最小厚度即为底盖12最薄处的厚度。
具体地，底盖12的最小厚度h可选为0.3mm、0.5mm、0.8mm、1mm、1.5mm、1.8mm、2mm、2.5mm、2.8mm、3mm、3.5mm、3.8mm、4mm、4.5mm、4.7mm、5mm、5.5mm、5.8mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm、10mm、10.5mm、11mm、11.5mm、12mm、12.5mm、13mm、13.5mm、14mm、14.5mm、15mm、16mm、16.5mm、17mm、17.5mm、18mm、18.5mm、19mm、19.5mm等。优选地，0.5mm≤h≤3mm。
此时，经证明，当底盖12的最小厚度h满足0.2mm＜h＜20mm时，能够有效的降低电池100的重量，且强度结构合理。
需要说明的是，在本申请的描述中，以竖直方向为参考，某一结构的“厚度”是指在竖直方向的截面上该结构竖直方向的两侧表面之间的距离，在下述描述中并不对“厚度”进行过多解释，可参照此处的描述。当然，可理解地，竖直方向仅是为了更加方便的说明本申请的方案，并不是对电池100使用方式的限制。
在一些实施例中，电池单体20的重量M2与底盖12的最小厚度h满足：0.03mm/Kg≤h/M2≤100mm/Kg。
电池单体20的重量M2是指单个电池单体20的重量M2。当电池100包括多个电池单体20时，电池单体20的重量即为各个电池单体20的重量。
具体地，底盖12的最小壁厚h与电池单体20的重量M2的比值可选为0.04mm/Kg、0.05mm/Kg、0.1mm/Kg、0.4mm/Kg、0.8mm/Kg、1mm/Kg、1.5mm/Kg、2mm/Kg、2.5mm/Kg、3mm/Kg、3.5mm/Kg、4mm/Kg、5mm/Kg、6mm/Kg、8mm/Kg、10mm/Kg、12mm/Kg、13mm/Kg、15mm/Kg、16mm/Kg、18mm/Kg、20mm/Kg、30mm/Kg、35mm/Kg、40mm/Kg、45mm/Kg、50mm/Kg、55/Kg、60mm/Kg、65mm/Kg、68mm/Kg、70mm/Kg、75mm/Kg、80mm/Kg、85mm/Kg、90mm/Kg、95mm/Kg、98mm/Kg。
表1底盖12最小厚度h与电池单体20重量M2的比值对电池100安全性能的影响
No. h(mm) m2(Kg) h/M2(mm/Kg) 测试结果
1 0.2 10 0.02 起火，爆炸
2 0.5 10 0.05 不起火，不爆炸
3 1.2 3 0.4 不起火，不爆炸
4 3 1 3 不起火，不爆炸
5 5 1.5 3.33 不起火，不爆炸
6 8 1.8 4.45 不起火，不爆炸
7 10 2 5 不起火，不爆炸
8 12 1.6 7.5 不起火，不爆炸
9 15 1.7 8.82 不起火，不爆炸
10 20 2 10 不起火，不爆炸
11 20 1 20 不起火，不爆炸
12 20 0.5 40 不起火，不爆炸
13 20 0.32 62.5 不起火，不爆炸
14 20 0.25 80 不起火，不爆炸
15 20 0.2 100 不起火，不爆炸
表1给出了按GB38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》的标准下进行测试时，几组底盖12的最小厚度h、电池单体20的重量m2的比值对电池100安全性能影响的测试结果。由表1可知，当h/m2等于0.02mm/Kg时，电池100容易起火爆炸，究其原因是由于电池100的结构强度无法满足要求。当h/M2大于0.02mm/Kg时，底盖12结构强度较好，电池100不容易起火和爆炸，但是h/m过大容易造成空间浪费及能量密度过低，因此h/M2最好不超过100mm/Kg。
此时，经证明，当底盖12的最小厚度h与电池单体20的重量m2满足0.03mm/Kg≤h/M2≤100mm/Kg，电池100不仅具有较好的结构强度，且能量密度较高，不容易起火爆炸。
在一些实施例中，请一并参照图10至图12，底盖12具有盖部12a及安装部12b，安装部12b围合连接于盖部12a的边缘，盖部12a用于界定容纳腔10a，安装部12b连接主体11。
盖部12a用于界定容纳腔10a是指盖部12a与主体11共同围合形成容纳腔10a，安装部12b与主体11进行连接，而不参与容纳腔10a的界定。盖部12a可以是板状、块状构件，可以是平板状、弯板状的构件，具体不限定。从图10-图12可以看出，安装部12b围合在盖部12a的边缘是指安装部12b沿盖部12a的边缘连续设置呈首尾封闭连接的结构。可理解地，在竖直方向的投影，安装部12b具有一定宽度，如此可与主体11之间具有适当的接触面积，不仅方便安装部12b与主体11之间的定位和安装，还方便设置密封件，也有助于提高安装部12b与主体11的密封性。
盖部12a与安装部12b可以一体成型。当底盖12是金属材质(如铝、铁、不锈钢等)，盖部12a与安装部12b可以采用压铸、锻造、热压、冷压等方式一体成型。当底盖12是塑料材质(如PP、PE、ABS等)，盖部12a与安装部12b可以采用注塑一体成型。盖部12a与安装部12b也可以单独成型后连接在一起。当盖部12a与安装部12b为金属材质，盖部12a与安装部12b可以焊接、粘接在一起。当盖部12a与安装部12b为塑料材质，盖部12a与安装部12b可以粘接在一起。当然，盖部12a与安装部12b也可通过卡接、铆接等其他方式固定连接在一起。
盖部12a与安装部12b可以位于同一平面内。具体可选地，盖部12a与安装部12b均面向主体11的两个表面处于同一平面内，和/或盖部12a与安装部12b均背向主体11的两个表面处于同一平面。当盖部12a与安装部12b均面向主体11的两个表面以及均背向主体11的两个表面均分别处于同一平面时，盖部12a与安装部12b可以形成一平板状的底盖12(如图15所示)。
盖部12a与安装部12b也可以不位于同一平面内。具体地，盖部12a相对安装部12b朝主体11凹陷，或者盖部12a相对安装部12b背向主体11凸出，具体不限定。盖部12a与安装部12b的厚度可以相等，也可以不等，具体不限定。
此时，底盖12经由盖部12a界定容纳腔10a，并经由安装部12b实现与主体11连接，结构分明，方便安装。
可理解地，当底盖12与主体11密封连接时，底盖12经由安装部12b与主体11密封连接，即安装部12b与主体11密封连接。安装部12b与主体11之间的密封连接方式可以是密封件密封连接、密封胶密封连接等，具体不穷举。密封件可以是上述描述中提及的密封件，密封件的设置方式可以参考上述记载，不同之处在于密封件设置在安装部12b与主体11之间。当安装部12b与主体11之间采用密封胶密封连接时，密封胶可以涂覆在安装部12b与主体11相接触的全部表面上。
可理解地，当底盖12与主体11可拆卸连接时，底盖12经由安装部12b与主体11可拆卸连接，即安装部12b与主体11可拆卸连接。安装部12b与主体11可拆卸连接的方式，可以参照上述描述中记载的底盖12与主体11的可拆卸方式，只需将底盖12中与主体11可拆卸连接的部位设置为安装部12b即可，因此对于安装部12b与主体11的可拆卸连接方式在此不进行赘述。
在一些实施例中，安装部12b与主体11可拆卸连接。
具体地，底盖12还包括设置于安装部12b上的固定孔12c，紧固件13穿设安装部12b上的固定孔12c后紧固在主体11上。固定孔12c是在竖直方向贯通安装部12b的通孔，具体地，固定孔12c可以是光滑的通孔(如紧固件13为铆钉时)、也可以是具有螺纹的通孔(如紧固件13为螺钉时)、或者其他方式的通孔(如六角孔、方形孔、腰型孔等)。固定孔12c的具体形式根据紧固件13的具体形式及具体设定方式而定，在此不赘述。
在一些实施例中，盖部12a与安装部12b的厚度相等。
当盖部12a与安装部12b一体成型，两者可以采取上述描述中记载的方式实现一体成型，如压铸一体成型、冷压一体成型、热压一体成型、注塑一体成型等，在此不赘述。由于盖部12a与安装部12b的厚度相等，在成型时可以基于同一金属板通过冲压、切割等方式快速加工而出。
此时，盖部12a与安装部12b的厚度相等，在成型时各处应力均等，可提高一体成型的成型率，也可采取简单的诸如板材切割等方式快速加工而出，底盖12的结构更加简单、加工更加方便。
在一些实施例中，请参照图12和图14，盖部12a相较于安装部12b沿背离容纳腔10a的方向突出设置。
由上文可知，盖部12a界定容纳腔10a，盖部12a背离容纳腔10a突出是指盖部12a背离主体11突出。也就是说，盖部12a与安装部12b在竖直方向的错开布置，盖部12a处于底盖12的最低处。当盖部12a相较于安装部12b背离容纳腔10a突出，盖部12a与安装部12b之间能够形成一定的冗余空间，该冗余空间能够增加盖部12a与电池单体20之间的距离，当外力作用在盖部12a时通过该冗余空间能够对外力进行消减，减小或避免外力作用于电池单体20，对电池单体20造成损伤，特别是当电池100安装于车辆1000底部且底盖12处于电池100最低处时，车辆1000行驶过程中地面上的石子等容易飞射到电池100的底部即底盖12处，击打底盖12，此时冗余空间可减小外力击打对电池单体20的影响。同时，盖部12a相对安装部12b突出，底盖12的盖部12a可以作为底盖12的加强结构，提高底盖12的抗弯性能。
在一些实施例中，底盖12位于箱体10的底部，并用于界定容纳腔10a，则底盖面向电池单体的壁构成容纳腔的底壁。
在一些实施例中，请参照图16，底盖12与电池单体20间隔设置。
底盖12与电池单体20间隔设置是指在竖直方向，底盖12与电池单体20之间保持有设定间隔r。在该设定间隔r的作用下底盖12与电池单体20之间形成有缓冲空间，可以避免作用于底盖12的外力传递到电池单体20上而损害电池单体20，特别是当电池100安装于车辆1000底部且底盖12处于电池100最低处时，车辆1000行驶过程中地面上的石子等容易飞射到电池100的底部击打底盖12，此时缓冲空间可中断外力传递到电池单体20对电池单体20造成影响。
底盖12与电池单体20间隔设置的方式可以是：由上述实施例中突出的盖部12a和安装部12b之间形成的冗余空间所形成，还可以是电池单体20中位于主体11内并朝向底盖12的一端与主体11朝向底盖12的一端之间保持设定距离，也就是说，电池单体20仅位于由主体11所界定的容纳腔10a的部分范围内，而不位于由底盖12所界定的容纳腔10a的范围内，由此来保证电池单体20与底盖12之间保持设定间隔r以形成缓冲空间。
可理解地，当电池100内包括多个电池单体20时，全部电池单体20均与底盖12间隔设置。进一步为了统一电池单体20的尺寸，各电池单体20与底盖12之间的间隔距离相等。
在一些实施例中，请参照图12、图13和图15，底盖12具有面向容纳腔10a的特征面12d，特征面12d被构造为平面，以降低底盖12本身对容纳腔10a的占用，尽可能多吧空间用于安装电池单体20，以提高电池的能量密度和续航能力。
特征面12d面向容纳腔10a表明特征面12d是底盖12中能够界定容纳腔10a的内表面。特征面12d被构造为平面是指在主体11与底盖12的布置方向上，特征面12d为与该布置方向垂直的平面。在实际状况下，当主体11与底盖12沿竖直方向布置时，底盖12的特征面12d为与水平面相平行的平面。当主体11与底盖12沿水平方向布置时，底盖12的特征面12d为与竖直面相平行的平面。
当特征面12d为平面，特征面12d可以与容纳于容纳腔10a内的各个电池单体20之间保持较为均等的距离(此距离可以为零)。当特征面12d与电池单体20之间的距离保持较为均等时，容纳腔10a能够容纳更多的电池单体20，即容纳腔10a的空间利用率更高，电池100能够拥有更高的能量密度，电池100的续航能力更高。
可理解地，当底盖12具有上述盖部12a和上述安装部12b时，特征面12d可以由盖部12a面向容纳腔10a的内表面构造形成。进一步可理解地，当底盖12与电池单体20间隔设置时，特征面12d与电池单体20之间间隔布置。
在一些实施例中，盖部12a背离容纳腔10a的外表面与特征面12d相平行。
盖部12a背离容纳腔10a的外表面与特征面12d沿竖直方向相背布置。盖部12a的外表面用于与大气环境接触，并承受外力击打。当盖部12a的外表面是与特征面12d平齐的平面，特别在底盖12与主体11沿竖直方向布置在车辆1000的底部且底盖12位于电池100的最低处，盖部12a的外表面呈平面时可以大大减小电池100所产生的风阻，有助于降低车辆1000的行驶阻力，降低车辆1000行驶能耗，提高电池100的续航能力。
图17为图13所示的底盖12在竖直方向的正投影示意图。其中，S1表示特征面12d的投影面积，S2表示底盖12的投影面积。
在一些实施例中，在竖直方向，特征面12d的正投影的面积S1与底盖12的正投影的面积S2满足：S1/S2≥0.2。进一步地，S1/S2≥0.5。
在图17所示的实施例中，在竖直方向的正投影，特征面12d由第一特征边d1、第二特征边d2、第三特征边d3、第四特征边d4首尾连接围合形成，特征面12d的正投影的面积S1则为由第一特征边d1、第二特征边d2、第三特征边d3和第四特征边d4界定而出的区域面积。底盖12的正投影的面积S2则是由底盖12的边缘所界定而出的区域面积。具体地，特征面12d的正投影的面积S1与底盖12的正投影的面积S2两者的比值可以是0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1。
表2面积S1与面积S2的比值对电池100续航里程的影响
No. S1/mm2 S2/mm2 S1/S2 测试结果
1 0.3×106 2.6×106 0.115 差
2 0.52×106 2.6×106 0.2 较好
3 0.94×106 2.6×106 0.362 较好
4 1.3×106 2.6×106 0.5 好
5 1.5×106 2.6×106 0.577 好
6 1.8×106 2.6×106 0.629 好
7 2.2×106 2.6×106 0.846 优秀
8 2.4×106 2.6×106 0.923 优秀
9 2.6×106 2.6×106 1 优秀
表2给出了按NEDC(New European Driving Cycle)标准进行测试的几组特征面12d的正投影的面积S1与底盖12的正投影的面积S2比值对电池100续航里程的影响。当S1/S2小于0.2时，电池100续航里程较差，究其原因是由于特征面12d较小时，容纳腔10a的空间利用率较低，电池100内所容纳的电池单体20数量较少，电池100的能量密度比较低，造成电池100续航里程较短，测试结果较差。当S1/S2的比值达到0.2及以上时(特别是S1/S2达到0.5及以上时)，随着比值越大，电池100续航里程越好，究其原因是特征面12d越大，容纳腔10a的空间利用率更高，电池100的能量密度越高，因此电池100续航里程越来越高，测试结果越来越好。
由于特征面12d为平面，当特征面12d所占底盖12面积越大，则底盖12中相对特征面12d凹陷或凸出的内表面的面积越小。相对特征面12d凹陷的内表面会使得容纳腔10a中的部分空间不规整而无法安装电池单体20，造成容纳腔10a的空间利用率低。相对特征面12d凸出的内表面所形成的容纳腔10a的部分空间也因不规整而无法容纳电池单体20，造成容纳腔10a的空间利用率低。容纳腔10a空间利用率低时，电池100内单位空间的电池单体20所占体积小，电池100的能量密度低。因此，特征面12d所占底盖12面积越大，电池100的空间利用率越大，电池100的能量密度更高，电池100的续航里程越好。
在一些实施例中，请参照图17，在竖直方向，特征面12d的正投影呈矩形。
如图17所示，呈矩形的特征面12d是由第一特征边d1、第二特征边d2、第三特征边d3和第四特征边d4围合界定的区域。在电池100中，多个电池单体20大多组装形成矩形结构，将特征面12d构造呈矩形，能够与电池100内电池单体20所形成整体构造相适应，有助于在容纳腔10a内布置更多的电池单体20，提高电池100的能量密度。
当然，在其他实施例中，在竖直方向，特征面12d的正投影也可以呈其他形状，如圆形、多边形、椭圆形及其他异形。
在本申请的实施例中，主体11包括承载件11a。承载件11a可以是主体11中用于界定容纳腔10a的部件(例如承载件11a是上文中提及的顶盖或框架)，也可以是不用于界定容纳腔10a但位于容纳腔10a内的部件(例如承载件11a是上文中提及的支撑板)，具体不限定。当承载件11a用于界定容纳腔10a时，承载件11a可以是主体11中与底盖12径直连接的部件(如上文提及的框架)，也可以是与底盖12不连接的部件(如上文提及的顶盖)。
在一些实施例中，箱体10的顶部设有承载件11a，电池单体20设于承载件11a表面。
此时，承载件11a是能够承载电池单体20重量的部件，可以是承载板、承载杆、承载块、承载片、承载框、承载绳等，具体不限定。具体可以是，电池单体20支撑在承载件11a上，此时电池单体20可以设置在承载件11a的上方。具体还可以是，电池单体20挂设在承载件11a上，此时电池单体20可以挂在承载件11a的与电池单体20重力方向平行的壁面上。
电池单体20可以设置在承载件11a的上方(如承载件11a作为位于容纳腔10a内的支撑板时)，电池单体20也可以设置在承载件11a的下方(如承载件11a作为用于界定容纳腔10a的顶盖时)，电池单体20也可以设置在承载件11a的侧方(如承载件11a作为用于界定容纳腔10a的框架时)。
在一些实施例中，电池单体20与承载件11a粘接，通过粘接连接能够减小将电池单体20连接于承载件11a时竖直方向Z上所需的尺寸，减小电池整体的厚度。示例性的，承载件11a用于界定容纳腔10a，电池单体20悬吊于承载件11a。
具体地，电池单体20与承载件11a之间可以诸如环氧树脂胶、丙烯酸酯胶等胶黏剂实现粘接，具体不限定。此时，电池单体20与承载件11a之间粘接，不仅方便连接，而且可简化电池100的结构。
在一些实施例中，承载件11a面向电池单体20的壁构成容纳腔10a的顶壁101，例如电池单体20可以设于容纳腔10a的顶壁101。
在一些实施例中，如图21所示，电池单体20设置于承载件11a表面，且承载件11a的最小厚度H与电池100的重量M1满足：0.0002mm/kg＜H/M1≤0.2mm/kg。此时，承载件11a可以用于承担电池单体20的重量，且电池100结构强度好，不会出现起火爆炸的问题，同时电池的能量密度较高，电池的续航能力更强。
承载件11a的厚度是指承载件11a中用于设置电池单体20的一侧表面与其相背的另一侧表面之间的距离。当电池单体20设置于承载件11a竖直方向的表面时，则承载件11a的最小厚度H是指承载件11a在竖直方向的两侧表面的距离最小处，当电池单体20于承载件11a水平方向的表面时，承载件11a的厚度是指承载件11a在水平方向的两侧表面的的距离最小处。
电池100的重量包含了主体11、底盖12、电池单体20及其他组成结构(如线束、热管理系统、电源管理系统等)的全部重量。
具体地，承载件11a的最小厚度H与电池100的重量M1之间的比值可以设计为：0.0003mm/kg、0.0005mm/kg、0.0008mm/kg、0.001mm/kg、0.003mm/kg、0.005mm/kg、0.008mm/kg、0.01mm/kg、0.03mm/kg、0.05mm/kg、0.06mm/kg、0.08mm/kg、0.1mm/kg、0.12mm/kg、0.15mm/kg、0.16mm/kg、0.19mm/kg、0.02mm/kg。
表3承载件11a最小厚度H与电池100重量M1的比值对电池100安全性能的影响
No. H(mm) M1(Kg) H/M(mm/Kg) 测试结果
1 0.1 1000 0.0001 起火，爆炸
2 0.2 1000 0.0002 起火，爆炸
3 0.6 600 0.001 不起火，不爆炸
4 1.5 500 0.003 不起火，不爆炸
5 2.5 500 0.005 不起火，不爆炸
6 4 500 0.008 不起火，不爆炸
7 3 300 0.01 不起火，不爆炸
8 9 300 0.03 不起火，不爆炸
9 10 200 0.05 不起火，不爆炸
10 12 200 0.06 不起火，不爆炸
11 16 200 0.08 不起火，不爆炸
12 20 200 0.1 不起火，不爆炸
13 30 200 0.15 不起火，不爆炸
14 40 200 0.02 不起火，不爆炸
表3给出按GB38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》的标准下进行测试的几组承载件11a的最小厚度H与电池100的重量M1的比值对电池100安全性能的影响结果。从表3中可以看出，当H/M的比值不超过0.0002mm/Kg，电池100会起火爆炸，究其原因是电池100的结构强度不满足要求。当H/M的比值超过0.0002mm/Kg时，电池100不会起火爆炸。但是，当H/M过大(如超过0.1时)，由于电池100重量小而承载板厚度大，使得电池100在单位体积内电池单体20的占比较低，空间利用率较低，电池100的能量密度过低，电池100的使用成本较高。进一步地，0.0005mm/Kg≤H/M≤0.1mm/Kg，此时电池100的结构强度满足要求且电池100的能量密度较高，电池100的续航能力更强且不会出现起火爆炸等安全事故。
在一些实施例中，承载件11a的最小厚度H满足：0.2mm＜H＜20mm。
具体地，承载件11a的最小厚度H可以为：0.3mm、0.5mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、9mm、10mm、12mm、15mm、16mm、18mm、19mm。进一步地，0.5mm≤H≤10mm，此时承载件11a具有较好的结构强度，电池100整体强度较好，电池100不易起火和爆炸。同时承载件11a对电池100整体的体积占用较小，电池100的空间利用率较高，电池100的能量密度较高。
在一些实施例中，请参照图11、图16和图27，电池单体20悬吊于承载件11a。示例性的，承载件11a用于界定容纳腔10a，电池单体20悬吊于承载件11a。
电池单体20悬吊于承载件11a是指电池单体20设置在承载件11a竖直方向的下方，且由承载件11a承担电池单体20的重量。电池单体20悬吊在承载件11a的方式包括：电池单体20直接粘接在承载件11a的下表面、电池单体20通过紧固件13连接在承载件11a上且位于承载件11a的下方、电池单体20通过挂钩等挂设在承载件11a上且位于承载件11a的下方等。
此时，电池单体20悬吊在承载件11a的下方，底盖12位于箱体10的底部，在对电池100的内部进行维修时，拆卸底盖12即可暴露电池单体20而无需拆出承载件11a，电池100的维护更加方便。同时，在维修电池100时，可以将电池单体20从下方拆装于承载件11a上，特别是承载件11a作为车辆1000底盘的至少一部分而受力时，仅需从承载件11a的下方拆装电池单体20而不需要拆除承载件11a，方便电池100的维修。
在一些实施例中，请一并参照图18和图46，电池单体20面向承载件11a的外表面为第一外表面m1(也可以理解为本申请所述的电池单体20的顶壁204)，电极端子214布置于电池单体20除第一外表面m1之外的外表面。
如上文介绍，电极端子214用于与电池单体20内部的电极组件23电连接，以用于输出或输入电池单体20的电能的部件。电极端子214至少部分伸出于电池单体20之外，以与外部电连接。电池单体20之间的串联、并联均通过各自的电极端子214之间的串联、并联实现。电极端子214具有导电性，以实现电传输，可以是铝电极、铜电极等。
电极端子214布置在电池单体20除第一外表面m1之外的外表面上。第一外表面m1面向承载件11a，通常是光滑表面，其上未凸出或凹陷有诸如电极端子214、注液孔的结构。当电池单体20悬吊于承载件11a时，第一外表面m1为电池单体20朝上的外表面。具体到一实施例中，电池单体20包括上文中的壳体211及端盖212，壳体211及端盖212形成电池单体20容纳电极组件23的内部环境。端盖212位于壳体211的一端，电极端子214布置端盖212上，此时壳体211的任一外表面均可作为电池单体20的第一外表面m1。
电极端子214包括正极端子和负极端子，正极端子用于与电极组件23中的正极片电连接，负极端子用于与电极组件23中的负极片电连接。需要说明地，正极端子和负极端子可以布置在电池单体20的同一外表面上(如方形电池单体20)，也可以分别布置在电池单体20不同的两个外表面(如圆柱形电池单体20)上。当正极端子和负极端子布置在电池单体20不同的两个外表面上时，第一外表面m1为电池单体20中与该两个外表面不同的表面。
电池100除了电池单体20之外，通常还设置有电连接各电池单体20的采样线束、高压线速和对电池单体20进行防护的防护结构等部件，此时，将电极端子214布置在电池单体20除第一外表面m1之外的其他表面，在电极端子214上采样线束、高压线束、防护结构等部件时，不会受到承载件11a的限制而可以通过电池单体20与主体11除承载件11a之外的其他结构之间的空间(如通过电池单体与底盖之间的空间和/或电池单体与主体内侧面之间的空间)布置各个部件，更加方便各个部件的设置。同时由于第一外表面m1是光滑的表面，可以将第一外表面m1与承载件11a相贴合，如此可实现电池单体20与承载件11a的贴合安装，不需在电池单体20与承载件11a之间预留空间，有助于提高电池100的空间利用率。
在一些实施例中，请一并参照图18，电池单体20具有与第一外表面m1相背设置的第二外表面m2(也可以理解为本申请所述的电池单体20的底壁205)，电极端子214布置于第二外表面m2。
第二外表面m2是电池单体20与第一外表面m1相背设置的外表面，当电池单体20悬吊于承载件11a时，第二外表面m2与底盖12相对。如上文所述，电池单体20与底盖12之间可以间隔设置。此时第二外表面m2与底盖12之间具有缓冲空间，且电极端子214伸出电池单体20之外的部分位于该缓冲空间内，如此与电极端子214连接的线束和连接片可以布置在缓冲空间内。同时，缓冲空间还具有上文中所提到的能够阻断击打于底盖12的外力作用到电池单体20而损伤电池单体20。因此，缓冲空间不仅能够中断外力影响，还能够进行线束等的布局，一举两得。此外，缓冲空间和电池100的空间利用率也得到提高。
当然，在其他实施例中，参照图46，电极端子214也可以布置在电池单体20中与第一外表面m1相交的第三外表面m3上。
在一些实施例中，请参照图11和图16，承载件11a位于箱体10的顶部，并用于界定容纳腔10a。由于底盖12位于箱体10的底部，因此承载件11a与底盖12相对布置。承载件11a作为箱体10顶部的结构，箱体10可经由承载件11a安装于安装体上。此时，设置在承载件11a上的电池单体20，能够加强承载件11a的强度，进而提高电池100顶部的刚度，如此可将电池100应用场景扩展至顶部受力的场景下，如作为车辆1000底盘的一部分使用。
在一些实施例中，如图20和图22所示，承载件11a具有面向容纳腔10a的承载面12f，承载面12f被构造为平面。
承载面12f是承载件11a面向容纳腔10a的内表面，且用于界定容纳腔10a。承载面12f被构造为平面是指在主体11与底盖12的布置方向上，承载面12f为与布置方向垂直的平面。在实际状况下，当主体11与底盖12沿竖直方向布置时，承载件11a与底盖12沿竖直方向相对设置，承载件11a的承载面12f为与水平面相平行的平面。当主体11与底盖12沿水平方向布置时，承载件11a与底盖12沿水平方向相对设置，承载件11a的承载面12f为与竖直面相平行的平面。
如图20和图30所示，承载件11a可以是承载件11a面向容纳腔10a的内表面的全部，此时承载件11a可以呈平板状。如图21和图22所示，承载件11a也可以是承载件11a面向容纳腔10a的内表面的一部分，此时承载面12f仅为承载件11a的内表面中用于界定容纳腔10a的部分。
当承载面12f为平面，承载面12f可以与容纳于容纳腔10a内的各个电池单体20之间保持较为均等的距离(此距离可以为零)。当承载面12f与电池单体20之间的距离保持较为均等时，容纳腔10a内能够容纳更多的电池单体20，也就是说容纳腔10a的空间利用率更高，电池100能够拥有更高的能量密度，电池100的续航能力更高。
在一些实施例中，电池单体20设置于承载面12f。电池单体20经由承载面12f安装在承载件11a上。此时，装配电池时，可以先安装承载件而后自下而上吊装电池单体，特别是承载件作为车辆底盘的至少一部分时，承载件作为受力结构可以先安装在安装体上，而后自下而上吊装电池单体，如此更加方便电池的装配。悬吊在承载件上的电池单体，能够加强承载件的强度，进而提高电池顶部的刚度，如此可将电池应用场景扩展至顶部受力的场景下，如作为车辆底盘的一部分使用。
电池单体20可以粘接于承载面12f，也可以经由紧固件13等固定连接在承载面12f，还可以焊接、卡接于承载面12f，具体不限定。
由于承载面12f是平面，承载面12f可以与设置于自身的电池单体20具有较大的接触面积，电池单体20的安装更加稳固。同时，承载面12f呈平面时，相比呈曲面等不平整面，承载面12f能够与更多数量的电池单体20实现连接，可提高电池100内电池单体20的安装数量，进而提高电池100的空间利用率及能量密度。
可理解地，电池单体20悬吊于承载件11a时，电池单体20悬吊于承载面12f。
在一些实施例中，在竖直方向，承载面12f的正投影的面积N1与承载件11a的正投影的面积N2满足：N1/N2≥0.2。进一步地，N1/N2≥0.5。
在图22所示的实施例中，在竖直方向的正投影，承载面12f由第一承载边f1、第二承载边f2、第三承载边f3及第四承载边f4首尾连接围合形成，承载面12f的正投影的面积N1则为由第一承载边f1、第二承载边f2、第三承载边f3和第四承载边f4界定而出的区域面积。承载件11a的正投影的面积N2则是由承载件11a的边缘所界定而出的区域面积。
具体地，承载面12f的正投影的面积N1与承载件11a的正投影的面积N2两者的比值可以是0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1。
表4面积N1与面积N2的比值对电池100续航里程的影响
No. N1(mm2) N2(mm2) N1/N2 测试结果
1 1.8×105 2.16×106 0.083 差
2 2.16×105 2.16×106 0.1 差
3 4.32×105 2.16×106 0.2 较好
4 8×105 2.16×106 0.37 较好
5 1.2×106 2.16×106 0.56 好
6 1.7×106 2.16×106 0.787 优秀
7 2.16×106 2.16×106 1 最优
表4给出了按NEDC(New European Driving Cycle)标准进行测试时，几组承载面12f的正投影的面积N1与承载件11a的正投影的面积N2的比值对电池100续航里程的影响。当N1/N2小于0.2时，电池100续航里程较差，究其原因是由于承载面12f较小时，承载于承载件11a上的电池单体20数量较小，容纳腔10a的空间利用率较低，电池100的能量密度比较低，造成电池100续航里程较短，测试结果较差。当N1/N2的比值达到0.2及以上时(特别是N1/N2达到0.5及以上时)，随着比值越大，电池100续航里程越好，究其原因是承载面12f越大，承载于承载件11a上的电池单体20数量越多，容纳腔10a的空间利用率越高，电池100的能量密度越高，因此电池100续航里程越来越高，测试结构越来越好。当承载件11a为图20所示的平板结构时，此时的承载面12f的正投影面积N1与承载件11a的正投影面积N2相等，电池100续航效果最好。
在一些实施例中，在竖直方向，承载面12f的正投影呈矩形。
如图22所示，呈矩形的承载面12f是由第一承载边f1、第二承载边f2、第三承载边f3和第四承载边f4围合界定的区域。在电池100中，多个电池单体20大多组装形成矩形结构，将承载面12f构造呈矩形，能够与电池所形成整体构造相适应，有助于在容纳腔10a内布置更多的电池单体20，提高电池100的能量密度。
当然，在其他实施例中，在竖直方向，承载面12f的正投影也可以呈其他形状，如圆形、多边形、椭圆形及其他异形。
在一些实施例中，请参照图21，承载件11a具有承载部11a1及连接部11a2，连接部11a2围合连接在承载部11a1的边缘，承载部11a1用于界定容纳腔10a，连接部11a2连接于箱体10除承载件11a之外的部分。
承载部11a1用于界定容纳腔10a，连接部11a2用于与箱体10除承载件11a之外的部分连接，而不参与容纳腔10a的界定。承载部11a1可以是板状、块状构件，可以是平板状、弯板状的构件，具体不限定。从图21中可以看出，连接部11a2围合在承载部11a1的边缘是指连接部11a2沿承载部11a1的边缘连续呈首尾封闭连接的结构。可理解地，在竖直方向的投影，连接部11a2具有一定宽度，如此可与箱体10除承载件11a之外的其他结构具有适当的接触面积，更加方边实现连接部11a2与箱体10除承载件11a之外的其他结构的安装连接。
承载部11a1与连接部11a2可以一体成型。当承载件11a是金属材质(如铝、铁、不锈钢等)，承载部11a1与连接部11a2可以采用压铸、锻造、热压、冷压等方式一体成型。当承载件11a是塑料材质(如PP、PE、ABS等)，承载部11a1与连接部11a2可以采用注塑一体成型。承载部11a1与连接部11a2也可以单独成型后连接在一起。当承载部11a1与连接部11a2为金属材质，承载部11a1与连接部11a2可以焊接、粘接在一起。当承载部11a1与连接部11a2为塑料材质，盖部12a与安装部12b可以粘接在一起。当然，承载部11a1与连接部11a2也可通过卡接、铆接等其他方式固定连接在一起。
具体地，连接部11a2与主体11除承载件11a之外的部分连接，连接方式既可以是一体成型也是可以固定连接。当连接部11a2与主体11除承载件11a之外的部分一体成型时，也就是说主体11是一体成型制件，可通过压铸、锻造、热压、冷压、注塑等方式一体成型。当连接部11a2与主体11除承载件11a之外的部分固定连接时，可以经由紧固件13紧固连接、卡合结构卡接连接等方式固定连接，具体不限定。
承载部11a1与连接部11a2可以位于同一平面内。具体可选地，承载部11a1与连接部11a2均面向底盖12的两个表面处于同一平面内，和/或承载部11a1与连接部11a2均背向底盖12的两个表面处于同一平面。当承载部11a1与连接部11a2均面向底盖12的两个表面以及均背向底盖12的两个表面均分别处于同一平面时，承载部11a1与连接部11a2可以形成一平板状的承载件11a(如图20所示)。
承载部11a1与连接部11a2也可以不位于同一平面内。具体地，承载部11a1相对连接部11a2背离容纳腔10a凸出，或者承载部11a1相对连接部11a2朝向容纳腔10a凹陷，具体不限定。承载部11a1与连接部11a2的厚度可以相等，也可以不等，具体不限定。
此时，承载件11a经由承载部11a1界定容纳腔10a，并经由连接部11a2实现与主体11除承载件11a之外的结构连接，结构分明。
可理解地，当承载件11a包括上述承载部11a1和上述连接部11a2时，电池单体20设置于承载部11a1。
可理解地，当承载件11a包括上述承载部11a1和上述连接部11a2时，承载部11a1面向容纳腔10a的内表面构造形成承载面12f。
在一些实施例中，承载部11a1相较于连接部11a2沿背离容纳腔10a的方向突出设置。
由上文可知，承载部11a1界定容纳腔10a，承载部11a1背离容纳腔10a突出是指承载部11a1与连接部11a2在竖直方向错开布置。承载部11a1位于承载件11a的最高处。此时，承载部11a1与连接部11a2之间可形成一定作为容纳腔10a的一部分的空间，该空间可容纳电池单体20。
当承载部11a1相较于连接部11a2背离容纳腔10a突出，承载部11a1可以作为承载件11a的加强结构，提高承载件11a的抗弯性能。
在一些实施例中，承载部11a1与连接部11a2的厚度相等。
当承载部11a1与连接部11a2的厚度相等，承载部11a1与连接部11a2可以经由同一板材经压铸、冷压、热压一体成型，承载件11a的成型更加方便。同时，承载部11a1与连接部11a2的厚度相等，在成型时各处应力均等，可提高承载件11a的成型率。
在一些实施例中，承载部11a1背离容纳腔10a的外表面与承载面12f相平行。
承载部11a1背离容纳腔10a的外表面与承载面12f沿竖直方向相背设置。承载部11a1的外表面能够与大气环境相接触。当电池100安装于车辆1000时，外表面呈平面的承载部11a1能够降低车辆1000的行驶阻力，降低车辆1000的行驶能耗能耗低，提高电池100的续航能力。
在一些实施例中，请参照图10和图11，主体11包括边框11b和承载件11a，边框11b围合形成有在竖直方向的两端贯通设置的围合空间10q，底盖12和承载件11a分别盖合于围合空间10q在竖直方向的相背两端，底盖12、边框11b和承载件11a共同围合形成容纳腔10a。
边框11b自身围合形成在竖直方向的两端贯通的围合空间10q，承载件11a盖合在围合空间10q的顶部，底盖12盖合在围合空间10q的底部，即，承载件11a位于箱体10的顶部且用于界定容纳腔10a，底盖12位于箱体10的底部且用于界定容纳腔10a。边框11b、承载件11a及底盖12三者围合形成容纳腔10a。边框11b、承载件11a及底盖12可以为相同材料制件，如铝合金、铜合金、钢材、塑料等。当然，边框11b、承载件11a及底盖12也可以采取不同的材料制成，具体不限定。在竖直方向的正投影，边框11b可以呈矩形、圆形、多边形等，具体不限定。
边框11b平行于竖直方向，边框11b围绕电池单体20设置，且边框11b连接承载件11a和底盖12。当承载件11a包括上述承载部11a1及连接部11a2时，承载件11a经由连接部11a2与边框11b连接。当底盖12包括上述盖部12a和上述安装部12b时，底盖12经由安装部12b与边框11b连接。
此时，以边框11b为基础，并将承载件11a和底盖12分别连接在边框11b的竖直方向的两端后即可形成电池100的容纳腔10a，箱体10结构较为简单。
在一些实施例中，承载件11a与边框11b固定连接(例如可拆卸连接等)或一体成型。承载件11a与边框11b可采取注塑、压铸、锻造、冷压、热压等方式一体成型。承载件11a与边框11b可以经由紧固件13紧固连接、卡合结构卡接、焊接、粘接、热熔连接等实现固定连接。
当承载件11a与边框11b一体成型，主体11一体成型，主体11只需与底盖12连接即可实现箱体10的组装，箱体10组装方便。当承载件11a与边框11b固定连接，承载件11a与边框11b的成型工艺较为容易，可降低箱体10的工艺成本。
可以理解的，当承载件11a具有承载部11a1和连接部11a2时，由连接部11a2与边框11b连接。当底盖12具有盖部12a和安装部12b时，由安装部12b与边框11b连接。
请参照图18和图23，在一些实施例中，在竖直方向上，电池单体20的高度Hc与电池100的高度Hp满足：0.02≤Hc/Hp≤0.98。
电池单体20的高度Hc是指在主体11与底盖12沿竖直方向布置时，电池单体20在竖直方向的最大长度。以图18和图19所述的电池单体20为例，当电池单体20的第一外表面m1为与电极端子214所在的外表面向背设置时，电池单体20的最大长度是指电极端子214与第一外表面m1之间的距离。当然，在电池单体20的第一外表面m1为与电极端子214所在的外表面相邻时，则电池单体20的高度Hc是指电池单体20的第一外表面m1至与其相背设置的外表面之间的距离。
电池100的高度Hp是指在主体11与底盖12沿竖直方向z布置时，电池100在竖直方向z的最大长度。
具体地，电池单体20的高度Hc与电池100的高度Hp的比值可以为0.02、0.03、0.05、0.08、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、0.98。
表5电池单体20高度Hc与电池100高度Hp的比值对电池100的安全性的影响
表5给出了按GB38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》的标准下进行测试的几组电池单体20的高度Hc与电池100的高度Hp的比值对电池100的安全性的影响。由表5可以看出，Hc/Hp超过0.98时，箱体10的结构所占电池100高度很小，箱体10的强度无法满足要求，会出现起火爆炸的安全事故。当0.02≤Hc/Hp时，箱体10的结构强度能够满足要求，不会出现起火和爆炸的情况。当Hc/Hp小于0.02时，箱体10的结构强度虽然能够满足要求，但是电池100的空间利用率低，能量密度过低。
进一步地，0.5≤Hc/Hp＜0.94，不仅电池100的强度满足要求，不会出现起火爆炸的安全事故，而且电池100的空间利用率较高，电池100的能量密度较高。
在一些实施例中，请参照图24至图28，用电装置包括车辆1000，电池100设置在车辆车身200的底部。关于车辆1000的介绍参照上述描述中的记载，在此不进行赘述。
车辆1000的车身200是指车辆1000用来载人装货的部分，包括驾驶舱、乘客舱、发动机舱、行李舱等。车身200通常包括车身壳体及设于车身壳体上的车门、车窗、装饰件、座椅、空气调节装置等等。车身壳体通常指车辆1000纵梁、横梁、底盘及支柱等主要承力元件以及与它们相连的钣金件共同组成的结构。在本申请的实施例实施例中，电池100设置于车身200的底部主要是指电池100设置于车身壳体的底部。此时，将电池100设置在车身200的底部，不会占用车身200内部的空间，有助于降低车身200体积和重量。
在一些实施例中，请参照图28，主体11包括位于箱体10顶部的承载件11a，承载件11a用于界定容纳腔10a，在竖直方向，承载件11a与车身200的距离L满足：L≥0。
由于电池100位于车身200的底部，而承载件11a位于箱体10的顶部，因此电池100中承载件11a距离车身200最近。承载件11a与车身200的距离L是指在竖直方向，承载件11a的最高处与位于自身上方的车身200之间的距离。当承载件11a包括上述承载部11a1和上述连接部11a2时，承载件11a与车身200的距离L为承载部11a1背离容纳腔10a的外表面与位于其上方的车身200之间的距离。
当承载件11a与车身200的距离L等于0时，承载件11a与车身200贴合，当承载件11a与车身200的距离L大于0时，承载件11a与车身200间隔且不贴合。可理解地，此时底盖12处于承载件11a的底部，底盖12与车身200的距离g大于0。
在电池100设置车身200下方时，电池100底部至车身200的距离内的范围是电池100所占用的安装空间。当承载件11a与车身200间隔时，电池100与车身200之间会存在一定的浪费空间，若将承载件11a与车身200贴合，则可以将电池100与车身200之间存在的浪费空间划入到电池100的空间范围内，如此在车身200下方占用相同空间的情况下，电池100与车身200贴合能够提高电池100的体积，进而能够增加电池100的电量和能量密度。
此时，当承载件11a与车身200的距离L等于零，电池100能够具有较大电量和较高的能量密度，车辆1000续航能力强。当承载件11a与车身200的距离L大于零，承载件11a的安装较为灵活。
在一些实施例中，请参照图24-图28，主体11包括位于箱体10顶部的承载件11a，承载件11a用于界定容纳腔10a，电池100经由承载件11a安装于车身200。
由于电池100位于车身200的底部，而承载件11a位于箱体10的顶部，因此电池100中承载件11a距离车身200最近，电池100经由承载件11a安装于车身200，具体可以是承载件11a经由紧固件13(如螺钉、螺栓、铆钉等)、焊接等方式固定在车身200。
当电池单体20设置在承载件11a上时，电池单体20与承载件11a形成的结构与车身200连接，可以提高电池100的顶部强度，进而提高电池100的安装强度。
在一些实施例中，承载件11a被配置为形成车身200底盘的至少一部分。
底盘作为车身200的一部分，由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成的组合，用于支承、安装车辆1000发动机及其各部件、总成，形成车辆1000的整体造型，承受发动机动力，保证正常行驶。
底盘位于车身200的底部，承载件11a直接作为底盘的至少一部分。即，承载件11a用于形成车身200的底盘的至少一部分。如此，将承载件11a与车身200底盘集成于一体，如此可将传统底盘与电池100之间的间隙所占用的空间划分到电池100内用来提高电池100的空间，如此有助于提高电池100的能量，进而能够提高车辆1000的续航能力。
根据本申请的一些实施例，请参照图24-图28，用电装置包括车辆1000，车辆1000车身200的底部设置有电池100。电池100包括箱体10和电池单体20，箱体10包括位于其顶部的承载件11a，电池单体20位于箱体10内并悬吊在承载件11a上，且电池单体20的电极端子214位于电池单体20背离承载件11a的外表面上，承载件11a形成车辆1000底盘的至少一部分。
此时，电池单体20悬吊在承载件11a上，可以提高承载件11a的强度进而提高电池单体20顶部的强度，使得承载件11a作为底盘时能够达到一定的受力要求。同时，电池单体20的电极端子214背离承载件11a，可以将电池单体20直接安装在承载件11a上，省去电池单体20与承载件11a之间的空隙，并将节省的空隙用于增加电池单体20的安装空间，可提高电池100的能量，进而提高车辆1000的续航能力。
在一些实施例中，电池单体20为多个，多个电池单体20在第二方向y排布设置，第二方向垂直于竖直方向Z；承载件11a与多个电池单体20的顶壁204相连，电池单体20的顶壁204平行于第二方向y，竖直方向Z垂直于电池单体20的顶壁204，电池单体20位于承载件11a下方，这样承载件11a与电池单体20直接面接触，承载件11a直接与电池单体20的顶壁201连接，中间不需要再留有空间，可以提高电池100的空间利用率，从而提高电池100的能量密度，同时电池单体20与承载件11a连接为一个整体，可以提高电池100的结构强度。
可见，电池单体20的顶壁204与承载件11a的底面连接，承载件11a的底面可以为沿竖直方向靠近电池单体20的一面，电池单体20的顶壁204可以为电池单体20沿竖直方向靠近承载件11a的一面。
其中，承载件11a在竖直方向Z上的尺寸N与电池单体20的重量M2之间的关系满足：0.04mm/kg≤N/M2≤100mm/kg，既可以使承载件11a在竖直方向Z的尺寸N保持在合理的范围内，避免N过大导致电池内部空间的浪费，又能够使电池单体20与承载件11a之间的连接更牢固，增强电池的结构强度，以提升电池的性能。
其中，承载件11a在竖直方向上的尺寸N可以为承载件11a在竖直方向上的厚度。承载件11a可以是电池的箱体上盖，也可以是用电装置的一部分，比如，车辆的底盘。当承载件11a为车辆的底盘时，电池单体20与承载件11a连接，也即，电池单体20与车辆的底盘面连接。电池单体20直接与车辆的底盘面连接，这样，可以不用设置电池的箱体上盖，节省了电池的箱体上盖所占用的空间，提高了电池的空间利用率，从而提高了电池的能量密度。
当N/M2＞100mm/kg时，承载件11a沿竖直方向的尺寸N较大，虽然这样电池具有更大的结构强度，但同时承载件11a也占据了较大的空间，造成了电池内部的空间利用率的降低，进而导致了电池的能量密度的降低。
当N/M2＜0.04mm/kg时，此时承载件11a不能满足电池的结构强度的需求，在电池的使用过程中，承载件11a可能会朝向重力方向变形甚至断裂，电池单体20也有可能会脱离承载件11a，进而发生起火爆炸等安全事故。
对不同尺寸的承载件和不同重量的电池单体的测试结果如表6所示。
表6不同尺寸的承载件和不同重量的电池单体的测试结果
N/mm M2/kg N/M2 mm/kg 测试结果
0.2 10 0.02 起火，爆炸
0.4 8 0.05 不起火，不爆炸
0.4 1 0.4 不起火，不爆炸
1 3.5 0.286 不起火，不爆炸
5.5 1.5 3.667 不起火，不爆炸
10 2 5 不起火，不爆炸
18 2 9 不起火，不爆炸
在一些示例中，承载件11a也可以称为挂载壁。
可选地，电池单体20的顶壁204可以为电池单体20的表面积最大的壁，这样，承载件11a与电池单体20之间的接触面积较大，能够保证承载件11a和电池单体20之间的连接强度。在其它实施例中，承载件11a也可以和电池单体20的表面积较小的壁连接，本申请实施例对此不作限制。
在一些可选实施例中，电极端子214设在电池单体20的底壁205，底壁205与顶壁204沿竖直方向分隔且相对设置；或者，电极端子214设在电池单体20的侧壁，侧壁与顶壁204相连，且侧壁与竖直方向平行。
在电池单体20处于使用状态时，竖直方向可以平行于重力方向，电极端子214可以沿重力方向朝向地面。例如，电池100包括承载件11a和箱体10，箱体10位于承载件11a的下方，电池单体20的顶壁204朝向承载件11a并与承载件11a连接，电池单体20的底壁205朝向箱体10的底部，电极端子214也朝向箱体10的底部，亦即朝向地面。这样，未设置有电极端子214的顶壁204可以与承载件11a直接连接，电池单体20和承载件11a连接成为一个整体，增强了电池100的整体结构强度，同时顶壁201与承载件11a之间不需要再留有间隙，提高了电池的空间利用率，进而提升了电池的能量密度。
可选地，电极端子214还可以设置在电池单体20的沿第二方向y相对设置的两个壁中的一个上，也就是说，设置电极端子214的侧壁与顶壁204相连，且设置电机端子214的侧壁平行于竖直方向。例如，沿第二方向排列的同一列电池单体20的电极端子214也沿第二方向排列。
可选地，承载件11a在竖直方向上的尺寸N为0.2mm～20mm。可选地，电池单体20的重量M2为1kg～10kg。这样，可以根据电池单体20的重量M2灵活地选择承载件11a在竖直方向上的尺寸或者根据承载件11a在竖直向上的尺寸选择相应合适的电池单体20。
可选地，如图20所示，承载件11a可以为板状结构，例如，平板。在板状结构中，只要能够实现承载件11a与电池单体20顶壁204接触的表面为平面即可，其他方面不作具体限制。
可选地，如图31所示，承载件11a内部设置有空腔11t，一方面，空腔11t可以给电池单体20提供膨胀空间，另一方面，空腔11t还可以作为流道容纳流体，以调节电池单体20的温度。
示例性的，空腔11t用于容纳换热介质以给电池单体20调节温度，此时承载件11a也可称为热管理部件。当然，在其他示例中，电池单体20与承载件11之间可以设置换热件，换热件可以为具有通道的部件以作为热管理部件，或者换热件形成为任何其他能够起到调节电池单体20温度的部件，本申请不作限制。
可选地，空腔11t内可以设置有加强板11s，加强板11s可以沿第一方向延伸。一方面，加强板11s可以增强承载件11a的结构强度，另一方面，加强板11s可以在承载件11a的内部形成多条流道，用于容纳换热介质，其中，该多条流道可以相互连通也可以相互独立。
换热介质可以是液体或气体，调节温度是指给多个电池单体20加热或者冷却。在给电池单体20降温的情况下，空腔11t可以容纳冷却介质以给多个电池单体20调节温度，此时，换热介质可也可以称为冷却介质或冷却流体，更具体地，可以称为冷却液或冷却气体。另外，换热介质也可以用于加热，本申请实施例对此并不限定。可选地，换热介质可可以是循环流动的，以达到更好的温度调节的效果。可选地，流体可以为水、水和乙二醇的混合液、制冷剂或者空气等。
可选地，如图32所示，承载件11a设置有加强部506。承载件11a可以包括第一面504和第二面505，第二面505和电池单体20的顶壁204连接，加强部506设置于第一面504和/或第二面505，该加强部506可以增强承载件11a的结构强度。可选地，加强部506可以为承载件11a经冲压形成的凸起和/或凹槽，本申请实施例对此不作限制。
可选地，如图33所示，在竖直方向上，承载件11a的远离电池单体20的表面设有加强筋503；在图33的示例中，承载件11a沿竖直方向远离电池单体20的表面可以为第一面504，第一面504上方设置有加强筋503。加强筋503可以增强承载件11a的结构强度。
需要注意的是，加强筋503在竖直方向上的尺寸为N3，当(N+N3)/N＞2时，只考虑N的大小与电池单体20的重量M2之间满足：0.04mm/kg≤N/M2≤100mm/kg。加强筋503可以属于电池，也可以属于用电装置，比如车辆，加强筋503可以根据车辆对结构强度的需求进行设置，当加强筋503在竖直方向上的尺寸较大时，不再考虑加强筋503的尺寸N3与电池单体20的重量M2之间的关系。从另一个角度来说，当加强筋503的尺寸N3较小，例如，当(N+N3)/N≤2时，则(N+N3)与M2之间满足：0.04mm/kg≤(N+N3)/M2≤100mm/kg。
加强筋503的数量和形状可以根据用电装置的需求或电池的设置方式具体设置，本申请实施例对此不作具体限制
可选地，加强筋503和承载件11a为一体成型结构，这样，加工方便，有利于节省工序。在其它实施例中，加强筋503也可以与承载件11a分别成型，再通过拼接、焊接、粘接、机加工、冲压等方式连接或装配，本申请实施例对此不作具体限制。
可选地，承载件11a可以为单层板结构，也可以为多层板结构。相较于单层板结构，多层板结构的承载件11a具有更大的刚度和强度。
可选地，如图34所示，承载件11a包括第一板51和第二板52，第二板52与电池单体20的顶壁204连接，第一板51沿竖直方向与第二板52相对设置。其中，第二板52可以为平板，第一板51可以为非平板。第一板51的具体设置，比如，大小，强度等可以根据用电装置的具体需求调整，本申请实施例对此不作限制。承载件11a还可以包括第三板，第四板等等，本申请实施例对承载件11a所包括的板的数量不作限制。
在图34所示的实施例中，承载件11a的尺寸N可以为第二板52沿竖直方向的尺寸，第一板51沿竖直方向的尺寸为N4，当(N+N4)/N＞2时，只考虑N与M2之间满足：0.04mm/kg≤N/M2≤100mm/kg。当(N+N4)/N≤2时，则(N+N4)与M2之间满足：0.04mm/kg≤(N+N4)/M2≤100mm/kg。
在一些实施例中，承载件11a在竖直方向上的尺寸N与电池单体20的重量M2之间的关系还满足：0.1mm/kg≤N/M2≤20mm/kg。这样，电池不会发生起火和爆炸，能够在满足电池100的能量密度的同时使电池的安全性得到更好的保障。
在一些实施例中，如图35所示，电池100还包括加强件30，多个电池单体20沿第二方向y依次布置，加强件30沿第二方向y延伸且与多个电池单体20中的每个电池单体20的第一壁201连接，第一壁201为电池单体20沿第一方向x相对的两个壁，即两个第一壁201沿第一方向x相对设置，第一方向x垂直于第一壁201，第一壁201可以与电池单体20的顶壁和电池单体20的底壁相邻。
加强件30与每个电池单体20的第一壁201连接，这样，加强件30与电池单体20连接成一个整体，可以提高电池的结构强度。在这种情况下，电池内可以不再设置侧板，也可以不需要再设置梁等结构，可以较大限度地提升电池内部的空间利用率，提高电池的结构强度和能量密度。
当然，加强件30还可以称为隔板。
可选地，第一壁201可以为电池单体20的表面积最大的壁，这样，能够增强加强件30和电池单体20的连接强度。在其它实施例中，第一壁201也可以为电池单体20的表面积较小的壁，本申请实施例对此不作具体限制。
可选地，电池单体20还可以包括沿第二方向y相对设置的两个侧壁，侧壁与电池单体的顶壁、电池单体的底壁、第一壁201相邻，其中沿第二方向y排列的相邻的两个电池单体20的侧壁相对。
可选地，加强件30在第一方向x的尺寸为0.1mm～100mm。这样，可以兼顾加强件30的强度和电池10的能量密度。
当加强件30在第一方向x上的尺寸过小时，加强件30的刚度差，不能有效提高电池100的结构强度，当加强件30在第一方向x上的尺寸过大时，会占据电池100内部过多的空间，不利于提高电池10的能量密度，因此设置加强件30在第一方向x上的尺寸为0.1mm～100mm，这样既可以保障电池100的能量密度，又可以提高电池100的结构强度。
可选地，如图47所示，加强件30的内部设置有空腔30a，该空腔30a可以用于给电池单体20提供膨胀空间，也可以作为流道容纳流体(液体或气体)以调节电池单体的温度，还可以保证加强件30强度的同时减轻加强件30的重量；此时加强件30还可以称为热管理部件。可选地，空腔结构内部还可以设置结构加强件，既可以增强加强件30的强度，又可以形成多条流道。
其中，调节电池单体20的温度是指给多个电池单体20加热或冷却。
可选地，加强件30可以为金属隔板，这种情况下，在加强件30的表面设置有绝缘层，该绝缘层可以为绝缘膜或绝缘漆。
可选地，加强件30为非金属隔板，即，加强件30为非金属的绝缘板。
可选地，电池10包括多列沿第二方向y排列的多个电池单体20和多个加强件30，其中，多列电池单体20和多加强件30在第一方向x上交替设置。这样，多列电池单体20和多个加强件30相互连接形成一个整体，容纳于箱体内，能够进一步保证电池10整体的结构强度，从而能够提升电池的性能。
多列电池单体20和多个加强件30在第一方向上交替设置，其中，沿第一方向，可以按电池单体—加强件—电池单体的方式排列，也可以按加强件—电池单体—加强件的方式排列。
可选地，如图36和图37所示，电池10包括多个电池模块100a，电池模块100a包括至少一列沿第二方向y排列的多个电池单体20和至少一个加强件30，且至少一列电池单体20和至少一个加强件30在第一方向x上交替设置。
可选地，如图37所示，电池模块100a包括N列电池单体20和N-1个加强件30，加强件30设置于相邻的两列电池单体20之间，N为大于1的整数，在图37中，N为2。这样，可以减少加强件30的个数，提升电池10的能量密度。
例如，如图38所示，沿第一方向x，加强件30的数量比电池单体20的列数小1，如图39所示，加强件30的数量等于电池单体20的列数，如图40所示，沿第一方向x，加强件30的数量比电池单体20的列数大1。
可选地，电池模块100a可以包括N列电池单体20和N+1个加强件30，加强件30设置于相邻的两列电池单体之间，N为大于1的整数。可选地，具有不同的电池单体20和加强件30的排列方式的电池模块100a可以相互组合形成电池10。
可选地，多个电池模块100a沿第一方向排列，相邻的电池模块100a间具有间隙，这样，可以给电池单体20提供膨胀空间。
可选地，如图37所示，加强件30在第二方向y上的端部设置有固定结构103，加强件30通过固定结构103固定于承载件11a。固定结构103可以直接与承载件11a连接，也可以与箱体10的侧壁连接进而与承载件11a连接。这样，每个电池单体20都被加强件30和固定结构103固定于承载件11a，这样，增强了电池单体20和承载件11a之间的固定连接，整个电池10连接为一个整体，提升了电池10的结构强度。
可选地，固定结构103可以包括固定板104。固定板104与加强件30的端部固定连接，且与位于加强件30的端部的电池单体20固定连接。例如，对于长方体型电池单体20，固定板104可以垂直连接于加强件30，并与加强件30分别连接长方体型电池单体20的两个相邻的侧壁，从而进一步加强对电池单体20的固定效果。
可选地，固定板104可以采用与加强件30相同的材料，例如，金属、塑料或复合材料。固定板104的厚度也可以与加强件30相同。固定板104的材料或厚度也可以与加强件30不同，例如，固定板104可以采用更高强度或厚度的设置，但本申请实施例对此并不限定。
可选地，加强件30与固定板104之间的连接方式可以是电阻焊接、电阻铆接、SPR铆接、锁螺栓或卡接等连接方式；固定板104也可以通过电阻焊接、电阻铆接、SPR铆接、锁螺栓或卡接等连接方式固定到承载件11a上，但本申请实施例对此并不限定。
可选地，固定板104与电池单体20之间可以通过粘接的方式固定连接，例如，通过结构胶粘接，但本申请实施例对此并不限定。
可选地，固定板104包括沿第一方向向远离电池单体20的方向延伸形成的第一连接部105，第一连接部105用于连接承载件11a。例如，以连接承载件11a的第二面505为例，在固定板104靠近第二面505的位置，可向远离电池单体20的方向，即向外延伸形成第一连接部105，通过第一连接部105连接第二面505。
第一连接部105可以平行于承载件11a的第二面505，第一连接部105的面积可以根据与所连接的箱体10的侧壁的固定方式而设定，以满足所需的固定效果。
可选地，第一连接部105可以由固定板104弯折而形成。例如，第一连接部105可以由固定板104的靠近第二面505的边缘向远离电池单体20的方向弯折而形成。例如，固定板104的上边缘可以向外弯折形成第一连接部105。这样，第一连接部105与固定板104的主体为一体结构，从而可以增强连接性能。
可选地，固定板104还包括沿第一方向向远离电池单体20的方向延伸形成的第二连接部107，第二连接部107用于连接固定板104与加强件30。例如，在固定板104与加强件30连接的位置，可向远离电池单体20的方向，即向外延伸形成第二连接部107，固定板104通过第二连接部107与加强件30固定连接。
可选地，除了连接加强件30外，第二连接部107还可以同时实现固定板104间的连接。例如，每列电池单体20设置一个固定板104，加强件30与两列电池单体20对应的两个固定板104通过第二连接部107固定在一起。
第二连接部107可以平行于加强件30。第二连接部107的面积可以根据固定方式而设定，以满足所需的固定效果。
可选地，加强件30与第一壁201粘接。通过粘接的方式将加强件30与第一壁201固定连接，结构简单，便于加工和组装。
可选地，加强件30还可以通过与第一壁201抵接从而被夹持在相邻列的电池单体20之间。
在一些实施例中，如图11、图16、图26、图41、图43和图44所示，电池单体20以端盖212朝向底壁102的方式倒置于箱体10内，以增强电池整体的刚度，减少其在碰撞中发生损坏的概率；端盖212设置有泄压机构213和电极端子214，泄压机构213及电极端子214均朝向底壁102设置，以提高电池的安全性。
例如，电池单体20以端盖212朝向底壁102的方式倒置于箱体10内，是指电池单体20在竖直方向上与箱体10相互倒置设置。
由此，通过在将电池单体20与箱体10倒置设置，能够使得电池单体20设置于电池100的顶部，从而增加电池100顶部的刚度，增加电池100的安全性。并且，电池单体20的端盖212朝向电池100的底部，能够增加电池100的能量密度，提升电池100的可用性。电极端子214朝向底壁102设置能够为电极端子214提供较大的电连接空间。泄压机构213朝向底壁102设置能够使得泄压机构213的泄压方向朝向电池100的底部，从而避免泄压机构213向与电池100顶部连接的其它外部装置进行排放，能够增加电池100的安全性。
可选地，电极端子214设置于泄压机构213的两侧；当然，泄压机构213也可以于电极端子214具有其他的位置关系。
在本申请的一些实施例中，如图11、图27和图41所示，箱体10包括承载件11a以及边框11b，承载件11a设置于箱体10的顶部，电池单体20与承载件11a固定连接。
承载件11a设置于箱体10的顶部，与边框11b沿竖直方向Z由上至下依次排列，承载件11a是沿水平方向延伸的板体，用于增加电池100顶部的刚度，边框11b是沿竖直方向Z延伸的板体，边框11b包围承载件11a设置，而在箱体的底部处形成开口10c，使箱体10内部具有容纳电池单体20的空间。电池单体20与承载件11a固定连接，可以增加电池100顶部的刚度，减少电池100在碰撞中损坏的可能性。
可选地，电池单体20可以与承载件11a通过胶粘的方式直接连接，也可以通过其它方式固定连接。
可选地，边框11b可以与承载件11a一体成型，也可以与承载件11a通过焊接、粘接、紧固件或熔接自攻丝工艺等连接方式固定连接，本申请对此不作限制。
例如，电池单体20的电极端子214朝向底壁102的开口10c设置，电池单体20的与电极端子214相背的端面固定于承载件11a，在实际应用过程中，电池100通过箱体10的顶部固定于外部装置，例如车辆1000内部，设置于电池100顶部的电池单体20能够增加电池100顶部的刚度，在碰撞中减少电池100损坏的可能性，增加电池100的安全性。而且，电池单体20的电极端子214朝向开口10c，电池单体20的与电极端子214相对的一面与箱体10的顶部固定连接，使得电池100可以为放置电池单体20预留较少空间，增加电池100的能量密度，同时能够使得电池单体20更好地与箱体10结合。
在一种可选的实施方式中，承载件11a内部埋设有冷却通道。由于电池单体20设置于承载件11a，电池单体2的顶部与承载件11a相接触，出于对电池100性能的考虑，承载件11a内部埋设有通道，其中通有作为换热介质的气体或液体，能够在电池100工作时对电池100起到调节电池100温度的效果，从而增加电池100的寿命以及可用性。
在另一种可选的实施方式中，通道也可以作为热管理部件被设置于电池单体20与承载件11a之间，或形成为任何其它能够设置起到能够调节电池100温度功能的部件，本申请实施例在此不作限制。
在本申请的一些实施例中，如图11、图27和图41所示，箱体10还包括设置于开口10c的底盖12，边框11b相互连接呈框架结构，底盖12与边框11b固定连接。
边框11b相互连接呈框架结构，也即是边框11b设置于承载件11a周向与承载件11a组合形成为箱体10，以容纳电池单体2。底盖12与边框11b固定连接，从而覆盖于开口10c，使得箱体1具有相对密封的结构。
底盖12包括盖部12a以及安装部12b，安装部12b设置于盖部12a周向且与边框11b相匹配。也即是说，盖部12a覆盖于由边框11b形成的开口10c，安装部12b固定于边框11b，将底盖12与边框11b固定连接。可选地，安装部12b与边框11b可以螺栓连接，安装部12b与边框11b也可以采用其它方式固定连接。
在竖直方向Z上，盖部12a相对于安装部12b凸出于底部102。使得设置于箱体10内部的电池单体20与底盖12之间具有相对更大的距离。应理解，盖部12a相对于安装部12b凸出的距离应基于电池100的能量密度进行选择，不应过大导致电池100体积增加，而对电池100的能量密度有所降低。
当然，盖部12a还可以称为主体部，安装部12b还可以称为配合部。
在一些实施例中，如图41和图42所示，电池100还包括防护组件40，防护组件40设置于电池单体20与底壁102之间，以支撑电池单体20，电池单体20、防护组件40以及底壁102沿竖直方向Z由上至下依次排列，防护组件40可以直接或间接抵接于电池单体20，以起到支撑承载作用，能够增加电池100的结构强度，提升电池100的受力性能，在碰撞中减少电池100损坏的可能性。
当然，在一些示例中，防护组件40还可以称为承载组件。
示例性地，电池单体20与承载件11a固定连接，防护组件40与电池单体20固定连接，能够对电池100的结构起到多方的固定作用，提高电池100的稳定性。
在一些实施例中，如图41所示，电池单体20以端盖212朝向底壁102的方式倒置于箱体10内，此时防护组件40直接或间接抵接于电池单体20的端盖212。抵接也即是两个部件之间彼此直接接触或通过其他部件止抵、但没有相互固定。
示例性的，端盖212设置有泄压机构213和电极端子214，泄压机构213和电极端子214均朝向底壁102设置，防护组件40支撑电池单体20以保护泄压机构213和电极端子214。
在一些实施例中，如图11和图41所示，箱体10包括主体11及设置与主体11底部的底盖12，底盖12与主体11密封连接并共同形成封闭的容纳腔10a，底盖12面向电池单体20的壁构成容纳腔10a的底壁102，此时防护组件40设置于电池单体20与底盖之间。
在一些实施例中，如图11和图41所示，电池单体20以端盖212朝向底壁102的方式倒置于箱体10内，端盖212设置有泄压机构213和电极端子214，底盖12面向电池单体20的壁构成容纳腔的底壁102，防护组件40设置于电池单体20与底盖12之间，也即是设置于泄压机构213和电极端子214与底盖12之间，被配置为支撑电池单体20与底盖12，从而为泄压机构213以及电极端子214提供防护，在碰撞过程中对其起到保护作用。
在一些实施例中，如图41所示，电池100还包括汇流部件24，汇流部件24用于与至少两个电池单体20的电极端子电连接，防护组件40设置于底壁102和汇流部件24之间，同时防护组件40用于使得电池单体20与底壁102绝缘设置。
由此，防护组件40设置于底壁102与汇流部件24之间，用于支撑电池单体20，即防护组件40可以为上下两侧分别与电池单体20未被汇流部件24覆盖的部分区域以及容纳腔10a的底壁102相抵接，为电池单体20提供竖直方向Z上的支撑力。同时防护组件40能够使得电池单体20与容纳腔10a的底壁102之间存在一定的间隙、相互不接触，进而使得连接于电池单体20上的汇流部件同样与容纳腔10a的底壁102保持一定的间距，将汇流部件、电池单体20均与容纳腔10a的底壁102绝缘设置，防止暴露在外的底壁102受到外界环境干扰，对电池单体20以及汇流部件24造成电性干扰。
进一步地，防护组件40可以为具有沿垂直于竖直方向Z延伸的平整表面，从而在箱体10的底部上再提供一层防护层，进一步减小容纳腔10a的底壁102受到撞击时对电池单体20以及汇流部件24的影响。
在一些示例中，如图41所示，电池单体20以端盖212朝向底壁102的方式倒置于箱体10内，端盖212设置有电极端子214，电极端子214与对应汇流部件24电连接，电池单体20中与设置有电极端子214的顶面对侧的平整底面与箱体10的顶部相互连接设置，使得电极端子214位于远离箱体10顶部的一侧，由此能够有效地提高电池100顶部的强结构度，且通过将电池单体20的底部与箱体10顶部相连接能够提高箱体10内部的空间利用率，从而提高电池整体的能量密度。
本申请实施例中的汇流部件24可以为CCS(Cells Contact System)组件，即由柔性电路板、塑胶结构件、汇流排等组成的集成线束，用于在多个电池单体20之间形成所需的电连接关系，可以通过该汇流部件对电池单体20进行充放电。可选地，本申请实施例中的汇流部件可以为与电池单体20的电极端子焊接连接，从而使得汇流部件与电池单体20之间连接固定。
可选地，汇流部件24可以为包括多个组件，每个组件分别与电池单体20构成的电池模组对应连接设置，再将这些组件进行电连接，从而形成所需的串联/并联/混联的连接关系，或者，汇流部件24也可以为整体设置，通过同一组件分别连接至每个电池单体20。
可选地，箱体10包括承载件11a、边框11b和底盖12，边框11b在竖直方向Z上延伸的距离大于电池单体20、汇流部件以及防护组件40在竖直方向Z上延伸的距离，此时底盖12可以为盖合于边框11b下端。
在一些实施例中，如图42所示，防护组件40包括防护条41，防护条41抵接于电池单体20。
在一些示例中，防护组件40还可以成为承载组件，防护条41还可以称为防护件、或承载条，例如防护组件40包括防护件，承载组件包括承载条。
可选地，防护组件40可以包括多个防护条41，这些防护条41分别与多个电池单体20相抵接，使电池单体20与底壁102之间保持一定的距离，减小底壁102受到撞击对电池的影响。
可选地，防护条41可以抵接于电池单体20设置有电极端子214的表面，具体地，防护条41可以抵接于电池单体20设置有电极端子的这一表面中除了电极端子所在区域之外的、能够受力的部分区域，例如防护条41抵接于该表面中在第二方向Y上位于电极端子两侧的“肩部”。在此基础上，防护条41需要与电池单体20设置于相对应的位置，电池单体20为多个，且多个电池单体20阵列排布时，相对应地，防护条41也为多个，多个防护条41沿第二方向间隔设置，每个防护条41沿第一方向延伸，使得多个防护条41形成间隔平行设置的条状结构体。除了位于边缘的防护条41之外，其他防护条41可以为设置于相邻的电池单体20相接的位置，即每个防护条41可以为同时与在第二方向Y上相邻设置的两个电池单体20相抵接。
可选地，第一方向X与第二方向Y垂直，且第一方向和第二方向分别与竖直方向垂直，形成较为规整、便于加工的结构。
在一些可选实施例中，如图43和图44所示，电极端子30在底壁102上的正投影位于相邻的防护条41在底壁102上的正投影之间，防护条41与电池单体20相抵接，此时防护条41与电池单体20的肩部相抵接，能够使得电极端子与汇流部件24的连接不受防护组件40的阻碍，且电池单体20被防护组件40架起后，使电极端子落在相邻防护条41之间能够使得撞击产生的力分散至多个电池单体20，避免电极端子受到撞击损伤。
在一些实施例中，防护条41与电池单体20和/或箱体10固定连接，即防护条41与电池单体20和箱体10中的至少一个固定连接，以保证防护条41设置可靠。
例如，防护条41与箱体10固定连接时，防护条41与底壁102固定连接；箱体10包括底盖12，底盖12的面向电池单体20的壁构成容纳腔10a的底壁102，则防护条41与底盖12固定连接。
可选地，防护条41与电池单体20和/或箱体10粘接，即防护条41与电池单体20和箱体10中的至少一个粘接，以便于组装。
例如，防护条41与箱体10粘接时，防护条41与底壁102粘接；箱体10包括底盖12，底盖12的面向电池单体20的壁构成容纳腔10a的底壁102，则防护条41与底盖12粘接。
在一些可选的实施例中，多个防护条41包括边缘防护条411、第一防护条412和第二防护条413，沿第二方向y、边缘防护条411设置于阵列排布的电池单体20构成的组件的边缘，第一防护条412和第二防护条413在两个边缘防护条411之间交替分布。
本申请实施例中的防护条41可以包括三种分别设置于不同位置的防护件，其中边缘防护条411设置于电池单体200的边缘位置，在边缘防护条411之间则交替地设置有第一防护条412以及第二防护条413。第一防护条412与第二防护条413之间可以为具有不同的尺寸，以配合汇流部件中多种不同的连接件，并为相邻电池单体200之间的连接提供所需的空间。
可选地，本申请实施例中的防护条41可以包括多个不同的尺寸，并根据电池单体200的长度以及电极端子214、泄压机构在其上的位置而相应地调整各个防护条41的尺寸，当每个防护条41与多个电池单体20相抵接时，每个防护条41可以为抵接于相邻的两个电池单体20之间，此时第一防护条412与第二防护条413之间的间距可以为与电池单体20自身的长度近似，交替排布的第一防护条412和第二防护条413能够配合汇流部件24的设置，形成安全可靠的电连接回路。
在一些实施例中，沿第一方向X，第一防护条412的延伸长度大于第二防护条413的延伸长度。
如前所述地，本申请实施例中的第一防护条412以及第二防护条413可以为在自身延伸方向上具有不同的长度，通过相邻的第二防护条413之间的缺口可以设置在电池单体20之间形成电连接的汇流排等硬质连接件，通过该连接件电连接在第二方向y上相邻的两个电池单体20，即通过调整第二防护条413的长度以及第二方向y上相邻的第二防护条413之间的间距来避让汇流部件24中的硬质连接件。
可选地，根据电池单体20之间的连接件设置位置，第一防护条412可以为沿第一方向X的延伸长度与箱体10的内腔在该方向上的长度相同，即一体、完整地延伸于箱体10内部，或者，第一防护条412可以在第一方向X上设置有断开口，以在断开口处设置相应的连接件。将汇流部件24中的连接件设置于防护条41的断开口处能够将同使得连接件同样与底壁102保持一定的间距，以形成冲击保护并保持绝缘。
在一些可选实施例中，沿第二方向Y，第一防护条412以及第二防护条413的宽度大于边缘防护条411的宽度；由于边缘防护条411设置于电池单体20阵列的边缘，边缘防护条411在第二方向Y上无需如第一防护条412或第二防护条413一样同时支持相邻的两列电池单体20，而只需支持一列电池单体20，边缘防护条411的宽度可以小第一防护条412以及第二防护条413，能够起到良好的支持效果。
可选地，第一防护条412的宽度大于第二防护条413的宽度，第二防护条413的宽度大于边缘防护条411的宽度。本申请实施例中的防护条41可以包括设置于边缘的边缘防护条411以及在边缘防护条411之间交替设置的第一防护条412和第二防护条413，其中边缘防护条411仅与一列电池单体20相抵接，因此其宽度可以为小于第一防护条412和第二防护条413，而第一防护条412以及第二防护条413可以为设置于相邻的两列电池单体20的连接处，并同时与多个电池单体20相抵接。使每个第一防护条412同时与相邻的两个电池单体20相抵接，能够减少所需的防护条41数量，从而提高生产效率。
可选地，本申请实施例提供的电池中可以根据电池单体20中与防护组件40重叠设置的部分区域的位置及大小来设计防护组件40中每个防护条41的宽度及位置。具体地，可以为根据电池单体20能够承载的压强大小以及预期可能出现的冲击大小来选择防护条41的宽度，再根据电极端子214以及泄压机构的位置选择防护条41的设置位置。
在一些可选的实施例中，防护组件40在竖直方向Z上的延伸长度大于1.5mm。
本申请实施例中的防护组件40在竖直方向Z上需要延伸一定的尺寸，即每个防护条41需要具有一定的厚度，防护组件40用于为电池单体20提供来自下侧的撞击防护，因此防护组件40自身的厚度与冲击能量之间的关系对电池是否会产生起火爆炸等安全问题具有较大的影响，在此基础上，防护组件40需要具有一定的基础厚度，以提供相应的防护强度，示例性地，本申请实施例中的防护组件40的整体厚度可以为大于1.5mm。
在一些实施例中，如图41-图44所示，电池单体20的泄压机构213也朝向容纳腔的底壁设置；防护组件40包括沿箱体10的长度方向间隔分布的多个防护条41，电池单体20设置有多个，各电池单体20的泄压机构213和电极端子214位于相邻两个防护条41之间，例如防护条41可以设于相邻电池单体20的相接处，以避免与电极端子214等接触，起到支撑电池单体20的作用。
为便于描述，在一些实施例中，以箱体10的长度方向为多个电池单体20的排列方向即第二方向，也即水平方向的其中一个。长度方向Y与竖直方向Z彼此垂直，当长度方向Y以及竖直方向Z彼此之间的夹角为85°～90°之间的夹角时，即可将长度方向Y以及竖直方向Z视为彼此垂直。应理解，长度方向Y也可以为其它方向，长度方向Y也可以不与高度方向Z彼此垂直，本申请不做赘述。
多个防护条41沿长度方向Y间隔分布，也即是防护组件40在多个电池单体20以及底盖12之间沿长度方向Y进行排列。作为一种示例，防护条41可以形成为条状，从底盖12沿竖直方向Z凸出而固定于电池单体20，使得电池100的泄压机构213以及电极端子214位于相邻的两个防护条41之间，从而对泄压机构213以及电极端子214起到保护作用。
在一些实施例中，如图42所示，多个防护条41包括边缘防护条411、第一防护条412和第二防护条413，沿长度方向Y，边缘防护条411设置于阵列排布的多个电池单体20的两侧边缘，第一防护条412和第二防护条413在两个边缘防护条411之间交替分布。
边缘防护条411侧置于阵列排布的多个电池单体20的两侧边缘，也即是设置于位于阵列最外侧的电池单体20的边缘，从而在电池单体20贴近箱体10的位置，对电池单体20两者起到支撑作用。第一防护条412以及第二防护条413在两个边缘防护条411之间交替分布，能够使得防护条41更加适应电池单体20的阵列分布，从而对电池单体20起到更好的支持作用。
为便于描述，在本申请实施例中以箱体10的宽度方向为第一方向X，也即另一个水平方向。长度方向Y、竖直方向Z以及宽度方向X彼此垂直，当长度方向Y、竖直方向Z以及宽度方向X彼此之间的夹角为85°～90°之间的夹角时，即可将三者视为彼此垂直。应理解，宽度方向X也可以为其它方向，宽度方向X也可以不与长度方向Y以及竖直方向Z垂直，本申请实施例不做赘述。
在一些实施例中，如图41和图42所示，多个电池单体20之间通过汇流部件24实现电连接。汇流部件24跨接于相邻的电池单体20的电极端子214之间，以将多个电池单体20串联、并联或混联。由于在本申请一些实施例中，汇流部件24在长度方向Y上跨接于相邻的电池单体20的电极端子214之间，至少一部分防护条41包括缺口，以对汇流部件24进行避让；缺口可以设于对应防护条41的一端，缺口也可以具有其他设置位置，根据汇流部件24的排布而定，不做具体限制。因此，在宽度方向X上，第一防护条412的延伸长度大于第二防护条413的延伸长度，使得第二防护条413对汇流部件24进行避让。
在使得宽度方向X上第一防护条412与第二防护条413的长度不等，能够使得防护件避让汇流部件24，从而使得防护组件40更好地适配于电池100的结构，便于电池单体20实现彼此串联、并联以及混联。
可选地，在汇流部件24沿其他方向跨接于电极端子214之间时，第一防护条412以及第二防护条413可以依据具体情况进行尺寸的变化。
可选地，防护条41的延伸长度所指示的可以仅是防护条41在宽度方向X上的长度总和，使得第二防护条413的长度总和小于第一防护条412，也即是使得第二防护条413可以在任意位置避让汇流部件24，可以在第二防护条413的一端，也可以在第二防护条413的中部，根据汇流部件24的排布而定。
在一些实施例中，如图42所示，防护组件40还包括主板42，防护条41连接于主板42，主板42位于防护条41与底壁102之间，则防护条41设置于主板42朝向箱体10顶部的表面。
当然，主板42还可以称为连接板。
可选地，防护条41为多个，多个防护条41均设置于主板42朝向箱体10顶部的表面，主板42靠近底壁102设置。通过主板42能够使得多个防护条41之间的相对位置稳定，避免受到撞击后发生错位。
主板42可以与底壁102沿同一方向延伸设置并与底壁102相抵接，还可以为通过底壁102上设置有的凹槽等进行进一步限位，主板42设置于防护条41与底壁102之间且延伸覆盖的面积较大，由此能够提高汇流部件24以及电池单体20与箱体10的底壁之间的绝缘性能。
可选地，为了提供所需的防护强度，主板42的厚度可以为大于0.5mm。
可选地，主板42与底壁102固定连接，便于主板42的可靠设置，增加电池100的结构牢固性；例如，主板42与底壁102粘接固定，便于组装。
可选地，主板42也可以抵接于底壁102，本申请实施例对此不做限制。
在一些实施例中，主板42与防护条41一体成型或可拆卸连接，以便于主板42和防护条41的加工。在防护条41与主板42一体成型的情况下，能够便于防护组件40的制造。在防护条41与主板42可拆卸连接的情况下，能够便于根据电池单体20的排布调整防护条41的位置，使得防护组件40具有更广泛的使用场景。
在一些可选的实施例中，防护组件40与电池单体20粘接固定。本申请实施例中的防护组件40与电池单体20的肩部相抵接，此时可以将两者粘接固定，进一步提高整体强度以及连接的稳定性，避免受到冲击导致防护组件40与电池单体20之间产生错位。可选地，防护组件40中可以为每个防护条均分别与电池单体20上的对应位置进行粘接，或者，可以为至少部分防护条与电池单体20进行粘接，其中可以包括边缘防护条411。
在一些实施例中，如图18所示，端盖212包括功能区206和肩部207，功能区206设置有电极端子，肩部207沿第二方向y位于功能区206两侧，电池单体20通过肩部207抵接于防护条41，第二方向y垂直于竖直方向。
当然，端盖212还可以称为顶盖板。
功能区206所指示的是端盖21上设置有使得电池单体20能够实现自身功能的区域，或电池单体20能够与外界互动的区域，例如使得电池单体20能够与外界电连接的电极端子。由于功能区206常设置有电极端子或起到其它功能的部件，功能区206不宜在电池100的使用过程中受力。肩部207所指示的则是端盖21除功能区206以外可以受力的区域。
功能区206设置于肩部207之间，可以使得肩部207对功能区206实现一定保护效果。使得电池单体20通过肩部207抵接于防护条41，能够使得电池100具有更紧凑的结构，避免功能区206由于受力发生损坏，提升电池单体20的寿命。
可选地，防护条41与肩部207固定连接。
在一些实施例中，电极端子设置于相邻的两个防护条42之间，且电极端子214与底壁102(例如底盖12)间隔设置。
由于功能区206位于两个肩部207之间，肩部207搭接于防护条41上，功能区206的电极端子214也位于相邻的两个防护条42之间。电极端子214与底壁102间隔设置，也即是电极端子214不与底壁102接触，可以将电极端子214视作在两个防护条42之间悬空设置，以便于通过电极端子214引出电池单体20的电能，提升电池单体20的可用性。
可选地，电池单体20的泄压机构与电极端子设在电池单体20的同侧，则泄压机构213也朝向底壁102设置，功能区206设置有泄压机构213和电极端子214，在功能区206内，电极端子214可以设置于泄压机构213的两侧，以减少泄压机构213在泄压时对电极端子214产生的影响。
在一些实施例中，如图44所示，在竖直方向(例如主板的厚度方向)上，防护条41的厚度大于电极端子214的外露于电池单体20的部分的延伸高度，能够使得电极端子214悬架于相邻的防护条41之间，避免与其它部件接触影响功能。
在本申请的一些实施例中，如图43和图44所示，相邻两个电池单体20的肩部207共同搭接于同一个防护条41上。
在箱体10中，可以设置一个电池单体20，也可以设置多个电池单体20，在箱体10内设置有多个电池单体20的情况下，多个电池单体20相邻地排布于箱体10之中，由于防护条41沿第一方向x沿主板42间隔设置，肩部207在第一方向x上位于功能区206的两侧，能够使得肩部207位于相邻电池单体20的相接处，从而使得相邻两个电池单体20的肩部207能够共同搭接于同一个防护条41上。
使得在第一方向x上相邻的电池单体20共用同一防护条41，能够尽可能地减少防护条41的数量，便于防护组件40的制造。
在本申请的一些实施例中，如图18和图42所示，在第一方向x上，防护条41的宽度D11(例如本申请中边缘防护条4111的宽度D1、第一防护条412的宽度D2、第二防护条413的宽度D3)与肩部207的延伸宽度D4满足：0.5D4≤D11≤2D4。
当防护条41的宽度D11大于等于肩部207的延伸宽度D4的0.5倍时，即可对电池单体20提供足够的支持力。而防护条41在同时承载相邻的两个电池单体20时，防护条41在第二方向Y上的宽度小于等于肩部207的延伸宽度的2倍，能够使得防护条41仅与相邻的两个电池单体20的肩部207接触，而避免与功能区206接触影响电池单体20的功能。
优选地，防护条41的宽度D11与肩部207的延伸宽度D4之间的关系可以满足D4≤D11≤2D4。由于防护条41可能在相邻的电池单体20之间发生偏置，使得防护条41在长度方向Y上的宽度大于等于肩部207的延伸宽度，能够使得防护条41同时承载相邻的两个电池单体20，而不发生由于偏置而只能承载一方、导致电池100由于受力不均而出现结构稳定性不佳的问题。
在一些实施例中，防护条41抵接于电极端子214，或者防护条41与电极端子214间隔设置。由此，便于实现防护条41的灵活设置。
在一些实施例中，如图18、图43和图44所示，电极端子214在底壁102上的正投影位于相邻的防护条41在底壁102上的正投影之间。
本申请实施例中的防护组件40包括包括多个防护条40，这些防护条与电池单体20相抵接，其中电池单体20中的电极端子30在底壁上的正投影可以为位于相邻的防护条之间，此时防护条41与电池单体20的肩部相抵接，能够使得电极端子214与汇流部件24的连接不受防护组件40的阻碍，且电池单体20被防护组件40架起后，使电极端子30落在相邻防护条41之间能够使得撞击产生的力分散至多个电池单体20，避免电极端子30受到撞击损伤。
在一些实施例中，如图41和图42所示，相邻的两个电池单体20的电极端子214通过汇流部件24电连接，在第二方向y上，相邻的两个防护条41中一者的延伸长度小于另一者的延伸长度，以形成避让缺口43，避让缺口43用于避让汇流部件24。
汇流部件24是使得多个电池单体20之间实现电连接的部件。汇流部件24跨接于相邻的电池单体20的电极端子214之间，以将多个电池单体20串联、并联或混联。由于汇流部件24在第二方向Y上跨接于相邻的电池单体20的电极端子214之间，至少一部分沿第一方向X延伸的防护条41需要对其进行避让，以形成避让缺口43。
相邻的两个防护条41中一者的延伸长度小于另一者的延伸长度，也即是延伸长度较长的防护条41与延伸长度较短的防护条41交替分布。可选地，防护条41的长度也可以根据汇流部件24的布置情况而调整。并且，防护条41在第一方向X上的延伸长度所指示的仅是防护条41在第一方向X上的长度总和，也即是说，避让缺口43可以设置于防护条41的一端，也可以设置于防护条41的中部，根据汇流部件24的排布而定，本申请实施例对此不做特殊限制。
在防护条41设置避让缺口43，能够使得防护组件40更好地适配于电池100的结构，便于电池单体20实现彼此串联、并联以及混联。
在一些可选实施例中，如图18所示，电池单体20还包括泄压机构213，泄压机构213与电极端子214同侧设置，将泄压机构213同样设置在电池单体20下侧能够对其与电极端子214一并进行防护，避免与箱体10等产生撞击，提高电池100整体的安全性及可靠性。
可选地，泄压机构213与底壁102间隔设置，在第二方向y上，电极端子214设置于泄压机构213两侧，能够减少泄压机构213在泄压时对电极端子214产生的影响。并且，泄压机构213与底壁102间隔设置，也即是泄压机构213不与底壁102接触，从而为泄压机构213提供更大的泄压空间，减少排放物排出带来的风险，提升电池100的安全性。
在一些可选的实施例中，如图18、图43和图44所示，泄压机构213在底壁102的正投影位于相邻防护条41在底壁102的正投影之间。在将电池单体20与防护组件40进行配合时，可以将泄压机构213设置为位于相邻防护条41与电池单体20相互抵接的区域之间，即泄压机构213设置于靠近底壁102的一侧且与防护组件40不发生接触，由此能够在受到外界冲击时将撞击力分散于电池单体20的肩部，避免泄压机构213受到碰撞发生损坏，从而提高电池100的安全性。
在一些实施例中，如图42所示，沿长度方向Y，边缘防护条411的宽度D1、第一防护条412的宽度D2、第二防护条413的宽度D3、肩部207的宽度D4满足：0.2D4≤D1≤D4，0.5D4≤D2≤2D4，0.5D4≤D3≤2D4。
由于边缘防护条411设置于电池单体20阵列的边缘，边缘防护条411在长度方向Y上仅与边缘电池单体20的一侧肩部207接触，使得边缘防护条411的宽度D1小于等于肩部207宽度D4，可以避免边缘防护条411接触功能区206而对电池单体20的功能产生影响，使得边缘防护条411的宽度D1大于等于肩部207宽度D4的0.2倍，即可使得边缘防护条411为电池单体20提供足够的支持力。
由于第一防护条412设置于相邻的电池单体20之间，使得第一防护条412的宽度D2大于等于肩部207的延伸宽度D4的0.5倍，即可对电池单体20提供足够的支持力，优选地，第一防护条412的宽度D2大于等于肩部207的延伸宽度D4时，使得第一防护条412能够同时承载相邻的两个电池单体2，而不发生由于偏置而只能承载一方、导致电池100由于受力不均而出现结构稳定性不佳的问题。第一防护条412的宽度D2小于等于肩部207宽度D4的2倍，能够使得第一防护条412在同时承载相邻的两个电池单体20时，仅与相邻的两个电池单体20的肩部207接触，而避免与功能区206接触影响电池单体20的功能。
与第一防护条412相类似，第二防护条413的宽度D3可以大于等于肩部207的延伸宽度D4的0.5倍，且小于等于肩部207宽度D4的2倍。
在一些实施例中，如图41和图42所示，防护组件40还包括主板42，主板42设置于防护条41与底壁102之间，以吸收分散水平方向的外部冲击力，防护条41沿竖直方向凸出于主板42设置，防护条41可以形成凸块。示例性的，箱体10包括底盖12，底盖12的面向电池单体20的壁形成为底壁102，则主板42设于防护条41和底盖12之间。
通过设置主板42，可以将防护组件40中的多个防护条41结合为一个整体，并且，设置沿长度方向Y延伸的主板42，也可以对防护组件40的受力进行分散，以增加电池100的结构强度。
在一些示例中，防护组件40还可以称为承载组件，防护条41也可称为承载条，则承载组件包括主板和承载条。
可选地，为了避免对电池单体20之间的电连接产生影响，防护组件40可以为绝缘件。可以理解的是，绝缘件指示的是，防护组件40可以整体为绝缘材质，也可以为表面被覆有绝缘材质(例如绝缘涂层)以整体呈现绝缘性的物体。当防护组件40为表面包覆有绝缘材质的物体时，芯材可以为金属材质、绝缘材质或复合材质等，芯材外表面包覆绝缘材质。与此同时，防护条41和主板42应具有一定的硬度以及弹性，以在对电池单体20实现支撑效果的同时，在受到冲击时能够产生一定量的变形，对电池单体20起到保护作用。
可选地，防护条41与主板42可以一体成型，以便于防护组件40的制造。防护条41与主板42也可以彼此之间可拆卸连接，以便于根据电池单体20的排布调整防护组件40的位置，使得防护组件40具有更广泛的使用场景。
在一些实施例中，主板42与底盖12固定连接，以增加电池100的结构牢固性。可选地，主板42也可以抵接于底壁102，例如主板42抵接于底盖12，本申请实施例对此不做限制。
在一些实施例中，如图16所示，电池单体2的端盖212与底壁102之间具有第一距离H1，第一距离H1满足2mm＜H1＜30mm。当底盖12的面向电池单体20的壁形成为底壁102时，电池单体20的端盖212与底盖12之间的距离也为第一距离H1。
在底盖12的盖部12a相对于安装部12b凸出于箱体10底部延伸面的情况下，第一距离H1指示的是在竖直方向Z上，电池单体20具有电极端子以及泄压机构的一面与盖部12a之间的距离。第一距离H1满足2mm＜H1＜30mm，优选地，第一距离H1满足5mm≤H1≤20mm，在这一取值范围内，能够保证电池100具有适宜的体积，使得电池100具有良好的放电性能。
在一些实施例中，第一距离H1与单个电池单体20的重量M2之比满足0.2mm/Kg＜H1/M2＜50mm/Kg。
第一距离H1与单个电池单体20的重量M2之比H1/M2则能够指示电池100的能量密度以及结构强度。当第一距离H1与单个电池单体20重量M2之比过大，会导致电池100能量密度过低，当第一距离H1与单个电池单体20重量M2之比过小，会导致电池100结构强度不足，在碰撞中发生安全事故。因此，H1/M2满足0.2mm/Kg＜H1/M2＜50mm/Kg，优选地，H1/M2满足0.5mm/Kg≤H1/M2≤20mm/Kg，在这一取值范围内，电池100具有良好的能量密度，且具有适宜的结构强度。
为了验证第一距离H1与单个电池单体20重量M2之比H1/M2在适宜范围内的电池100具有良好的性能，示例性地，对电池100以碰撞测试装置A进行碰撞测试。如图45所示，碰撞测试装置A包括冲击头A1、发射装置A2以及机架A3。测试的过程中，将电池100放置于机架A3上，使得冲击头A1受发射装置A2驱动，以一定速度向电池100冲撞。其中，可以将测试条件选定为：冲撞方向为竖直方向Z，冲撞位置为电池100的薄弱点，冲撞能量为90J。
由于电池100被应用于如车辆1000的用电装置，通过箱体10顶部安装于车辆1000，对电池100的底部以竖直方向Z进行冲撞，可以模拟将电池100安装于车辆1000后的场景。电池100的薄弱点所指示的是电池100易被破坏的位置，这一点常在电池100的几何中心的半径240mm区域内，对电池100的薄弱点进行冲撞，能够模拟电池100结构强度较弱位置受到冲撞后电池100的状态。冲撞能量为90J，可以等效为冲击头A1以4.2m/s的速度向电池100冲撞，可以理解的是，也可以用其它冲撞能量对电池100进行冲撞，例如，120J(冲撞速度4.9m/s)或150J(冲撞速度5.5m/s)。在实际实验过程中，可以用一个冲撞能量对电池100进行多次冲撞，或以多个冲撞能量对电池100进行多次冲撞。
在通过碰撞测试装置A对电池100进行冲撞后，在环境温度下观察2小时，检测电池100有无出现起火爆炸现象。可选地，在以碰撞测试装置A对电池100进行碰撞测试后，还可以对电池100进行外壳防护等级等测试，本申请实施例对此不做限制。
表7示出了在第一距离H1、单个电池单体20的重量M2以及H1/M2的值分别采用不同的值的情况下，通过以上方法对电池100进行的碰撞测试的测试结果。
表7
H1(mm) M2(mm) H1/M2(mm/Kg) 碰撞测试
实施例1 5 10 0.5 不起火，不爆炸
实施例2 10 5 2 不起火，不爆炸
实施例3 15 3 5 不起火，不爆炸
实施例4 20 2 10 不起火，不爆炸
实施例5 25 1 25 不起火，不爆炸
对比例1 2 10 0.2 起火，爆炸
对比例2 30 1 30 起火，爆炸
对比例3 25 0.5 50 起火，爆炸
如表7所示，当满足2mm＜H1＜30mm，H1/M2满足0.2mm/Kg＜H1/M2＜50mm/Kg时，在一定强度的碰撞测试中，电池100不会发生起火爆炸，具有较好的安全性。
在一些实施例中，如图42所示，在箱体1的高度方向Z(即竖直方向)上，防护条41的延伸高度为第二距离N6，第二距离N6满足0.5mm≤N6≤30mm。
防护条41在高度方向Z上具有一定尺寸，能够使其凸出于主板42而支撑承载电池单体20。设置第二距离N6，能够使得电池单体20的端盖212与底壁102保持一定距离，从而保持电池100的能量密度适中。
第二距离N6与单个电池单体20的重量M2之比N6/M2能够指示电池100的能量密度以及结构强度，当第二距离N6与单个电池单体20重量M2之比过大，会导致电池100能量密度过低，当第二距离N6与单个电池单体20重量M2之比过小，会导致电池100结构强度不足，在碰撞中发生安全事故。因此，第二距离N6与单个电池单体20的重量M2之比N6/M2的满足0.05mm/Kg≤N6/M2≤50mm/Kg，在这一取值范围内，电池100具有良好的能量密度，且具有适宜的结构强度。
为了验证第二距离N6与单个电池单体20重量M2之比N6/M2在适宜范围内的电池100具有良好的性能，可以对电池100进行结构强度测试。在对电池100进行结构强度测试的过程中，示例性地，可以通过剪切强度测试、抗压强度测试等多个测试对电池100的结构强度进行判断。
在剪切强度测试中，示例性地，可以将电池100固定在剪切试验机的夹具之间，然后使用剪切试验机的检测头带动电池100以5mm/min的速度沿长度方向Y或宽度方向X移动，在箱体1受到破坏时记录检测头施加的拉力F。以电池100在高度方向Z上的投影面积为面积A，F/A的值即为电池100能够承受的剪切强度。
在抗压强度测试中，示例性地，可以使用挤压头在高度方向Z以及长度方向Y或宽度方向X上向电池100施加压力，以2m/s的速度向电池100推进，在挤压力达到50KN或电池100的形变量达到30％的时候停止，保持10分钟，并在抗压强度测试后对电池100在环境温度下静置观察2小时。
可选地，还可以通过其它结构强度测试对电池100的结构强度进行测试，本申请实施例在此不做限制。
表8示出了电池单体20固定于防护条41上时，在第二距离N6、单个电池单体20的重量M2以及N6/M2的值分别采用不同的值的情况下，通过以上方法对电池100进行的结构强度的测试结果。
表8
N6(mm) M2(Kg) N6/M2(mm/Kg) 结构强度
实施例6 0.5 10 0.05 较好
实施例7 5 5 1 较好
实施例8 10 4 2.5 好
实施例9 10 2 5 好
实施例10 20 1 20 优秀
实施例11 30 0.6 50 优秀
对比例4 0.5 5 0.04 差
对比例5 52 1 52 差
如表8所示，当N6满足0.5mm≤N6≤30mm，N6/M2满足0.05mm/Kg≤H2/M≤50mm/Kg时，在强度结构测试中，电池100具有较好的结构强度。
在一些实施例中，如图42和图44所示，在竖直方向上，防护条41的厚度为第二距离N6，由于底盖12的盖部12a相对于安装部12b凸出于底壁102的延伸面，以盖部12a与安装部12b之间在竖直方向上的距离为第四尺寸D8。防护组件40设置于电池单体20与底盖12之间，防护组件40可以具有与盖部12a相匹配的形状，以主板42在竖直方向上的尺寸为第六尺寸D10。
为了使得电池100具有适宜的能量密度以及结构强度，第二距离N6与第六尺寸D10之和应不小于第四尺寸D8，也即满足N6+D10≥D8。也即是说，在第一方向X上，防护组件40的整体尺寸应大于盖部12a与安装部12b之间的距离差，如此，防护组件40固定于电池单体20，使得电池单体20与底盖12的盖部12a之间保持距离，在泄压机构213与电极端子214共同朝向底盖12的情况下，为泄压机构213预留出足够的喷发空间。
在另一些可选实施例中，防护组件40抵接于电池单体20，此时第二距离N6满足5mm≤N6≤30mm，第二距离N6与单个电池单体20的重量M2之比N6/M2满足0.5mm/Kg≤N6/M2≤50mm/Kg，优选地，1mm/Kg≤N6/M2≤30mm/Kg，在这一取值范围内，电池具有良好的能量密度，且具有适宜的结构强度。
表9示出了防护组件40抵接于电池单体20时，在第二距离N6、单个电池单体20的重量M2以及N6/M2的值分别采用不同的值的情况下，通过上述碰撞测试方法对电池100进行碰撞测试的测试结果。
表9
No. N6(mm) M2(Kg) N6/M2(mm/Kg) 碰撞测试
实施例12 5 10 0.5 不起火，不爆炸
实施例13 10 5 2 不起火，不爆炸
实施例14 15 3 5 不起火，不爆炸
实施例15 30 1 30 不起火，不爆炸
实施例16 25 0.5 50 不起火，不爆炸
对比例7 3 2 0.2 起火，爆炸
对比例8 52 1 52 起火，爆炸
如表9所示，当N6满足5mm≤N6≤30mm，N6/M2满足0.5mm/Kg≤N6/M2≤50mm/Kg时，在一定强度的碰撞测试中，电池100不会发生起火爆炸，具有较好的安全性。
在一些实施例中，如图24和图25所示，电池100还包括连接板91和连接器92，连接板91设在箱体10的一侧沿水平方向(例如第二方向y)突出设置，连接板91与底壁102在竖直方向上形成容纳部911，连接器92设置在容纳部911内且连接于连接板91，连接器92与电池单体20电连接。
当然，连接板91还可以称为转接板，连接器92还可以称为转接器。
如图24和图25所示，连接板91是由箱体10一侧沿第二方向y伸出的凸台，其与箱体10的底壁102在竖直方向z上具有厚度上的差距，容纳部911即是由这一厚度差距产生的、由连接板91以及箱体10相接的一面构成的空间，以供连接器92设置于其中。将连接器92设置于容纳部911，能够对连接器92起到保护作用，减少连接器92在碰撞中受到的冲击力。
电池100通过连接器92与外部装置电连接，因此，连接器92需要与电池单体20电连接，所指示的是连接器92通过在连接板91内部设置的电流通路与电池单体20电连接，以便于获取箱体10内电池单体20的电能，为外部用电装置供电。
水平方向与竖直方向相交，指连接板91可以与箱体10的延伸方向呈一定夹角，但不能与箱体10平行，以便在连接板91与箱体10之间的容纳部911内设置连接器92。在本申请实施例中，为便于说明，以水平方向与竖直方向垂直为例；可选地，水平方向和竖直方向之间还可以不垂直。
在一些实施例中，连接器92在竖直方向上不超出底壁102的延伸面。由此，使得连接器92完全位于容纳部911内，避免与位于电池100周向的外部装置接触，减少连接器92在将电池单体20与外部装置电连接的过程中受到影响。
在一些实施例中，箱体10的底壁形成有开口10c，箱体10还包括沿开口10c周侧分布的边框11b，边框11b相互连接呈框架结构，连接板91与边框11b一体成型。
箱体10中，边框11b沿竖直方向与承载件11a由上至下依次设置。边框11b为沿竖直方向延伸的板体且包围承载件11a设置，而在箱体10底部处形成开口10c，使箱体10内部具有能够容纳电池单体20的空间。使得连接板91从边框11b的一侧伸出与边框11b一体成型，可以增加连接板91的受力强度。
可选地，连接板91也可以不与边框11b一体成型，而与边框11b通过焊接、粘接、紧固件或热熔自攻丝工艺其中至少一种固定连接。与之相类似地，连接板91与承载件11a之间、边框11b与承载件11a之间，也可以一体成型，或者也通过如上方式固定连接，本申请实施例对此不做限制。
本申请的一些实施例中，如图24和图25所示，连接板91朝向容纳部911的表面为第一保护面911a，边框11b朝向容纳部911的表面为第二保护面911b，连接器92连接于第一保护面911a，连接器92与第二保护面911b间隔设置。
也即是说，第一保护面911a是连接板91背离箱体10顶部的一侧表面，第二保护面911b是箱体10的边框11b贴近连接板91的一侧表面，第一保护面911a以及第二保护面911b相接形成容纳部911。连接器92从第一保护面911a沿竖直方向延伸，从而悬伸于容纳部911中，不与第二保护面911b接触，以减少连接板91在碰撞中可能受到的冲击。
可选地，第一保护面911a以及第二保护面911b可以彼此垂直连接，也即是第一保护面911a沿第二方向(多个电池单体20的排列方向)延伸，第二保护面911b沿竖直方向延伸，从而使得第一保护面911a以及第二保护面911b彼此垂直，从而增加连接器92安装空间，使容纳部911最大化。
在一些实施例中，如图24和图25所示，在竖直方向z上，连接板91的厚度为第一尺寸D5，连接器92的延伸高度为第二尺寸D6，边框11b的延伸高度为第三尺寸D7。其中，第一尺寸D5与第二尺寸D6之和不大于第三尺寸D7，也即是D5+D6≤D7，能够使得连接器92完全位于容纳部911内，从而对连接器92起到保护作用。
在一些可选的实施例中，连接器92可以沿竖直方向Z延伸，并朝向箱体10底壁102所在的延伸面。采用这一结构能够便于连接器92与外部装置电连接，并相较于沿水平方向设置连接器92，使得连接器92具有更好的受力性能。
在一些实施例中，如图11、图26和图27所示，箱体10还包括设置于开口10c的底盖12，底盖12与边框11b连接。底盖12覆盖于开口10c，使得箱体100具有相对密封的结构。其中，底盖12包括盖部12a以及安装部12b，安装部12b设置于盖部12a周向且与边框11b相匹配。也即是说，盖部12a覆盖于由边框11b形成的开口10c，安装部12b固定于边框11b，将底盖12与边框11b连接。
在竖直方向z上，盖部12a相对于安装部12b凸出于底壁102的延伸面，使得设置于箱体10内部的电池单体20与底盖12之间具有相对更大的距离，以为电池单体20电极端子214间的汇流部件24或其它部件进行让位，避免底盖12与电池单体20的电极端子214之间过近。应理解，盖部12a相对于安装部12b凸出的距离应基于电池100的能量密度进行选择，不应过大导致电池100体积增加，而对电池100的能量密度有所降低。
此外，当泄压机构213朝向容纳腔10a的底壁设置时，泄压机构213可以朝向开口10c设置，在电池单体2热失控时，泄压机构213朝向底盖12喷发，此时，盖部12a相对于安装部12b凸出于底部102延伸面的结构能够使得泄压机构213具有更大的喷发空间。并且，泄压机构213向底部喷发，也即是喷发方向朝向地面，能够增加电池100的安全性。
在一些实施例中，底盖12与边框11b可拆卸式连接，以便于电池100的装配。示例性地，如图26和图27所示，底盖12与边框11b通过通过紧固件13例如螺栓等可拆卸连接，底盖12与边框11b也可以采用其它方式固定连接，本申请实施例对此不做限制。
在一些实施例中，箱体10包括设置于顶部的承载件11a，电池单体2连接于承载件11a。
承载件11a是在箱体10的顶部沿第二方向y延伸的板体。承载件11a可以增加电池100顶部刚度，减少电池100在碰撞中损坏的可能性。将电池单体20连接于承载件11a，也即使得电池单体20设置于电池100顶部，能够增加电池100顶部的刚度，在碰撞中减少电池100损坏的可能性，增加电池100的安全性。
可选地，电池单体20可以直接粘接固定于承载件11a，也可以采用其它方式固定于承载件11a，例如，螺栓连接等，本申请实施例对此不做限制。
在一些实施例中，如图24和图25所示，连接板91背向容纳部911的一侧表面与承载件11a背向开口10c的一侧表面位于同一水平面。也即是说，连接板91与承载件11a位于箱体11顶部的一侧表面位于同一平面，在将电池100固定于外部装置时，连接板91与承载件11a能够固定于外部装置的同一表面。并且，连接板91与承载件11a的一侧表面位于同一水平面能够增加两者的受力强度，使得电池100具有更好的承受力。
其中，连接板91沿竖直方向z向底壁102的延伸面凸出，也即是连接板91在竖直方向上具有一定厚度。在碰撞中，连接板91背离箱体10的一面可能承受一定的冲击力，使连接板91具有一定厚度，能够提升连接板91的刚度，对连接器92起到更好的保护作用。
可选地，连接板可以与箱体10一体成型设置，或者，连接板可以为与箱体10通过焊接连接、粘接连接或FDS连接等固定连接方式进行定位及连接，本申请对此不作特定的限定。
在一些实施例中，如图11和图18所示，电池100包括电池单体20、加强件30，箱体10的顶部设有承载件11a，多个电池单体20沿第二方向y排列，即第二方向y为电池100中的一列电池单体20的排列方向。
其中，电池单体20包括第一壁201和第一外表面m1，第一壁201为电池单体20中表面积最大的壁，第一外表面m1与第一壁201相连。加强件30沿第二方向y延伸且与多个电池单体20中的每个电池单体20的第一壁201连接，这样加强件30与电池单体20之间的接触面积较大，能够保证加强件30和电池单体20之间的连接强度。也就是说，电池单体20的第一壁201面向加强件30，即，电池单体20的第一壁201平行于第二方向y。
承载件11a与多个电池单体20中的每个电池单体20的第一外表面m1连接，其中，电池单体20设置于用电装置时，电池单体20位于承载件11a下方，承载件11a用于挂载电池单体20。
承载件11a可以是电池100的箱体10上盖，也可以是用电装置的一部分，比如，车辆1000的底盘。当承载件11a为车辆1000的底盘时，电池单体20的第一外表面m1与承载件11a，也即，电池单体20的第一外表面m1与车辆1000的底盘面连接。电池单体20直接与车辆的底盘面连接，这样，可以不用设置电池100的箱体上盖，节省了电池100的箱体上盖所占用的空间，提高了电池100的空间利用率，从而提高了电池10的能量密度。
在本申请实施例中，在电池100中设置加强件30与一列沿第二方向y排列的多个电池单体20中的每个电池单体20的表面积最大的第一壁201连接，通过加强件30将多个电池单体20连接成整体，这种情况下，电池100内可以不再设置侧板，也可以不需要再设置梁等结构，可以较大限度地提升电池100内部的空间利用率，提升电池100的结构强度和能量密度；电池10中还设置承载件11a与沿第二方向y排列的多个电池单体20中的每个电池单体20的第一外表面m1连接，该第一外表面m1与第一壁201相连，电池单体20设置于用电装置时，电池单体20位于承载件11a下方，挂载于承载件11a上。这样，电池单体20的第一外表面m1直接与承载件11a连接，承载件11a与电池单体20间不需要留有空间，进一步提升电池10内部的空间利用率，提高了电池100的能量密度，同时电池单体20挂载于承载件11a上，可以提高电池100的结构强度，因此，本申请实施例的技术方案能够提升电池100的性能。
此时，电极端子214可以布置在电池单体20除第一外表面m1之外的外表面上，即电极端子214设置于非承载件11a的壁上，这样电池单体20与承载件11a之间不需要为电极端子214预留空间，从而可以较大限度地提升电池100内部的空间利用率，提升电池100的能量密度。在图10、图18和图46(a)的示例中，电极端子214布置于电池单体20的与第一外表面m1沿竖直方向z相背设置的第二外表面m2，在图46(b)的示例中，电极端子214布置于电池单体20的与第二方向y垂直的侧壁。
在一些实施例中，加强件30在第一方向x上的尺寸T1与电池单体20在第一方向x上的尺寸T2满足0＜T1/T2≤7。
当T1/T2过大时，加强件30占用较大空间，影响能量密度。另外，加强件30对于电池单体20导热过快，也可能产生安全问题。例如，一个电池单体20热失控时可能会引发与同一个加强件30连接的其他电池单体20热失控。0＜T1/T2≤7时，可以保障电池100的能量密度并保障电池100的安全性能。
可选地，进一步满足0＜T1/T2≤1，以进一步提升电池100的能量密度并保障电池100的安全性能。
可选地，加强件30的重量M3与电池单体20的重量M2满足0＜M3/M2≤20。当M3/M2过大时，会损失重量能量密度。0＜M3/M2≤20时，可以保障电池100的重量能量密度并保障电池100的安全性能。
进一步可选地，0.1≤M3/M2≤1，以进一步提升电池100的能量密度并保障电池100的安全性能。
在一些实施例中，加强件30的与多个电池单体20的第一壁201连接的表面的面积S3与第一壁201的面积S4满足：0.2≤S3/S4≤30。
S3为加强件30与电池单体20连接的一侧表面的总面积。当S3/S4过大时，影响能量密度。当S3/S4过小时，导热效果太差，影响安全性能。0.2≤S3/S4≤30时，可以保障电池10的能量密度并保障电池10的安全性能。
可选地，进一步满足2≤S3/S4≤10，以进一步提升电池10的能量密度并保障电池10的安全性能。
可选地，加强件30的比热容Q与加强件30的重量M3满足：0.02KJ/(kg2/℃)≤Q/M3≤100KJ/(kg2/℃)。当Q/M3＜0.02KJ/(kg2/℃)时，加强件30会吸收较多能量，造成电池单体20温度过低，可能产生析锂；Q/M3＞100KJ/(kg2/℃)时，加强件30导热能力差，无法及时带走热量，上述设置可以保障电池100的安全性能。
进一步地，0.3KJ/(kg2/℃)≤Q/M3≤20KJ/(kg2/℃)，以进一步提升电池100的安全性能。
在一些实施例中，如图41所示，箱体10的顶部设有承载件11a，箱体10的底部设有防护组件40，承载件11a与电池单体20固定连接，防护组件40与电池单体20固定连接，以固定电池单体20的位置，增强电池100结构的稳固性。
此时，承载件11a和防护组件40还可以均称为支撑板。
可选地，电池单体20可以通过黏胶直接与承载件11a以及防护组件40粘接，也可以采用其它方式与承载件11a以及防护组件40固定连接。
对于一般的电池单体而言，泄压机构焊接于电池盒，以将泄压机构固定于电池盒，在电池单体热失控时，通过泄压机构泄放电池单体内部的压力，以提高电池单体的安全性。以泄压机构为设置于电池盒的端盖上的防爆片为例，在电池单体热失控时，防爆片被破坏，以将电池单体内部的排放物排出，以达到泄放电池单体内部的压力的目的。由于泄压机构与电池盒焊接连接，在电池单体长期使用过程中焊接位置可能会出现裂纹，导致焊接位置的强度降低，容易出现焊接位置在电池单体内部的压力未达到泄压机构的起爆压力时被破坏的情况，导致泄压机构失效，泄压机构的可靠性较低。
为提高泄压机构的可靠性，发明人研究发现，可以将泄压机构与电池单体的电池盒设置成一体成型结构，即将电池盒的一部分作为泄压机构。比如，将端盖的局部进行弱化处理，使得端盖的局部的强度降低，形成薄弱区，从而形成一体式泄压机构，这样，可以有效提高泄压机构的可靠性。
由此，在一些实施例中，如图48-图83所示，电池单体20还包括电池盒21，电极组件22容纳于电池盒21内，电池盒21设置有泄压机构213，泄压机构213与电池盒21一体成型，以提高泄压结构213的可靠性。
在一些实施例中，如图48和图49所示，电池盒21包括一体成型的非薄弱区51和薄弱区52，电池盒21设置有槽部53，非薄弱区52形成于槽部53的周围，薄弱区52形成于槽部53的底部，薄弱区52被配置为在电池单体20泄放内部压力时被破坏，泄压机构213包括薄弱区52，以便进一步保证泄压结构213使用可靠。
电池盒21为能够与其他部件共同容纳电极组件22的部件，电池盒21为电池单体20的外壳的一部分，可以是外壳的端盖(或称为盖板)为电池盒21，也可以是外壳的壳体211为电池盒21。电池盒21可以是金属材质，比如，铜、铁、铝、钢、铝合金等，电池盒21可以是铝塑膜。
薄弱区52为电池盒较其他区域更为薄弱的部分，在电池单体20内部压力达到阈值时，电池盒21的薄弱区52能够被破坏，以泄放电池单体20内部的压力。薄弱区52可以破裂、脱离等方式被破坏。比如，在电池单体20内部压力达到阈值时，薄弱区52在电池单体20内部的排放物(气体、电解液等)的作用下破裂，使得电池单体20内部的排放物能够顺利排出。薄弱区52可以是多种形状，比如，矩形、圆形、椭圆形、环形、圆弧形、U形、H形等。薄弱区52的厚度可以是均匀的，也可以是不均匀的。
薄弱区52形成于槽部53的底部，槽部53可以通过冲压的方式成型，以实现薄弱区52与非薄弱区51一体成型。在电池盒上冲压成型槽部53后，电池盒在设置槽部53的区域减薄，对应形成薄弱区52。槽部53可以是一级槽，沿槽部53的深度方向，槽部53的槽侧面是连续的，比如，槽部53为内部空间呈长方体、柱型体等的槽。槽部53也可以是多级槽，多级槽沿槽部53的深度方向排布，在相邻的两级槽中，内侧(更深位置)的一级槽设置于外侧(更浅位置)的一级槽的槽底面，比如，槽部53为阶梯槽。在成型时，可以沿槽部53的深度方向逐级冲压成型多级槽，薄弱区52形成于多级槽中位于最深位置(最内侧)的一级槽的底部。
非薄弱区51形成于槽部53的周围，非薄弱区51的强度大于薄弱区52的强度，薄弱区52相较于非薄弱区51更容易被破坏。通过冲压的方式在电池盒上形成槽部53时，非薄弱区51可以是电池盒未被冲压的部分。非薄弱区51的厚度可以是均匀的，也可以是不均匀的。
平均晶粒尺寸的测量方法可以参见GB6394-2017中的截点法，在此不在赘述。在测量薄弱区52的平均晶粒尺寸时，可以沿薄弱区52的厚度方向进行测量；在测量非薄弱区51的平均晶粒尺寸时，可以沿非薄弱区51的厚度方向进行测量。
在图49中，薄弱区52的厚度方向与非薄弱区51的厚度方向一致，均为z向。
发明人还注意到，在电池盒上形成一体式泄压机构后，电池盒的薄弱区的力学性能较差，在电池单体正常使用条件下，容易出现薄弱区因电池单体内部压力长期变化而疲劳破坏，影响电池单体的使用寿命。
为此，在一些实施例中，薄弱区52的平均晶粒尺寸为S1，非薄弱区51的平均晶粒尺寸为S2，满足：0.05≤S1/S2≤0.9。
在本申请实施例中，薄弱区52和非薄弱区51一体成型，具有良好的可靠性。由于S1/S2≤0.9，薄弱区52的平均晶粒尺寸与非薄弱区51的平均晶粒尺寸相差较大，减小薄弱区52的平均晶粒尺寸，达到细化薄弱区52晶粒的目的，提高了薄弱区52材料力学性能，提高了薄弱区52的韧性和抗疲劳强度，降低薄弱区52在电池单体20正常使用条件下被破坏的风险，提高了电池单体20的使用寿命。
当S1/S2＜0.05时，薄弱区52的成型难度增大，且薄弱区52的强度过大，薄弱区52在电池单体20热失控时被破坏的难度加大，容易出现泄压不及时的情况。
因此，S1/S2≥0.05，降低成型薄弱区52的成型难度，提高电池单体20在热失控时的泄压及时性。
例如，S1/S2可以是0.01、0.03、0.04、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
在一些实施例中，0.1≤S1/S2≤0.5，使得电池盒21的综合性能更优，保证薄弱区52在电池单体20热失控时能够及时被破坏的情况下，保证薄弱区52在电池单体20正常使用条件下具有足够的强度。
例如，S1/S2可以是0.1、0.12、0.15、0.17、0.2、0.22、0.25、0.27、0.3、0.32、0.35、0.37、0.4、0.42、0.45、0.47、0.5中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
在一些实施例中，0.4μm≤S1≤75μm。
S1可以是0.4μm、0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、28μm、30μm、35μm、36μm、40μm、45μm、49μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、72μm、75μm中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
发明人注意到，S1＞75μm，薄弱区52的韧性和抗疲劳强度较差；S1＜0.4μm，薄弱区52的成型难度较大，且薄弱区52的强度过大，薄弱区52在电池单体20热失控时被破坏的难度加大，容易出现泄压不及时的情况。
因此，0.4μm≤S1≤75μm，一方面，降低薄弱区52的成型难度，提高电池单体20在热失控时的泄压及时性；另一方面，提高了薄弱区52的韧性和抗疲劳强度，降低薄弱区52在电池单体20正常使用条件下被破坏的风险。
在一些实施例中，1μm≤S1≤10μm。
S1可以是1μm、1.5μm、1.6μm、2μm、2.5μm、2.6μm、3μm、3.5μm、3.6μm、4μm、4.5μm、4.6μm、5μm、5.5μm、5.6μm、6μm、6.5μm、6.6μm、7μm、7.5μm、7.6μm、8μm、8.5μm、8.6μm、9μm、9.5μm、9.6μm、10μm中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
在本实施例中，1μm≤S1≤10μm，使得电池盒21的综合性能更优，保证薄弱区52在电池单体20热失控时能够及时被破坏的情况下，保证薄弱区52在电池单体20正常使用条件下具有足够的强度。
在一些实施例中，10μm≤S2≤150μm。
S2可以是10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm、100μm、105μm、110μm、115μm、120μm、125μm、130μm、135μm、140μm、145μm、150μm中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
进一步地，30μm≤S2≤100μm。
S2可以是30μm、32μm、35μm、37μm、40μm、42μm、45μm、47μm、50μm、52μm、55μm、57μm、60μm、62μm、65μm、67μm、70μm、72μm、75μm、77μm、80μm、82μm、85μm、87μm、90μm、92μm、95μm、97μm、100μm中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
在一些实施例中，薄弱区的最小厚度为A1，满足：1≤A1/S1≤100。
A1/S1可以是1、2、4、5、10、15、20、21、22、23、25、30、33、34、35、37、38、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、93、94、95、100中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
当A1/S1＜1时，在薄弱区52的厚度方向，薄弱区52的晶粒层数越少，薄弱区52的抗疲劳强度过小；当A1/S1＞100时，在薄弱区52的厚度方向，薄弱区52的晶粒层数过多，薄弱区52的强度过大，容易出现薄弱区52在电池单体20热失控时不能及时被破坏的风险。
因此，1≤A1/S1≤100，一方面，使得薄弱区52在厚度方向的晶粒层数较多，提高薄弱区52的抗疲劳强度，降低薄弱区52在电池单体20正常使用条件下被破坏的风险；另一方面，使得薄弱区52能够在电池单体20热失控时能够更为及时的被破坏，以达到及时泄压的目的。
在一些实施例中，5≤A1/S1≤20。
A1/S1可以是5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
在本实施例中，5≤A1/S1≤20，使得电池盒的综合性能更优，保证薄弱区52在电池单体20热失控时能够及时被破坏的情况下，保证了薄弱区52在电池单体20正常使用条件下具有足够的抗疲劳强度，提高电池单体20的使用寿命。
在一些实施例中，薄弱区的最小厚度为A1，薄弱区的硬度为B1，满足：5HBW/mm≤B1/A1≤10000HBW/mm。
B1/A1可以是5HBW/mm、6HBW/mm、7HBW/mm、20HBW/mm、50HBW/mm、61HBW/mm、62HBW/mm、63HBW/mm、64HBW/mm、75HBW/mm、90HBW/mm、100HBW/mm、120HBW/mm、150HBW/mm、190HBW/mm、500HBW/mm、1000HBW/mm、1200HBW/mm、1750HBW/mm、1800HBW/mm、2100HBW/mm、4000HBW/mm、5000HBW/mm、8000HBW/mm、9000HBW/mm、10000HBW/mm中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
薄弱区52的硬度为布氏硬度，单位为HBW。布氏硬度的测量方法可参见GB/T23.1-2018中的测量原理进行实施。在实际测量过程中，薄弱区52的硬度可以在薄弱区52厚度方向上的内表面或外表面进行测量获得。以电池盒为电池单体20的端盖11为例，可以在薄弱区52背离电池单体20内部的外表面上测量薄弱区52的硬度，也可以在薄弱区52面向电池单体20内部的内表面上测量薄弱区52的硬度。
当B1/A1＞10000HBW/mm时，薄弱区52较薄且硬度较大，这样会导致薄弱区52非常薄脆，薄弱区52在电池单体20的正常使用条件下容易被破坏，电池单体20的使用寿命较短。当B1/A1＜5HBW/mm时，薄弱区52较厚且硬度较小，在电池单体20热失控时，薄弱区52会被拉伸延展，泄压及时性较差。
在本实施例中，不仅考虑到薄弱区52的厚度对电池盒的性能的影响，还考虑到薄弱区52的硬度对电池盒的性能的影响，5HBW/mm≤B1/A1≤10000HBW/mm，既能够使得薄弱区52在电池单体20正常使用条件下具有足够的强度，薄弱区52不易因疲劳而破坏，提高电池单体20的使用寿命；又能够使得电池盒在电池单体20热失控时通过薄弱区52及时泄压，降低电池单体20发生爆炸的风险，提高电池单体20的安全性。
在一些实施例中，190HBW/mm≤B1/A1≤4000HBW/mm。
B1/A1可以是190HBW/mm、250HBW/mm、280HBW/mm、300HBW/mm、350HBW/mm、400HBW/mm、450HBW/mm、500HBW/mm、600HBW/mm、700HBW/mm、875HBW/mm、1000HBW/mm、1200HBW/mm、1500HBW/mm、1750HBW/mm、1800HBW/mm、2000HBW/mm、2100HBW/mm、2500HBW/mm、3000HBW/mm、3500HBW/mm、4000HBW/mm中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
在本实施例中，190HBW/mm≤B1/A1≤4000HBW/mm，使得电池盒综合性能更优，保证薄弱区52在电池单体20热失控时能够及时被破坏的情况下，保证薄弱区52在电池单体20正常使用条件下具有足够的强度。在保证电池单体20的安全性的前提下，提高了电池单体20的使用寿命。
在一些实施例中，0.02mm≤A1≤1.6mm。
A1可以是0.02mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm、0.6mm、0.7mm、0.75mm、0.8mm、0.85mm、0.9mm、0.95mm、1mm、1.05mm、1.1mm、1.15mm、1.2mm、1.25mm、1.3mm、1.35mm、1.4mm、1.42mm、1.43mm、1.45mm、1.47mm、1.5mm、1.55mm、1.6mm中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
当A1＜0.02mm时，薄弱区52的成型难度困难，且在成型过程中，容易造成薄弱区52损伤；当薄弱区52的＞1.6mm，薄弱区52在电池单体20热失控时被破坏的难度加大，容易出现泄压不及时的情况。
因此，0.02mm≤A1≤1.6mm，在降低电池盒的泄压区56的成型难度的情况下，提高了电池单体20在热失控时的泄压及时性。
在一些实施例中，0.06mm≤A1≤0.4mm。
A1可以是0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.1mm、0.15mm、0.18mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
在本实施例中，0.06mm≤A1≤0.4mm，进一步降低薄弱区52的成型难度，并提高电池单体20在热失控时的泄压及时性。
在一些实施例中，薄弱区的硬度为B1，非薄弱区的硬度为B2，满足：1＜B1/B2≤5。
非薄弱区51的硬度为布氏硬度，单位为HBW。在实际测量过程中，非薄弱区51的硬度可以在非薄弱区51厚度方向上的内表面或外表面进行测量获得。以电池盒为电池单体20的端盖11为例，可以在非薄弱区51背离电池单体20内部的外表面上测量非薄弱区51的硬度，也可以在非薄弱区51面向电池单体20内部的内表面上测量非薄弱区51的硬度。
在本实施例中，B1＞B2，相当于提高了薄弱区52的硬度，从而提高了薄弱区52的强度，降低薄弱区52在电池单体20正常使用条件下被破坏的风险。
B1/B2可以是1.1、1.5、2、2.5、3、3.5、3.6、4、4.5、5中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
当B1/B2＞5时，可能会导致薄弱区52的硬度过大，可能会出现薄弱区52在电池单体20热失控时很难被破坏的情况。
因此，B1/B2≤5，降低薄弱区52在电池单体20热失控时无法及时被破坏的风险，提高电池单体20的安全性。
在一些实施例中，B1/B2≤2.5。
B1/B2可以是1.1、1.11、1.12、1.2、1.25、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.71、1.72、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
在本实施例中，B1/B2≤2.5，能够进一步降低薄弱区52在电池单体20热失控时无法及时被破坏的风险。
在一些实施例中，5HBW≤B2≤150HBW。
B2可以是5HBW、8HBW、9HBW、9.5HBW、10HBW、15HBW、16HBW、19HBW、20HBW、30HBW、40HBW、50HBW、52HBW、52.5HBW、53HBW、60HBW、70HBW、90HBW、100HBW、110HBW、120HBW、130HBW、140HBW、150HBW中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
在一些实施例中，5HBW≤B1≤200HBW。
B1可以是5HBW、6HBW、8HBW、10HBW、15HBW、19HBW、20HBW、30HBW、50HBW、60HBW、70HBW、90HBW、100HBW、110HBW、120HBW、130HBW、140HBW、150HBW、160HBW、170HBW、180HBW、190HBW、200HBW中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
在一些实施例中，请参照图51和图52，图52为本申请另一些实施提供的电池盒21的局部放大图。薄弱区52的最小厚度为A1，非薄弱区51的最小厚度为A2，满足：0.05≤A1/A2≤0.95。
薄弱区52的最小厚度为薄弱区52最薄位置的厚度。非薄弱区51的最小厚度为非薄弱区51最薄位置的厚度。
如图51和图52所示，电池盒21具有相对设置的第一侧面54和第二侧面55，槽部53从第一侧面54向靠近第二侧面55的方向凹陷，电池盒位于槽部53的槽底面531与第二侧面55之间的部分为薄弱区52。
第一侧面54与第二侧面55可以平行设置，也可以呈小角度设置，若第一侧面54与第二侧面55呈小角度设置，比如，两者所呈角度在10度以内，第一侧面54与第二侧面55之间的最小距离即为非薄弱区51的最小厚度；如图51和图52所示，若第一侧面54与第二侧面55平行，第一侧面54与第二侧面55之间的距离即为非薄弱区51的最小厚度。
槽部53的槽底面531可以是平面，也可以是曲面。若槽部53的槽底面531为平面，槽部53的槽底面531与第二侧面55可以平行，也可以呈小角度设置。若槽部53的槽底面531与第二侧面55呈小角度设置，比如，两者所呈角度在10度以内，槽部53的槽底面531与第二侧面55之间的最小距离即为薄弱区52的最小厚度；如图51所示，若槽部53的槽底面531与第二侧面55平行，槽部53的槽底面531与第二侧面55之间的距离即为薄弱区52的最小厚度。如图52所示，若槽部的槽底面531为曲面，比如，槽部53的槽底面531为圆弧面，槽部53的槽底面531与第二侧面55之间的最小距离即为薄弱区52的最小厚度。
A1/A2可以是0.05、0.06、0.07、0.08、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.8、0.85、0.9、0.95中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
当A1/A2＜0.05时，可能会出现薄弱区52的强度不足的情况。当A1/A2＞0.95时，可能会出现薄弱区52在电池单体20热失控时不容易被破坏的情况，泄压不及时，导致电池单体20爆炸。因此，0.05≤A1/A2≤0.95，既能够降低薄弱区52在电池单体20正常使用条件下破裂的概率，又能够降低电池单体20热失控时发生爆炸的概率。
在一些实施例中，0.12≤A1/A2≤0.8。
A1/A2可以是0.12、0.13、0.14、0.15、0.17、0.2、0.22、0.25、0.27、0.3、0.32、0.35、0.37、0.4、0.42、0.45、0.47、0.5、0.52、0.55、0.57、0.6、0.62、0.65、0.66、0.67、0.7、0.72、0.75、0.77、0.8中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
在本实施例中，0.12≤A1/A2≤0.8，使得外部部件综合性能更优，在保证薄弱区52在电池单体20热失控时能够及时被破坏的情况下，保证薄弱区52在电池单体20正常使用条件下具有足够的强度。在通过冲压的方式成型槽部53时，将A1/A2控制在0.12～0.8之间，能够更容易使得S1/S2≤0.5，以达到细化薄弱区52晶粒的目的。
在一些实施例中，0.2≤A1/A2≤0.5。
A1/A2可以是0.2、0.21、0.22、0.23、0.24、0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.3、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.4、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49、0.5中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
在本实施例中，将A1/A2控制在0.2～0.5之间，细化晶粒对薄弱区52的加强效果会更优于厚度减薄对薄弱区52的削弱效果，使得薄弱区52具有更好的抗疲劳性能，进一步降低薄弱区52在电池单体20正常使用条件下被破坏的风险，并保证薄弱区52在电池单体20热失控时及时被破坏，提高泄压及时性。
在一些实施例中，0.02mm≤A1≤1.6mm。进一步地，0.06mm≤A1≤0.4mm。
在一些实施例中，1mm≤A2≤5mm。A2可以是1mm、2mm、3mm、4mm、5mm中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
A2＞5mm，非薄弱区51的厚度较大，电池盒的用料更多，电池盒的重量大，经济性差。A2＜1mm，非薄弱区51的厚度较小，电池盒的抗变形能力较差。因此，1mm≤A2≤5mm，使得电池盒具有较好的经济性，且具有较好的抗变形能力。
进一步地，1.2mm≤A2≤3.5mm。
A2可以是1.2mm、1.25mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm、3.5mm中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
在本实施例中，1.2mm≤A2≤3.5mm，使得电池盒具有更好的经济性和抗变形能力。进一步地，2mm≤A2≤3mm。
在一些实施例中，请参照图53，图53为本申请又一些实施例提供的电池盒21的结构示意图(示出一级刻痕槽532)；图54为图53所示的电池盒21的E-E剖视图；图55为本申请再一些实施例提供的电池盒21的结构示意图(示出一级刻痕槽532)；图56为图5所示的电池盒的F-F剖视图；
图125为本申请另一些实施例提供的电池盒的结构示意图(示出一级刻痕槽532)；图58为图53所示的电池盒的G-G剖视图。电池盒21具有泄压区56，槽部53包括一级刻痕槽532，刻痕槽532沿着泄压区56的边缘设置，泄压区56被配置为能够以刻痕槽532为边界打开，薄弱区52形成刻痕槽532的底部。
泄压区56为电池盒在薄弱区52被破坏后能够打开的区域。比如，在电池单体20内部压力达到阈值时，薄弱区52裂开，泄压区56在电池单体20内部的排放物的作用下向外打开。泄压区56打开后，电池盒在与泄压区56相对应的位置可以形成排放口，电池单体20内部的排放物可以通过排放口排出，以泄放电池单体20内部的压力。
刻痕槽532可以通过冲压成型的方式成型于电池盒。槽部53中的刻痕槽532仅为一级，通过一次冲压则可成型该一级刻痕槽532。刻痕槽532可以是多种形状的槽，比如，环形槽、弧形槽、U形槽、H形槽等。薄弱区52形成于刻痕槽532的底部，薄弱区52的形状与刻痕槽532的形状相同，比如，薄弱区52为U形槽，薄弱区52则沿U形轨迹延伸。
在本实施例中，薄弱区52形成刻痕槽532的底部，在薄弱区52被破坏时，泄压区56能够以薄弱区52为边界打开，以实现泄压，增大了电池盒的泄压面积。
在一些实施例中，请继续参照图54、图56和图58所示，电池盒21具有相对设置的第一侧面54和第二侧面55，刻痕槽532从第一侧面54向靠近第二侧面55的方向凹陷。
可以是第一侧面54为电池盒21面向电池单体20内部的内表面，第二侧面55为电池盒背离电池单体20内部的外表面；也可以是第一侧面54为电池盒背离电池单体20内部的外表面，第二侧面55为电池盒面向电池单体20内部的内表面。示例性的，第一侧面54平行于第二侧面55，非薄弱区51的最小厚度即为第一侧面54与第二侧面55之间的距离。
刻痕槽532的槽底面即为槽部的槽底面531。电池盒21在刻痕槽532的槽底面与第二侧面55之间的部分为刻痕槽532的槽底壁，刻痕槽532的槽底壁即为薄弱区52。
在本实施例中，槽部53中仅包括一级刻痕槽532，刻痕槽532即为槽部53，槽部53为一级槽，结构简单。在成型时，可以在第一侧面54成型刻痕槽532，成型简单，提高生产效率，降低生产成本。
在一些实施例中，请参照图59-图64，图59为本申请又一些实施例提供的电池盒21的结构示意图(示出两级刻痕槽532)；图60为图59所示的电池盒21的K-K剖视图；图61为本申请再一些实施例提供的电池盒的结构示意图(示出两级刻痕槽532)；图62为图61所示的电池盒的M-M剖视图；图63为本申请另一些实施例提供的电池盒的结构示意图(示出两级刻痕槽532)；图64为图63所示的电池盒的N-N剖视图。电池盒21包括相对设置的第一侧面54和第二侧面55，槽部53包括多级刻痕槽532，多级刻痕槽532沿第一侧面54到第二侧面55的方向依次设置于电池盒，薄弱区52形成于最远离第一侧面54的一级刻痕槽532的底部。其中，电池盒具有泄压区56，刻痕槽532沿着泄压区56的边缘设置，泄压区56被配置为能够以最远离第一侧面54的一级刻痕槽532为边界打开。
槽部53包括多级刻痕槽532，可理解的，槽部53为多级槽。每级刻痕槽532沿着泄压区56的边缘设置，多级刻痕槽532的形状相同。槽部53中的刻痕槽532可以是两级、三级、四级或者更多。各级刻痕槽532可以通过冲压成型的方式成型于电池盒。在成型时，可以沿第一侧面54到第二侧面55的方向依次冲压成型出各级刻痕槽532。在冲压成型多级刻痕槽532时，可以通过多次冲压对应形成多级刻痕槽532，每冲压一次成型一级刻痕槽532。刻痕槽532可以是多种形状的槽，比如，环形槽、弧形槽、U形槽、H形槽等。
薄弱区52形成于最远离于第一侧面54的一级刻痕槽532的底部，最远离于第一侧面54的一级刻痕槽532为最深位置(最内侧)的一级刻痕槽532。在相邻的两级刻痕槽532中，远离第一侧面54的一级刻痕槽532设置于靠近第一侧面54的一级刻痕槽532的底面。电池盒在最远离第一侧面54的一级刻痕槽532的槽底面与第二侧面55之间的部分为最远离第一侧面54的一级刻痕槽532的槽底壁，该槽底壁即为薄弱区52。最远离第一侧面54的一级刻痕槽532的槽底面即为槽部的槽底面531。
在成型时，可以在电池盒上逐级成型多级刻痕槽532，可以降低每级刻痕槽532的成型深度，从而降低电池盒在成型每级刻痕槽532时所受到的成型力，降低电池盒产生裂纹的风险，电池盒不易因在设置刻痕槽532的位置产生裂纹而失效，提高了电池盒的使用寿命。
在一些实施例中，请参照图60、图62、图64，最远离第二侧面55的一级刻痕槽532从第一侧面54向靠近第二侧面55的方向凹陷。
以槽部53中的刻痕槽532为两级为例，两级刻痕槽532分别为第一级刻痕槽和第二级刻痕槽。第一级刻痕槽设置于第一侧面54，即第一级刻痕槽从第一侧面54向靠近第二侧面55的方向凹陷，第二级刻痕槽设置于第一级刻痕槽的槽底面；即第二级刻痕槽从第一级刻痕槽的槽底面向靠近第二侧面55的方向凹陷。第一级刻痕槽为最外侧的一级刻痕槽532，第二级刻痕槽为最内侧的一级刻痕槽532。
槽部53由多级刻痕槽532构成，在成型时，可以从第一侧面54到第二侧面55的方向逐渐加工出多级刻痕槽532，成型效率高。
在一些实施例中，请参照图65-图71，图65为本申请一些实施例提供的电池盒的轴测图；图66为图65所示的电池盒的结构示意图(示出一级刻痕槽532和一级沉槽533)；图67为图66所示的电池盒的O-O剖视图；图68为本申请再一些实施例提供的电池盒的结构示意图(示出一级刻痕槽532和一级沉槽533)；图69为图68所示的电池盒的P-P剖视图；图70为本申请另一些实施例提供的电池盒的结构示意图(示出一级刻痕槽532和一级沉槽533)；图71为图70所示的电池盒的Q-Q剖视图。电池盒21包括相对设置的第一侧面54和第二侧面55，槽部53还包括一级沉槽533，沉槽533从第一侧面54向靠近第二侧面55的方向凹陷，泄压区56形成于沉槽的槽底壁5331。
需要说明的是，无论槽部53中的刻痕槽532是一级，还是多级，槽部53中均可以包括一级沉槽533。可理解的，槽部53中既有刻痕槽532，又有沉槽533，槽部53为多级槽。沉槽533和刻痕槽532沿第一侧面54到第二侧面55的方向设置。在成型时，可以先在电池盒上成型沉槽533，然后，再在沉槽的槽底壁5331上成型刻痕槽532。
沉槽的槽底壁5331为电池盒位于沉槽533的槽底面以下的部分，在第一侧面54上成型沉槽533后，电池盒在设置沉槽533的区域的残留部分即为沉槽的槽底壁5331。如图67、图69、图71所示，电池盒21位于沉槽533的槽底面与第二侧面55之间的部分为沉槽的槽底壁5331。其中，泄压区56可以是沉槽的槽底壁5331的一部分。
沉槽533的设置，在保证最终的薄弱区52的厚度一定的情况下，可以降低刻痕槽532的深度，从而降低电池盒在成型刻痕槽532时所受到的成型力，降低电池盒产生裂纹的风险。此外，沉槽533能够为泄压区56在打开过程中提供避让空间，即使第一侧面54被障碍物遮挡，泄压区56仍然能够打开泄压。
在一些实施例中，请参照图72-图77，图72为本申请一些实施例提供的电池盒的结构示意图(示出一级刻痕槽532和两级沉槽533)；图73为图72所示的电池盒的R-R剖视图；图74为本申请再一些实施例提供的电池盒的结构示意图(示出一级刻痕槽532和两级沉槽533)；图75为图74所示的电池盒的S-S剖视图；图76为本申请另一些实施例提供的电池盒的结构示意图(示出一级刻痕槽532和两级沉槽533)；图77为图76所示的电池盒的T-T剖视图。电池盒包括相对设置的第一侧面54和第二侧面55，槽部53还包括多级沉槽533，多级沉槽533沿第一侧面54到第二侧面55的方向依次设置于电池盒21，最远离第二侧面55的一级沉槽533从第一侧面54向靠近第二侧面55凹陷，泄压区56形成于最远离第一侧面54的一级沉槽的槽底壁5331。
需要说明的是，无论槽部53中的刻痕槽532是一级，还是多级，槽部53中均可以包括多级沉槽533。可理解的，槽部53中既有刻痕槽532，又有沉槽533，槽部53为多级槽。沉槽533和刻痕槽532沿第一侧面54到第二侧面55的方向设置。在成型时，可以先在电池盒上成型多级沉槽533，然后，再在最远离第一侧面54的一级沉槽的槽底壁5331上成型刻痕槽532。
最远离第二侧面55的一级沉槽533为最外侧的一级沉槽533，最远离第一侧面54的一级沉槽533为最内侧的一级沉槽533。最外侧的一级沉槽533设置于第一侧面54，最外侧的一级沉槽533从第一侧面54向靠近第二侧面55凹陷。
最远离第一侧面54的一级沉槽的槽底壁5331为电池盒位于最远离第一侧面54的一级沉槽533的槽底面以下的部分，在电池盒上成型多级沉槽533后，电池盒在设置最远离第一侧面54的一级沉槽533的区域的残留部分即为沉槽的槽底壁5331。如图73、图75、图77所示，电池盒位于最远离第一侧面54的一级沉槽533的槽底面与第二侧面55之间的部分为最远离第一侧面54的一级沉槽的槽底壁5331。其中，泄压区56可以是最远离第一侧面54的一级沉槽的槽底壁5331的一部分。
槽部53中的沉槽533可以是两级、三级、四级或者更多。在相邻的两级沉槽533中，远离第一侧面54的一级沉槽533设置于靠近第一侧面54的一级沉槽533的底面。沿第一侧面54到第二侧面55的方向，多级沉槽533的槽底面的轮廓逐级减小。各级沉槽533可以通过冲压成型的方式成型于电池盒。在成型时，可以沿第一侧面54到第二侧面55的方向依次冲压成型出各级沉槽533，再冲压成型刻痕槽532。以槽部53中的沉槽533为两级，刻痕槽532为一级为例，在冲压成型时，可以先进行两次冲压，以对应形成两级沉槽533，再进行一次冲压，以对应形成一级刻痕槽532。示例性的，在图72-图77中，槽部53中的沉槽533为两级。
在成型多级沉槽533时，能够减小每级沉槽533的成型深度，能够降低成型每级沉槽533时电池盒受到的成型力，降低电池盒产生裂纹的风险。此外，多级沉槽533能够为泄压区56在打开过程中提供避让空间，即使第一侧面54被障碍物遮挡，泄压区56仍然能够打开泄压。
在一些实施例中，沉槽533的内部空间为圆柱体、棱柱体、圆台体或棱台体。
沉槽533的内部空间为沉槽533的槽侧面和槽底面共同限定出来的空间。其中，棱柱体可以是三棱柱、四棱柱、五棱柱、六棱柱等；棱台体可以是三棱台、四棱台、五棱台或六棱台等。示例性的，在图72-图77中，槽部53的内部空间为四棱柱，具体的，槽部53的内部空间为长方体。
在本实施例中，沉槽533结构简单，易于成型，能够为泄压区56在打开过程中提供更多地避让空间。
在一些实施例中，请参照图53、图59、图66和图72，刻痕槽532包括第一槽段5321、第二槽段5322和第三槽段5323，第一槽段5321和第三槽段5323相对设置，第二槽段5322连接第一槽段5321和第三槽段5323，第一槽段5321、第二槽段5322和第三槽段5323沿着泄压区56的边缘设置。
第一槽段5321、第二槽段5322和第三槽段5323均可以是直线形槽，也可以是非直线形槽，比如，圆弧形槽。在第一槽段5321、第二槽段5322和第三槽段5323均为直线形槽的实施例中，可理解的，第一槽段5321、第二槽段5322和第三槽段5323均沿直线延伸，第一槽段5321与第三槽段5323两者可以平行设置，两者也可以呈夹角设置。第一槽段5321和第三槽段5323两者可以与第二槽段5322垂直，两者也可以与第二槽段5322不垂直。
第二槽段5322与第一槽段5321的连接位置可以位于第一槽段5321的一端，也可以位于偏离第一槽段5321的一端的位置，比如，第二槽段5322与第一槽段5321的连接位置位于第一槽段5321在延伸方向的中点位置；第二槽段5322与第三槽段5323的连接位置可以位于第三槽段5323的一端，也可以位置偏离第三槽段5323的一端的位置，比如，第二槽段5322与第三槽段5323的连接位置位于第三槽段5323在延伸方向的中点位置。
需要说明的是，在槽部53包括多级刻痕槽532的实施例中，可理解的，在相邻的两级刻痕槽532中，远离第一侧面54的一级刻痕槽532的第一槽段5321设置于靠近第一侧面54的一级刻痕槽532的第一槽段5321的槽底面；远离第一侧面54的一级刻痕槽532的第二槽段5322设置于靠近第一侧面54的一级刻痕槽532的第二槽段5322的槽底面；远离第一侧面54的一级刻痕槽532的第三槽段5323设置于靠近第一侧面54的一级刻痕槽532的第三槽段5323的槽底面。
在本实施例中，泄压区56能够以第一槽段5321、第二槽段5322和第三槽段5323为边界打开，在电池单体20泄压时，泄压区56打开更加容易，实现电池盒的大面积泄压。
在一些实施例中，请继续参照图53、图59、图66和图72，第一槽段5321、第二槽段5322和第三槽段5323限定出两个泄压区56，两个泄压区56分别位于第二槽段5322的两侧。
示例性的，第一槽段5321、第二槽段5322和第三槽段5323形成H形刻痕槽532，第二槽段5322与第一槽段5321的连接位置位于第一槽段5321的中点位置，第三槽段5323与第二槽段5322的连接位置位于第三槽段5323的中点位置。两个泄压区56对称设置于第二槽段5322的两侧。
两个泄压区56分别位于第二槽段5322的两侧，使得两个泄压区56以第二槽段5322分界，电池盒在第二槽段5322的位置破裂后，两个泄压区56能够沿着第一槽段5321和第三槽段5323以对开的形式打开，以实现泄压，可有效提高电池盒的泄压效率。
在另一些实施例中，第一槽段5321、第二槽段5322和第三槽段5323依次连接，第一槽段5321、第二槽段5322和第三槽段5323限定出一个泄压区56。
第一槽段5321、第二槽段5322和第三槽段5323依次连接可以形成U形刻痕槽532。
在一些实施例中，刻痕槽532为沿非封闭轨迹延伸的槽。
非封闭轨迹是指在延伸方向上的两端未相连的轨迹，非封闭轨迹可以是弧形轨迹、U形轨迹等。
在本实施例中，刻痕槽532为沿非封闭轨迹的槽，泄压区56可以以翻转的方式打开，泄压区56打开后最终与电池盒的其他区域相连，降低泄压区56打开后发生飞溅的风险。
在一些实施例中，请参照图55、图61、图68和图74所示，刻痕槽532为圆弧形槽。
圆弧形槽为沿圆弧形轨迹延伸的槽，圆弧形轨迹为非封闭轨迹。圆弧形槽的圆心角可以小于、等于或大于180°。
圆弧形槽结构简单，易于成型。在泄压过程中，泄压区56能够沿着圆弧形槽快速破裂，以使泄压区56快速打开。
在一些实施例中，请参照图57、图63、图70和图76，刻痕槽532为沿封闭轨迹延伸的槽。
封闭轨迹是指首尾两端相连的轨迹，封闭轨迹可以是圆形轨迹、矩形轨迹等。
在泄压过程中，电池盒21能够沿刻痕槽532破裂，使得泄压区56可以以脱离的方式打开，增大了电池盒21的泄压面积，提高电池盒21的泄压速率。
在一些实施例中，刻痕槽532为环形槽。
环形槽可以是矩形环槽，也可以是圆形环槽。
环形槽结构简单，易于成型，在泄压过程中，电池盒21可以沿着环形槽快速破裂，以使泄压区56快速打开。
在一些实施例中，泄压区56的面积为E1，满足：90mm2≤E1≤1500mm2。
在图53、图55、图57、图59、图61、图63、图66、图68、图70、图72、图74和图76中，阴影部分的面积为泄压区56的面积。
需要说明的是，在槽部53中包括多级刻痕槽532的实施例中，泄压区56的面积为最深位置(最内侧)的一级刻痕槽532所限定出的区域的面积。
泄压区56的面积E1可以是90mm2、95mm2、100mm2、150mm2、200mm2、250mm2、300mm2、350mm2、400mm2、450mm2、500mm2、550mm2、600mm2、650mm2、700mm2、750mm2、800mm2、900mm2、950mm2、1000mm2、1050mm2、1100mm2、1150mm2、1200mm2、1250mm2、1300mm2、1350mm2、1400mm2、1450mm2、1500mm2中任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
当泄压区56的面积E1＜90mm2时，电池盒的泄压面积较小，电池单体20热失控时的泄压及时性较差；E1＞1500mm2，泄压区56的抗冲击能力较差，泄压区56受力后的变形增大，薄弱区52在电池单体20正常使用条件下容易被破坏，影响电池单体20的使用寿命。因此，90mm2≤泄压区56的面积E1≤1500mm2，既能够提高电池单体20的使用寿命，又能够提高电池单体20的安全性。
进一步地，150mm2≤泄压区56的面积E1≤1200mm2。使得电池盒的综合性能更优，在使得电池盒具有较大的泄压面积，且有较好的抗冲击能力。
进一步地，200mm2≤泄压区56的面积E1≤1000mm2。
进一步地，250mm2≤泄压区56的面积E1≤800mm2。
在一些实施例中，请参照图48-图77，电池盒21具有相对设置的第一侧面54和第二侧面55，槽部53从第一侧面54向靠近第二侧面55的方向凹陷，槽部53在第一侧面54形成外边缘534，电池盒距离外边缘534第一距离以外的区域为非薄弱区51，第一距离为g，g＝5mm。
在图53-图58所示的实施例中，槽部53仅包括一级刻痕槽532，刻痕槽532设置于第一侧面54，刻痕槽532的槽侧面与第一侧面54相交形成外边缘534，刻痕槽532的槽侧面围设在刻痕槽532的槽底面的周围。需要说明的是，在图55所示的实施例中，由于刻痕槽532为沿封闭轨迹延伸的槽，刻痕槽532的槽侧面与第一侧面54相交形成内环线和位于内环线外侧的外环线，外环线为外边缘534。
在图59-图64所示的实施例中，槽部53仅包括多级刻痕槽532，最外侧的刻痕槽532设置于第一侧面54，最外侧的刻痕槽532的槽侧面与第一侧面54相交形成外边缘534。需要说明的是，在图63所示的实施例中，由于刻痕槽532为沿封闭轨迹延伸的槽，最外侧的刻痕槽532与第一侧面54相交形成内环线和位于内环线外侧的外环线，外环线为外边缘534。
在图65-图71所示的实施例中，槽部53还包括一级沉槽533，沉槽533设置于第一侧面54，沉槽533的槽侧面与第一侧面54相交形成外边缘534，沉槽533的槽侧面围设于沉槽533的槽底面的周围。在图72-图77所示的实施例中，槽部53还包括多级沉槽533，最外侧的一级沉槽533设置与第一侧面54，最外侧的一级槽侧面与第一侧面54相交形成外边缘534。
可理解的，外边缘534与非薄弱区51的内边缘511之间的距离为第一距离g，非薄弱区51的内边缘511的形状可以与外边缘534的形状基本相同。第一距离g所在方向可以与非薄弱区51的厚度方向垂直，也就是说，第一距离可以沿着垂直于非薄弱区51的厚度方向测量。在测量非薄弱区51的平均晶粒尺寸时，可以在距离外边缘534以外的区域进行测量。
在本实施例中，非薄弱区51不易受到在成型槽部53的过程中的影响，使得非薄弱区51的晶粒更加均匀。
需要说明的是，如图53和图59所示，在刻痕槽532的第一槽段5321与第三槽段5323相对设置的实施例中，以第一槽段5321和第三槽段5323平行为例，当第一槽段5321与第三槽段5323之间的间距大于2*g时，非薄弱区51的内边缘511局部位于泄压区56，使得泄压区56部分位于非薄弱区51。在其他实施例中，请参照图78，图78为本申请其他实施例提供的电池盒的结构示意图，当第一槽段5321与第三槽段5323之间的间距小于或等于2*g，非薄弱区51的内边缘511并未位于泄压区56，非薄弱区51的内边缘511大致呈矩形。沿第一槽段5321的宽度方向，第一槽段5321与非薄弱区51的内边缘511的间距为g；沿第一槽段5321的长度方向，第一槽段5321与非薄弱区51的内边缘511的间距为g；沿第三槽段5323的宽度方向，第三槽段5323与非薄弱区51的内边缘511的间距为g；沿第三槽段5323的长度方向，第三槽段5323与非薄弱区51的内边缘511的间距为g。
在一些实施例中，请参照图79，图79为本申请另一些实施例提供的电池盒的晶粒图(示意图)。电池盒21还包括过渡区57，过渡区57连接薄弱区52和非薄弱区51，过渡区57的平均晶粒尺寸为S3，满足：S3≤S2。
示例性的，S3＞S1。
过渡区57为电池盒21连接薄弱区52和非薄弱区51的部分，过渡区57环绕设置于薄弱区52的外侧，非薄弱区51环绕在过渡区57的外侧，薄弱区52、过渡区57和非薄弱区51一体成型。
过渡区57的平均晶粒尺寸可以从非薄弱区51到薄弱区52逐渐减小。示例性的，如图79所示，以槽部53包括一级沉槽533和一级刻痕槽532为例，过渡区57位于沉槽533的外侧区域的平均晶粒尺寸可以大于过渡区57位于沉槽533的底部区域的平均晶粒尺寸，过渡区57位于沉槽533的外侧区域的平均晶粒尺寸可以小于或等于非薄弱区51的平均晶粒尺寸S2，过渡区57位于沉槽533的底部区域的平均晶粒尺寸可以大于薄弱区52的平均晶粒尺寸S1。
在本实施例中，过渡区57起到连接薄弱区52和非薄弱区51的作用，实现薄弱区52和非薄弱区51一体成型。
在一些实施例中，请参照图80和图81，图80为本申请一些实施例提供的端盖11的结构示意图。电池盒21为端盖11，端盖11用于封闭壳体12的开口，壳体12用于容纳电极组件22。
可理解的，端盖11设置有槽部53，以对应形成薄弱区52和非薄弱区51。电池盒的第一侧面54和第二侧面55分别为端盖11在厚度方向上相对的两个表面，即第一侧面54和第二侧面55中的一者为端盖11在厚度方向上的内表面，另一者为端盖11在厚度方向上的外表面。
端盖11可以是圆形、矩形板状结构。
示例性的，在图80示出的实施例中，端盖11为矩形板状结构。
在本实施例中，端盖11具有泄压功能，保证电池单体20的安全性。
在一些实施例中，请参照图81和图82，图81为本申请一些实施例提供的壳体12的结构示意图；图82为本申请另一些实施例提供的壳体12的结构示意图。电池盒为壳体12，壳体12具有开口，壳体12用于容纳电极组件2。
在本实施例中，壳体12为电池盒，端盖11用于封闭壳体12的开口。壳体12可以是一端形成开口的空心结构，也可以是相对的两端形成开口的空心结构，壳体12和端盖11可以形成电池单体20的外壳1。壳体12可以是长方体、圆柱体等。
在本实施例中，电池盒21为壳体12，使得壳体12具有泄压功能，保证电池单体20的安全性。
在一些实施例中，壳体12包括一体成型的多个壁部121，多个壁部121共同限定出壳体12的内部空间，至少一个壁部121设置有槽部53。
在壳体12中，可以是一个壁部121上设置槽部53，以在该壁部121上对应形成一体成型的薄弱区52和非薄弱区51；也可以是多个壁部121上设置槽部53，以在设置槽部53的每个壁部121上形成一体成型的薄弱区52和非薄弱区51。对于设置有槽部53的壁部121而言，电池盒的第一侧面54和第二侧面55分别为壁部121在厚度方向上相对的两个表面，即第一侧面54和第二侧面55中的一者为壁部121在厚度方向上的内表面，另一者为壁部121在厚度方向上的外表面。
在本实施例中，多个壁部121一体成型，使得设置槽部53的壁部121具有更好的可靠性。
在一些实施例中，请继续参照图81和图82，多个壁部121包括底壁121b和围设于底壁121b的周围的多个侧壁121a，壳体12在与底壁121b相对的一端形成开口。底壁121b设置有槽部53；和/或，至少一个侧壁121a设置有槽部53。
在本实施例中，壳体12为一端形成开口的空心结构。壳体12中的侧壁121a可以是三个、四个、五个、六个或者更多。可以是一个、两个、三个、四个、五个、六个或者更多侧壁121a设置有槽部53。
示例性的，在图81中，仅一个侧壁121a设置有槽部53，以在该侧壁121a上对应形成薄弱区52和非薄弱区51；在图82中，仅第二腔壁30i1b设置有槽部53，以在底壁121b上对应形成薄弱区52和非薄弱区51。
在一些实施例中，请继续参照图81和图91，壳体12为长方体。可理解的，壳体12中的侧壁121a为四个。
长方体壳体12适用于方形电池单体，能够满足电池单体20的大容量要求。
在一些实施例中，电池盒21的材质包括铝合金。
铝合金的电池盒重量轻，具有很好的延展性，具有很好的塑性变形能力，易于成型。由于铝合金具有很好的延展性，在通过冲压的方式在电池盒上成型槽部53时，更容易将S1/S2控制在0.5以下(包括0.5)，成型优率更高。
在一些实施例中，铝合金包括以下质量百分含量的成分：铝≥99.6％，铜≤0.05％，铁≤0.35％，镁≤0.03％，锰≤0.03％，硅≤0.25％，钛≤0.03％，钒≤0.05％，锌≤0.05％，其他单个元素≤0.03％。这种铝合金硬度更低，具有更好的成型能力，降低槽部53的成型难度，提高了槽部53的成型精度，提高了电池盒的泄压一致性。
在一些实施例中，铝合金包括以下质量百分含量的成分：铝≥96.7％，0.05％≤铜≤0.2％，铁≤0.7％，锰≤1.5％，硅≤0.6％，锌≤0.1％，其他单个元素成分≤0.05％，其他元素总成分≤0.15％。由这种铝合金制成的电池盒硬度更高，强度大，具有良好的抗破坏能力。
在一些实施例中，电池单体20还包括壳体12，壳体12具有开口，壳体12用于容纳电极组件22。电池盒21为端盖11，端盖11封闭开口。
在一些实施例中，电池盒21为壳体12，壳体12具有开口，壳体12用于容纳电极组件22。电池单体20还包括端盖11，端盖11封闭开口。
在一些实施例中，请参照图83，图83为本申请一些实施例提供的电池单体20的结构示意图，薄弱区52位于电池单体20的下部。
在电池单体20中，沿电池单体20的电池盒21的高度方向，电池单体20位于电池盒21的中平面Y以下的部分即为电池单体20的下部，其中，中平面Y垂直于电池盒21的高度方向，中平面Y到电池盒21在高度方向上的两端面的距离相等。比如，电池盒21包括壳体12和端盖11，端盖11封闭壳体12的开口。壳体12和端盖11沿电池盒21的高度方向排布，沿电池盒21的高度方向，中平面Y位于端盖11背离壳体12的外表面与壳体12背离端盖11的外表面的中间位置。
薄弱区52位于电池单体20的下部，则槽部53位于电池单体20的下部，薄弱区52和槽部53均位于中平面Y的下方。薄弱区52可以位于壳体12，薄弱区52也可以位于端盖11。薄弱区52可以位于壳体12的侧壁121a，也可以位于壳体12的底壁121b。如图71所示，以薄弱区52位于壳体12的侧壁121a为例，可以是壳体12的底壁121b位于端盖11的下方，薄弱区52位于中平面Y以下，使得薄弱区52到壳体12的底壁121b的距离大于薄弱区52到端盖11的距离。
由于薄弱区52位于电池单体20的下部，在电池100使用过程中，在电池单体20内部的电极组件2、电解液等的重力作用下，薄弱区52会受到较大的作用力，由于薄弱区52与非薄弱区51为一体成型结构，具有很好的结构强度，具有更好的可靠性，提高电池单体20的使用寿命。
在一些实施例中，电池单体20包括壳体12，壳体12用于容纳电极组件22，壳体12包括一体成型的底壁121b和围设于底壁121b的周围的多个侧壁121a，底壁121b与侧壁121a一体成型，壳体12在与底壁121b相对的一端形成开口，薄弱区52位于底壁121b。
可理解的，底壁121b位于中平面Y的下方。
在本实施例中，薄弱区52位于底壁121b，使得薄弱区52朝下设置，在电池单体20热失控时，薄弱区52被破坏后，电池单体20中的排放物将朝下喷出，降低发生安全事故的风险。比如，在车辆1000中，电池100一般安装于乘客舱的下方，薄弱区52朝下设置，使得电池单体20热失控排出的排放物向背离乘客舱的方向喷出，降低排放物对乘客舱的影响，降低发生安全事故的风险。
在一些实施例中，电池单体20包括端盖11，端盖11用于封闭壳体12的开口，壳体12用于容纳电极组件22，薄弱区52位于端盖11。
可理解的，端盖11位于中平面Y的下方。
在本实施例中，薄弱区52位于端盖11，使得薄弱区52朝下设置，在电池单体20热失控时，薄弱区52被破坏后，电池单体20中的排放物将朝下喷出，降低发生安全事故的风险。
在一些实施例中，本申请实施例提供一种端盖11，用于电池单体20，端盖11包括一体成型的非薄弱区51和薄弱区52。端盖11设置一级槽部53，非薄弱区51形成于槽部53的周围，薄弱区52形成于槽部53的底部，薄弱区52被配置为在电池单体20泄放内部压力时被破坏。具有背离电池单体20的内部的第一侧面54，槽部53在第一侧面54形成外边缘534，端盖11距离外边缘534以外的区域为非薄弱区51。薄弱区52的平均晶粒尺寸为S1，非薄弱区51的平均晶粒尺寸为S2，薄弱区52的最小厚度为A，非薄弱区51的最小厚度为B，薄弱区52的硬度为H1，非薄弱区51的硬度为H2，满足：0.1≤S1/S2≤0.5，5≤A/S1≤20，190HBW/mm≤H1/A≤4000HBW/mm，1＜H1/H2≤2.5，0.2≤A/B≤0.5。
在一些实施例中，本申请实施例提供一种壳体12，用于电池单体20，壳体12包括一体成型的非薄弱区51和薄弱区52。壳体12设置一级槽部53，非薄弱区51形成于槽部53的周围，薄弱区52形成于槽部53的底部，薄弱区52被配置为在电池单体20泄放内部压力时被破坏。具有背离电池单体20的内部的第一侧面54，槽部53在第一侧面54形成外边缘534，端盖11距离外边缘534以外的区域为非薄弱区51。薄弱区52的平均晶粒尺寸为S1，非薄弱区51的平均晶粒尺寸为S2，薄弱区52的最小厚度为A，非薄弱区51的最小厚度为B，薄弱区52的硬度为H1，非薄弱区51的硬度为H2，满足：0.1≤S1/S2≤0.5，5≤A/S1≤20，190HBW/mm≤H1/A≤4000HBW/mm，1＜H1/H2≤2.5，0.2≤A/B≤0.5。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
在各实施例和对比例中，电池单体20为方形电池单体20，电池单体20中的端盖11作为电池盒，容量为150Ah，化学体系为NCM。
一、测试方法：
(1)薄弱区52和非薄弱区51的平均晶粒尺寸测试。
薄弱区52和非薄弱区51的平均晶粒尺寸测试采用电子背散射衍射(EBSD)法。将电池盒切开成3段，中间段两端的截面都有薄弱区52和非薄弱区51。切割方向与薄弱区52长度方向垂直，切割设备不改变晶粒结构。选择中间段进行取样，样品厚度尺寸小于5mm，长度小于10mm。然后将样品进行电解抛光后，将试样固定在倾斜70°的样品台上，选择合适的放大倍数，使用安装有电子背散射衍射(EBSD)附件的扫描电子显微镜(SEM)进行EBSD扫描，根据扫描结果，最后计算出平均晶粒尺寸(即检验面内完整晶粒的等积圆直径)。
(2)薄弱区52和非薄弱区51的最小厚度测试。
将电池盒切开成3段，取中间段作为试样，试样两端的截面都有薄弱区52和非薄弱区51。切割方向与薄弱区52长度方向垂直。对中间段截面进行抛光充分去除毛刺后，将试样放置在三次元坐标量测仪，对截面上的薄弱区52和非薄弱区51进行厚度测量。
(3)薄弱区52和非薄弱区51的硬度测试。
将电池盒切开成3段，取中间段作为试样，试样两端的截面都有薄弱区52和非薄弱区51。切割方向与薄弱区52长度方向垂直，对试验截面进行抛光充分去除毛刺后，将试样水平放置(试样截面方向与硬度测量仪挤压方向平行)在布氏硬度测量仪上进行硬度测量。若薄弱区52宽度尺寸<1mm或布氏硬度测量仪的压头尺寸远大于薄弱区52宽度，应按照布氏硬度测量和换算原理，加工非标压头进行硬度测量。
(4)薄弱区52在电池单体20正常使用条件下的开裂率。
将电池100放置在25±2℃条件下，进行循环充放电，充放电区间5％-97％SOC，同时监控电池单体20内部产气气压，同时进行500组试验。试验截止条件为：电池单体20寿命下降至80％SOH或任意一组电池单体20在循环过程中薄弱区52开裂。其中，薄弱区52开裂判定条件为：电池单体20内部气压值下降，其下降值>最大气压的10％。统计薄弱区52的开裂率，开裂率＝开裂数量/总数量*100％。
(5)电池单体20在热失控时的爆炸率。
在电池单体20内内置一个小型加热膜，给加热膜通电，给电池单体20加热，直至电池单体20发生热失控，观察电池单体20是否爆炸。重复进行500组试验，统计电池单体20的爆炸率，爆炸率＝爆炸的数量/总数量*100％。
二、测试结果
在各实施例和对比例中，薄弱区52的平均晶粒尺寸S1、非薄弱区51的平均晶粒尺寸S2、薄弱区52的最小厚度A1、非薄弱区51的最小厚度A2、薄弱区52的硬度B1、非薄弱区51的硬度B2的测试结果如表11所示；薄弱区52在电池单体20正常使用条件下的开裂率Q1和电池单体20在热失控时的爆炸率Q2如表12所示。
表11
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表12
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结合表11和表12，根据实施例1～7可知，在S1/S2≤0.9时，薄弱区52在电池单体20正常使用条件下开裂率较低。在对比例1中，0.9＜S1/S2＜1，薄弱区52在电池单体20正常使用条件下开裂率明显升高；在对比例2中，S1/S2＝1，薄弱区52在电池单体20正常使用条件下开裂率明显升高；在对比例3中，S1/S2＞1，薄弱区52在电池单体20正常使用条件下开裂率也明显升高。比较实施例1～7和对比例1～3可知，将S1/S2控制在不超过0.9，能够有效降低薄弱区52在电池单体20正常使用条件下被破坏的风险，从而提高电池单体20的使用寿命。
根据实施例7可知，当S1/S2＜0.5时，薄弱区52在电池单体20热失控时被破坏的难度增大，泄压不及时，电池单体20发生爆炸的风险明显增大。从实施例3～5可以看出，当0.1≤S1/S2≤0.5时，薄弱区52在电池单体20正常使用条件下的开裂率以及电池单体20在热失控时的爆炸率均较低，保证薄弱区52在电池单体20热失控时能够及时被破坏的情况下，保证薄弱区52在电池单体20正常使用条件下具有足够的强度。
从实施例9～12与实施例8比较可以看出，当1≤A1/S1≤100时，电池单体20在热失控时能够及时泄压，电池单体20爆炸率较低。当5≤A1/S1≤20时，电池单体20的综合性能更优，薄弱区52在电池单体20正常使用条件下的开裂率以及电池单体20在热失控时的爆炸率均较低。
从实施例14～17与实施例13比较可以看出，当B1/A1＞10000HBW/mm时，薄弱区52在电池单体20正常使用条件下的开裂率较高，比较实施例14～17和实施例18可知，当B1/A1＜5HBW/mm时，电池单体20在热失控时的爆炸率较高。而5HBW/mm≤B1/A1≤10000HBW/mm，既能够降低薄弱区52在电池单体20正常使用条件下破裂的风险，又能够在电池单体20热失控时通过薄弱区52及时泄压，降低电池单体20发生爆炸的风险。从实施例15～16可以看出，当190HBW/mm≤B1/A1≤4000HBW/mm时，电池单体20的综合性能更优，薄弱区52在电池单体20正常使用条件下的开裂率以及电池单体20在热失控时的爆炸率均较低。
从实施例19～21与实施例22～23比较可以看出，当B1/B2≤1时，薄弱区52在电池单体20正常使用条件下的开裂率较高。而B1/B2＞1能够有效降低薄弱区52在电池单体20正常使用条件下的开裂率。比较实施例20～21和实施例19可知，当B1/B2＞5时，电池单体20在热失控时的爆炸率较高。而B1/B2≤5能够降低电池单体20发生爆炸的风险。
从实施例25～30与实施例24比较可以看出，当A1/A2＞0.95时，电池单体20在热失控时的爆炸率较高。比较实施例25～30和实施例31可知，当A1/A2＜0.05时，薄弱区52在电池单体20正常使用条件下的开裂率较高。而0.05≤A1/A2≤0.95，既能够降低薄弱区52在电池单体20正常使用条件下破裂的风险，又能够在电池单体20热失控时通过薄弱区52及时泄压，降低电池单体20发生爆炸的风险。从实施例26～29可以看出，当0.12≤A1/A2≤0.8时，电池单体20的综合性能更优，薄弱区52在电池单体20正常使用条件下的开裂率以及电池单体20在热失控时的爆炸率均较低，0.2≤A1/A2≤0.5，效果更优。
在一些实施例中，如图4、图84-图94所示，电极组件22包括正极片1B和负极片2B，正极片1B和/或负极片2B包括集流体22A和活性物质层22B，集流体22A包括支撑层22A1和导电层22A2，支撑层22A1用于承载导电层22A2，支撑层22A1具有适当的刚性，以对导电层22A2起到支撑和保护的作用，确保集流体22A的整体强度，同时具有适当的柔性以使集流体22A及极片能够在加工过程中进行卷绕；导电层22A2用于承载活性物质层22B，用于为活性物质层22B提供电子，即起到导电和集流的作用。
其中，由于支撑层22A1的密度较导电层22A2的密度低，使得本申请的集流体22A较传统集流体的重量显著减轻，因此采用本申请的集流体22A，能够显著提高电化学装置的重量能量密度。
可选地，支撑层22A1为绝缘层。
在一些实施例中，如图84-图94所示，沿支撑层的厚度方向，导电层设置于支撑层的至少一侧，可在支撑层的相对的两个表面上均设置有导电层，其结构示意图如图84和图86所示；也可在仅支撑层的一面上设置有导电层，其结构示意图如图85和图87所示。由此，便于实现导电层的灵活设置。
在一些实施例中，导电层22A2的常温薄膜电阻RS满足：0.016Ω/□≤RS≤420Ω/□。
其中，薄膜电阻用欧姆/平方(Ω/□来计量，可被应用于将导电体考虑为一个二维实体的二维系统，其与三维系统下所用的电阻率的概念对等。当使用到薄膜电阻这一概念的时候，电流理论上假设为沿着薄膜的平面流动。
对于常规三维导体，电阻的计算公式为：
其中，ρ代表电阻率，A代表截面面积，L代表长度。截面面积可被分解为宽度W和薄膜厚度t，即，电阻可被记为：
其中，RS即为薄膜电阻。当膜片为正方形形状，L＝W，所测得的电阻R即为膜片的薄膜电阻RS，而且RS与L或W的大小无关，RS是单位正方形的电阻值，因此RS的单位可以表示为欧姆每平方(Ω/□。
本申请的常温薄膜电阻是指在常温条件下对导电层采用四探针法测量得到的电阻值。
在现有的锂离子电池单体中，当在异常情况下发生电池单体内短路时，瞬间产生大电流，并伴随着大量的短路产热，这些热量通常还会引发正极铝箔集流体处的铝热反应，进而使电池单体发生着火、爆炸等。
而在本申请中，通过提高集流体的常温薄膜电阻RS来解决上述技术问题。
电池单体的内阻通常包括电池欧姆内阻和电池极化内阻，其中活性物质电阻、集流体电阻、界面电阻、电解液组成等均会对电池单体内阻产生较明显的影响。
在异常情况下发生短路时，由于发生内短路，电池单体的内阻会大大降低。因此增大集流体的电阻，可增大电池单体短路后的内阻，由此改善电池单体的安全性能。在本申请中，当电池单体可将短路损坏对电池单体的影响局限于“点”范围，即可将短路损坏对电池单体的影响局限于损坏点位处，且由于集流体的高电阻使得短路电流大幅度减小，短路产热使电池单体的温升不明显，不影响电池单体在短时间内正常使用的特点，称为“点断路”。
当导电层的常温薄膜电阻RS不小于0.016Ω/□时，可以使电池单体在发生内短路的情况下，短路电流大幅减小，因此可极大地降低短路产热量，极大地改善电池单体的安全性能；此外，还可将短路产热量控制在电池单体可以完全吸收的范围，因此在发生内短路的位点处产生的热量可以被电池单体完全吸收，对电池单体造成的温升也很小，从而可以将短路损坏对电池单体的影响局限于“点”范围，仅形成“点断路”，而不影响电池单体在短时间内的正常工作。
然而，当导电层的常温薄膜电阻RS太大时，会影响导电层的导电和集流的作用，电子无法在集流体、电极活性材料层以及两者的界面之间进行有效地传导，即会增大导电层表面的电极活性材料层的极化，影响电池单体的电化学性能。因此导电层的常温薄膜电阻RS满足不大于420Ω/□。
在本申请中，常温薄膜电阻RS的上限可为420Ω/□、400Ω/□、350Ω/□、300Ω/□、250Ω/□、200Ω/□、150Ω/□、100Ω/□、80Ω/□、60Ω/□、40Ω/□、25Ω/□、20Ω/□、18Ω/□、16Ω/□、14Ω/□、12Ω/□、10Ω/□、8Ω/□、6Ω/□、4Ω/□、2Ω/□、1.8Ω/□，常温薄膜电阻RS的下限可为0.016Ω/□、0.032Ω/□、0.048Ω/□、0.064Ω/□、0.08Ω/□、0.09Ω/□、0.1Ω/□、0.2Ω/□、0.4Ω/□、0.6Ω/□、0.8Ω/□、1Ω/□、1.2Ω/□、1.4Ω/□、1.6Ω/□；常温薄膜电阻RS的范围可由上限或下限的任意数值组成。
在一些实施例中，导电层22A2的常温薄膜电阻满足：0.032Ω/□≤RS≤21Ω/□，更优选地0.080Ω/□≤RS≤8.4Ω/□。
在一些实施例中，导电层22A2的厚度d2满足：1nm≤d2≤1μm。
在本申请中，导电层22A2的厚度d2的上限可为1μm、900nm、800nm、700nm、600nm、500nm、450nm、400nm、350nm、300、250nm、200nm、150nm、120nm、100nm、80nm、60nm，导电层的厚度d2的下限可为1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm；导电层的厚度d2的范围可由上限或下限的任意数值组成。
在一些实施例中，导电层22A2的厚度d2满足：20nm≤d2≤500nm，更优选地50nm≤d2≤200nm。
若导电层22A2太薄的话，虽然有益于增大集流体22A的常温薄膜电阻RS，然而却易在极片加工工艺等过程中发生破损；若导电层22A2太厚的话，则会影响电池单体的重量能量密度，且会不利于增大导电层22A2的常温薄膜电阻RS。
在一些实施例中，支撑层22A1的厚度为d1，d1满足1μm≤d1≤50μm。
在本申请中，支撑层22A1的厚度d1的上限可为50μm、45μm、40μm、35μm、30μm、25μm、20μm、15μm、12μm、10μm、8μm，支撑层22A1的厚度d1的下限可为1μm、1.5μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm；支撑层22A1的厚度d1的范围可由上限或下限的任意数值组成。
在一些实施例中，d1满足：2μm≤d1≤30μm；更优选地，5μm≤d1≤20μm。
支撑层22A1主要起到支撑和保护导电层的作用。若支撑层22A1太薄的话，很容易在极片加工工艺等过程中发生断裂；太厚的话，则会降低使用该集流体22A的电池单体的体积能量密度。
在一些实施例中，导电层22A2的材料选自金属导电材料、碳基导电材料中的至少一种。
其中，金属导电材料优选铝、铜、镍、钛、银、镍铜合金、铝锆合金中的至少一种；碳基导电材料优选石墨、乙炔黑、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。
在一些实施例中，支撑层22A1的材料包括高分子材料及高分子基复合材料中的一种或多种。
上述高分子材料，例如是聚酰胺基聚合物、聚酰亚胺基聚合物、聚酯基聚合物、聚烯烃基聚合物、聚炔烃基聚合物、硅氧烷聚合物、聚醚、聚醇、聚砜、多糖类聚合物、氨基酸类聚合物、聚氮化硫类高分子材料、芳环聚合物、芳杂环聚合物、聚苯硫醚、聚砜类、环氧树脂、酚醛树脂、它们的衍生物、它们的交联物及它们的共聚物中的一种或多种。
作为示例，聚酰胺基聚合物可以是聚酰胺(Polyamide，简称PA，俗称尼龙)及聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA，俗称芳纶)中的一种或多种；聚酰亚胺基聚合物可以是聚酰亚胺(PI)；聚酯基聚合物可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)及聚碳酸酯(PC)中的一种或多种；聚烯烃基聚合物可以是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及聚丙乙烯(PPE)中的一种或多种；聚烯烃基聚合物的衍生物可以是聚乙烯醇(PVA)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTEE)及聚苯乙烯磺酸钠(PSS)中的一种或多种；聚炔烃基聚合物可以是聚乙炔(Polyacetylene，简称PA)；硅氧烷聚合物可以是硅橡胶(Silicone rubber)；聚醚例如可以是聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)及聚苯硫醚(PPS)中的一种或多种；聚醇可以是聚乙二醇(PEG)；多糖类聚合物例如可以是纤维素及淀粉中的一种或多种；氨基酸类聚合物可以是蛋白质；芳环聚合物可以是聚苯及聚对苯撑中的一种或多种；芳杂环聚合物可以是聚吡咯(Ppy)、聚苯胺(PAN)、聚噻吩(PT)及聚吡啶(PPY)中的一种或多种；聚烯烃基聚合物及其衍生物的共聚物可以是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)。
另外，上述高分子材料还可以采用氧化还原、离子化或电化学等手段进行掺杂处理。
上述高分子基复合材料可以是由上述的高分子材料和添加剂复合而成，其中添加剂可以是金属材料及无机非金属材料中的一种或多种。
作为示例，金属材料可以是铝、铝合金、铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、铁、铁合金、银及银合金中的一种或多种；无机非金属材料可以是碳基材料、氧化铝、二氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮化硼、硅酸盐及氧化钛中的一种或多种，如玻璃材料、陶瓷材料及陶瓷复合材料中的一种或多种。前述碳基材料可以是石墨、超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的一种或多种。
上述添加剂可以是金属材料包覆的碳基材料，例如镍包覆的石墨粉及镍包覆的碳纤维中的一种或多种。
在一些优选的实施例中，支撑层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)及聚酰亚胺(PI)中的一种或多种。
可以理解的是，支撑层可以是单层结构，也可以是由两层以上的子支撑层形成的复合层结构，如两层、三层、四层等。当支撑层是由两层以上的子支撑层形成的复合层结构时，各层的材料可以相同，也可以不同。
在一些实施例中，支撑层的材料选自有机聚合物绝缘材料、无机绝缘材料、复合材料中的一种。进一步优选地，复合材料由有机聚合物绝缘材料和无机绝缘材料组成。
在一些实施例中，有机聚合物绝缘材料选自聚酰胺(Polyamide，简称PA)、聚对苯二甲酸酯(Polyethylene terephthalate，简称PET)、聚酰亚胺(Polyimide，简称PI)、聚乙烯(Polyethylene，简称PE)、聚丙烯(Polypropylene，简称PP)、聚苯乙烯(Polystyrene，简称PS)、聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，简称PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile butadiene styrene copolymers，简称ABS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(Polybutylene terephthalat，简称PBT)、聚对苯二甲酰对苯二胺(Poly-p-phenyleneterephthamide，简称PPA)、环氧树脂(epoxy resin)、聚丙乙烯(polyphenylene ether，简称PPE)、聚甲醛(Polyformaldehyde，简称POM)、酚醛树脂(Phenol-formaldehyde resin)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，简称PTFE)、硅橡胶(Silicone rubber)、聚偏氟乙烯(Polyvinylidenefluoride，简称PVDF)、聚碳酸酯(Polycarbonate，简称PC)中的至少一种。
无机绝缘材料优选氧化铝(Al2O3)、碳化硅(SiC)、二氧化硅(SiO2)中的至少一种；复合物优选环氧树脂玻璃纤维增强复合材料、聚酯树脂玻璃纤维增强复合材料中的至少一种。
由于支撑层的密度通常较金属小，因此本申请实施例在提升电池单体安全性能的同时，还可以提升电池单体的重量能量密度。并且由于支撑层可以对位于其表面的导电层起到良好的承载和保护作用，因而不易产生传统集流体中常见的极片断裂现象。
在一些实施例中，导电层可通过机械辊轧、粘结、气相沉积法(vapordeposition)、化学镀(Electroless plating)中的至少一种形成于绝缘层上，气相沉积法优选物理气相沉积法(Physical Vapor Deposition，PVD)；物理气相沉积法优选蒸发法、溅射法中的至少一种；蒸发法优选真空蒸镀法(vacuum evaporating)、热蒸发法(ThermalEvaporation Deposition)、电子束蒸发法(electron beam evaporation method，EBEM)中的至少一种，溅射法优选磁控溅射法(Magnetron sputtering)。
在一些实施例中，为了有利于电解液渗透入电极活性材料层中，减小电池单体的极化，可对集流体的结构做进一步的改进，例如，可在导电层内设置孔，10μm≤孔的直径≤100μm，孔的面积占导电层的总面积的比例可为5％～50％；或者在集流体内设置贯穿支撑层和导电层的通孔，10μm≤通孔的直径≤100μm，集流体的孔隙率可为5％～50％。
具体地，例如可采用化学镀的方法在导电层中形成孔，可以采用机械打孔法在集流体中形成贯穿支撑层和导电层的通孔。
在一些实施例中，正极片1B包括集流体(或称正极集流体10B)和形成于集流体表面的活性物质层(或称正极活性物质层11B)，正极集流体10包括正极支撑层101和正极导电层102。其中，正极集流体10B结构示意图如图84和图85所示，正极片1B结构示意图如图88和图89所示。
在一些实施例中，负极片2B包括集流体(或称负极集流体20B)和形成于集流体表面的活性物质层(或称负极活性物质层21B)，负极集流体20B包括负极支撑层201和负极导电层202。其中，负极集流体20B结构示意图如图154和图155所示，负极片2B结构示意图如图90和图91所示。
在一些实施例中，如图84和图86所示，当支撑层的双面分别设置有导电层，集流体双面涂覆活性物质，制备得到的极片如图88和图89所示，可直接应用于电池单体中。如图85和图87所示，当绝缘层的单面设置有导电层时，集流体单面涂覆活性物质，制备得到的极片如图图89和图91所示，可折叠后应用于电池单体中。
优选地，本申请的电池单体的正极片采用上述包括集流体和活性物质层的设置。因为常规正极集流体中的铝含量高，在电池单体异常情况下发生短路时，短路点处产生的热量可以引发剧烈的铝热反应，从而产生大量的热并引起电池单体发生爆炸等事故，所以当电池单体的正极片采用上述结构时，由于正极集流体中铝的量仅为纳米级的厚度，因此大大减少了正极集流体中铝的量，因此可以避免产生铝热反应，从而显著改善电池单体的安全性能。
下面采用穿钉实验来模拟电池单体的异常情况，并观察穿钉后电池单体的变化。图92为本申请一次穿钉实验示意图。为了简单起见，图中仅仅示出了钉子4B穿透电池的一层正极片1B、一层隔膜3B和一层负极片2B，需要说明的是，实际的穿钉实验是钉子4B穿透整个电池单体，通常包括多层正极片1B、多层隔膜3B和多层负极片2B。
此外，通过大量的实验发现，电池单体的容量越大，则电池单体的内阻越小，则电池单体的安全性能就越差，即电池单体容量(Cap)与电池内阻呈反比关系：
r＝A/Cap
式中r表示电池的内阻，Cap表示电池单体的容量，A为系数。
电池单体容量Cap为电池单体的理论容量，通常为电池单体正极片的理论容量。
R可以通过内阻仪测试得到。
对于由常规正极片和常规负极片组成的常规锂离子电池单体来说，由于在异常情况下发生内短路时，基本所有的常规锂离子电池单体均会发生不同程度的冒烟、起火、爆炸等。
而对于本申请实施例中采用包括集流体和活性物质层的极片的电池单体来说，由于在电池单体容量相同的情况下，具有比较大的电池内阻，因此可以具有较大的A值。
对于本申请实施例中采用包括集流体和活性物质层的极片的电池单体来说，当系数A满足40Ah·mΩ≤A≤2000Ah·mΩ时，电池单体可以兼具良好的电化学性能和良好的安全性能。
当A值太大时，电池单体由于内阻过大，电化学性能会劣化，因此没有实用性。
当A值太小时，电池单体发生内短路时温升过高，电池单体安全性能降低。
进一步优选地，系数A满足40Ah·mΩ≤A≤1000Ah·mΩ；更优选地，系数A满足60Ah·mΩ≤A≤600Ah·mΩ。
本申请实施例中采用包括集流体和活性物质层的极片的电池单体还涉及：集流体在制备受到引发短路的异常情况时仅形成点断路以自身保护的电池单体中的应用。在本申请实施例中，当电池单体可将短路损坏对电池单体的影响局限于“点”范围，不影响电池单体在短时间内正常使用的特点，称为“点断路”。
另一方面，本申请实施例还涉及该集流体作为受到引发短路的异常情况时仅形成点断路的电池单体的集流体的用途。
优选地，引发短路的异常情况包括撞击、挤压、异物刺入等，由于在这些损伤过程中引发短路的均由具备一定导电性的材料将正负极电连接而引发，因此在本申请实施例中将这些异常情况统称为穿钉。并在本申请具体实施方式中通过穿钉实验来模拟电池单体的异常情况。
实施例
1、集流体的制备：
选取一定厚度的支撑层例如绝缘层，在其表面通过真空蒸镀、机械辊轧或粘结的方式形成一定厚度的导电层，并对导电层的常温薄膜电阻进行测定。
其中，
(1)真空蒸镀方式的形成条件如下：将经过表面清洁处理的绝缘层置于真空镀室内，以1600℃至2000℃的高温将金属蒸发室内的高纯金属丝熔化蒸发，蒸发后的金属经过真空镀室内的冷却系统，最后沉积于绝缘层的表面，形成导电层。
(2)机械辊轧方式的形成条件如下：将导电层材料的箔片置于机械辊中，通过施加20t至40t的压力将其碾压为预定的厚度，然后将其置于经过表面清洁处理的绝缘层的表面，最后将两者置于机械辊中，通过施加30t至50t的压力使两者紧密结合。
(3)粘结方式的形成条件如下：将导电层材料的箔片置于机械辊中，通过施加20t至40t的压力将其碾压为预定的厚度；然后在经过表面清洁处理的绝缘层的表面涂布PVDF与NMP的混合溶液；最后将上述预定厚度的导电层粘结于绝缘层的表面，并于100℃下烘干。
(4)常温薄膜电阻测定方法为：
使用RTS-9型双电测四探针测试仪，测试环境为：常温23±2℃，相对湿度≤65％。
测试时，将待测材料进行表面清洁，然后水平置于测试台上，将四探针放下，使探针与待测材料表面有良好接触，然后调节自动测试模式标定材料的电流量程，在合适的电流量程下进行薄膜方阻测量，并采集相同样品的8至10个数据点作为数据测量准确性和误差分析。
本申请实施例的集流体及其极片具体参数如表13所示，对比例集流体及其极片具体参数如表14所示。
2、极片的制备：
通过常规的电池涂布工艺，在集流体的表面涂布正极浆料或负极浆料，100℃干燥后得到正极片或负极片。
常规正极片：集流体是厚度为12μm的Al箔片，电极活性物质层是一定厚度的三元(NCM)材料层。
常规负极片：集流体是厚度为8μm的Cu箔片，电极活性物质层是一定厚度的石墨材料层。
本申请实施例的集流体及其极片具体参数如表13所示，对比例集流体及其极片具体参数如表14所示。
3、电池单体的制备：
通过常规的电池单体制作工艺，将正极片(压实密度：3.4g/cm3)、PP/PE/PP隔膜和负极片(压实密度：1.6g/cm3)一起卷绕成裸电芯，然后置入电池壳体中，注入电解液(EC:EMC体积比为3:7，LiPF6为1mol/L)，随之进行密封、化成等工序，最终得到锂离子电池单体。
本申请的实施例制作的锂离子电池单体以及对比例锂离子电池单体的具体组成如表15所示。
表13
表14
表15
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其中，通过进一步增加电芯的卷绕层数，制备容量得到进一步提高的锂离子电池单体14#和锂离子电池单体15#。
实验例：
1、电池单体测试方法：
对锂离子电池单体进行循环寿命测试，具体测试方法如下：
将锂离子电池单体1#与锂离子电池单体4#分别于25℃和45℃两种温度下进行充放电，即先以1C的电流充电至4.2V，然后再以1C的电流放电至2.8V，记录下第一周的放电容量；然后使电池单体进行1C/1C充放电循环1000周，记录第1000周的电池单体放电容量，将第1000周的放电容量除以第一周的放电容量，得到第1000周的容量保有率。
实验结果如表16所示。
2、电池内阻的测试
使用内阻仪(型号为HIOKI-BT3562)进行测试，测试环境为：常温23±2℃。测试前，将内阻仪正负极两端短接校准电阻为零；测试时，将待测锂离子电池单体进行正负极极耳清洁，然后将内阻仪正负极测试端分别连接到锂离子电池单体的正负极极耳，进行测试并记录。并根据公式r＝A/Cap计算系数A。
3、一次穿钉实验和六次连续穿钉实验的实验方法和测试方法：
(1)一次穿钉实验：电池单体满充后，固定，在常温下将直径为8mm的钢针，以25mm/s的速度贯穿电池单体，将钢针保留于电池单体中，穿钉完毕，然后观察和测试。
(2)六次穿钉实验：电池单体满充后，固定，在常温下将六根直径为8mm的钢针，以25mm/s的速度先后迅速地贯穿电池单体，将钢针保留于电池单体中，穿钉完毕，然后进行观察和测试。
(3)电池单体温度的测试：使用多路测温仪，分别于待穿钉的电池单体的针刺面和背面的几何中心附上感温线，待穿钉完毕后，进行五分钟的电池单体温度跟踪测试，然后记录下五分钟时的电池单体的温度。
(4)电池单体电压的测试：将待穿钉的电池单体的正极和负极连接至内阻仪的测量端，待穿钉完毕后，进行五分钟的电池单体电压跟踪测试，然后记录下五分钟时的电池单体的电压。
记录的电池单体的温度和电压的数据如表17所示。
表16
表17
注：“N/A”表示一根钢针贯穿入电池单体瞬间发生热失控和毁坏。
表18
其中，锂离子电池单体1#和锂离子电池单体4#的电池单体温度随时间的变化曲线如图93所示，电压随时间的变化曲线如图94所示。
根据表16中的结果来看，与采用常规的正极片和常规的负极片的锂离子电池单体1#相比，采用本申请实施例集流体的锂离子电池单体4#的循环寿命良好，与常规的电池单体的循环性能相当。这说明本申请实施例的集流体并不会对制得的极片和电池单体有任何明显的不利影响。
此外，本申请实施例的集流体可以大大改善锂离子电池单体的安全性能。从表17以及图93和图94中的结果来看，未采用本申请实施例的集流体的锂离子电池单体1#、6#、11#，在穿钉的瞬间，电池单体温度骤升几百度，电压骤降至零，这说明在穿钉的瞬间，电池单体发生内短路，产生大量的热，电池单体瞬间发生热失控和毁坏，无法继续工作；而且由于在第一根钢针穿入电池单体之后的瞬间，电池单体就发生了热失控和毁坏，因此无法对这类电池单体进行六根钢针连续穿钉实验。
而采用了本申请实施例集流体的锂离子电池单体2#～5#、7#～10#、12#和13#，无论对其进行一次穿钉实验还是六次连续穿钉实验，电池单体温升基本都可以被控制在10℃左右或10℃以下，电压基本保持稳定，电芯可以正常工作。
表18中的数据表明，未采用本申请实施例的集流体的锂离子电池单体6#和锂离子电池单体11#，系数A较小。而采用了本申请实施例集流体的锂离子电池单体4#、5#、14#～15#的系数A越大。从而证实了系数A越大，则电池单体在异常情况下发生内短路时，温升越小，则电池单体的安全性能越好。
可见，在电池单体发生内短路的情况下，本申请实施例的集流体可极大地降低短路产热量，从而改善电池单体的安全性能；此外，还可将短路损坏对电池单体的影响局限于“点”范围，仅形成“点断路”，而不影响电池单体在短时间内的正常工作。
进一步地，支撑层的透光率k满足：0％≤k≤98％。
在一些实施例中，对于集流体包括支撑层和导电层，集流体对激光能量具有较高的吸收率，从而实现集流体以及采用该集流体的电极极片及电化学装置在激光切割处理时较高的可加工性能及加工效率，特别地，其在低功率激光切割处理时具有较高的可加工性能及加工效率。前述激光切割处理时的激光功率例如是小于等于100W。
优选地，支撑层的透光率k满足0≤k≤95％，更好地提高集流体以及采用该集流体的极片及电化学装置在激光切割处理时的可加工性能及加工效率，特别地，提高在低功率激光切割处理时的可加工性能及加工效率。更优选地，支撑层的透光率k满足15％≤k≤90％。
在一些实施例中，支撑层中含有着色剂。通过在支撑层中添加着色剂，并调控着色剂的含量，可以调节支撑层的透光率。
着色剂可以使得支撑层显示一定程度的黑色、蓝色或红色，但并不限于此，例如还可以是使得支撑层显示一定程度的黄色、绿色或紫色等。
着色剂可以是无机颜料及有机颜料中的一种或多种。
无机颜料例如是炭黑、钴蓝、群青、氧化铁、镉红、铬橙、钼橙、镉黄、铬黄、镍钛黄、钛白、锌钡白及锌白中的一种或多种。
有机颜料可以是酞菁类颜料、偶氮类颜料、蒽醌类颜料、靛类颜料及金属络合颜料中的一种或多种。作为示例，有机颜料可以为塑料红GR、塑料紫RL、耐晒黄G、永固黄、橡胶大红LC、酞菁蓝及酞菁绿中的一种或多种。
在一些实施例中，支撑层的厚度d1优选为1μm≤d1≤30μm，有利于提高集流体在激光切割处理时的可加工性能及加工效率，特别地，提高集流体在低功率激光切割处理时的可加工性能及加工效率。同时保证支撑层的机械强度，防止支撑层在集流体、电极极片及电化学装置的加工过程中发生断裂，并确保电化学装置具有较高的重量能量密度。
其中，支撑层的厚度d1的上限可以为30μm、25μm、20μm、15μm、12μm、10μm、8μm，下限可以为1μm、1.5μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm；支撑层的厚度d1的范围可以由任意上限和任意下限组成。优选地，支撑层的厚度d1为1μm≤d1≤20μm；进一步优选为2μm≤d1≤15μm；更优选为3μm≤d1≤12μm。
在一些实施例中，支撑层的厚度d1与支撑层的透光率k满足：
当12μm≤d1≤30μm时，30％≤k≤80％；和/或，
当8μm≤d1＜12μm时，40％≤k≤90％；和/或，
当1μm≤d1＜8μm时，50％≤k≤98％。
支撑层的厚度与透光率满足上述关系，使激光照射支撑层时，支撑层能够尽可能多地吸收激光能量，使得集流体在激光切割处理时具有较高的可加工性能及加工效率，特别地，使得集流体在低功率激光切割处理时具有较高的可加工性能及加工效率，避免发生胶连。支撑层的厚度与透光率满足上述关系，还有利于使支撑层具有合适的机械强度，防止支撑层在集流体、电极极片及电化学装置的加工过程中发生断裂。
优选地，支撑层MD方向(Mechine Direction，机械方向)的拉伸强度大于等于100Mpa，进一步优选为100Mpa～400Mpa。
支撑层MD方向的拉伸强度可以采用本领域已知的设备和方法进行测试，例如根据DIN53455-6-5测量标准，使用拉力强度测试仪，优选采用日本ALGOL拉力测试头，测试支撑层MD方向断裂时所受的最大拉伸应力，支撑层MD方向断裂时所受的最大拉伸应力与支撑层横截面积的比值即为支撑层MD方向的拉伸强度。
可以通过调整高分子材料的化学组成、分子量及分布、链结构和链构筑、聚集态结构、相结构等，使支撑层具有上述的拉伸强度。
在一些实施例中，导电层的导电材料可以是金属材料、碳基导电材料及导电高分子材料中的一种或多种。
作为示例，上述金属材料可以为铝、铝合金、铜、铜合金、镍、镍合金、铁、铁合金、钛、钛合金、银及银合金中的一种或多种，优选为铝、铜、镍、铁、钛、银、镍铜合金及铝锆合金中的一种或多种。
导电层采用金属材料时，可以是通过机械辊轧、粘结、气相沉积法(vapordeposition)及化学镀(Electroless plating)中的至少一种手段形成于支撑层上，其中气相沉积法优选物理气相沉积法(Physical Vapor Deposition，PVD)；物理气相沉积法优选蒸发法及溅射法中的至少一种；蒸发法优选真空蒸镀法(vacuum evaporating)、热蒸发法(ThermalEvaporation Deposition)及电子束蒸发法(electron beamevaporationmethod，EBEM)中的至少一种，溅射法优选磁控溅射法(Magnetronsputtering)。
优选地，金属材料的导电层可以通过气相沉积法及化学镀中的至少一种手段形成于支撑层上，以使得支撑层与导电层之间的结合更牢固。
作为一个示例，上述通过机械辊轧形成导电层的条件如下：将金属箔片置于机械辊中，通过施加20t～40t的压力将其碾压为预定的厚度，将其置于经过表面清洁处理的支撑层的表面，然后将两者置于机械辊中，通过施加30t～50t的压力使两者紧密结合。
作为另一个示例，上述通过粘结形成导电层的条件如下：将金属箔片置于机械辊中，通过施加20t～40t的压力将其碾压为预定的厚度；然后在经过表面清洁处理的支撑层的表面涂布聚偏氟乙烯(PVDF)与N-甲基吡咯烷酮(NMP)的混合溶液；最后将上述预定厚度的导电层粘结于支撑层的表面，并于100℃下烘干。
作为再一个示例，上述通过真空蒸镀法形成导电层的条件如下：将经过表面清洁处理的支撑层置于真空镀室内，以1300℃～2000℃的高温将金属蒸发室内的高纯金属丝熔化蒸发，蒸发后的金属经过真空镀室内的冷却系统，最后沉积于支撑层的表面，形成导电层。
上述碳基导电材料，例如是石墨、超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的一种或多种。
导电层采用碳基导电材料时，可以通过机械辊轧、粘结、气相沉积法(vapordeposition)、原位形成法及涂布法中的至少一种手段形成于支撑层上。
上述导电高分子材料，例如是聚氮化硫类、脂肪族共轭聚合物、芳环共轭聚合物及芳杂环共轭聚合物中的一种或多种。脂肪族共轭聚合物例如是聚乙炔；芳环共轭聚合物例如是聚对苯撑、聚苯及聚萘中的一种或多种；芳杂环共轭聚合物例如是聚吡咯、聚乙炔、聚苯胺、聚噻吩及聚吡啶中的一种或多种。还可以通过掺杂使电子离域性增大，提高电导率，有利于进一步提高电化学装置的倍率性能。
导电层采用导电高分子材料时，可以通过机械辊轧、粘结、原位形成法及涂布法中的至少一种手段形成于支撑层上。
导电层优选采用金属材料，例如金属箔材、涂炭金属箔材或多孔金属板。
支撑层的设置能够使得本申请的集流体中导电层的厚度较传统的金属集流体显著降低，导电层的厚度d2优选为30nm≤d2≤3μm。导电层的厚度降低，能够减小集流体、电极极片及电化学装置的重量，提高电化学装置的重量能量密度，并且由于导电层的厚度降低，在被尖锐物体刺破电池单体等异常情况下，集流体产生的金属毛刺更小，从而更好地改善电化学装置的安全性能。采用厚度为30nm≤d2≤3μm的导电层，集流体具有良好的导电和集流的性能，有利于降低电池单体内阻、减小极化现象，从而提高电化学装置的倍率性能和循环性能。
导电层的厚度d2的上限可以为3μm、2.5μm、2μm、1.8μm、1.5μm、1.2μm、1μm、900nm，导电层的厚度d2的下限可为800nm、700nm、600nm、500nm、450nm、400nm、350nm、300nm、100nm、50nm、30nm，导电层的厚度d2的范围可由任意上限和任意下限组成。优选地，导电层的厚度d2为300nm≤d2≤2μm。
作为一个示例，在支撑层自身厚度方向上的两个表面上均设置有导电层，厚度分别为d21和d22，其中，30nm≤d21≤3μm，优选为300nm≤d21≤2μm；30nm≤d22≤3μm，优选为300nm≤d22≤2μm。
作为另一个示例，仅在支撑层自身厚度方向上的两个表面中的一个表面上设置有导电层，厚度为d23，其中，30nm≤d23≤3μm，优选为300nm≤d23≤2μm。
本申请的集流体可以用作正极集流体及负极集流体中的一个或两个。
当本申请的集流体用于正极片，例如用作正极集流体时，集流体的导电层可以采用金属箔材、涂炭金属箔材或多孔金属板，例如铝箔。
当本申请的集流体用于负极片，例如用作负极集流体时，集流体的导电层可以采用金属箔材、涂炭金属箔材或多孔金属板，例如铜箔。
当本申请的电极极片用作正极片时，活性物质层可以采用本领域已知的正极活性材料，能够可逆地进行离子的嵌入/脱嵌。
以锂离子二次电池单体为例，正极活性材料采用能够可逆地进行锂离子嵌入/脱嵌的化合物，例如含锂过渡金属氧化物，其中过渡金属可以是Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Ti、Zn、V、Al、Zr、Ce及Mg中的一种或多种。作为示例，含锂过渡金属氧化物可以为LiMn2O4、LiNiO2、LiCoO2、LiNi1-yCoyO2(0<y<1)、LiNiaCobAl1-a-bO2(0<a<1，0<b<1，0<a+b<1)、LiMn1-m-nNimConO2(0<m<1，0<n<1，0<m+n<1)、LiMPO4(M可以为Fe、Mn、Co中的一种或多种)及Li3V2(PO4)3中的一种或多种。
含锂过渡金属氧化物还可以进行掺杂或表面包覆处理，以使化合物具有更稳定的结构和更优异的电化学性能。
正极片的活性材料层还可以包括粘结剂和导电剂。本申请对粘结剂和导电剂并没有具体地限制，可以根据实际需求进行选择。
作为示例，上述粘结剂可以是丁苯橡胶(SBR)、水性丙烯酸树脂(water-basedacrylic resin)、羧甲基纤维素(CMC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)及聚乙烯醇(PVA)中的一种或多种。
作为示例，上述导电剂可以是石墨、超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中一种或多种。
正极片可以按照本领域常规方法制备。通常将正极活性材料及可选的导电剂和粘结剂分散于溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮，简称为NMP)中，形成均匀的正极浆料，将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压等工序后，制得正极片。
当本申请的电极极片用作负极片时，活性材料层可以采用本领域已知的负极活性材料，能够可逆地进行离子的嵌入/脱嵌。
同样以锂离子二次电池单体为例，负极活性材料采用能够可逆地进行锂离子嵌入/脱嵌的物质，例如金属锂、天然石墨、人造石墨、中间相微碳球(简写为MCMB)、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、SiO、Li-Sn合金、Li-Sn-O合金、Sn、SnO、SnO2、尖晶石结构的钛酸锂Li4Ti5O12及Li-Al合金中的一种或多种。
负极片的活性物质层还可以包括粘结剂和导电剂。本申请对粘结剂和导电剂并没有具体地限制，可以根据实际需求进行选择。
作为示例，上述粘结剂可以是丁苯橡胶(SBR)、水性丙烯酸树脂(water-basedacrylic resin)、羧甲基纤维素(CMC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)及聚乙烯醇(PVA)中的一种或多种。
作为示例，上述导电剂可以是石墨、超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中一种或多种。
负极片中还可以包括增稠剂，例如羧甲基纤维素(CMC)。
负极片可以按照本领域常规方法制备。通常将负极活性材料及可选的导电剂、粘结剂和增稠剂分散于溶剂中，溶剂可以是去离子水或NMP，形成均匀的负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，经烘干、冷压等工序后，制得负极片。
在一些实施例中，将电池单体单体的正极片、隔离膜、负极片按顺序堆叠好，使隔离膜处于正极片、负极片之间起到隔离的作用，得到电极组件，也可以是经卷绕后得到电极组件；将电极组件置于包装外壳中，注入电解液并封口，制备电池单体单体。
以锂离子二次电池单体为例对电池单体单体进行示例性地说明：
实施例1
支撑层的制备
支撑材料为PET，在PET中添加一定含量的着色剂炭黑，并混合均匀，在PET热熔状态下经挤压浇注、冷辊辊轧，并双向拉伸后，获得支撑层。
集流体的制备
将支撑层置于真空镀室内，以1300℃～2000℃的高温将金属蒸发室内的高纯铝丝熔化蒸发，蒸发后的金属经过真空镀室内的冷却系统，最后沉积于支撑层的两个表面，形成导电层，并且两个表面上导电层的厚度D2相等。
实施例2～10
与实施例1不同的是，调整制备过程中的相关参数，具体参数示于下面的表19中。
对比例1
与实施例4不同的是，支撑层中没有添加着色剂。
测试部分
(1)支撑层透光率的测试：
使用LS117透光率仪，按照GB2410-80标准检测支撑层的透光率，包括：首先仪器开机自校准，界面显示T＝100％，即校准OK，然后将支撑层样品夹在探头与接收器中间，界面自动显示支撑层的透光率数值。
(2)支撑层MD方向的拉伸强度测试：
使用拉力强度测试仪，按照DIN53455-6-5标准测试支撑层MD方向的拉伸强度。其中采用日本ALGOL(1kg)拉力测试头，将支撑层样品安装在两测试头之间，测试支撑层MD方向断裂时所受的最大拉伸应力，支撑层MD方向断裂时所受的最大拉伸应力与支撑层样品横截面积的比值即为支撑层MD方向的拉伸强度。
(3)集流体切割性能测试：
使用IPG公司型号为YLP-V2-1-100-100-100的光钎激光器，设置功率为100W、频率为150kHz，将集流体安装于激光器的切割设备上进行切割，测试集流体的最大可切断速度。其中集流体的最大可切断速度指的是激光切割该集流体、不发生胶连现象时可以达到的最大切割速度。
实施例1～10及对比例1的测试结果示于下面的表19中。
表19
对比分析实施例4、5与对比例1可以看出，通过降低支撑层的透光率，集流体在低功率激光切割处理下、且不发生胶连现象的切割速度明显增大。
通过实施例1～10的测试结果，可以得出，本申请通过降低支撑层的透光率，使集流体在激光切割处理时的切割性能和切割速率得到显著提高，特别地，使集流体在低功率激光切割处理时的切割性能和切割速率得到显著提高。
以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的正极活性材料。
在一些实施例中，电极组件22包括正极片1B，正极片1B包括正极集流体10B和涂覆于正极集流体10B表面的正极活性物质层11B，正极活性物质层11B包括正极活性材料。
其中，正极活性材料具有内核及包覆内核的壳，内核包括三元材料、dLi2MnO3·(1-d)LiMO2以及LiMPO4中的至少一种，0＜d＜1，M包括选自Fe、Ni、Co、Mn中的一种或多种，壳含有结晶态无机物，结晶态无机物使用X射线衍射测量的主峰的半高全宽为0-3°，结晶态无机物包括选自金属氧化物以及无机盐中的一种或多种。结晶态的物质晶格结构稳定，对Mn等容易溶出的活泼金属离子有更好的截留作用。
本申请的发明人发现，目前用于锂离子二次电池单体的正极活性材料为了提高电池单体性能，如提高容量，改善倍率性能、循环性能等考虑，常在三元正极活性材料，或是可能应用于高电压体系的LiMPO4，如LiMnPO4、LiNiPO4、LiCoPO4，或是富Li锰基正极活性材料等材料中添加掺杂元素。上述掺杂元素可替换上述材料中的活性过渡金属等位点，从而起到提升材料的电池单体性能的作用。另一方面，磷酸铁锂等材料中可能添加有Mn元素，但是上述活性过渡金属等元素的添加或是掺杂，容易导致该材料在深度充放电的过程中造成Mn离子等活性金属的溶出。溶出的活性金属元素一方面会进一步向电解液迁移，在负极还原后造成类似催化剂的效应，导致负极表面SEI膜(solid electrolyte interphase，固态电解质界面膜)溶解。另一方面，上述金属元素的溶出也将导致正积极活性材料容量的损失，且溶出后正极活性材料的晶格产生缺陷，导致循环性能差等问题。因此，有必要基于上述含有活性金属元素的正极材料进行改进以缓解甚至解决上述问题。发明人发现，X射线衍射测量的主峰具有上述半高全宽的晶态无机物具有较好的截留溶出活性金属离子的能力，且晶态无机物和前述的内核材料可以较好的结合，具有稳定的结合力，不容易在使用过程中发生可的剥离的问题，且可以通过较为简便的方法实现面积恰当、均匀性较好的包覆层。
具体地，以磷酸锰锂正极活性材料为例，本申请发明人在实际作业中发现，目前现有的磷酸锰锂正极活性材料在深度充放电过程中，锰离子溶出比较严重。虽然现有技术中有尝试对磷酸锰锂进行磷酸铁锂包覆，从而减少界面副反应，但这种包覆无法阻止溶出的锰离子继续向电解液中迁移。溶出的锰离子在迁移到负极后，被还原成金属锰。这样产生的金属锰相当于“催化剂”，能够催化负极表面的SEI膜(solid electrolyte interphase，固态电解质界面膜)分解，产生副产物；所述副产物的一部分为气体，因此导致会二次电池单体发生膨胀，影响二次电池单体的安全性能；另外，所述副产物的另一部分沉积在负极表面，会阻碍锂离子进出负极的通道，造成二次电池单体阻抗增加，从而影响二次电池单体的动力学性能。此外，为补充损失的SEI膜，电解液和电池单体内部的活性锂被不断消耗，会给二次电池单体容量保持率带来不可逆的影响。通过对磷酸锰锂进行改性以及对磷酸锰锂的多层包覆，能够得到一种新型的具有核-壳结构的正极活性材料，所述正极活性材料能够实现显著降低的锰离子溶出以及降低的晶格变化率，其用于二次电池单体中，能够改善电池单体的循环性能、倍率性能、安全性能并且提高电池单体的容量。
在一些实施例中，电极组件22包括正极片1B，正极片1B包括正极集流体10B和涂覆于正极集流体10B表面的正极活性物质层11B，正极活性物质层11B包括正极活性材料；正极活性材料具有LiMPO4，M包括Mn，以及非Mn元素，非Mn元素满足以下条件的至少之一：非Mn元素的离子半径为a，锰元素的离子半径为b，|a-b|/b不大于10％；非Mn元素的化合价变价电压为U，2V<U<5.5V；非Mn元素和O形成的化学键的化学活性不小于P-O键的化学活性；非Mn元素的最高化合价不大于6。
作为锂离子二次电池单体的正极活性材料，磷酸锰锂、磷酸铁锂或是磷酸镍锂等未来可应用于高电压体系的化合物具有较低的成本以及较好的应用前景。但以磷酸锰锂为例，其与其他正极活性材料相比的缺点在于倍率性能较差，目前通常是通过包覆或掺杂等手段来解决这一问题。但仍然希望能够进一步提升磷酸锰锂正极活性材料的倍率性能、循环性能、高温稳定性等。
本申请的发明人反复研究了在磷酸锰锂的Li位、Mn位、P位和O位用各种元素进行掺杂时产生的影响，发现可以通过控制掺杂位点和具体的元素、掺杂量，改善正极活性材料的克容量、倍率性能以及循环性能等。
具体地，选择适当的Mn位掺杂元素，可改善该材料在脱嵌锂过程中磷酸锰锂的晶格变化率，提高正极材料的结构稳定性，大大减少锰的溶出，并降低颗粒表面的氧活性，进而可以提高材料的克容量，并降低该材料在使用过程中和电解液的界面副反应，进而提升材料的循环性能等。更具体地，选择离子半径和Mn元素相似的元素为Mn位掺杂元素，或是选择化合价可变价范围在Mn的化合价变价范围内的元素进行掺杂，可控制掺杂元素和O的键长与Mn-O键键长的变化量，从而有利于稳定掺杂后的正极材料晶格结构。此外，还可以在Mn为引入起到支撑晶格作用的空位元素，如该元素的化合价大于或等于Li与Mn的化合价之和，从而相当于在活泼的、容易溶出的Mn位引入了无法和Li结合的空位点，进而可以对晶格起到支撑的作用。
又例如，选择适当的P位掺杂元素，可助于改变Mn-O键长变化的难易程度，从而改善电子电导并降低锂离子迁移势垒，促进锂离子迁移，提高二次电池单体的倍率性能。具体地，P-O键自身的四面体结构相对稳固，使得Mn-O键长变化难度大，造成材料整体锂离子迁移势垒较高，而适当的P位掺杂元素可以改善P-O键四面体的坚固程度，从而促进材料的倍率性能改善。具体地，可以选择和O形成的化学键的化学活性不小于P-O键的化学活性的元素在P位进行掺杂，从而可以改善Mn-O键长变化的难易程度。在本申请中，如无特殊说明，“和O形成的化学键的化学活性不小于P-O键的化学活性”，可以通过本领域技术人员所公知的确定化学键活性的测试方式进行确定。例如，可以通过检测键能，或是参考用于打破该化学键的氧化、还原试剂的电化学电位等方式确定。或者，可选择化合价态不显著地高于P，例如低于6的元素在P位进行掺杂，从而有利于降低Mn和P元素的排斥作用，也可改善材料的克容量、倍率性能等。
类似地，在Li位进行恰当的元素掺杂，也可改善材料晶格变化率，并保持材料的电池单体容量。
O位掺杂元素可有助于改善材料和电解液的界面副反应，降低界面活性，从而有利于提升该正极活性材料的循环性能等。此外，还可以通过在O为进行掺杂，提升材料抗HF等酸腐蚀的性能，进而有利于提升材料的循环性能和寿命。
在本申请的一些实施方式中，内核包括LiMPO4且M包括Mn和非Mn元素，所述非Mn元素满足以下条件的至少之一：所述非Mn元素的离子半径为a，锰元素的离子半径为b，|a-b|/b不大于10％；所述非Mn元素的化合价变价电压为U，2V<U<5.5V；所述非Mn元素和O形成的化学键的化学活性不小于P-O键的化学活性；所述非Mn元素的最高化合价不大于6。
在一些实施例中，上述位点掺杂的非Mn元素可包括第一掺杂元素和第二掺杂元素中的一种或两种，所述第一掺杂元素为锰位掺杂，所述第二掺杂元素为磷位掺杂。第一掺杂元素满足以下条件的至少之一：第一掺杂元素的离子半径为a，锰元素的离子半径为b，|a-b|/b不大于10％；所述第一掺杂元素的化合价变价电压为U，2V<U<5.5V。第二掺杂元素满足以下条件的至少之一：所述第二掺杂元素和O形成的化学键的化学活性不小于P-O键的化学活性；所述掺杂元素M第二掺杂元素的最高化合价不大于6。在一些实施方式中，该正极活性材料还可以同时含有两种第一掺杂元素。
在一些实施例中，可在上述位置中的Mn位以及P位同时进行掺杂。由此，不仅可有效减少锰溶出，进而减少迁移到负极的锰离子，减少因SEI膜分解而消耗的电解液，提高二次电池单体的循环性能和安全性能，还能够促进Mn-O键调整，降低锂离子迁移势垒，促进锂离子迁移，提高二次电池单体的倍率性能。
在本申请的另一些实施例中，通过在上述四个位置同时以特定量掺杂特定的元素，能够获得明显改善的倍率性能，改善的循环性能和/或高温稳定性，由此获得了改进的磷酸锰锂正极活性材料。
本申请的正极活性材料例如可用于锂离子二次电池单体中。
第一掺杂元素包括选自Zn、Al、Na、K、Mg、Mo、W、Ti、V、Zr、Fe、Ni、Co、Ga、Sn、Sb、Nb和Ge中的一种或多种元素。第一掺杂元素包括选自Fe、Ti、V、Ni、Co和Mg中的至少两种。第二掺杂元素包括选自B(硼)、S、Si和N中的一种或多种元素。
上述掺杂元素应使得体系保持电中性，能够保证正极活性材料中的缺陷和杂相尽量少。如果正极活性材料中存在过量的过渡金属(例如锰)，由于该材料体系本身结构较稳定，那么多余的过渡金属很可能会以单质的形式析出，或在晶格内部形成杂相，保持电中性可使这样的杂相尽量少。另外，保证体系电中性还可以在部分情况下使材料中产生锂空位，从而使材料的动力学性能更优异。
下面，以磷酸锰锂材料为例，详述本申请提出的正极活性材料的具体参数，以及能够获得上述有益效果的原理：
本申请发明人在实际作业中发现，目前现有的磷酸锰锂正极活性材料在深度充放电过程中，锰溶出比较严重。虽然现有技术中有尝试对磷酸锰锂进行磷酸铁锂包覆，从而减少界面副反应，但这种包覆无法阻止溶出的锰继续向电解液中迁移。溶出的锰在迁移到负极后，被还原成金属锰。这样产生的金属锰相当于“催化剂”，能够催化负极表面的SEI膜(solid electrolyte interphase，固态电解质界面膜)分解，产生副产物；所述副产物的一部分为气体，因此导致会二次电池单体发生膨胀，影响二次电池单体的安全性能；另外，所述副产物的另一部分沉积在负极表面，会阻碍锂离子进出负极的通道，造成二次电池单体阻抗增加，从而影响二次电池单体的动力学性能。此外，为补充损失的SEI膜，电解液和电池单体内部的活性锂被不断消耗，会给二次电池单体容量保持率带来不可逆的影响。
发明人在进行大量研究后发现，通过对磷酸锰锂进行改性能够得到一种新型的正极活性材料，所述正极活性材料能够实现显著降低的锰溶出以及降低的晶格变化率，其用于二次电池单体中，能够改善电池单体的循环性能、倍率性能、安全性能并且提高电池单体的容量。
在一些实施方式中，上述正极活性材料可以具有化学式为Li1+xMn1-yAyP1-zRzO4的化合物，其中x为在-0.100-0.100范围内的任意数值，y为在0.001-0.500范围内的任意数值，z为在0.001-0.100范围内的任意数值，所述A包括选自Zn、Al、Na、K、Mg、Mo、W、Ti、V、Zr、Fe、Ni、Co、Ga、Sn、Sb、Nb和Ge中的一种或多种元素，所述R包括选自B(硼)、S、Si和N中的一种或多种元素。其中，所述x、y和z的值满足以下条件：使整个化合物保持电中性。
在另一些实施方式中，上述正极活性材料可以具有化学式为Li1+xCmMn1-yAyP1- zRzO4-nDn的化合物，其中，所述C包括选自Zn、Al、Na、K、Mg、Nb、Mo和W中的一种或多种元素，所述A包括选自Zn、Al、Na、K、Mg、Mo、W、Ti、V、Zr、Fe、Ni、Mg、Co、Ga、Sn、Sb、Nb和Ge中的一种或多种元素，所述R包括选自B(硼)、S、Si和N中的一种或多种元素，所述D包括选自S、F、Cl和Br中的一种或多种元素，x为在0.100-0.100范围内的任意数值，y为在0.001-0.500范围内的任意数值，z为在0.001-0.100范围内的任意数值，n为在0.001至0.1范围内的任意数值，m为在0.9至1.1范围内的任意数值。类似地，上述x、y、z和m的值满足以下条件：使整个化合物保持电中性。
除非另有说明，否则上述内核的化学式中，当某掺杂位点具有两种以上元素时，上述对于x、y、z或m数值范围的限定不仅是对每种作为该位点的元素的化学计量数的限定，也是对各个作为该位点的元素的化学计量数之和的限定。例如，当具有化学式为Li1+xMn1- yAyP1-zRzO4的化合物时，当A为两种以上元素A1、A2……An时，A1、A2……An各自的化学计量数y1、y2……yn各自均需落入本申请对y限定的数值范围内，且y1、y2……yn之和也需落入该数值范围内。类似地，对于R为两种以上元素的情况，本申请中对R化学计量数的数值范围的限定也具有上述含义。
在一个可选的实施方式中，当A为选自Zn、Al、Na、K、Mg、Mo、W、Ti、V、Zr、Fe、Ni、Co、Ga、Sn、Sb、Nb和Ge中的一种、两种、三种或四种元素时，Ay为Gn1Dn2En3Kn4，其中n1+n2+n3+n4＝y，且n1、n2、n3、n4均为正数且不同时为零，G、D、E、K各自独立地为选自Zn、Al、Na、K、Mg、Mo、W、Ti、V、Zr、Fe、Ni、Co、Ga、Sn、Sb、Nb和Ge的一种，可选地，G、D、E、K中至少一个为Fe。可选地，n1、n2、n3、n4之一为零，其余不为零；更可选地，n1、n2、n3、n4中的两个为零，其余不为零；还可选地，n1、n2、n3、n4中的三个为零，其余不为零。Li1+xMn1-yAyP1-zRzO4中，在锰位掺杂一种、两种、三种或四种上述A元素是有利的，可选地，掺杂一种、两种或三种上述A元素；此外，在磷位掺杂一种或两种R元素是有利的，这样有利于使掺杂元素均匀分布。
例如具体地，Mn位可同时具有Fe和V掺杂。
在一些实施方式中，在Li1+xMn1-yAyP1-zRzO4中，y与1-y的比值为1：10至1：1，可选为1：4至1：1。此处y表示Mn位掺杂元素A的化学计量数之和。在满足上述条件时，使用所述正极活性材料的二次电池单体的能量密度和循环性能可进一步提升。在一些实施方式中，z与1-z的比值为1：9至1：999，可选为1：499至1：249。此处z表示P位掺杂元素R的化学计量数之和。在满足上述条件时，使用所述正极活性材料的二次电池单体的能量密度和循环性能可进一步提升。
在本申请的另一些实施方式中，正极活性材料可含有Li1+xCmMn1-yAyP1-zRzO4-nDn。其中，x的大小受A和R的价态大小以及y和z的大小的影响，以保证整个体系呈现电中性。如果x的值过小，会导致整个内核体系的含锂量降低，影响材料的克容量发挥。Y值会限制所有掺杂元素的总量，如果y过小，即掺杂量过少，掺杂元素起不到作用，如果y超过0.5，会导致体系中的Mn含量较少，影响材料的电压平台。所述R元素掺杂在P的位置，由于P-O四面体较稳定，而z值过大会影响材料的稳定性，因此将z值限定为0.001-0.100。更具体地，x为在0.100-0.100范围内的任意数值，y为在0.001-0.500范围内的任意数值，z为在0.001-0.100范围内的任意数值，n为在0.001至0.1范围内的任意数值，m为在0.9至1.1范围内的任意数值。例如，所述1+x选自0.9至1.1的范围，例如为0.97、0.977、0.984、0.988、0.99、0.991、0.992、0.993、0.994、0.995、0.996、0.997、0.998、1.01，所述x选自0.001至0.1的范围，例如为0.001、0.005，所述y选自0.001至0.5的范围，例如为0.001、0.005、0.02、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.34、0.345、0.349、0.35、0.4，所述z选自0.001至0.1的范围，例如为0.001、0.005、0.08、0.1，所述n选自0.001至0.1的范围，例如为0.001、0.005、0.08、0.1，并且所述正极活性材料为电中性的。
如前所述，本申请的正极活性材料通过在化合物LiMnPO4等中进行元素掺杂而获得，不希望囿于理论，现认为磷酸锰锂的性能提升与减小脱嵌锂过程中磷酸锰锂的晶格变化率和降低表面活性有关。减小晶格变化率可减小晶界处两相间的晶格常数差异，减小界面应力，增强Li+在界面处的传输能力，从而提升正极活性材料的倍率性能。而表面活性高容易导致界面副反应严重，加剧产气、电解液消耗和破坏界面，从而影响电池单体的循环等性能。本申请中，通过Li和Mn位掺杂减小了晶格变化率。Mn位掺杂还有效降低表面活性，从而抑制Mn溶出和正极活性材料与电解液的界面副反应。P位掺杂使Mn-O键长的变化速率更快，降低材料的小极化子迁移势垒，从而有利于电子电导率。O位掺杂对减小界面副反应有良好的作用。P位和O位的掺杂还对反位缺陷的Mn溶出及动力学性能产生影响。因此，掺杂减小了材料中反位缺陷浓度，提高材料的动力学性能和克容量，还可以改变颗粒的形貌，从而提升压实密度。本申请人意外地发现：通过在化合物LiMnPO4的Li位、Mn位、P位和O位同时以特定量掺杂特定的元素，能够获得明显改善的倍率性能，同时显著减少了Mn与Mn位掺杂元素的溶出，获得了显著改善的循环性能和/或高温稳定性，并且材料的克容量和压实密度也可以得到提高。
通过在上述范围内对Li位掺杂元素进行选择，能够进一步减小脱锂过程中的晶格变化率，从而进一步改善电池单体的倍率性能。通过在上述范围内对Mn位掺杂元素进行选择，能够进一步提高电子电导率并进一步减小晶格变化率，从而提升电池单体的倍率性能和克容量。通过在上述范围内对P位掺杂元素进行选择，能够进一步改善电池单体的倍率性能。通过在上述范围内对O位掺杂元素进行选择，能够进一步减轻界面的副反应，提升电池单体的高温性能。
在一些实施方式中，所述x选自0.001至0.005的范围；和/或，所述y选自0.01至0.5的范围，可选地选自0.25至0.5的范围；和/或，所述z选自0.001至0.005的范围；和/或，所述n选自0.001至0.005的范围。通过在上述范围内对y值进行选择，能够进一步提升材料的克容量和倍率性能。通过在上述范围内对x值进行选择，能够进一步提升材料的动力学性能。通过在上述范围内对z值进行选择，能够进一步提升二次电池单体的倍率性能。通过在上述范围内对n值进行选择，能够进一步提升二次电池单体的高温性能。
在一些实施方式中，具有4个位点均掺杂有非Mn元素的所述正极活性材料满足：(1-y):y在1至4范围内，可选地在1.5至3范围内，且(1+x):m在9到1100范围内，可选地在190-998范围内。此处y表示Mn位掺杂元素的化学计量数之和。在满足上述条件时，正极活性材料的能量密度和循环性能可进一步提升。
在一些实施方式中，该正极活性材料可以具有Li1+xMn1-yAyP1-zRzO4和Li1+xCmMn1- yAyP1-zRzO4-nDn中的至少之一。其中，y与1-y的比值为1：10至1：1，可选为1：4至1：1。Z与1-z的比值为1：9至1：999，可选为1：499至1：249。C、R和D各自独立地为上述各自范围内的任一种元素，并且所述A为其范围内的至少两种元素；可选地，所述C为选自Mg和Nb中的任一种元素，和/或，所述A为选自Fe、Ti、V、Co和Mg中的至少两种元素，可选地为Fe与选自Ti、V、Co和Mg中的一种以上元素，和/或，所述R为S，和/或，所述D为F。其中，x选自0.001至0.005的范围；和/或，所述y选自0.01至0.5的范围，可选地选自0.25至0.5的范围；和/或，所述z选自0.001至0.005的范围；和/或，所述n选自0.001至0.005的范围。上述参数在无特殊说明的前提下，可自由进行组合，在此不再一一列举他们组合的情况。
在一些实施方式中，所述正极活性材料的晶格变化率为8％以下，可选地，晶格变化率为4％以下。通过降低晶格变化率，能够使得Li离子传输更容易，即Li离子在材料中的迁移能力更强，有利于改善二次电池单体的倍率性能。晶格变化率可通过本领域中已知的方法，例如X射线衍射图谱(XRD)测得。LiMnPO4的脱嵌锂过程是两相反应。两相的界面应力由晶格变化率大小决定，晶格变化率越小，界面应力越小，Li+传输越容易。因此，减小掺杂LiMnPO4的晶格变化率将有利于增强Li+的传输能力，从而改善二次电池单体的倍率性能。
在一些实施方式中，可选地，所述正极活性材料的扣电平均放电电压为3.5V以上，放电克容量在140mAh/g以上；可选为平均放电电压3.6V以上，放电克容量在145mAh/g以上。
尽管未掺杂的LiMnPO4的平均放电电压在4.0V以上，但它的放电克容量较低，通常小于120mAh/g，因此，能量密度较低；通过掺杂调整晶格变化率，可使其放电克容量大幅提升，在平均放电电压微降的情况下，整体能量密度有明显升高。
在一些实施方式中，所述正极活性材料的Li/Mn反位缺陷浓度为2％以下，可选地，Li/Mn反位缺陷浓度为0.5％以下。所谓Li/Mn反位缺陷，指的是LiMnPO4晶格中，Li+与Mn2+的位置发生互换。Li/Mn反位缺陷浓度指的是正极活性材料中与Mn2+发生互换的Li+占Li+总量的百分比。反位缺陷的Mn2+会阻碍Li+的传输，通过降低Li/Mn反位缺陷浓度，有利于提高正极活性材料的克容量和倍率性能。Li/Mn反位缺陷浓度可通过本领域中已知的方法，例如XRD测得。
在一些实施方式中，所述正极活性材料的表面氧价态为-1.82以下，可选地为-1.89～-1.98。通过降低表面氧价态，能够减轻正极活性材料与电解液的界面副反应，从而改善二次电池单体的循环性能和高温稳定性。表面氧价态可通过本领域中已知的方法测量，例如通过电子能量损失谱(EELS)测量。
在一些实施方式中，所述正极活性材料在3T(吨)下的压实密度为2.0g/cm3以上，可选地为2.2g/cm3以上。压实密度越高，单位体积活性材料的重量越大，因此提高压实密度有利于提高电芯的体积能量密度。压实密度可依据GB/T24533-2009测量。
在一些实施方式中，所述正极活性材料具有核-壳结构，所述核-壳结构包括内核及包覆所述内核的壳，所述内核具有所述LiMPO4。具有核-壳结构的正极活性材料可以进一步通过包覆的壳提升该正极材料的性能。
例如，在本申请的一些实施方式中，内核的表面包覆有碳。由此，可以改善正极活性材料的导电性。包覆层的碳为SP2形态碳与SP3形态碳的混合物，可选地，所述SP2形态碳与SP3形态碳的摩尔比为在0.1-10范围内的任意数值，可选为在2.0-3.0范围内的任意数值。
在一些实施方式中，所述SP2形态碳与SP3形态碳的摩尔比可为约0.1、约0.2、约03、约0.4、约0.5、约0.6、约0.7、约0.8、约0.9、约1、约2、约3、约4、约5、约6、约7、约8、约9或约10，或在上述任意值的任意范围内。
本申请中，“约”某个数值表示一个范围，表示该数值±10％的范围。
通过选择碳包覆层中碳的形态，从而提升二次电池单体的综合电性能。具体来说，通过使用SP2形态碳和SP3形态碳的混合形态并将SP2形态碳和SP3形态碳的比例限制在一定范围内，能够避免以下情况：如果包覆层中的碳都是无定形SP3形态，则导电性差；如果都是石墨化的SP2形态，则虽然导电性良好，但是锂离子通路少，不利于锂的脱嵌。另外，将SP2形态碳与SP3形态碳的摩尔比限制在上述范围内，既能实现良好的导电性，又能保证锂离子的通路，因此有利于二次电池单体功能的实现及其循环性能。
包覆层碳的SP2形态和SP3形态的混合比可以通过烧结条件例如烧结温度和烧结时间来控制。例如，在使用蔗糖作为碳源制备第三包覆层的情况下，使蔗糖在高温下进行裂解后，在第二包覆层上沉积同时在高温作用下，会产生既有SP3形态也有SP2形态的碳包覆层。SP2形态碳和SP3形态碳的比例可以通过选择高温裂解条件和烧结条件来调控。
包覆层碳的结构和特征可通过拉曼(Raman)光谱进行测定，具体测试方法如下：通过对Raman测试的能谱进行分峰，得到Id/Ig(其中Id为SP3形态碳的峰强度，Ig为SP2形态碳的峰强度)，从而确认两者的摩尔比。
在本申请的一些实施方式中，壳包括无机包覆层以及碳包覆层，所述无机包覆层靠近所述内核设置。具体地，无机包覆层含有磷酸盐以及焦磷酸盐中的至少之一。具有核-壳结构的正极活性材料，能够进一步降低的锰溶出以及降低的晶格变化率，其用于二次电池单体中，能够改善电池单体的循环性能、倍率性能、安全性能并且提高电池单体的容量。通过进一步包覆具有优异导锂离子的能力的晶态磷酸盐、焦磷酸盐包覆层，可以使正极活性材料的表面的界面副反应有效降低，进而改善二次电池单体的高温循环及存储性能；通过再进一步包覆碳层，能够进一步提升二次电池单体的安全性能和动力学性能。
在本申请中，焦磷酸盐可包括QP2O7，具体可包括晶态焦磷酸盐LiaQP2O7和/或Qb(P2O7)c，其中，0≤a≤2，1≤b≤4，1≤c≤6，所述a、b和c的值满足以下条件：使所述晶态焦磷酸盐LiaQP2O7或Qb(P2O7)c保持电中性，所述晶态焦磷酸盐LiaQP2O7和Qb(P2O7)c中的Q各自独立地为选自Fe、Ni、Mg、Co、Cu、Zn、Ti、Ag、Zr、Nb或Al中的一种或多种元素。
晶态磷酸盐可包括XPO4，其中，所述X为选自Li、Fe、Ni、Mg、Co、Cu、Zn、Ti、Ag、Zr、Nb或Al中的一种或多种元素。
晶态焦磷酸盐和晶态磷酸盐的结晶情况不受特别限定，在本申请的一些实施方式中，晶态的焦磷酸盐和/或磷酸盐可以为单晶、多晶或是部分结晶的状态。发明人发现，结晶态的磷酸盐和焦磷酸盐的表面选择性较好，可以更好地和内核的晶态进行匹配，进而具有更好的结合力和界面状态，更加不容易在使用过程中发生剥落，且晶态的无机盐包覆层能够更好地提升正极活性材料导锂离子的能力，也能够更好地降低活性材料表面的界面副反应。
具体地，晶态焦磷酸盐的晶面间距范围为0.293-0.470nm，晶向(111)的夹角范围为18.00°-32.00°。晶态磷酸盐的晶面间距范围为0.244-0.425nm，晶向(111)的夹角范围为20.00°-37.00°。
本申请中，晶态意指结晶度在50％以上，即50％-100％。结晶度小于50％的称为玻璃态。本申请所述的晶态焦磷酸盐和晶态磷酸盐的结晶度为50％至100％。具备一定结晶度的焦磷酸盐和磷酸盐不但有利于充分发挥焦磷酸盐包覆层阻碍锰溶出和磷酸盐包覆层优异的导锂离子的能力、减少界面副反应的功能，而且能够使得焦磷酸盐包覆层和磷酸盐包覆层能够更好的进行晶格匹配，从而能够实现包覆层更紧密的结合。
本申请中，所述正极活性材料的晶态焦磷酸盐和晶态磷酸盐的结晶度可以通过本领域中常规的技术手段来测试，例如通过密度法、红外光谱法、差示扫描量热法和核磁共振吸收方法测量，也可以通过例如，X射线衍射法来测试。具体的X射线衍射法测试正极活性材料的晶态焦磷酸盐和晶态磷酸盐的结晶度的方法可以包括以下步骤：
取一定量的正极活性材料粉末，通过X射线测得总散射强度，它是整个空间物质的散射强度之和，只与初级射线的强度、正极活性材料粉末化学结构、参加衍射的总电子数即质量多少有关，而与样品的序态无关；然后从衍射图上将结晶散射和非结晶散射分开，结晶度即是结晶部分散射对散射总强度之比。
需要说明的是，在本申请中，包覆层中的焦磷酸盐和磷酸盐的结晶度例如可通过调整烧结过程的工艺条件例如烧结温度、烧结时间等进行调节。
本申请中，由于金属离子在焦磷酸盐中难以迁移，因此焦磷酸盐作为第一包覆层可以将掺杂金属离子与电解液进行有效隔离。晶态焦磷酸盐的结构稳定，因此，晶态焦磷酸盐包覆能够有效抑制过渡金属的溶出，改善循环性能。
包覆层与核之间的结合类似于异质结，其结合的牢固程度受晶格匹配程度的限制。晶格失配在5％以下时，晶格匹配较好，两者容易结合紧密。紧密的结合能够保证在后续的循环过程中，包覆层不会脱落，有利于保证材料的长期稳定性。包覆层与核之间的结合程度的衡量主要通过计算核与包覆各晶格常数的失配度来进行。本申请中，在所述内核中掺杂了元素后，特别是Mn位以及P位掺杂元素之后，与不掺杂元素相比，所述内核与包覆层的匹配度得到改善，内核与晶态无机盐包覆层之间能够更紧密地结合在一起。
在本申请中，磷酸盐和焦磷酸盐是否位于同一个包覆层中，二者之中谁更靠近内核设置均不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。例如，可令磷酸盐和焦磷酸盐形成一个无机盐包覆层，无机盐包覆层的外侧可进一步具有碳层。或者焦磷酸盐以及焦磷酸盐均单独形成独立的包覆层，二者中的一个靠近内核设置，另一个包覆靠近内核设置的晶态无机盐包覆层，最外侧再设置碳层。又或者，该核壳结构可以仅含有一个由磷酸盐或者焦磷酸盐构成的无机盐包覆层，外侧再设置碳层。
更具体地，壳包括包覆所述内核的第一包覆层以及包覆所述第一包覆层的第二包覆层，其中，所述第一包覆层包括焦磷酸盐QP2O7和磷酸盐XPO4，其中所述Q和X各自独立地选自Li、Fe、Ni、Mg、Co、Cu、Zn、Ti、Ag、Zr、Nb或Al中的一种或多种；所述第二包覆层包含碳。此时正极活性材料的结构可为如图166中所示出的，具有内核11，第一包覆层12以及第二包覆层13。
在一些实施方式中，第一包覆层12的磷酸盐的晶面间距为0.345-0.358nm，晶向(111)的夹角为24.25°-26.45°；第一包覆层12的焦磷酸盐的晶面间距为0.293-0.326nm，晶向(111)的夹角为26.41°-32.57°。当第一包覆层中磷酸盐和焦磷酸盐的晶面间距和晶向(111)的夹角在上述范围时，能够有效避免包覆层中的杂质相，从而提升材料的克容量，循环性能和倍率性能。
在一些实施方式中，可选地，所述第一包覆层的包覆量为大于0重量％且小于等于7重量％，可选为4-5.6重量％，基于所述内核的重量计。
当所述第一包覆层的包覆量在上述范围内时，能够进一步抑制锰溶出，同时进一步促进锂离子的传输。并能够有效避免以下情况：若第一包覆层的包覆量过小，则可能会导致焦磷酸盐对锰溶出的抑制作用不充分，同时对锂离子传输性能的改善也不显著；若第一包覆层的包覆量过大，则可能会导致包覆层过厚，增大电池单体阻抗，影响电池单体的动力学性能。
在一些实施方式中，可选地，所述第一包覆层中焦磷酸盐和磷酸盐的重量比为1:3至3:1，可选为1:3至1:1。
焦磷酸盐和磷酸盐的合适配比有利于充分发挥二者的协同作用。并能够有效避免以下情况：如果焦磷酸盐过多而磷酸盐过少，则可能导致电池单体阻抗增大；如果磷酸盐过多而焦磷酸盐过少，则抑制锰溶出的效果不显著。
在一些实施方式中，可选地，所述焦磷酸盐和磷酸盐的结晶度各自独立地为10％至100％，可选为50％至100％。
在本申请磷酸锰锂正极活性材料的第一包覆层中，具备一定结晶度的焦磷酸盐和磷酸盐有利于保持第一包覆层的结构稳定，减少晶格缺陷。这一方面有利于充分发挥焦磷酸盐阻碍锰溶出的作用，另一方面也有利于磷酸盐减少表面杂锂含量、降低表面氧的价态，从而减少正极材料与电解液的界面副反应，减少对电解液的消耗，改善电池单体的循环性能和安全性能。
在一些实施方式中，可选地，所述第二包覆层的包覆量为大于0重量％且小于等于6重量％，可选为3-5重量％，基于所述内核的重量计。
作为第二包覆层的含碳层一方面可以发挥“屏障”功能，避免正极活性材料与电解液直接接触，从而减少电解液对活性材料的腐蚀，提高电池单体在高温下的安全性能。另一方面，其具备较强的导电能力，可降低电池单体内阻，从而改善电池单体的动力学性能。然而，由于碳材料的克容量较低，因此当第二包覆层的用量过大时，可能会降低正极活性材料整体的克容量。因此，第二包覆层的包覆量在上述范围时，能够在不牺牲正极活性材料克容量的前提下，进一步改善电池单体的动力学性能和安全性能。
在另一些实施方式中，正极活性材料包括包覆所述内核的第一包覆层、包覆所述第一包覆层的第二包覆层以及包覆所述第二包覆层的第三包覆层，其中，所述第一包覆层包括晶态焦磷酸盐LiaQP2O7和/或Qb(P2O7)c，其中，0≤a≤2，1≤b≤4，1≤c≤6，所述a、b和c的值满足以下条件：使所述晶态焦磷酸盐LiaQP2O7或Qb(P2O7)c保持电中性，所述晶态焦磷酸盐LiaQP2O7和Qb(P2O7)c中的Q各自独立地为选自Fe、Ni、Mg、Co、Cu、Zn、Ti、Ag、Zr、Nb或Al中的一种或多种元素；所述第二包覆层包括晶态磷酸盐XPO4，其中，所述X为选自Li、Fe、Ni、Mg、Co、Cu、Zn、Ti、Ag、Zr、Nb或Al中的一种或多种元素；所述第三包覆层为碳。参考图98，该正极活性材料的结构可以大致如图中所示出的，可具有内核11，第一包覆层12，第二包覆层13以及第三包覆层14。图98为理想中的三层包覆结构的正极活性材料的示意图。如图98所示，最里面的圆示意表示内核，由内向外依次为第一包覆层、第二包覆层、第三包覆层。该图表示的是每层均完全包覆的理想状态，实践中，每一层包覆层可以是完全包覆，也可以是部分包覆。
在上述实施方式中，选择晶态磷酸盐作为第二包覆层，首先，是因为它与第一层包覆物晶态焦磷酸盐的晶格匹配度较高(失配度仅为3％)；其次，磷酸盐本身的稳定性好于焦磷酸盐，用其包覆焦磷酸盐有利于提高材料的稳定性。晶态磷酸盐的结构很稳定，其具有优异导锂离子的能力，因此，使用晶态磷酸盐进行包覆能够使正极活性材料的表面的界面副反应得到有效降低，从而改善二次电池单体的高温循环及存储性能。第二包覆层和第一包覆层之间的晶格匹配方式等，与上述第一包覆层和核之间的结合情况相似，晶格失配在5％以下时，晶格匹配较好，两者容易结合紧密。碳作为第三层包覆的主要原因是碳层的电子导电性较好。由于在二次电池单体中应用时发生的是电化学反应，需要有电子的参与，因此，为了增加颗粒与颗粒之间的电子传输，以及颗粒上不同位置的电子传输，可以使用具有优异导电性能的碳来对正极活性材料进行包覆。碳包覆可有效改善正极活性材料的导电性能和去溶剂化能力。
在一些实施方式中，上述具有三层包覆层的正极活性材料的一次颗粒的平均粒径范围为50-500nm，体积中值粒径Dv50在200-300nm范围内。由于颗粒会发生团聚，因此实际测得团聚后的二次颗粒大小可能为500-40000nm。正极活性材料颗粒的大小会影响材料的加工和极片的压实密度性能。通过选择一次颗粒的平均粒径在上述范围内，从而能够避免以下情况：所述正极活性材料的一次颗粒的平均粒径太小，可能会引起颗粒团聚，分散困难，并且需要较多的粘结剂，导致极片脆性较差；所述正极活性材料的一次颗粒的平均粒径太大，可能会使颗粒间的空隙较大，压实密度降低。通过上述方案，能够有效抑制脱嵌锂过程中磷酸锰锂的晶格变化率和Mn溶出，从而提升二次电池单体的高温循环稳定性和高温储存性能。
在上述实施方式中，第一包覆层中的晶态焦磷酸盐的晶面间距范围为0.293-0.470nm，晶向(111)的夹角范围为18.00°-32.00°；所述第二包覆层中的晶态磷酸盐的晶面间距范围为0.244-0.425nm，晶向(111)的夹角范围为20.00°-37.00°。
本申请所述的正极活性材料中的第一包覆层和第二包覆层均使用晶态物质。对于包覆层中的晶态焦磷酸盐和晶态磷酸盐，可通过本领域中常规的技术手段进行表征，也可以例如借助透射电镜(TEM)进行表征。在TEM下，通过测试晶面间距可以区分内核和包覆层。
包覆层中的晶态焦磷酸盐和晶态磷酸盐的晶面间距和夹角的具体测试方法可以包括以下步骤：取一定量的经包覆的正极活性材料样品粉末于试管中，并在试管中注入溶剂如酒精，然后进行充分搅拌分散，然后用干净的一次性塑料吸管取适量上述溶液滴加在300目铜网上，此时，部分粉末将在铜网上残留，将铜网连带样品转移至TEM样品腔中进行测试，得到TEM测试原始图片，保存原始图片。将上述TEM测试所得原始图片在衍射仪软件中打开，并进行傅里叶变换得到衍射花样，量取衍射花样中衍射光斑到中心位置的距离，即可得到晶面间距，夹角根据布拉格方程进行计算得到。
晶态焦磷酸盐的晶面间距范围和晶态磷酸盐的存在差异，可通过晶面间距的数值直接进行判断。在上述晶面间距和夹角范围内的晶态焦磷酸盐和晶态磷酸盐，能够更有效地抑制脱嵌锂过程中磷酸锰锂的晶格变化率和Mn溶出，从而提升二次电池单体的高温循环性能、循环稳定性和高温储存性能。
在一些实施方式中，第一包覆层的包覆量为大于0且小于或等于6重量％，可选为大于0且小于或等于5.5重量％，更可选为大于0且小于或等于2重量％，基于所述内核的重量计；和/或所述第二包覆层的包覆量为大于0且小于或等于6重量％，可选为大于0且小于或等于5.5重量％，更可选为2-4重量％，基于所述内核的重量计；和/或所述第三包覆层的包覆量为大于0且小于或等于6重量％，可选为大于0且小于或等于5.5重量％，更可选为大于0且小于或等于2重量％，基于所述内核的重量计。本申请中，每一层的包覆量均不为零。本申请所述的具有核-壳结构的正极活性材料中，三层包覆层的包覆量优选在上述范围内，由此能够对所述内核进行充分包覆，并同时在不牺牲正极活性材料克容量的前提下，进一步改善二次电池单体的动力学性能和安全性能。
对于第一包覆层而言，通过包覆量在上述范围内，则能够避免以下情况：包覆量过少则意味着包覆层厚度较薄，可能无法有效阻碍过渡金属的迁移；包覆量过大则意味着包覆层过厚，会影响Li+的迁移，进而影响材料的倍率性能。对于第二包覆层而言，通过包覆量在上述范围内，则能够避免以下情况：包覆量过多，可能会影响材料整体的平台电压；包覆量过少，可能无法实现足够的包覆效果。对于第三包覆层而言，碳包覆主要起到增强颗粒间的电子传输的作用，然而由于结构中还含有大量的无定形碳，因此碳的密度较低，因此，如果包覆量过大，会影响极片的压实密度。
在上述实施方式中，第一包覆层的厚度为1-10nm；和/或所述第二包覆层的厚度为2-15nm；和/或所述第三包覆层的厚度为2-25nm。
在一些实施方式中，所述第一包覆层的厚度可为约2nm、约3nm、约4nm、约5nm、约6nm、约7nm、约8nm、约9nm或约10nm，或在上述任意数值的任意范围内。在一些实施方式中，所述第二包覆层的厚度可为约2nm、约3nm、约4nm、约5nm、约6nm、约7nm、约8nm、约9nm、约10nm、约11nm、约12nm、约13nm、约14nm、约15nm，或在上述任意数值的任意范围内。在一些实施方式中，所述第三层包覆层的厚度可为约2nm、约3nm、约4nm、约5nm、约6nm、约7nm、约8nm、约9nm、约10nm、约11nm、约12nm、约13nm、约14nm、约15nm、约16nm、约17nm、约18nm、约19nm、约20nm、约21nm、约22nm、约23nm、约24nm或约25nm，或在上述任意数值的任意范围内。
当所述第一包覆层的厚度范围为1-10nm时，能够避免过厚时可能产生的对材料的动力学性能的不利影响，且能够避免过薄时可能无法有效阻碍过渡金属离子的迁移的问题。
当所述第二包覆层的厚度在2-15nm范围内时，所述第二包覆层的表面结构稳定，与电解液的副反应小，因此能够有效减轻界面副反应，从而提升二次电池单体的高温性能。
当所述第三包覆层的厚度范围为2-25nm时，能够提升材料的电导性能并且改善使用所述正极活性材料制备的电池单体极片的压密性能。
包覆层的厚度大小测试主要通过FIB进行，具体方法可以包括以下步骤：从待测正极活性材料粉末中随机选取单个颗粒，从所选颗粒中间位置或中间位置附近切取100nm左右厚度的薄片，然后对薄片进行TEM测试，量取包覆层的厚度，测量3-5个位置，取平均值。
在一些实施方式中，当正极活性材料具有三层包覆层时，基于正极活性材料的重量计，锰元素含量在10重量％-35重量％范围内，可选在15重量％-30重量％范围内，更可选在17重量％-20重量％范围内，磷元素的含量在12重量％-25重量％范围内，可选在15重量％-20重量％范围内，锰元素和磷元素的重量比范围为0.90-1.25，可选为0.95-1.20。
在本申请中，在仅正极活性材料的内核中含有锰的情况下，锰的含量可与内核的含量相对应。在本申请中，将所述锰元素的含量限制在上述范围内，能够有效避免若锰元素含量过大可能会引起的材料结构稳定性变差、密度下降等问题，从而提升二次电池单体的循环、存储和压密等性能；且能够避免若锰元含量过小可能会导致的电压平台低等问题，从而提升二次电池单体的能量密度。本申请中，将所述磷元素的含量限制在上述范围内，能够有效避免以下情况：若磷元素的含量过大，可能会导致P-O的共价性过强而影响小极化子导电，从而影响材料的电导率；若磷含量过小，可能会使所述内核、所述第一包覆层中的焦磷酸盐和/或所述第二包覆层中的磷酸盐晶格结构的稳定性下降，从而影响材料整体的稳定性。锰与磷含量重量比大小对二次电池单体的性能具有以下影响：该重量比过大，意味着锰元素过多，锰溶出增加，影响正极活性材料的稳定性和克容量发挥，进而影响二次电池单体的循环性能及存储性能；该重量比过小，意味着磷元素过多，则容易形成杂相，会使材料的放电电压平台下降，从而使二次电池单体的能量密度降低。锰元素和磷元素的测量可采用本领域中常规的技术手段进行。特别地，采用以下方法测定锰元素和磷元素的含量：将材料在稀盐酸中(浓度10-30％)溶解，利用ICP测试溶液各元素的含量，然后对锰元素的含量进行测量和换算，得到其重量占比。
本申请的第二方面涉及一种制备本申请第一方面的正极活性材料的方法。具体地，该方法包括形成LiMPO4化合物的操作，其中LiMPO4化合物可具有前述的LiMPO4化合物的全部特征以及优点，在此不再赘述。简单来说，所述M包括Mn，以及非Mn元素，所述非Mn元素满足以下条件的至少之一：所述非Mn元素的离子半径为a，锰元素的离子半径为b，|a-b|/b不大于10％；所述非Mn元素的化合价变价电压为U，2V<U<5.5V；所述非Mn元素和O形成的化学键的化学活性不小于P-O键的化学活性；所述非Mn元素的最高化合价不大于6。
在一些实施方式中，所述非Mn元素包括第一和第二掺杂元素，所述方法包括：将锰源、所述锰位元素的掺杂剂和酸混合，得到具有第一掺杂元素的锰盐颗粒；将所述具有所述第一掺杂元素的锰盐颗粒与锂源、磷源和所述第二掺杂元素的掺杂剂在溶剂中混合并得到浆料，在惰性气体气氛保护下烧结后得到所述LiMPO4化合物。关于第一掺杂元素和第二掺杂元素的种类，前面已经进行了详细的描述，在此不再赘述。在一些实施方式中，第一掺杂元素包括选自Zn、Al、Na、K、Mg、Mo、W、Ti、V、Zr、Fe、Ni、Co、Ga、Sn、Sb、Nb和Ge中的一种或多种元素，所述第二掺杂元素包括选自B(硼)、S、Si和N中的一种或多种元素。
在一些实施方式中，按照化学式Li1+xMn1-yAyP1-zRzO4形成所述LiMPO4化合物，在另一些实施方式中，按照化学式Li1+xCmMn1-yAyP1-zRzO4-nDn形成所述LiMPO4化合物。关于各取代位点的元素及其选择原则、有益效果，以及原子比范围，前面已经进行了详细的描述，在此不再赘述。其中，元素C的源选自元素C的单质、氧化物、磷酸盐、草酸盐、碳酸盐和硫酸盐中的至少一种，元素A的源选自元素A的单质、氧化物、磷酸盐、草酸盐、碳酸盐、硫酸盐氯化盐、硝酸盐、有机酸盐、氢氧化物、卤化物中的至少一种，元素R的源选自元素R的硫酸盐、硼酸盐、硝酸盐和硅酸盐、有机酸、卤化物、有机酸盐、氧化物、氢氧化物中的至少一种，元素D的源选自元素D的单质和铵盐中的至少一种。
在一些实施方式中，所述酸选自盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、有机酸如草酸等中的一种或多种，例如可为草酸。在一些实施方式中，所述酸为浓度为60重量％以下的稀酸。在一些实施方式中，所述锰源可为本领域已知的可用于制备磷酸锰锂的含锰物质，例如所述锰源可选自单质锰、二氧化锰、磷酸锰、草酸锰、碳酸锰中的一种或它们的组合。在一些实施方式中，所述锂源可为本领域已知的可用于制备磷酸锰锂的含锂物质，例如所述锂源可选自碳酸锂、氢氧化锂、磷酸锂、磷酸二氢锂中的一种或它们的组合。在一些实施方式中，所述磷源可为本领域已知的可用于制备磷酸锰锂的含磷物质，例如所述磷源可选自磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铵和磷酸中的一种或它们的组合。各位点掺杂元素各自的源的加入量取决于目标掺杂量，锂源、锰源和磷源的用量之比符合化学计量比。
在一些实施方式中，得到具有第一掺杂元素的锰盐颗粒满足以下条件的至少之一：在20-120℃、可选为40-120℃、可选地为60-120℃、更可选地为25-80℃的温度下将锰源、所述锰位元素和酸混合；和/或所述混合在搅拌下进行，所述搅拌在200-800rpm下，可选地400-700rpm下，更可选地500-700rpm进行1-9h，可选地为3-7h，更可选地为可选地为2-6h。
在一些实施方式中，正极活性物质可以具有第一掺杂元素和第二掺杂元素。该方法可以将所述具有第一掺杂元素的锰盐颗粒与锂源、磷源和所述第二掺杂元素的掺杂剂在溶剂中研磨并混合进行8-15小时。例如，将所述具有第一掺杂元素的锰盐颗粒与锂源、磷源和所述第二掺杂元素的掺杂剂在溶剂中混合是在20-120℃、可选为40-120℃的温度下进行1-10h。
具体地，该方法可按照化学式Li1+xCxMn1-yAyP1-zRzO4-nDn形成LiMPO4化合物。更具体地，可将所述具有第一掺杂元素的锰盐颗粒与锂源、磷源和所述第二掺杂元素的掺杂剂在溶剂中研磨并混合进行8-15小时。例如，可将锰源、元素A的源和酸在溶剂中溶解生成掺杂元素A的锰盐的悬浊液，将所述悬浊液过滤并烘干得到掺杂了元素A的锰盐；将锂源、磷源、元素C的源、元素R的源和元素D的源、溶剂和所述掺杂了元素A的锰盐加溶剂混合，得到浆料；将所述浆料进行喷雾干燥造粒，得到颗粒；将所述颗粒进行烧结，得到所述正极活性材料。烧结可以是在600-900℃的温度范围内进行6-14小时。
通过控制掺杂时的反应温度、搅拌速率和混合时间，能够使掺杂元素均匀分布，并且烧结后材料的结晶度更高，从而可提升材料的克容量和倍率性能等。
在一些具体地实施方式中，该方法可以包括以下步骤：(1)将锰源、元素B的源和酸在溶剂中溶解并搅拌，生成掺杂元素B的锰盐的悬浊液，将悬浊液过滤并烘干滤饼，得到掺杂了元素B的锰盐；(2)将锂源、磷源、元素A的源、元素C的源和元素D的源、溶剂和由步骤(1)获得的掺杂了元素B的锰盐加入反应容器中研磨并混合，得到浆料；(3)将由步骤(2)获得的浆料转移到喷雾干燥设备中进行喷雾干燥造粒，得到颗粒；(4)将由步骤(3)获得的颗粒进行烧结，得到正极活性材料。
在一些实施方式中，步骤(1)和步骤(2)中所述溶剂各自独立地可为本领域技术人员在锰盐和磷酸锰锂的制备中常规使用的溶剂，例如其可各自独立地选自乙醇、水(例如去离子水)中的至少一种等。
在一些实施方式中，步骤(1)的搅拌在60-120℃范围内的温度下进行。在一些实施方式中，步骤(1)的搅拌通过在200-800rpm，或300-800rpm，或400-800rpm的搅拌速率下进行。在一些实施方式中，步骤(1)的搅拌进行6-12小时。在一些实施方式中，步骤(2)的研磨并混合进行8-15小时。
通过控制掺杂时的反应温度、搅拌速率和混合时间，能够使掺杂元素均匀分布，并且烧结后材料的结晶度更高，从而可提升材料的克容量和倍率性能等。
在一些实施方式中，在步骤(1)中烘干滤饼之前可对滤饼进行洗涤。在一些实施方式中，步骤(1)中的烘干可通过本领域技术人员已知的方式和已知的条件进行，例如，烘干温度可在120-300℃范围内。可选地，可在烘干后将滤饼研磨成颗粒，例如研磨至颗粒的中值粒径Dv50在50-200nm范围内。其中，中值粒径Dv50是指，所述正极活性材料累计体积分布百分数达到50％时所对应的粒径。在本申请中，正极活性材料的中值粒径Dv50可采用激光衍射粒度分析法测定。例如参照标准GB/T19077-2016，使用激光粒度分析仪(例如MalvernMaster Size 3000)进行测定。
在一些实施方式中，在步骤(2)中还向反应容器中加入碳源一起进行研磨并混合。由此，所述方法可获得表面包覆有碳的正极活性材料。可选地，所述碳源包括淀粉、蔗糖、葡萄糖、聚乙烯醇、聚乙二醇、柠檬酸中的一种或几种的组合。所述碳源的用量相对于所述锂源的用量通常在摩尔比0.1％-5％的范围内。所述研磨可通过本领域已知的适合的研磨方式进行，例如可通过砂磨进行。
步骤(3)的喷雾干燥的温度和时间可为本领域中进行喷雾干燥时常规的温度和时间，例如，在100-300℃下，进行1-6小时。
在一些实施方式中，所述烧结在600-900℃的温度范围内进行6-14小时。通过控制烧结温度和时间，能够控制材料的结晶度，降低正极活性材料的循环后Mn与Mn位掺杂元素的溶出量，从而改善电池单体的高温稳定性和循环性能。在一些实施方式中，所述烧结在保护气氛下进行，所述保护气氛可为氮气、惰性气体、氢气或其混合物。
在另一些实施方式中，该正极活性材料可以仅具有Mn为以及P位掺杂元素。所述提供正极活性材料的步骤可包括：步骤(1)：将锰源、元素A的掺杂剂和酸在容器中混合并搅拌，得到掺杂有元素A的锰盐颗粒；步骤(2)：将所述掺杂有元素A的锰盐颗粒与锂源、磷源和元素R的掺杂剂在溶剂中混合并得到浆料，在惰性气体气氛保护下烧结后得到掺杂有元素A和元素R的内核。在一些可选实施方式中，在所述锰源、所述元素A的掺杂剂与所述酸在溶剂中反应得到掺杂有元素A的锰盐悬浮液后，将所述悬浮液过滤，烘干，并进行砂磨以得到粒径为50-200nm的经元素A掺杂的锰盐颗粒。在一些可选实施方式中，将步骤(2)中的浆料进行干燥得到粉料，然后将粉料烧结得到掺杂有元素A和元素R的正极活性物质。
在一些实施方式中，所述步骤(1)在20-120℃、可选为40-120℃的温度下进行混合；和/或所述步骤(1)中所述搅拌在400-700rpm下进行1-9h，可选地为3-7h。可选地，所述步骤(1)中的反应温度可在约30℃、约50℃、约60℃、约70℃、约80℃、约90℃、约100℃、约110℃或约120℃进行；所述步骤(1)中所述搅拌进行约2小时、约3小时、约4小时、约5小时、约6小时、约7小时、约8小时或约9小时；可选地，所述步骤(1)中的反应温度、搅拌时间可在上述任意数值的任意范围内。
在一些实施方式中，所述步骤(2)在20-120℃、可选为40-120℃的温度下进行混合1-12h。可选地，所述步骤(2)中的反应温度可在约30℃、约50℃、约60℃、约70℃、约80℃、约90℃、约100℃、约110℃或约120℃进行；所述步骤(2)中所述混合进行约2小时、约3小时、约4小时、约5小时、约6小时、约7小时、约8小时、约9小时、约10小时、约11小时或约12小时；可选地，所述步骤(2)中的反应温度、混合时间可在上述任意数值的任意范围内。
当正极活性颗粒制备过程中的温度和时间处于上述范围内时，制备获得的正极活性材料的晶格缺陷较少，有利于抑制锰溶出，减少正极活性材料与电解液的界面副反应，从而改善二次电池单体的循环性能和安全性能。
在一些实施方式中，可选地，在制备A元素和R元素掺杂的稀酸锰颗粒的过程中，控制溶液pH为3.5-6，可选地，控制溶液pH为4-6，更可选地，控制溶液pH为4-5。需要说明的是，在本申请中可通过本领域通常使用的方法调节所得混合物的pH，例如可通过添加酸或碱。在一些实施方式中，可选地，在步骤(2)中，所述锰盐颗粒与锂源、磷源的摩尔比为1：0.5-2.1：0.5-2.1，更可选地，所述掺杂有元素A的锰盐颗粒与锂源、磷源的摩尔比为约1：1：1。
在一些实施方式中，可选地，制备A元素和R元素掺杂的磷酸锰锂过程中的烧结条件为：在惰性气体或惰性气体与氢气混合气氛下在600-950℃下烧结4-10小时；可选地，所述烧结可在约650℃、约700℃、约750℃、约800℃、约850℃或约900℃下烧结约2小时、约3小时、约4小时、约5小时、约6小时、约7小时、约8小时、约9小时或约10小时；可选地，所述烧结的温度、烧结时间可在上述任意数值的任意范围内。在制备A元素和R元素掺杂的磷酸锰锂过程中，烧结温度过低以及烧结时间过短时，会导致材料内核的结晶度较低，会影响整体的性能发挥，而烧结温度过高时，材料内核中容易出现杂相，从而影响整体的性能发挥；烧结时间过长时，材料内核颗粒长的较大，从而影响克容量发挥，压实密度和倍率性能等。在一些可选实施方式中，可选地，保护气氛为70-90体积％氮气和10-30体积％氢气的混合气体。
在一些实施方式中，具有上述化学组成的颗粒可作为内核，该方法还包括形成包覆所述内核的壳的步骤。
具体地，包覆的步骤可以包括形成碳包覆层的步骤，具体地可以在形成具有第二掺杂元素颗粒的步骤中同时加入碳源并经过研磨混合等操作。可选地，所述碳源包括淀粉、蔗糖、葡萄糖、聚乙烯醇、聚乙二醇、柠檬酸中的一种或几种的组合。所述碳源的用量相对于所述锂源的用量通常在摩尔比0.1％-5％的范围内。所述研磨可通过本领域已知的适合的研磨方式进行，例如可通过砂磨进行。
或者，该方法还包括形成前述的无机包覆层的步骤。关于无机包覆层的组成、层数等，前面已经进行了详细的描述，在此不再赘述。
以包覆层包括第一包覆层和包覆所述第一包覆层的第二包覆层，所述第一包覆层含有焦磷酸盐QP2O7和磷酸盐XPO4，第二包覆层含碳为例，所述方法包括：提供QP2O7粉末和包含碳的源的XPO4悬浊液，将所述磷酸锰锂氧化物、QP2O7粉末加入到包含碳的源的XPO4悬浊液中并混合，经烧结获得正极活性材料。
其中，所述QP2O7粉末是市售产品，或者可选地所述提供QP2O7粉末包括：将元素Q的源和磷的源添加到溶剂中，得到混合物，调节混合物的pH为4-6，搅拌并充分反应，然后经干燥、烧结获得，且所述提供QP2O7粉末满足以下条件的至少之一：所述干燥为在100-300℃、可选150-200℃下干燥4-8h；所述烧结为在500-800℃、可选650-800℃下，在惰性气体气氛下烧结4-10h。例如，具体地，形成所述包覆层的烧结温度为500-800℃，烧结时间为4-10h。
在一些实施方式中，可选地，所述包含碳的源的XPO4悬浊液是市售可得的，或者可选地，通过以下方法来制备：将锂的源、X的源、磷的源和碳的源在溶剂中混合均匀，然后将反应混合物升温至60-120℃保持2-8小时即可获得包含碳的源的XPO4悬浊液。可选地，在制备包含碳的源的XPO4悬浊液的过程中，调节所述混合物的pH为4-6。
在一些实施方式中，可选地，本申请双层包覆的磷酸锰锂正极活性材料的一次颗粒的中值粒径Dv50为50-2000nm。
在另一些实施方式中，包覆层包括包覆所述LiMPO4化合物的第一包覆层、包覆所述第一包覆层的第二包覆层以及包覆所述第二包覆层的第三包覆层，其中，所述第一包覆层包括晶态焦磷酸盐LiaQP2O7和/或Qb(P2O7)c，其中，0≤a≤2，1≤b≤4，1≤c≤6，所述a、b和c的值满足以下条件：使所述晶态焦磷酸盐LiaQP2O7或Qb(P2O7)c保持电中性，所述晶态焦磷酸盐LiaQP2O7和Qb(P2O7)c中的Q各自独立地为选自Fe、Ni、Mg、Co、Cu、Zn、Ti、Ag、Zr、Nb或Al中的一种或多种元素；所述第二包覆层包括晶态磷酸盐XPO4，其中，所述X为选自Li、Fe、Ni、Mg、Co、Cu、Zn、Ti、Ag、Zr、Nb或Al中的一种或多种元素；所述第三包覆层为碳。
具体地，在第一包覆步骤中，控制溶解有元素Q的源、磷源和酸以及任选地锂源的溶液pH为3.5-6.5，然后搅拌并反应1-5h，然后将所述溶液升温至50-120℃，并保持该温度2-10h，和/或，烧结在650-800℃下进行2-6小时。可选地，在第一包覆步骤中，所述反应充分进行。可选地，在第一包覆步骤中，所述反应进行约1.5小时、约2小时、约3小时、约4小时、约4.5小时或约5小时。可选地，第一包覆步骤中，所述反应的反应时间可在上述任意数值的任意范围内。可选地，在第一包覆步骤中，控制溶液pH为4-6。可选地，在第一包覆步骤中，将所述溶液升温至约55℃、约60℃、约70℃、约80℃、约90℃、约100℃、约110℃或约120℃，并在该温度下保持约2小时、约3小时、约4小时、约5小时、约6小时、约7小时、约8小时、约9小时或约10小时；可选地，第一包覆步骤中，所述升温的温度和保持时间可在上述任意数值的任意范围内。可选地，在所述第一包覆步骤中，所述烧结可在约650℃、约700℃、约750℃、或约800℃下烧结约2小时、约3小时、约4小时、约5小时或约6小时；可选地，所述烧结的温度、烧结时间可在上述任意数值的任意范围内。
在所述第一包覆步骤中，通过将烧结温度和时间控制在以上范围内，可以避免以下情况：当所述第一包覆步骤中的烧结温度过低以及烧结时间过短时，会导致第一包覆层的结晶度低，非晶态物质较多，这样会导致抑制金属溶出的效果下降，从而影响二次电池单体的循环性能和高温存储性能；而烧结温度过高时，会导致第一包覆层出现杂相，也会影响到其抑制金属溶出的效果，从而影响二次电池单体的循环和高温存储性能等；烧结时间过长时，会使第一包覆层的厚度增加，影响Li+的迁移，从而影响材料的克容量发挥和倍率性能等。
在一些实施方式中，所述第二包覆步骤中，将元素X的源、磷源和酸溶于溶剂后，搅拌并反应1-10h，然后将所述溶液升温至60-150℃，并保持该温度2-10h，和/或，烧结在500-700℃下进行6-10小时。可选地，在第二包覆步骤中，所述反应充分进行。可选地，在第二包覆步骤中，所述反应进行约1.5小时、约2小时、约3小时、约4小时、约4.5小时、约5小时、约6小时、约7小时、约8小时、约9小时或约10小时。可选地，第二包覆步骤中，所述反应的反应时间可在上述任意数值的任意范围内。可选地，在第二包覆步骤中，将所述溶液升温至约65℃、约70℃、约80℃、约90℃、约100℃、约110℃、约120℃、约130℃、约140℃或约150℃，并在该温度下保持约2小时、约3小时、约4小时、约5小时、约6小时、约7小时、约8小时、约9小时或约10小时；可选地，第二包覆步骤中，所述升温的温度和保持时间可在上述任意数值的任意范围内。
在所述提供内核材料的步骤和所述第一包覆步骤和所述第二包覆步骤中，在烧结之前，即，在发生化学反应的内核材料的制备中，以及在第一包覆层悬浮液和第二包覆层悬浮液的制备中，通过如上所述选择适当的反应温度和反应时间，从而能够避免以下情况：反应温度过低时，则反应无法发生或反应速率较慢；温度过高时，产物分解或形成杂相；反应时间过长时，产物粒径较大，可能会增加后续工艺的时间和难度；反应时间过短时，则反应不完全，获得的产物较少。
可选地，在第二包覆步骤中，所述烧结可在约550℃、约600℃或约700℃下烧结约6小时、约7小时、约8小时、约9小时或约10小时；可选地，所述烧结的温度、烧结时间可在上述任意数值的任意范围内。在所述第二包覆步骤中，通过将烧结温度和时间控制在以上范围内，可以避免以下情况：当所述第二包覆步骤中的烧结温度过低以及烧结时间过短时，会导致第二包覆层的结晶度低，非晶态较多，降低材料表面反应活性的性能下降，从而影响二次电池单体的循环和高温存储性能等；而烧结温度过高时，会导致第二包覆层出现杂相，也会影响到其降低材料表面反应活性的效果，从而影响二次电池单体的循环和高温存储性能等；烧结时间过长时，会使第二包覆层的厚度增加，影响材料的电压平台，从而使材料的能量密度下降等。
在一些实施方式中，所述第三包覆步骤中的烧结在700-800℃下进行6-10小时。可选地，在第三包覆步骤中，所述烧结可在约700℃、约750℃或约800℃下烧结约6小时、约7小时、约8小时、约9小时或约10小时；可选地，所述烧结的温度、烧结时间可在上述任意数值的任意范围内。在所述第三包覆步骤中，通过将烧结温度和时间控制在以上范围内，可以避免以下情况：当所述第三包覆步骤中的烧结温度过低时，会导致第三包覆层的石墨化程度下降，影响其导电性，从而影响材料的克容量发挥；烧结温度过高时，会造成第三包覆层的石墨化程度过高，影响Li+的传输，从而影响材料的克容量发挥等；烧结时间过短时，会导致包覆层过薄，影响其导电性，从而影响材料的克容量发挥；烧结时间过长时，会导致包覆层过厚，影响材料的压实密度等。
在上述第一包覆步骤、第二包覆步骤、第三包覆步骤中，所述干燥均在100℃至200℃、可选为110℃至190℃、更可选为120℃至180℃、甚至更可选为120℃至170℃、最可选为120℃至160℃的干燥温度下进行，干燥时间为3-9h、可选为4-8h，更可选为5-7h，最可选为约6h。
本申请的第三方面提供一种正极片，其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膜层，所述正极膜层包括本申请第一方面的正极活性材料或通过本申请第二方面的方法制备的正极活性材料，并且所述正极活性材料在所述正极膜层中的含量为10重量％以上，基于所述正极膜层的总重量计。
在一些实施方式中，所述正极活性材料在所述正极膜层中的含量为95-99.5重量％，基于所述正极膜层的总重量计。
本申请的第四方面提供一种二次电池单体，其包括本申请第一方面的正极活性材料或通过本申请第二方面的方法制备的正极活性材料或本申请第三方面的正极片。
通常情况下，二次电池单体包括正极片、负极片、电解质和隔离膜。在电池单体充放电过程中，活性离子在正极片和负极片之间往返嵌入和脱出。电解质在正极片和负极片之间起到传导离子的作用。隔离膜设置在正极片和负极片之间，主要起到防止正负极短路的作用，同时可以使离子通过。
以下适当参照附图对本申请的二次电池单体、电池单体模块、电池单体包和用电装置进行说明。
[正极片]
正极片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膜层，所述正极膜层包括本申请第一方面的正极活性材料。
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，正极膜层设置在正极集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。
在一些实施方式中，所述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，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。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(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。
在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括粘结剂。作为示例，所述粘结剂可以包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物及含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。
在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括导电剂。作为示例，所述导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。
在一些实施方式中，可以通过以下方式制备正极片：将上述用于制备正极片的组分，例如正极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他的组分分散于溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮)中，形成正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到正极片。
[负极片]
负极片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膜层，所述负极膜层包括负极活性材料。
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，负极膜层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。
在一些实施方式中，所述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，可以采用铜箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基材至少一个表面上的金属层。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(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。
在一些实施方式中，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。所述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。所述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。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池单体负极活性材料的传统材料。这些负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。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括粘结剂。所述粘结剂可选自丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸钠(PAAS)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)及羧甲基壳聚糖(CMCS)中的至少一种。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括导电剂。导电剂可选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括其他助剂，例如增稠剂(如羧甲基纤维素钠(CMC-Na))等。
在一些实施方式中，可以通过以下方式制备负极片：将上述用于制备负极片的组分，例如负极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他组分分散于溶剂(例如去离子水)中，形成负极浆料；将负极浆料涂覆在负极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到负极片。
[电解质]
电解质在正极片和负极片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。例如，电解质可以是液态的、凝胶态的或全固态的。
在一些实施方式中，所述电解质采用电解液。所述电解液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。
在一些实施方式中，所述电解液还可选地包括添加剂。例如添加剂可以包括负极成膜添加剂、正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池单体某些性能的添加剂，例如改善电池单体过充性能的添加剂、改善电池单体高温或低温性能的添加剂等。
[隔离膜]
在一些实施方式中，二次电池单体中还包括隔离膜。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。
在一些实施方式中，隔离膜的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。
在一些实施方式中，正极片、负极片和隔离膜可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件。
在一些实施方式中，二次电池单体可包括外包装。该外包装可用于封装上述电极组件及电解质。
在一些实施方式中，二次电池单体的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。二次电池单体的外包装也可以是软包，例如袋式软包。软包的材质可以是塑料，作为塑料，可列举出聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及聚丁二酸丁二醇酯等。
本申请对二次电池单体的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。
在一些实施方式中，电池单体盒可包括壳体和盖板。其中，壳体可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体具有与容纳腔连通的开口，盖板能够盖设于所述开口，以封闭容纳腔。正极片、负极片和隔离膜可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件。电极组件封装于所述容纳腔内。电解液浸润于电极组件中。二次电池单体所含电极组件的数量可以为一个或多个，本领域技术人员可根据具体实际需求进行选择。
在一些实施方式中，二次电池单体可以组装成电池单体模块，电池单体模块所含二次电池单体的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池单体模块的应用和容量进行选择。
在电池单体中，多个二次电池单体可以是沿电池单体的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进一步可以通过紧固件将该多个二次电池单体进行固定。
在一些实施方式中，上述电池单体模块还可以组装成电池单体包，电池单体包所含电池单体模块的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池单体包的应用和容量进行选择。
以下，说明本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
一、正极活性材料性质及电池单体性能测试方法
1.晶格变化率测量方法
在25℃恒温环境下，将正极活性材料样品置于XRD(型号为Bruker D8 Discover)中，采用1°/min对样品进行测试，并对测试数据进行整理分析，参照标准PDF卡片，计算出此时的晶格常数a0、b0、c0和v0(a0,b0和c0表示晶胞各个方面上的长度大小，v0表示晶胞体积，可通过XRD精修结果直接获取)。
采用上述实施例中扣电制备方法，将所述正极活性材料样品制备成扣电，并对上述扣电以0.05C小倍率进行充电，直至电流减小至0.01C。然后将扣电中的正极片取出，并置于DMC中浸泡8小时。然后烘干，刮粉，并筛选出其中粒径小于500nm的颗粒。取样并按照与上述测试新鲜样品同样的方式计算出其晶格常数v1，将(v0-v1)/v0×100％作为其完全脱嵌锂前后的晶格变化率示于表中。
2.Li/Mn反位缺陷浓度测量方法
将“晶格变化率测量方法”中测试的XRD结果与标准晶体的PDF(PowderDiffraction File)卡片对比，得出Li/Mn反位缺陷浓度。具体而言，将“晶格变化率测量方法”中测试的XRD结果导入通用结构分析系统(GSAS)软件中，自动获得精修结果，其中包含了不同原子的占位情况，通过读取精修结果获得Li/Mn反位缺陷浓度。
3.表面氧价态测量方法
取5g正极活性材料样品按照上述实施例中所述扣电制备方法制备成扣电。对扣电采用0.05C小倍率进行充电，直至电流减小至0.01C。然后将扣电中的正极片取出，并置于DMC中浸泡8小时。然后烘干，刮粉，并筛选出其中粒径小于500nm的颗粒。将所得颗粒用电子能量损失谱(EELS，所用仪器型号为Talos F200S)进行测量，获取能量损失近边结构(ELNES)，其反映元素的态密度和能级分布情况。根据态密度和能级分布，通过对价带态密度数据进行积分，算出占据的电子数，从而推算出充电后的表面氧的价态。
4.压实密度测量方法
取5g的粉末放于压实专用模具(美国CARVER模具，型号13mm)中,然后将模具放在压实密度仪器上。施加3T的压力，在设备上读出压力下粉末的厚度(卸压后的厚度)，通过ρ＝m/v，计算出压实密度。其中使用的面积值为标准的小图片面积1540.25mm2。
5.循环后Mn(以及Mn位掺杂的Fe)溶出量测量方法
将45℃下循环至容量衰减至80％后的全电池单体采用0.1C倍率进行放电至截止电压2.0V。然后将电池单体拆开，取出负极片，在负极片上随机取30个单位面积(1540.25mm2)的圆片，用Agilent ICP-OES730测试电感耦合等离子体发射光谱(ICP)。根据ICP结果计算其中Fe(如果正极活性材料的Mn位掺杂有Fe的话)和Mn的量，从而计算循环后Mn(以及Mn位掺杂的Fe)的溶出量。测试标准依据EPA-6010D-2014。
6.扣式电池单体初始克容量测量方法
在2.5～4.3V下，将扣式电池单体按照0.1C充电至4.3V，然后在4.3V下恒压充电至电流小于等于0.05mA，静置5min，然后按照0.1C放电至2.0V，此时的放电容量为初始克容量，记为D0。
7.3C充电恒流比测量方法
在25℃恒温环境下，将新鲜全电池单体静置5min，按照1/3C放电至2.5V。静置5min，按照1/3C充电至4.3V，然后在4.3V下恒压充电至电流小于等于0.05mA。静置5min，记录此时的充电容量为C0。按照1/3C放电至2.5V，静置5min，再按照3C充电至4.3V，静置5min，记录此时的充电容量为C1。3C充电恒流比即为C1/C0×100％。3C充电恒流比越高，说明电池单体的倍率性能越好。
8.全电池单体45℃循环性能测试
在45℃的恒温环境下，在2.5～4.3V下，将全电池单体按照1C充电至4.3V，然后在4.3V下恒压充电至电流小于等于0.05mA。静置5min，然后按照1C放电至2.5V，记录此时的放电容量为D0。重复前述充放电循环，直至放电容量降低到D0的80％。记录此时电池单体经过的循环圈数。
9.全电池单体60℃胀气测试
在60℃下，存储100％充电状态(SOC)的全电池单体。在存储前后及过程中测量电芯的开路电压(OCV)和交流内阻(IMP)以监控SOC，并测量电芯的体积。其中在每存储48h后取出全电池单体，静置1h后测试开路电压(OCV)、内阻(IMP)，并在冷却至室温后用排水法测量电芯体积。排水法即先用表盘数据自动进行单位转换的天平单独测量电芯的重力F1，然后将电芯完全置于去离子水(密度已知为1g/cm3)中，测量此时的电芯的重力F2，电芯受到的浮力F浮即为F1-F2，然后根据阿基米德原理F浮＝ρ×g×V排，计算得到电芯体积V＝(F1-F2)/(ρ×g)。
由OCV、IMP测试结果来看，本实验过程中直至存储结束，实施例的电池单体始终保持99％以上的SOC。
存储30天后，测量电芯体积，并计算相对于存储前的电芯体积，存储后的电芯体积增加的百分比。
另外，测量电芯残余容量。在2.5～4.3V下，将全电池单体按照1C充电至4.3V，然后在4.3V下恒压充电至电流小于等于0.05mA。静置5min，记录此时的充电容量为电芯残余容量。
10.正极活性材料中锰元素和磷元素的测量
将5g上述制得的正极活性材料在100ml逆王水(浓盐酸：浓硝酸＝1：3)中(浓盐酸浓度～37％，浓硝酸浓度～65％)溶解，利用ICP测试溶液各元素的含量，然后对锰元素或磷元素的含量进行测量和换算(锰元素或磷元素的量/正极活性材料的量*100％)，得到其重量占比。
11.晶面间距和夹角测试
取1g上述制得的各正极活性材料粉末于50mL的试管中，并在试管中注入10mL质量分数为75％的酒精，然后进行充分搅拌分散30分钟，然后用干净的一次性塑料吸管取适量上述溶液滴加在300目铜网上，此时，部分粉末将在铜网上残留，将铜网连带样品转移至TEM(Talos F200s G2)样品腔中进行测试，得到TEM测试原始图片，保存原始图片格式(xx.dm3)。将上述TEM测试所得原始图片在DigitalMicrograph软件中打开，并进行傅里叶变换(点击操作后由软件自动完成)得到衍射花样，量取衍射花样中衍射光斑到中心位置的距离，即可得到晶面间距，夹角根据布拉格方程进行计算得到。通过得到的晶面间距和相应夹角数据，与其标准值比对，即可对包覆层的不同物质进行识别。
12.包覆层厚度测试
包覆层的厚度大小测试主要通过FIB从上述制得的正极活性材料单个颗粒中间切取100nm左右厚度的薄片，然后对薄片进行TEM测试，得到TEM测试原始图片，保存原始图片格式(xx.dm3)。
将上述TEM测试所得原始图片在DigitalMicrograph软件中打开，通过晶格间距和夹角信息，识别出包覆层，量取包覆层的厚度。
对所选颗粒测量三个位置处的厚度，取平均值。
13.第三层包覆层碳中SP2形态和SP3形态摩尔比的测定
本测试通过拉曼(Raman)光谱进行。通过对Raman测试的能谱进行分峰，得到Id/Ig，其中Id为SP3形态碳的峰强度，Ig为SP2形态碳的峰强度，从而确认两者的摩尔比。
二、正极材料以及二次电池单体的制备
本申请实施例涉及的原材料来源如下：
名称 化学式 厂家 规格
碳酸锰 MnCO3 山东西亚化学工业有限公司 1Kg
碳酸锂 Li2CO3 山东西亚化学工业有限公司 1Kg
碳酸镁 MgCO3 山东西亚化学工业有限公司 1Kg
碳酸锌 ZnCO3 武汉鑫儒化工有限公司 25Kg
碳酸亚铁 FeCO3 西安兰之光精细材料有限公司 1Kg
硫酸镍 NiCO3 山东西亚化学工业有限公司 1Kg
硫酸钛 Ti(SO4)2 山东西亚化学工业有限公司 1Kg
硫酸钴 CoSO4 厦门志信化学有限公司 500g
二氯化钒 VCl2 上海金锦乐实业有限公司 1Kg
二水合草酸 C2H2O4·2H2O 上海金锦乐实业有限公司 1Kg
磷酸二氢铵 NH4H2PO4 上海澄绍生物科技有限公司 500g
蔗糖 C12H22O11 上海源叶生物科技有限公司 100g
硫酸 H2SO4 深圳海思安生物技术有限公司 质量分数60％
硝酸 HNO3 安徽凌天精细化工有限公司 质量分数60％
亚硅酸 H2SiO3 上海源叶生物科技有限公司 100g
硼酸 H3BO3 常州市启迪化工有限公司 1Kg
实施例1
1)正极活性材料的制备
制备掺杂的草酸锰：将1.3mol的MnSO4﹒H2O、0.7mol的FeSO4﹒H2O在混料机中充分混合6小时。将混合物转移至反应釜中，并加入10L去离子水和2mol二水合草酸(以草酸计)。将反应釜加热至80℃，以600rpm的转速搅拌6小时，反应终止(无气泡产生)，得到Fe掺杂的草酸锰悬浮液。然后过滤所述悬浮液，将滤饼在120℃下烘干，之后进行研磨，得到中值粒径Dv50为100nm左右的Fe掺杂的草酸锰颗粒。
制备掺杂的磷酸锰锂：取1mol上述草酸锰颗粒、0.497mol碳酸锂、0.001mol的Mo(SO4)3、含有0.999mol磷酸的浓度为85％的磷酸水溶液、0.001mol的H4SiO4、0.0005mol的NH4HF2和0.005mol蔗糖加入到20L去离子水中。将混合物转入砂磨机中充分研磨搅拌10小时，得到浆料。将所述浆料转移到喷雾干燥设备中进行喷雾干燥造粒，设定干燥温度为250℃，干燥4小时，得到颗粒。在氮气(90体积％)+氢气(10体积％)保护气氛中，将上述粉料在700℃下烧结10小时，得到碳包覆的Li0.994Mo0.001Mn0.65Fe0.35P0.999Si0.001O3.999F0.001。正极活性材料可用电感耦合等离子体发射光谱(ICP)进行元素含量的检测。
2)扣式电池单体的制备
将上述正极活性材料、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙炔黑以90：5：5的重量比加入至N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，在干燥房中搅拌制成浆料。在铝箔上涂覆上述浆料，干燥、冷压制成正极片。涂覆量为0.2g/cm2，压实密度为2.0g/cm3。
采用锂片作为负极，采用1mol/L的LiPF6在体积比1：1：1的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸二甲酯(DMC)中的溶液为电解液，与上述制备的正极片一起在扣电箱中组装成扣式电池单体(下文也称“扣电”)。
3)全电池单体的制备
将上述正极活性材料与导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按重量比92：2.5：5.5在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中混合均匀后，涂覆于铝箔上并烘干、冷压，得到正极片。涂覆量为0.4g/cm2，压实密度为2.4g/cm3。
将负极活性材料人造石墨、硬碳、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶(SBR)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按照重量比90：5：2：2：1在去离子水中混合均匀后，涂覆于铜箔上烘干、冷压，得到负极片。涂覆量为0.2g/cm2，压实密度为1.7g/cm3。
以聚乙烯(PE)多孔聚合薄膜作为隔离膜，将正极片、隔离膜、负极片按顺序叠好，使隔离膜处于正负极中间起到隔离的作用，并卷绕得到裸电芯。将裸电芯置于外包装中，注入与上述制备扣电时相同的电解液并封装，得到全电池单体(下文也称“全电”)。
实施例2
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将高纯Li2CO3的量改变为0.4885mol，将Mo(SO4)3换成MgSO4，将FeSO4﹒H2O的量改变为0.68mol，在制备掺杂的草酸锰时还加入0.02mol的Ti(SO4)2，并将H4SiO4换成HNO3之外，其他与实施例1相同。
实施例3
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将高纯Li2CO3的量改变为0.496mol，将Mo(SO4)3换成W(SO4)3，将H4SiO4换成H2SO4之外，其他与实施例1相同。
实施例4
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将高纯Li2CO3的量改变为0.4985mol，将0.001mol的Mo(SO4)3换成0.0005mol的Al2(SO4)3和NH4HF2换成NH4HCl2之外，其他与实施例1相同。
实施例5
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将0.7mol的FeSO4﹒H2O改为0.69mol，在制备掺杂的草酸锰时还加入0.01molVCl2，将Li2CO3的量改变为0.4965mol，将0.001mol的Mo(SO4)3换成0.0005mol的Nb2(SO4)5和H4SiO4换成H2SO4之外，其他与实施例1相同。
实施例6
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将FeSO4﹒H2O的量改为0.68mol，在制备掺杂的草酸锰时还加入0.01mol的VCl2和0.01mol的MgSO4，将Li2CO3的量改变为0.4965mol，将0.001mol的Mo(SO4)3换成0.0005mol的Nb2(SO4)5和H4SiO4换成H2SO4之外，其他与实施例1相同。
实施例7
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MgSO4换成CoSO4之外，其他与实施例6相同。
实施例8
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MgSO4换成NiSO4之外，其他与实施例6相同。
实施例9
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将FeSO4﹒H2O的量改为0.698mol，在制备掺杂的草酸锰时还加入0.002mol的Ti(SO4)2，将Li2CO3的量改变为0.4955mol，将0.001mol的Mo(SO4)3换成0.0005mol的Nb2(SO4)5，H4SiO4换成H2SO4，NH4HF2制成NH4HCl2之外，其他与实施例1相同。
实施例10
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将FeSO4﹒H2O的量改为0.68mol，在制备掺杂的草酸锰时还加入0.01mol的VCl2和0.01mol的MgSO4，将Li2CO3的量改变为0.4975mol，将0.001mol的Mo(SO4)3换成0.0005mol的Nb2(SO4)5和NH4HF2换成NH4HBr2之外，其他与实施例1相同。
实施例11
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将FeSO4﹒H2O的量改为0.69mol，在制备掺杂的草酸锰时还加入0.01mol的VCl2，将Li2CO3的量改变为0.499mol，将Mo(SO4)3换成MgSO4和NH4HF2换成NH4HBr2之外，其他与实施例1相同。
实施例12
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MnSO4﹒H2O的量改为1.36mol，将FeSO4﹒H2O的量改为0.6mol，在制备掺杂的草酸锰时还加入0.04mol的VCl2，将Li2CO3的量改变为0.4985mol，将Mo(SO4)3换成MgSO4和H4SiO4换成HNO3之外，其他与实施例1相同。
实施例13
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MnSO4﹒H2O的量改为1.16mol，FeSO4﹒H2O的量改为0.8mol之外，其他与实施例12相同。
实施例14
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MnSO4﹒H2O的量改为1.3mol，VCl2的量改为0.1mol之外，其他与实施例12相同。
实施例15
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MnSO4﹒H2O的量改为1.2mol，在制备掺杂的草酸锰时还加入0.1mol的VCl2，将Li2CO3的量改变为0.494mol，将0.001mol的Mo(SO4)3换成0.005mol的MgSO4和H4SiO4换成H2SO4之外，其他与实施例1相同。
实施例16
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MnSO4﹒H2O的量改为1.2mol，在制备掺杂的草酸锰时还加入0.1mol的VCl2，将Li2CO3的量改变为0.467mol，将0.001mol的Mo(SO4)3换成0.005mol的MgSO4，0.001mol的H4SiO4换成0.005mol的H2SO4和1.175mol浓度为85％的磷酸换成1.171mol浓度为85％的磷酸之外，其他与实施例1相同。
实施例17
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MnSO4﹒H2O的量改为1.2mol，在制备掺杂的草酸锰时还加入0.1mol的VCl2，将Li2CO3的量改变为0.492mol，将0.001mol的Mo(SO4)3换成0.005mol的MgSO4，H4SiO4换成H2SO4和0.0005mol的NH4HF2改成0.0025mol之外，其他与实施例1相同。
实施例18
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将FeSO4﹒H2O的量改为0.5mol，在制备掺杂的草酸锰时还加入0.1mol的VCl2和0.1mol的CoSO4，将Li2CO3的量改变为0.492mol，将0.001mol的Mo(SO4)3换成0.005mol的MgSO4，H4SiO4换成H2SO4和0.0005mol的NH4HF2改成0.0025mol之外，其他与实施例1相同。
实施例19
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将FeSO4﹒H2O的量改为0.4mol，将0.1mol的CoSO4改为0.2mol之外，其他与实施例18相同。
实施例20
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MnSO4﹒H2O的量改为1.5mol，FeSO4﹒H2O的量改为0.1mol，CoSO4的量改为0.3mol之外，其他与实施例18相同。
实施例21
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将0.1mol的CoSO4换成0.1mol的NiSO4之外，其他与实施例18相同。
实施例22
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MnSO4﹒H2O的量改为1.5mol，FeSO4﹒H2O的量改为0.2mol，将0.1mol的CoSO4换成0.2mol的NiSO4之外，其他与实施例18相同。
实施例23
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MnSO4﹒H2O的量改为1.4mol，FeSO4﹒H2O的量改为0.3mol，CoSO4的量改为0.2mol之外，其他与实施例18相同。
实施例24
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将1.3mol的MnSO4﹒H2O改为1.2mol，0.7mol的FeSO4﹒H2O改为0.5mol，在制备掺杂的草酸锰时还加入0.1mol的VCl2和0.2mol的CoSO4，将Li2CO3的量改变为0.497mol，将0.001mol的Mo(SO4)3换成0.005mol的MgSO4，H4SiO4换成H2SO4和0.0005mol的NH4HF2改成0.0025mol之外，其他与实施例1相同。
实施例25
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MnSO4﹒H2O的量改为1.0mol，FeSO4﹒H2O的量改为0.7mol，CoSO4的量改为0.2mol之外，其他与实施例18相同。
实施例26
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MnSO4﹒H2O的量改为1.4mol，FeSO4﹒H2O的量改为0.3mol，在制备掺杂的草酸锰时还加入0.1mol的VCl2和0.2mol的CoSO4，将Li2CO3的量改变为0.4825mol，将0.001mol的Mo(SO4)3换成0.005mol的MgSO4，H4SiO4的量改成0.1mol，磷酸的量改成0.9mol和NH4HF2的量改成0.04mol之外，其他与实施例1相同。
实施例27
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MnSO4﹒H2O的量改为1.4mol，FeSO4﹒H2O的量改为0.3mol，在制备掺杂的草酸锰时还加入0.1mol的VCl2和0.2mol的CoSO4，将Li2CO3的量改变为0.485mol，将0.001mol的Mo(SO4)3换成0.005mol的MgSO4，H4SiO4的量改成0.08mol，磷酸的量改成0.92mol和NH4HF2的量改成0.05mol之外，其他与实施例1相同。
对比例1
制备草酸锰：将1mol的MnSO4﹒H2O加至反应釜中，并加入10L去离子水和1mol二水合草酸(以草酸计)。将反应釜加热至80℃，以600rpm的转速搅拌6小时,反应终止(无气泡产生)，得到草酸锰悬浮液。然后过滤所述悬浮液，将滤饼在120℃下烘干，之后进行研磨，得到中值粒径Dv50为50-200nm的草酸锰颗粒。
制备磷酸锰锂：取1mol上述草酸锰颗粒、0.5mol碳酸锂、含有1mol磷酸的浓度为85％的磷酸水溶液和0.005mol蔗糖加入到20L去离子水中。将混合物转入砂磨机中充分研磨搅拌10小时，得到浆料。将所述浆料转移到喷雾干燥设备中进行喷雾干燥造粒，设定干燥温度为250℃，干燥4小时，得到颗粒。在氮气(90体积％)+氢气(10体积％)保护气氛中，将上述粉料在700℃下烧结10小时，得到碳包覆的LiMnPO4。
实施例55
除了在对比例1中，将1mol的MnSO4﹒H2O换成0.85mol的MnSO4﹒H2O和0.15mol的FeSO4﹒H2O，并加入到混料机中充分混合6小时之后再加入反应釜之外，其它与对比例1相同。
实施例56
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MnSO4﹒H2O的量改为1.9mol，0.7mol的FeSO4﹒H2O换成0.1mol的ZnSO4，将Li2CO3的量改变为0.495mol，将0.001mol的Mo(SO4)3换成0.005mol的MgSO4，将磷酸的量改成1mol，不加入H4SiO4和NH4HF2之外，其他与实施例1相同。
实施例57
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MnSO4﹒H2O的量改为1.2mol，FeSO4﹒H2O的量改为0.8mol，将Li2CO3的量改变为0.45mol，将0.001mol的Mo(SO4)3换成0.005mol的Nb2(SO4)5，将0.999mol的磷酸改成1mol，0.0005mol的NH4HF2改成0.025mol，不加入H4SiO4之外，其他与实施例1相同。
实施例58
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MnSO4﹒H2O的量改为1.4mol，FeSO4﹒H2O的量改为0.6mol，将Li2CO3的量改变为0.38mol，将0.001mol的Mo(SO4)3换成0.12mol的MgSO4之外，其他与实施例1相同。
实施例59
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MnSO4﹒H2O的量改为0.8mol，0.7mol的FeSO4﹒H2O换成1.2mol的ZnSO4，将Li2CO3的量改变为0.499mol，将0.001mol的Mo(SO4)3换成0.001mol的MgSO4之外，其他与实施例1相同。
实施例60
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MnSO4﹒H2O的量改为1.4mol，FeSO4﹒H2O的量改为0.6mol，将Li2CO3的量改变为0.534mol，将0.001mol的Mo(SO4)3换成0.001mol的MgSO4，将磷酸的量改成0.88mol，H4SiO4的量改成0.12mol，NH4HF2的量改成0.025mol之外，其他与实施例1相同。
实施例61
除了在“1)正极活性材料的制备”中，将MnSO4﹒H2O的量改为1.2mol，FeSO4﹒H2O的量改为0.8mol，将Li2CO3的量改变为0.474mol，将0.001mol的Mo(SO4)3换成0.001mol的MgSO4，将磷酸的量改成0.93mol，H4SiO4的量改成0.07mol，NH4HF2的量改成0.06mol之外，其他与实施例1相同。
表20中示出实施例1-11，55-61和对比例1的正极活性材料组成。
表21中示出实施例1-11，55-61和对比例1的正极活性材料或扣电或全电按照上述性能测试方法测得的性能数据。表22示出实施例12-27的正极活性材料组成。表23中示出实施例12-27的正极活性材料或扣电或全电按照上述性能测试方法测得的性能数据。
表20实施例1-11，55-61和对比例1的正极活性材料组成
表21实施例1-11，55-61和对比例1的正极活性材料或扣电或全电按照上述性能测试方法测得的性能数据
表22实施例12-27的正极活性材料组成
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表23实施例12-27的正极活性材料或扣电或全电按照上述性能测试方法测得的性能数据
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实施例28-41
按照与实施例1相同的方式制备正极活性材料、扣电和全电，但改变制备掺杂的草酸锰时的搅拌转速、温度、在砂磨机中研磨搅拌的时间、烧结温度和烧结时间，具体如下表24所示。
并且，对实施例28-41的正极活性材料或扣电或全电按照上述性能测试方法测得性能数据，如表25所示。
表24实施例28-41中制备掺杂的草酸锰时的搅拌转速、温度、在砂磨机中研磨搅拌的时间、烧结温度和烧结时间
/>
表25实施例28-41的正极活性材料或扣电或全电按照上述性能测试方法测得性能数据
实施例42-54
按照与实施例1相同的方式制备正极活性材料、扣电和全电，但改变锂源、锰源、磷源和Li位、Mn位、P位以及O位掺杂元素的源，具体如下表26所示。制得的正极活性材料组成与实施例1相同，即，均为Li0.994Mo0.001Mn0.65Fe0.35P0.999Si0.001O3.999F0.001。
并且，对实施例42-54的正极活性材料或扣电或全电按照上述性能测试方法测得性能数据，如表27所示。
表26实施例42-54中锂源、锰源、磷源和掺杂元素C、A、R、D的源
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表27实施例42-54的正极活性材料或扣电或全电按照上述性能测试方法测得性能数据
由上述表21、23、25、27可见，本申请实施例的各正极活性材料均在循环性能、高温稳定性、克容量和压实密度中的一个甚至全部方面实现了比对比例更优的效果。
由实施例18-20、23-25之间相比，可以看出，在其他元素相同的情况下，(1-y):y在1至4范围内，能够进一步提升二次电池单体的能量密度和循环性能。
图95示出了未掺杂的LiMnPO4和实施例2制备的正极活性材料的XRD图。由图中可以看出，实施例2的正极活性材料的XRD图中主要特征峰位置与未掺杂的LiMnPO4的一致，说明掺杂过程没有引入杂质相，性能的改善主要是来自元素掺杂，而不是杂相导致的。
图96示出实施例2制备的正极活性材料的EDS谱图。图中点状分布的为各掺杂元素。由图中可以看出实施例2的正极活性材料中，元素掺杂均匀。
以下提供内核为Li1+xMn1-yAyP1-zRzO4，包覆层包括焦磷酸盐层、磷酸盐层以及碳层三层包覆结构的正极活性材料的实施例、对比例以及性能测试分析：
实施例62
步骤1：正极活性材料的制备
步骤S1：制备Fe、Co、V和S共掺杂的草酸锰
将689.6g碳酸锰、455.27g碳酸亚铁、4.65g硫酸钴、4.87g二氯化钒加入混料机中充分混合6h。然后将得到的混合物转入反应釜中，并加入5L去离子水和1260.6g二水合草酸，加热至80℃，以500rpm的转速充分搅拌6h，混合均匀，直至反应终止无气泡产生，得到Fe、Co、和V共掺杂的草酸锰悬浮液。然后将悬浮液过滤，在120℃下烘干，再进行砂磨，得到粒径为100nm的草酸锰颗粒。
步骤S2：制备内核Li0.997Mn0.60Fe0.393V0.004Co0.003P0.997S0.003O4
取(1)中制备的草酸锰1793.1g以及368.3g碳酸锂、1146.6g磷酸二氢铵和4.9g稀硫酸，将它们加入到20L去离子水中，充分搅拌，在80℃下均匀混合反应10h，得到浆料。将所述浆料转入喷雾干燥设备中进行喷雾干燥造粒，在250℃的温度下进行干燥，得到粉料。在保护气氛(90％氮气和10％氢气)中，在700℃下将所述粉料在辊道窑中进行烧结4h，得到上述内核材料。
步骤S3：第一包覆层悬浊液的制备
制备Li2FeP2O7溶液，将7.4g碳酸锂，11.6g碳酸亚铁，23.0g磷酸二氢铵和12.6g二水合草酸溶于500mL去离子水中，控制pH为5，然后搅拌并在室温下反应2h得到溶液，之后将该溶液升温到80℃并保持此温度4h，得到第一包覆层悬浊液。
步骤S4：第一包覆层的包覆
将步骤S2中获得的掺杂后的1571.9g磷酸锰锂内核材料加入到步骤S3中获得的第一包覆层悬浊液(包覆物质含量为15.7g)中，充分搅拌混合6h，混合均匀后，转入120℃烘箱中干燥6h，然后在650℃下烧结6h得到焦磷酸盐包覆后的材料。
步骤S5：第二包覆层悬浊液的制备
将3.7g碳酸锂、11.6g碳酸亚铁、11.5g磷酸二氢铵和12.6g二水合草酸溶于1500mL去离子水中，然后搅拌并反应6h得到溶液，之后将该溶液升温到120℃并保持此温度6h，得到第二包覆层悬浊液。
步骤S6：第二包覆层的包覆
将步骤S4中获得的1586.8g的焦磷酸盐包覆后的材料加入到步骤S5中得到的第二包覆层悬浊液(包覆物质含量为47.1g)中，充分搅拌混合6h，混合均匀后，转入120℃烘箱中干燥6h，然后700℃烧结8h得到两层包覆后的材料。
步骤S7：第三包覆层水溶液的制备
将37.3g蔗糖溶于500g去离子水中，然后搅拌并充分溶解，得到蔗糖水溶液。
步骤S8：第三包覆层的包覆
将步骤S6中获得的两层包覆的材料1633.9g加入到步骤S7中得到的蔗糖溶液中，一同搅拌混合6h，混合均匀后，转入150℃烘箱中干燥6h，然后在700℃下烧结10h得到三层包覆后的材料。
步骤2：正极片的制备
将上述制备的三层包覆后的正极活性材料、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按重量比为97.0：1.2：1.8加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，搅拌混合均匀，得到正极浆料。然后将正极浆料按0.280g/1540.25mm2均匀涂覆于铝箔上，经烘干、冷压、分切，得到正极片。
步骤3：负极片的制备
将负极活性物质人造石墨、硬碳、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶(SBR)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按照重量比为90：5：2：2：1溶于溶剂去离子水中，搅拌混合均匀后制备成负极浆料。将负极浆料按0.117g/1540.25mm2均匀涂覆在负极集流体铜箔上，经过烘干、冷压、分切，得到负极片。
步骤4：电解液的制备
在氩气气氛手套箱中(H2O<0.1ppm，O2<0.1ppm)，将有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)/碳酸甲乙酯(EMC)按照体积比3/7混合均匀，加入12.5重量％(基于碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯溶剂的重量计)LiPF6溶解于上述有机溶剂中，搅拌均匀，得到电解液。
步骤5：隔离膜的制备
使用市售的厚度为20μm、平均孔径为80nm的PP-PE共聚物微孔薄膜(来自卓高电子科技公司，型号20)。
步骤6：全电池单体的制备
将上述获得的正极片、隔离膜、负极片按顺序叠好，使隔离膜处于正负极中间起到隔离的作用，并卷绕得到裸电芯。将裸电芯置于外包装中，注入上述电解液并封装，得到全电池单体(下文也称“全电”)。
【扣式电池单体的制备】
各项参数同实施例1，在此不再赘述。
实施例63-90，91-105和对比例2、3
以类似于实施例62的方式制备实施例63至90,91-105和对比例2、39中的正极活性材料和电池单体，正极活性材料的制备中的不同之处参见表28-33，其中对比例2、实施例91、实施例93-99、实施例101未包覆第一层，因此没有步骤S3、S4；对比例2、实施例91-100未包覆第二层，因此没有步骤S5-S6。本申请所有实施例和对比例中，如未标明，则使用的第一包覆层物质和/或第二包覆层物质均默认为晶态。
表28：内核的制备原料编号
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表29：第一包覆层悬浊液的制备(步骤S3)
表30：第一包覆层的包覆(步骤S4)
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表31：第二包覆层悬浊液的制备(步骤S5)
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表32：第二包覆层的包覆(步骤S6)
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表33：第三层包覆层的包覆(步骤S8)
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实施例89-116：其他包覆层物质的考察实施例89-116以类似于实施例62中的方法进行，不同之处参见下表34和表35。
表34：第一包覆层物质的考察
表35：第二包覆层物质的考察
上述内核为Li1+xMn1-yAyP1-zRzO4，包覆层包括焦磷酸盐层、磷酸盐层以及碳层三层包覆结构的正极活性材料的实施例和对比例的性能测试结果参见下面的表格。
表36实施例62-105和对比例2、3中正极活性材料的粉料性能及所制备的电池单体的电池单体性能
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由表36可见，与对比例相比，实施例实现了更小的晶格变化率、更小的Li/Mn反位缺陷浓度、更大的压实密度、更接近于-2价的表面氧价态、更少的循环后Mn和Fe溶出量以及更好的电池单体性能，例如更好的高温存储性能和高温循环性能。
表37：正极活性材料每一层的厚度以及锰元素和磷元素的重量比
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由表37可以看出，通过对磷酸锰铁锂(含锰量35％，含磷量约20％)的锰位和磷位进行掺杂以及三层包覆，正极活性材料中的锰元素含量以及锰元素与磷元素的重量含量比明显降低；此外，将实施例62-75与实施例92、实施例93、实施例101相比，结合表38可知，正极活性材料中锰元素和磷元素的降低会导致锰铁溶出量降低并且其制备的二次电池单体的电池单体性能提升。
表38：正极活性材料的粉料性能及所制备的电池单体的电池单体性能
由表38可知，采用包含本申请范围内的其他元素的第一包覆层和第二包覆层同样获得了具有良好性能的正极活性材料并实现了良好的电池单体性能结果。
表39：第一包覆层物质和第二包覆层物质的晶面间距和夹角
由表39可知，本申请第一包覆层和第二包覆层的晶面间距和夹角均在本申请所述范围内。
III.考察包覆层烧结方法对对正极活性材料性能和二次电池单体性能的影响
下表中的实施例和对比例的电池单体制备类似于实施例62，不同之处使用下表中的方法参数。结果参见下表40。
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由表41可以看出，当步骤S1中的反应温度范围为60-120℃、反应时间为2-9小时且步骤S2中的反应温度范围为40-120℃、反应时间为1-10小时时，正极活性材料粉料性能(晶格变化率、Li/Mn反位缺陷浓度、表面氧价态、压实密度)和所制备的电池单体性能(电容量、高温循环性能、高温存储性能)均表现优异。
下面详述包覆层具有第一包覆层(焦磷酸盐和磷酸盐)，第二包覆层是碳的正极活性材料的制备以及性能测试：
实施例1-1
【双层包覆的磷酸锰锂正极活性材料的制备】
(1)共掺杂磷酸锰锂内核的制备
制备Fe、Co和V共掺杂的草酸锰：将689.5g碳酸锰(以MnCO3计，下同)、455.2g碳酸亚铁(以FeCO3计，下同)、4.6g硫酸钴(以CoSO4计，下同)和4.9g二氯化钒(以VCl2计，下同)在混料机中充分混合6小时。将混合物转移至反应釜中，并加入5升去离子水和1260.6g二水合草酸(以C2H2O4.2H2O计，下同)。将反应釜加热至80℃，以600rpm的转速搅拌6小时，直至反应终止(无气泡产生)，得到Fe、Co、V和S共掺杂的草酸锰悬浮液。然后过滤所述悬浮液，将滤饼在120℃下烘干，之后进行研磨，得到中值粒径Dv50为100nm的Fe、Co和V共掺杂的二水草酸锰颗粒。
制备Fe、Co、V和S共掺杂的磷酸锰锂：将前一步骤获得的二水草酸锰颗粒(1793.4g)、369.0g碳酸锂(以Li2CO3计，下同)，1.6g浓度为60％的稀硫酸(以60％H2SO4计，下同)和1148.9g磷酸二氢铵(以NH4H2PO4计，下同)加入到20升去离子水中，将混合物搅拌10小时使其混合均匀，得到浆料。将所述浆料转移到喷雾干燥设备中进行喷雾干燥造粒，设定干燥温度为250℃，干燥4小时，得到粉料。在氮气(90体积％)+氢气(10体积％)保护气氛中，将上述粉料在700℃下烧结4小时，得到1572.1g的Fe、Co、V和S共掺杂的磷酸锰锂。
(2)焦磷酸铁锂和磷酸铁锂的制备
制备焦磷酸铁锂粉末：将4.77g碳酸锂、7.47g碳酸亚铁、14.84g磷酸二氢铵和1.3g二水合草酸溶于50ml去离子水中。混合物的pH为5，搅拌2小时使反应混合物充分反应。然后将反应后的溶液升温到80℃并保持该温度4小时，得到包含Li2FeP2O7的悬浊液，将悬浊液进行过滤，用去离子水洗涤，并在120℃下干燥4h，得到粉末。将所述粉末在650℃、氮气气氛下烧结8小时，并自然冷却至室温后进行研磨，得到Li2FeP2O7粉末。
制备磷酸铁锂悬浊液：将11.1g碳酸锂、34.8g碳酸亚铁、34.5g磷酸二氢铵、1.3g二水合草酸和74.6g蔗糖(以C12H22O11计，下同)溶于150ml去离子水中，得到混合物，然后搅拌6小时使上述混合物充分反应。然后将反应后的溶液升温到120℃并保持该温度6小时，得到包含LiFePO4的悬浊液。
(3)包覆
将1572.1g上述Fe、Co、V和S共掺杂的磷酸锰锂与15.72g上述焦磷酸铁锂(Li2FeP2O7)粉末加入到上一步骤制备获得的磷酸铁锂(LiFePO4)悬浊液中，搅拌混合均匀后转入真空烘箱中在150℃下干燥6小时。然后通过砂磨分散所得产物。在分散后，将所得产物在氮气气氛中、在700℃下烧结6小时，得到目标产物双层包覆的磷酸锰锂。
【正极片的制备】
将上述制备的双层包覆的磷酸锰锂正极活性材料、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按重量比为92：2.5：5.5加入到N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，搅拌混合均匀，得到正极浆料。然后将正极浆料按0.280g/1540.25mm2均匀涂覆于铝箔上，经烘干、冷压、分切，得到正极片。
【负极片的制备】
将负极活性物质人造石墨、硬碳、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶(SBR)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC-Na)按照重量比为90：5：2：2：1溶于溶剂去离子水中，搅拌混合均匀后制备成负极浆料。将负极浆料按0.117g/1540.25mm2均匀涂覆在负极集流体铜箔上，经过烘干、冷压、分切得到负极片。
【电解液的制备】
在氩气气氛手套箱中(H2O<0.1ppm，O2<0.1ppm)，作为有机溶剂，将碳酸亚乙酯(EC)/碳酸甲乙酯(EMC)按照体积比3/7混合均匀，加入12.5重量％(基于所述有机溶剂的重量计)LiPF6溶解于上述有机溶剂中，搅拌均匀，得到电解液。
【隔离膜】
使用市售的厚度为20μm、平均孔径为80nm的PP-PE共聚物微孔薄膜(来自卓高电子科技公司，型号20)。
【全电池单体的制备】
将上述获得的正极片、隔离膜、负极片按顺序叠好，使隔离膜处于正负极中间起到隔离的作用，并卷绕得到裸电芯。将裸电芯置于外包装中，注入上述电解液并封装，得到全电池单体(下文也称“全电”)。
【扣式电池单体的制备】
各项参数同实施例1，在此不再赘述。
实施例1-2至1-6
在共掺杂磷酸锰锂内核的制备过程中，除不使用二氯化钒和硫酸钴、使用463.4g的碳酸亚铁，1.6g的60％浓度的稀硫酸，1148.9g的磷酸二氢铵和369.0g碳酸锂以外，实施例1-2至1-6中磷酸锰锂内核的制备条件与实施例1-1相同。
此外，在焦磷酸铁锂和磷酸铁锂的制备过程以及包覆第一包覆层和第二包覆层的过程中，除所使用的原料按照表20中所示包覆量与实施例1-1对应的包覆量的比值对应调整，以使实施例1-2至1-6中Li2FeP2O7/LiFePO4的用量分别为12.6g/37.7g、15.7g/47.1g、18.8g/56.5g、22.0/66.0g和25.1g/75.4g，实施例1-2至1-6中蔗糖的用量为37.3g以外，其他条件与实施例1-1相同。
实施例1-7至1-10
除蔗糖的用量分别为74.6g、149.1g、186.4g和223.7g以使作为第二包覆层的碳层的对应包覆量分别为31.4g、62.9g、78.6g和94.3g以外，实施例1-7至1-10的条件与实施例1-3相同。
实施例1-11至1-14
除在焦磷酸铁锂和磷酸铁锂的制备过程中按照表20中所示包覆量对应调整各种原料的用量以使Li2FeP2O7/LiFePO4的用量分别为23.6g/39.3g、31.4g/31.4g、39.3g/23.6g和47.2g/15.7g以外，实施例1-11至1-14的条件与实施例1-7相同。
实施例1-15
除在共掺杂磷酸锰锂内核的制备过程中使用492.80gZnCO3代替碳酸亚铁以外，实施例1-15的条件与实施例1-14相同。
实施例1-16至1-18
除实施例1-16在共掺杂磷酸锰锂内核的制备过程中使用466.4g的NiCO3、5.0g的碳酸锌和7.2g的硫酸钛代替碳酸亚铁，实施例1-17在共掺杂的磷酸锰锂内核的制备过程中使用455.2g的碳酸亚铁和8.5g的二氯化钒，实施例1-18在共掺杂的磷酸锰锂内核的制备过程中使用455.2g的碳酸亚铁、4.9g的二氯化钒和2.5g的碳酸镁以外，实施例1-17至1-19的条件与实施例1-7相同。
实施例1-19至1-20
除实施例1-19在共掺杂磷酸锰锂内核的制备过程中使用369.4g的碳酸锂、和以1.05g的60％浓度的稀硝酸代替稀硫酸，实施例1-20在共掺杂的磷酸锰锂内核的制备过程中使用369.7g的碳酸锂、和以0.78g的亚硅酸代替稀硫酸以外，实施例1-19至1-20的条件与实施例1-18相同。
实施例1-21至1-22
除实施例1-21在共掺杂磷酸锰锂内核的制备过程中使用632.0g碳酸锰、463.30g碳酸亚铁、30.5g的二氯化钒、21.0g的碳酸镁和0.78g的亚硅酸；实施例1-22在共掺杂磷酸锰锂内核的制备过程中使用746.9g碳酸锰、289.6g碳酸亚铁、60.9g的二氯化钒、42.1g的碳酸镁和0.78g的亚硅酸以外，实施例1-21至1-22的条件与实施例1-20相同。
实施例1-23至1-24
除实施例1-23在共掺杂磷酸锰锂内核的制备过程中使用804.6g碳酸锰、231.7g碳酸亚铁、1156.2g的磷酸二氢铵、1.2g的硼酸(质量分数99.5％)和370.8g碳酸锂；实施例1-24在共掺杂磷酸锰锂内核的制备过程中使用862.1g碳酸锰、173.8g碳酸亚铁、1155.1g的磷酸二氢铵、1.86g的硼酸(质量分数99.5％)和371.6g碳酸锂以外，实施例1-23至1-24的条件与实施例1-22相同。
实施例1-25
除实施例1-25在共掺杂磷酸锰锂内核的制备过程中使用370.1g碳酸锂、1.56g的亚硅酸和1147.7g的磷酸二氢铵以外，实施例1-25的条件与实施例1-20相同。
实施例1-26
除实施例1-26在共掺杂磷酸锰锂内核的制备过程中使用368.3g碳酸锂、4.9g质量分数为60％的稀硫酸、919.6g碳酸锰、224.8g碳酸亚铁、3.7g二氯化钒、2.5g碳酸镁和1146.8g的磷酸二氢铵以外，实施例1-26的条件与实施例1-20相同。
实施例1-27
除实施例1-27在共掺杂磷酸锰锂内核的制备过程中使用367.9g碳酸锂、6.5g浓度为60％的稀硫酸和1145.4g的磷酸二氢铵以外，实施例1-27的条件与实施例1-20相同。
实施例1-28至1-33
除实施例1-28至1-33在共掺杂磷酸锰锂内核的制备过程中使用1034.5g碳酸锰、108.9g碳酸亚铁、3.7g二氯化钒和2.5g碳酸镁，碳酸锂的使用量分别为：367.6g、367.2g、366.8g、366.4g、366.0g和332.4g，磷酸二氢铵的使用量分别为：1144.5g、1143.4g、1142.2g、1141.1g、1139.9g和1138.8g，浓度为60％的稀硫酸的使用量分别为：8.2g、9.8g、11.4g、13.1g、14.7g和16.3g以外，实施例1-28至1-33的条件与实施例1-20相同。
实施例2-1至2-4
实施例2-1
除在焦磷酸铁锂(Li2FeP2O7)的制备过程中在粉末烧结步骤中的烧结温度为550℃，烧结时间为1h以控制Li2FeP2O7的结晶度为30％，在磷酸铁锂(LiFePO4)的制备过程中在包覆烧结步骤中的烧结温度为650℃，烧结时间为2h以控制LiFePO4的结晶度为30％以外，其他条件与实施例1-1相同。
实施例2-2
除在焦磷酸铁锂(Li2FeP2O7)的制备过程中在粉末烧结步骤中的烧结温度为550℃，烧结时间为2h以控制Li2FeP2O7的结晶度为50％，在磷酸铁锂(LiFePO4)的制备过程中在包覆烧结步骤中的烧结温度为650℃，烧结时间为3h以控制LiFePO4的结晶度为50％以外，其他条件与实施例1-1相同。
实施例2-3
除在焦磷酸铁锂(Li2FeP2O7)的制备过程中在粉末烧结步骤中的烧结温度为600℃，烧结时间为3h以控制Li2FeP2O7的结晶度为70％，在磷酸铁锂(LiFePO4)的制备过程中在包覆烧结步骤中的烧结温度为650℃，烧结时间为4h以控制LiFePO4的结晶度为70％以外，其他条件与实施例1-1相同。
实施例2-4
除在焦磷酸铁锂(Li2FeP2O7)的制备过程中在粉末烧结步骤中的烧结温度为650℃，烧结时间为4h以控制Li2FeP2O7的结晶度为100％，在磷酸铁锂(LiFePO4)的制备过程中在包覆烧结步骤中的烧结温度为700℃，烧结时间为6h以控制LiFePO4的结晶度为100％以外，其他条件与实施例1-1相同。
实施例3-1至3-12
除制备Fe、Co和V共掺杂的草酸锰颗粒的过程中，实施例3-1反应釜内的加热温度/搅拌时间分别为60℃/120分钟；实施例3-2反应釜内的加热温度/搅拌时间分别为70℃/120分钟；实施例3-3反应釜内的加热温度/搅拌时间分别为80℃/120分钟；实施例3-4反应釜内的加热温度/搅拌时间分别为90℃/120分钟；实施例3-5反应釜内的加热温度/搅拌时间分别为100℃/120分钟；实施例3-6反应釜内的加热温度/搅拌时间分别为110℃/120分钟；实施例3-7反应釜内的加热温度/搅拌时间分别为120℃/120分钟；实施例3-8反应釜内的加热温度/搅拌时间分别为130℃/120分钟；实施例3-9反应釜内的加热温度/搅拌时间分别为100℃/60分钟；实施例3-10反应釜内的加热温度/搅拌时间分别为100℃/90分钟；实施例3-11反应釜内的加热温度/搅拌时间分别为100℃/150分钟；实施例3-12反应釜内的加热温度/搅拌时间分别为100℃/180分钟以外，实施例3-1至3-12的其他条件与实施例1-1相同。
实施例4-1至4-4：除在焦磷酸铁锂(Li2FeP2O7)的制备过程中在干燥步骤中的干燥温度/干燥时间分别为100℃/4h、150℃/6h、200℃/6h和200℃/6h；在焦磷酸铁锂(Li2FeP2O7)的制备过程中在烧结步骤中的烧结温度和烧结时间分别为700℃/6h、700℃/6h、700℃/6h和600℃/6h以外，其它条件与实例1-7相同。
实施例4-5至4-7：除在包覆过程中在干燥步骤中的干燥温度/干燥时间分别为150℃/6h、150℃/6h和150℃/6h；在包覆过程中在烧结步骤中的烧结温度和烧结时间分别为600℃/4h、600℃/6h和800℃/8h以外，其它条件与实例1-12相同。
对比例1-1
制备草酸锰：将1149.3g碳酸锰加至反应釜中，并加入5升去离子水和1260.6g二水合草酸(以C2H2O4·2H2O计，下同)。将反应釜加热至80℃，以600rpm的转速搅拌6小时，直至反应终止(无气泡产生)，得到草酸锰悬浮液，然后过滤所述悬浮液，将滤饼在120℃下烘干，之后进行研磨，得到中值粒径Dv50为100nm的二水草酸锰颗粒。
制备碳包覆的磷酸锰锂：取1789.6g上述获得的二水草酸锰颗粒、369.4g碳酸锂(以Li2CO3计，下同)，1150.1g磷酸二氢铵(以NH4H2PO4计，下同)和31g蔗糖(以C12H22O11计，下同)加入到20升去离子水中，将混合物搅拌10小时使其混合均匀，得到浆料。将所述浆料转移到喷雾干燥设备中进行喷雾干燥造粒，设定干燥温度为250℃，干燥4小时，得到粉料。在氮气(90体积％)+氢气(10体积％)保护气氛中，将上述粉料在700℃下烧结4小时，得到碳包覆的磷酸锰锂。
实施例1-34
除使用689.5g的碳酸锰和额外添加463.3g的碳酸亚铁以外，其他条件与对比例1-1相同。
实施例1-35
除使用1148.9g的磷酸二氢铵和369.0g碳酸锂，并额外添加1.6g的60％浓度的稀硫酸以外，其他条件与对比例1-1相同。
实施例1-36
除使用689.5g的碳酸锰、1148.9g的磷酸二氢铵和369.0g碳酸锂，并额外添加463.3g的碳酸亚铁、1.6g的60％浓度的稀硫酸以外，其他条件与对比例1-1相同。
实施例1-37
除额外增加以下步骤：制备焦磷酸铁锂粉末：将9.52g碳酸锂、29.9g碳酸亚铁、29.6g磷酸二氢铵和32.5g二水合草酸溶于50ml去离子水中。混合物的pH为5，搅拌2小时使反应混合物充分反应。然后将反应后的溶液升温到80℃并保持该温度4小时，得到包含Li2FeP2O7的悬浊液，将悬浊液进行过滤，用去离子水洗涤，并在120℃下干燥4h，得到粉末。将所述粉末在500℃、氮气气氛下烧结4小时，并自然冷却至室温后进行研磨，控制Li2FeP2O7的结晶度为5％，制备碳包覆的材料时，Li2FeP2O7的用量为62.8g以外，其它条件与实施例1-36相同。
实施例1-38
除额外增加以下步骤：制备磷酸铁锂悬浊液：将14.7g碳酸锂、46.1g碳酸亚铁、45.8g磷酸二氢铵和50.2g二水合草酸溶于500ml去离子水中，然后搅拌6小时使混合物充分反应。然后将反应后的溶液升温到120℃并保持该温度6小时，得到包含LiFePO4的悬浊液，在磷酸铁锂(LiFePO4)的制备过程中在包覆烧结步骤中的烧结温度为600℃，烧结时间为4h以控制LiFePO4的结晶度为8％以外，制备碳包覆的材料时，LiFePO4的用量为62.8g以外，其它条件与实施例1-36相同。
实施例1-39
制备焦磷酸铁锂粉末：将2.38g碳酸锂、7.5g碳酸亚铁、7.4g磷酸二氢铵和8.1g二水合草酸溶于50ml去离子水中。混合物的pH为5，搅拌2小时使反应混合物充分反应。然后将反应后的溶液升温到80℃并保持该温度4小时，得到包含Li2FeP2O7的悬浊液，将悬浊液进行过滤，用去离子水洗涤，并在120℃下干燥4h，得到粉末。将所述粉末在500℃、氮气气氛下烧结4小时，并自然冷却至室温后进行研磨，控制Li2FeP2O7的结晶度为5％。
制备磷酸铁锂悬浊液：将11.1g碳酸锂、34.7g碳酸亚铁、34.4g磷酸二氢铵、37.7g二水合草酸和37.3g蔗糖(以C12H22O11计，下同)溶于1500ml去离子水中，然后搅拌6小时使混合物充分反应。然后将反应后的溶液升温到120℃并保持该温度6小时，得到包含LiFePO4的悬浊液。
将得到的焦磷酸铁锂粉末15.7g，加入上述磷酸铁锂(LiFePO4)和蔗糖悬浊液中，制备过程中在包覆烧结步骤中的烧结温度为600℃，烧结时间为4h以控制LiFePO4的结晶度为8％以外，对比例7的其它条件与对比例4相同，得到非晶态焦磷酸铁锂、非晶态磷酸铁锂、碳包覆的正极活性材料。
实施例(1-40)-(1-43)
除在焦磷酸铁锂(Li2FeP2O7)的制备过程中在干燥步骤中的干燥温度/干燥时间在实施例1-40至1-42中分别为80℃/3h、80℃/3h、80℃/3h；在焦磷酸铁锂(Li2FeP2O7)的制备过程中在烧结步骤中的烧结温度和烧结时间在实施例1-40至1-42中分别为400℃/3h、400℃/3h、350℃/2h，实施例1-43在磷酸铁锂(LiFePO4)的制备过程中在干燥步骤中的干燥温度/干燥时间为80℃/3h；以及在实施例1-40至1-42中Li2FeP2O7/LiFePO4的用量分别为47.2g/15.7g、15.7g/47.2g、62.8g/0g、0g/62.8g以外，其他条件与实施例1-7相同。
上述实施例和对比例的【正极片的制备】、【负极片的制备】、【电解液的制备】、【隔离膜】和【电池单体的制备】均与实施例1-1的工艺相同。
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综合上述实施例以及对比例可知，第一包覆层的存在有利于降低所得材料的Li/Mn反位缺陷浓度和循环后Fe和Mn溶出量，提高电池单体的扣电克容量，并改善电池单体的安全性能和循环性能。当在Mn位和磷位分别掺杂其他元素时，可显著降低所得材料的晶格变化率、反位缺陷浓度和Fe和Mn溶出量，提高电池单体的克容量，并改善电池单体的安全性能和循环性能。
综合实施例1-1至1-6可知，随着第一包覆层的量从3.2％增加至6.4％，所得材料的Li/Mn反位缺陷浓度逐渐下降，循环后Fe和Mn溶出量逐渐下降，对应电池单体的安全性能和45℃下的循环性能也得到改善，但扣电克容量略有下降。可选地，当第一包覆层的总量为4-5.6重量％时，对应电池单体的综合性能最佳。
综合实施例1-3以及实施例1-7至1-10可知，随着第二包覆层的量从1％增加至6％，所得材料的Li/Mn反位缺陷浓度逐渐下降，循环后Fe和Mn溶出量逐渐下降，对应电池单体的安全性能和45℃下的循环性能也得到改善，但扣电克容量却略有下降。可选地，当第二包覆层的总量为3-5重量％时，对应电池单体的综合性能最佳。
综合实施例1-11至1-15以及实施例1-37、1-38可知，当第一包覆层中同时存在Li2FeP2O7和LiFePO4、特别是Li2FeP2O7和LiFePO4的重量比为1：3至3：1，并且尤其是1：3至1：1时，对电池单体性能的改善更加明显。
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从表45中可以看出，在通过本申请的方法制备焦磷酸铁锂时，通过调节制备过程中的干燥温度/时间和烧结温度/时间，可以改善所得材料的性能，从而改善电池单体性能。从实施例1-40至1-43可以看出，当焦磷酸铁锂制备过程中的干燥温度低于100℃或烧结步骤的温度低于400℃时，将无法获得本申请所希望制得的Li2FeP2O7，从而无法改善材料性能以及包含所得材料的电池单体的性能。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (75)

1.一种电池，其特征在于，包括：
箱体，所述箱体内设有容纳腔，所述容纳腔包括在竖直方向上相对设置的顶壁和底壁；
电池单体，所述电池单体设于所述容纳腔内，所述电池单体包括电极组件和电极端子，所述电极组件与所述电极端子电连接，所述电池单体固定于所述容纳腔内，所述电极端子朝向所述容纳腔的所述底壁设置。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池单体具有相连的第一壁和第二壁，所述第一壁为所述电池单体中面积最大的壁，所述第二壁和所述第一壁相交设置。
3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述电极端子设于所述第一壁。
4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述电池单体为多个且在第一方向排布设置，在所述第一方向上，每个所述电池单体设有与所述第一壁相对设置的第一表面，所述第一表面设有避让槽，相邻的两个所述电池单体中的其中一个所述电池单体的所述避让槽用于容纳另一个所述电池单体的所述电极端子，所述第一方向垂直于所述第一壁。
5.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述电极端子设置于所述第二壁。
6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述电池单体包括相对设置的两个所述第一壁和相对设置的两个所述第二壁，所述电极端子设置为至少两个；
至少两个所述电极端子设置于同一个所述第二壁；或者，每个所述第二壁设置有至少一个所述电极端子。
7.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述第一壁形成为圆筒状。
8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述第一壁的轴向两端均设有所述第二壁，至少一个所述第二壁设有所述电极端子。
9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，其中一个所述第二壁设有外露的所述电极端子，所述电极组件包括正极片和负极片，所述正极片和所述负极片中的其中一个与所述电极端子电连接，所述正极片和所述负极片中的另一个与所述第一壁或另一个所述第二壁电连接。
10.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，至少一个所述电池单体为软包电池单体。
11.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池单体还包括泄压机构，所述泄压机构与所述电极端子设置于所述电池单体的同一个壁。
12.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池单体还包括泄压机构，所述泄压机构与所述电极端子分别设置于所述电池单体的两个壁。
13.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述箱体包括主体及设置于所述主体底部的底盖，所述底盖与所述主体密封连接并共同形成封闭的所述容纳腔。
14.根据权利要求13所述的电池，其特征在于，所述底盖面向所述电池单体的壁构成所述容纳腔的所述底壁。
15.根据权利要求13所述的电池，其特征在于，所述底盖可拆卸地连接于所述主体底部。
16.根据权利要求13所述的电池，其特征在于，所述底盖具有面向所述容纳腔的特征面，所述特征面被构造为平面。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的电池，其特征在于，所述箱体的顶部设有承载件，所述电池单体设于所述承载件表面。
18.根据权利要求17中所述的电池，其特征在于，所述承载件面向所述电池单体的壁构成所述容纳腔的所述顶壁。
19.根据权利要求17所述的电池，其特征在于，所述承载件的最小厚度H与所述电池的重量M1满足：0.0002mm/kg＜H/M1≤0.2mm/kg。
20.根据权利要求17所述的电池，其特征在于，所述承载件用于界定所述容纳腔，所述电池单体悬吊于所述承载件。
21.根据权利要求20所述的电池，其特征在于，所述电池单体与所述承载件粘接。
22.根据权利要求17所述的电池，其特征在于，所述电池单体面向所述承载件的外表面为第一外表面，所述电极端子布置于所述电池单体除所述第一外表面之外的外表面。
23.根据权利要求22所述的电池，其特征在于，所述电池单体具有与所述第一外表面相背设置的第二外表面，所述电极端子布置于所述第二外表面。
24.根据权利要求17所述的电池，其特征在于，所述电池单体为多个，多个所述电池单体在第二方向排布设置，所述第二方向垂直于所述竖直方向；
所述承载件与多个所述电池单体的顶壁相连，所述电池单体位于所述承载件下方，所述承载件在所述竖直方向上的尺寸N与所述电池单体的重量M2之间的关系满足：0.04mm/kg≤N/M2≤100mm/kg。
25.根据权利要求24所述的电池，其特征在于，所述承载件内部设置有空腔。
26.根据权利要求25所述的电池，其特征在于，所述空腔用于容纳换热介质以给所述电池单体调节温度。
27.根据权利要求17所述的电池，其特征在于，在所述竖直方向上，所述承载件的远离所述电池单体的表面设有加强筋。
28.根据权利要求17所述的电池，其特征在于，所述承载件具有面向所述容纳腔的承载面，所述承载面被构造为平面。
29.根据权利要求28所述的电池，其特征在于，所述承载件具有承载部及连接部，所述连接部围合连接在所述承载部的边缘，所述承载部用于界定所述容纳腔，所述连接部连接于所述箱体除所述承载件之外的部分；
其中，所述承载部面向所述容纳腔的内表面构造形成所述承载面。
30.根据权利要求29所述的电池，其特征在于，所述承载部相较于所述连接部沿背离所述容纳腔的方向突出设置。
31.根据权利要求17所述的电池，其特征在于，所述箱体包括底盖和边框，所述边框围合形成有在所述竖直方向的两端贯通设置的围合空间，所述底盖和所述承载件分别盖合于所述围合空间在所述竖直方向的相背两端，所述底盖、所述边框和所述承载件共同围合形成所述容纳腔。
32.根据权利要求1-16中任一项所述的电池，其特征在于，所述电池单体以端盖朝向所述底壁的方式倒置于所述箱体内，所述端盖设置有泄压机构和所述电极端子，所述泄压机构及所述电极端子均朝向所述底壁设置。
33.根据权利要求1-16中任一项所述的电池，其特征在于，所述电池还包括连接板和连接器，所述连接板设在所述箱体的一侧沿水平方向突出设置，所述连接板与所述底壁在所述竖直方向上形成容纳部，所述连接器设置在所述容纳部内且连接于所述连接板，所述连接器与所述电池单体电连接。
34.根据权利要求1-16中任一项所述的电池，其特征在于，所述电池还包括防护组件，所述防护组件设置于所述电池单体与所述底壁之间，以支撑承载所述电池单体。
35.根据权利要求34所述的电池，其特征在于，所述电池还包括汇流部件，所述汇流部件用于与至少两个所述电池单体的所述电极端子电连接，所述防护组件设置于所述底壁和所述汇流部件之间，所述防护组件用于使得所述电池单体与所述底壁绝缘设置。
36.根据权利要求34所述的电池，其特征在于，所述防护组件包括防护条，所述防护条抵接于所述电池单体。
37.根据权利要求36所述的电池，其特征在于，所述防护条与所述电池单体和/或所述箱体固定连接。
38.根据权利要求37所述的电池，其特征在于，所述防护条与所述电池单体和/或所述箱体粘接。
39.根据权利要求36所述的电池，其特征在于，所述防护条设置有多个，多个所述防护条在第二方向上间隔设置，并沿第一方向延伸，所述第一方向、所述第二方向与所述竖直方向两两垂直。
40.根据权利要求36所述的电池，其特征在于，所述防护组件还包括主板，所述防护条连接于所述主板，所述主板位于所述防护条与所述底壁之间。
41.根据权利要求40所述的电池，其特征在于，所述主板抵接于所述底壁。
42.根据权利要求41所述的电池，其特征在于，所述主板与所述底壁固定连接。
43.根据权利要求40所述的电池，其特征在于，所述主板与所述防护条一体成型或可拆卸连接。
44.根据权利要求36所述的电池，其特征在于，所述电池单体的端盖包括功能区和肩部，所述功能区设置有所述电极端子，所述肩部沿第二方向位于所述功能区两侧，所述电池单体通过所述肩部抵接于所述防护条，所述第二方向垂直于所述竖直方向。
45.根据权利要求36所述的电池，其特征在于，在所述竖直方向上，所述防护条的厚度大于所述电极端子的外露于所述电池单体的部分的延伸高度。
46.根据权利要求36所述的电池，其特征在于，所述防护条抵接于所述电极端子，或者所述防护条与所述电极端子间隔设置。
47.根据权利要求39所述的电池，其特征在于，所述电极端子在所述底壁上的正投影位于相邻的所述防护条在所述底壁上的正投影之间。
48.根据权利要求39所述的电池，其特征在于，相邻的两个所述电池单体的所述电极端子通过汇流部件电连接，在所述第二方向上，相邻的两个所述防护条中一者的延伸长度小于另一者的延伸长度，以形成避让缺口，所述避让缺口用于避让所述汇流部件。
49.根据权利要求39所述的电池，其特征在于，所述电池单体还包括泄压机构，所述泄压机构与所述电极端子同侧设置，所述泄压机构在所述底壁的正投影位于相邻所述防护条在所述底壁的正投影之间。
50.根据权利要求32所述的电池，其特征在于，在所述竖直方向上，所述电池单体的所述端盖与所述底壁之间具有第一距离H1，所述第一距离H1满足2mm＜H1＜30mm。
51.根据权利要求50所述的电池，其特征在于，所述第一距离H1与单个所述电池单体的重量M2之比H1/M2满足0.2mm/Kg＜H1/M2＜50mm/Kg。
52.根据权利要求1-16中任一项所述的电池，其特征在于，所述电池单体还包括电池盒，所述电极组件容纳于所述电池盒内，所述电池盒设置有泄压机构，所述泄压机构与所述电池盒一体成型。
53.根据权利要求52所述的电池，其特征在于，所述电池盒包括一体成型的非薄弱区和薄弱区，所述电池盒设置有槽部，所述非薄弱区形成于所述槽部的周围，所述薄弱区形成于所述槽部的底部，所述薄弱区被配置为在所述电池单体泄放内部压力时被破坏，所述泄压机构包括所述薄弱区。
54.根据权利要求53所述的电池，其特征在于，所述薄弱区的平均晶粒尺寸为S1，所述非薄弱区的平均晶粒尺寸为S2，满足：0.05≤S1/S2≤0.9。
55.根据权利要求54所述的电池，其特征在于，所述薄弱区的最小厚度为A1，满足：1≤A1/S1≤100。
56.根据权利要求53所述的电池，其特征在于，所述薄弱区的最小厚度为A1，所述薄弱区的硬度为B1，满足：5HBW/mm≤B1/A1≤10000HBW/mm。
57.根据权利要求53所述的电池，其特征在于，所述薄弱区的硬度为B1，所述非薄弱区的硬度为B2，满足：1＜B1/B2≤5。
58.根据权利要求53所述的电池，其特征在于，所述薄弱区的最小厚度为A1，所述非薄弱区的最小厚度为A2，满足：0.05≤A1/A2≤0.95。
59.根据权利要求1-16中任一项所述的电池，其特征在于，所述电极组件包括正极片和负极片，所述正极片和/或所述负极片包括集流体和活性物质层，所述集流体包括支撑层和导电层，所述支撑层用于承载所述导电层，所述导电层用于承载所述活性物质层。
60.根据权利要求59所述的电池，其特征在于，沿所述支撑层的厚度方向，所述导电层设置于所述支撑层的至少一侧。
61.根据权利要求59所述的电池，其特征在于，所述导电层的常温薄膜电阻RS满足：0.016Ω/□≤RS≤420Ω/□。
62.根据权利要求59所述的电池，其特征在于，所述导电层的材料选自铝、铜、钛、银、镍铜合金、铝锆合金中的至少一种。
63.根据权利要求59所述的电池，其特征在于，所述支撑层的材料包括高分子材料及高分子基复合材料中的一种或多种。
64.根据权利要求59所述的电池，其特征在于，所述支撑层的厚度d1与所述支撑层的透光率k满足：
当12μm≤d1≤30μm时，30％≤k≤80％；或者，
当8μm≤d1＜12μm时，40％≤k≤90％；或者，
当1μm≤d1＜8μm时，50％≤k≤98％。
65.根据权利要求1-16中任一项所述的电池，其特征在于，所述电极组件包括正极片，所述正极片包括正极集流体和涂覆于所述正极集流体表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料，所述正极活性材料具有内核及包覆所述内核的壳，所述内核包括三元材料、dLi2MnO3·(1-d)LiMO2以及LiMPO4中的至少一种，0＜d＜1，所述M包括选自Fe、Ni、Co、Mn中的一种或多种，
所述壳含有结晶态无机物，所述结晶态无机物使用X射线衍射测量的主峰的半高全宽为0-3°，所述结晶态无机物包括选自金属氧化物以及无机盐中的一种或多种。
66.根据权利要求65所述的电池，其特征在于，所述壳包括所述金属氧化物以及所述无机盐中的至少之一，以及碳。
67.根据权利要求1-16中任一项所述的电池，其特征在于，所述电极组件包括正极片，所述正极片包括正极集流体和涂覆于所述正极集流体表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料，所述正极活性材料具有LiMPO4，所述M包括Mn，以及非Mn元素，所述非Mn元素满足以下条件的至少之一：
所述非Mn元素的离子半径为a，锰元素的离子半径为b，|a-b|/b不大于10％；
所述非Mn元素的化合价变价电压为U，2V<U<5.5V；
所述非Mn元素和O形成的化学键的化学活性不小于P-O键的化学活性；
所述非Mn元素的最高化合价不大于6。
68.根据权利要求67所述的电池，其特征在于，所述非Mn元素包括第一掺杂元素和第二掺杂元素中的一种或两种，所述第一掺杂元素为锰位掺杂，所述第二掺杂元素为磷位掺杂。
69.根据权利要求68所述的电池，其特征在于，所述第一掺杂元素满足以下条件的至少之一：
所述第一掺杂元素的离子半径为a，锰元素的离子半径为b，|a-b|/b不大于10％；
所述第一掺杂元素的化合价变价电压为U，2V<U<5.5V。
70.根据权利要求68所述的电池，其特征在于，所述第二掺杂元素满足以下条件的至少之一：
所述第二掺杂元素和O形成的化学键的化学活性不小于P-O键的化学活性；
所述第二掺杂元素的最高化合价不大于6。
71.根据权利要求67所述的电池，其特征在于，所述正极活性材料还具有包覆层。
72.根据权利要求71所述的电池，其特征在于，所述包覆层包括碳。
73.根据权利要求72所述的电池，其特征在于，所述包覆层中的碳为SP2形态碳与SP3形态碳的混合物。
74.根据权利要求73所述的电池，其特征在于，所述SP2形态碳与SP3形态碳的摩尔比为在0.1-10范围内的任意数值。
75.一种用电装置，其特征在于，包括根据权利要求1-74中任一项所述的电池，所述电池用于提供电能。
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