CN116826220A - 电池、用电装置和辅助设备 - Google Patents

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CN116826220A CN202311093605.5A CN202311093605A CN116826220A CN 116826220 A CN116826220 A CN 116826220A CN 202311093605 A CN202311093605 A CN 202311093605A CN 116826220 A CN116826220 A CN 116826220A
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朱翠翠
王少飞
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Abstract

本申请公开了电池、用电装置和辅助设备。其中，电池包括壳体、电池单体和光纤传感组件。电池单体容纳于壳体内部。光纤传感组件包括接口端和与接口端耦接的光纤。接口端与壳体相对固定，且暴露于外界，用于接收外界光源发出的入射光信号并将入射光信号传入光纤。光纤设置于壳体内部且位于电池单体外，用于对壳体内部的压力、温度和气体以及电池单体的应变中的至少一者进行检测，以得到检测光信号。接口端还用于耦接外界解调设备，以将光纤反馈的检测光信号发送给外界解调设备，使得外界解调设备用于对检测光信号进行解调，以获取光纤的检测信息。通过上述方式，能够对壳体内部的状态进行检测，有利于降低电池的制造成本。

Description

电池、用电装置和辅助设备
技术领域
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及电池、用电装置和辅助设备。
背景技术
随着电池技术的发展，电池单体应用于越来越多的领域，并在汽车动力领域逐渐替代传统的石化能源。电池单体可存储有化学能并将化学能可控地转化为电能。在可循环利用的电池单体中，在放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用。
在电池的生产、运输和使用过程中，电池有发生不良问题的风险，需要在电池内部设置传感组件对电池的不良问题进行检测。现有的电池中，设置传感组件对电池的不良问题进行检测的成本较高，有待于降低。
发明内容
鉴于上述问题，本申请提供电池、用电装置和辅助设备，能够对壳体内部的状态进行检测，有利于降低电池的制造成本。
第一方面，本申请提供了一种电池，电池包括壳体、电池单体和光纤传感组件。电池单体容纳于壳体内部。光纤传感组件包括接口端和与接口端耦接的光纤。接口端与壳体相对固定，且暴露于外界，用于接收外界光源发出的入射光信号并将入射光信号传入光纤。光纤设置于壳体内部且位于电池单体外，用于对壳体内部的压力、温度和气体以及电池单体的应变中的至少一者进行检测，以得到检测光信号。接口端还用于耦接外界解调设备，以将光纤反馈的检测光信号发送给外界解调设备，使得外界解调设备用于对检测光信号进行解调，以获取光纤的检测信息。光纤包括光纤本体和设置于光纤本体上的光栅，光栅用于对输入到光纤本体的入射光信号进行调制，使得光纤本体产生检测光信号。光栅为反射光栅。接口端具有一个接口，接口耦接光纤本体的一端。光纤本体用于通过接口接收入射光信号，还用于通过接口将检测光信号发送给外界解调设备。或，光栅为透射光栅。接口端具有两个接口，两个接口分别耦接光纤本体的两端。光纤本体通过两个接口中的一者接收入射光信号，还用于通过两个接口中的另一者将检测光信号发送给外界解调设备。
通过上述方式，便于对壳体内部的状态进行检测，从而监控电池单体对壳体内部状态的影响，在电池单体对壳体内部状态产生不良影响时能够及时进行预警并采取应对措施，从而降低电池的不良问题所引发的风险。光纤传感组件可不具备对检测光信号的解调功能，有利于降低电池的制造成本，减少光纤传感组件在电池内的占用空间，提高电池的能量密度。
光栅在光纤本体上具有良好的稳定性，通过设置光栅的方式对输入到光纤本体的入射光信号进行调制，有利于光纤传感组件的小型化，便于光纤传感组件的安装。
光栅为反射光栅，入射光信号和检测光信号在光纤内的传播可形成由接口出发又返回到接口的回路，如此设置，有利于节省光纤用量。
光栅为透射光栅，入射光信号和检测光信号在光纤内的传播可形成由一个接口出发又返回到另一个接口的通路。如此设置，有利于增加光纤与外界部件连接结构的灵活性，便于进行结构排布。
在一些实施例中，光纤具有沿光纤的延伸方向间隔设置的第一检测光纤段和第二检测光纤段。第一检测光纤段用于检测壳体内部的温度。第二检测光纤段用于检测电池单体的应变。
通过上述方式，便于在壳体内部进行多点检测，有利于以较少数量的光纤获取到壳体内部较为全面的状态信息，有利于减少光纤在壳体内的排布数量与占用空间，便于进行光纤的装配。
在一些实施例中，第一检测光纤段在入射光信号的传输方向上位于第二检测光纤段的上游。第二检测光纤段紧贴且固定于电池单体的表面，第一检测光纤段与电池单体的表面间隔设置。
通过上述方式，可使得第二检测光纤段对电池单体产生的应变更加敏感，有利于及时检测到电池单体的应变的变化，并提高第二检测光纤段检测电池单体的应变的准确度，同时可减少电池单体的应变对第一检测光纤段检测壳体内温度的干扰，有利于提高第一检测光纤段检测壳体内温度的准确度。
在一些实施例中，光纤具有沿光纤的延伸方向间隔设置的第一检测光纤段和第二检测光纤段。其中，第一检测光纤段设置于电池单体的外侧。和/或，第二检测光纤段设置于电池单体的内部。
通过上述方式，有利于及时检测到电池单体的内部的变化，在电池单体的内部发生不良变化时能够及时发现并采取应对措施。
在一些实施例中，光纤包括光纤本体和谐振腔体，光纤本体的一端耦接接口端，谐振腔体设置于光纤本体的另一端。谐振腔体具有连通壳体内部的谐振腔以及设置于谐振腔内的反射膜，反射膜上设置有敏感材料涂层。反射膜用于反射入射光信号。敏感材料涂层用于响应于预设气体或压力而使得反射膜发生变化，以对入射光信号进行调制。
通过上述方式，可使得光纤对壳体内气体或压力的变化更加敏感，能够及时检测到壳体内气体或压力的变化，并提高光纤检测壳体内气体或压力的变化的准确度。
在一些实施例中，敏感材料涂层包括钯，敏感材料涂层用于响应于氢气的浓度而使得反射膜发生变化，以对入射光信号进行调制。
通过上述方式，可使得光纤对壳体内氢气变化更加敏感，能够及时检测到壳体内氢气浓度的变化，从而提高光纤检测壳体内氢气浓度变化的准确度。
在一些实施例中，光纤包括光纤本体和至少一个敏感材料涂层，至少一个敏感材料涂层分别包覆于光纤本体的外周，用于响应于预设气体而使得入射光信号发生变化，以对入射光信号进行调制。
通过上述方式，对入射光信号进行调制得到携带有反映气体类型和浓度的检测信息的检测光信号，提高检测方式的多样化，从而提高检测可靠性。
在一些实施例中，光纤的数量为至少两根，至少两根光纤并排设置，其中一根光纤用于检测壳体内部的温度，另一根光纤用于检测电池单体的应变。
通过上述方式，有利于获取到壳体内部较为全面的状态信息，并减少应变检测结果和温度检测结果的互相干扰。
在一些实施例中，用于检测电池单体的应变的光纤紧贴且固定于电池单体的表面，用于检测壳体内部的温度的光纤与电池单体的表面间隔设置。
通过上述方式，可使得用于检测电池单体的应变的光纤对电池单体产生的应变更加敏感，有利于及时检测到电池单体的应变的变化，同时可减少电池单体的应变对用于检测壳体内部的温度的光纤检测壳体内温度的干扰，有利于提高用于检测壳体内部的温度的光纤检测壳体内温度的准确度。
在一些实施例中，光纤包括分别沿光纤的延伸方向延伸设置的两根纤芯，光纤用于基于两根纤芯中的一者检测壳体内部的温度和电池单体的应变中的至少一者，基于两根纤芯中的另一者检测壳体内部的温度和电池单体的应变中的至少另一者。
通过上述方式，通过设置两根纤芯分别检测壳体内部的温度和电池单体的应变，有利于获取到壳体内部较为全面的状态信息。
在一些实施例中，光纤包括前后熔接的至少两根子光纤，每根子光纤用于检测壳体内部的压力、温度和气体以及电池单体的应变中的至少一者。
通过上述方式，有利于以较少数量的光纤获取到壳体内部较为全面的状态信息，有利于减少光纤在壳体内的排布数量与占用空间，便于进行光纤在壳体内的装配。
在一些实施例中，至少其中两根子光纤的直径不同。
通过上述方式，有利于将光纤对壳体内部的压力、温度和气体或电池单体的应变的响应进行区分，减少光纤对壳体内部的压力、温度和气体或电池单体的应变的响应之间的干扰。
第二方面，本申请提供了一种用电装置，包括上述电池。
在一些实施例中，用电装置包括充电接口部，充电接口部设置有充电接口，充电接口耦接电池单体。充电接口部包括对接端，对接端和接口端耦接，充电接口部用于与外界设备的供电接口部对接，使得外界设备用于通过对接端向接口端输入入射光信号，以及通过对接端接收经接口端输出的检测光信号。
通过上述方式，可实现外界设备为电池单体充电的同时通过光纤传感组件获取到反映壳体内部的状态的检测信息，有利于在壳体内部的状态不良时及时采取应对措施，提高电池的工作稳定性。
在一些实施例中，用电装置还包括处理器，处理器耦接解调设备，处理器用于获取光纤的检测信息，并基于光纤的检测信息相应地得出壳体内部的压力值、温度值和气体浓度以及电池单体的应变值中的至少一者。
通过上述方式，处理器能够对反映壳体内部的压力、温度和气体以及电池单体的应变中的至少一者的检测信息进行处理，计算出壳体内部的压力值、温度值和气体浓度以及电池单体的应变值中的至少一者，从而提高检测结果的准确度。
第三方面，本申请提供了一种辅助设备，辅助设备用于与上述电池耦接。辅助设备包括光源和解调设备。光源用于向接口端输入入射光信号。解调设备用于接收接口端发送的检测光信号，并用于对检测光信号进行解调，以获取光纤的检测信息。
通过上述方式，辅助设备可以对多个电池进行检测，从而允许电池不具备对检测光信号的解调功能，有利于降低电池的制造成本，提高电池的能量密度。
在一些实施例中，辅助设备为充电设备，充电设备用于为电池充电。通过上述方式，可实现充电设备为电池单体充电的同时能够通过光纤传感组件获取到反映壳体内部的状态的检测信息，有利于在壳体内部的状态不良时及时采取应对措施，降低充电过程的风险。
或者，辅助设备为检修设备，检修设备用于对电池进行检查。
通过上述方式，检修设备能够通过光纤传感组件获取到反映壳体内部的状态的检测信息，便于检修设备用于对电池进行检查，有利于在壳体内部的状态不良时及时采取应对措施，降低充电过程的风险。
在一些实施例中，辅助设备还包括处理器，处理器耦接解调设备，处理器用于获取光纤的检测信息，并基于光纤的检测信息相应地得出壳体内部的压力值、温度值和气体浓度以及电池单体的应变值中的至少一者。
附图说明
通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
图1为根据一个或多个实施例的车辆的结构示意图；
图2为根据一个或多个实施例的电池的分解结构示意图；
图3为根据一个或多个实施例的电池单体的分解结构示意图；
图4为根据一个或多个实施例的光纤传感组件的工作状态示意图；
图5为根据一个或多个实施例的光纤传感组件的又一工作状态示意图；
图6为根据一个或多个实施例的谐振腔体调制入射光信号的示意图；
图7为根据一个或多个实施例的谐振腔体调制入射光信号的又一示意图；
图8为根据一个或多个实施例的谐振腔体调制入射光信号的另一示意图;
图9为根据一个或多个实施例的光纤的结构示意图；
图10为根据一个或多个实施例的光纤的又一结构示意图；
图11为根据一个或多个实施例的光纤的另一结构示意图;
图12为根据一个或多个实施例的辅助设备和电池的耦接结构示意图。
具体实施方式中的附图标号如下：
1000a车辆；
100a电池；200a控制器；300a马达；400a充电接口部；401a充电接口；402a对接端；
10a壳体；11a第一部分；12a第二部分；1电池单体；100外壳；110容纳壳；112开口；120端盖；121电极柱；200电极组件；201极耳；
300光纤传感组件；310接口端；311接口；320光纤；321光纤本体；322光栅；325第一检测光纤段；326第二检测光纤段；327谐振腔体；328谐振腔；329反射膜；3291第一反射子膜；3292第二反射子膜；330敏感材料涂层；331纤芯；332子光纤；
501供电接口部；600处理器；700辅助设备；701光源；702解调设备。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中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。
在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上（包括两个），同理，“多组”指的是两组以上（包括两组），“多片”指的是两片以上（包括两片）。
在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，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实施例的限制。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。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实施例中的具体含义。
随着电池技术的发展，电池单体应用于越来越多的领域，并在汽车动力领域逐渐替代传统的化石能源。电池单体可存储有化学能并将化学能可控地转化为电能。在可循环利用的电池单体中，在放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用。
在电池的生产、运输和使用过程中，电池有发生不良问题的风险，需要在电池内部设置传感组件对电池的不良问题进行检测。现有的电池中，设置传感组件对电池的不良问题进行检测的成本较高，有待于降低。
在电池单体对壳体内部状态产生不良影响时及时进行预警并采取应对措施，能够降低电池的不良问题所引发的风险。为了便于对壳体内部的状态进行检测，可将光纤设置于壳体内部且位于电池单体外，通过光纤可以对壳体内部的压力、温度和气体以及电池单体的应变中的至少一者进行检测，从而监控电池单体对壳体内部状态的影响，还有利于减小光纤传感组件的整体体积和空间占用，以能够为容纳电池单体提供更多的空间，提高空间利用率，从而提高电池的体积能量密度，使得电池的结构更为紧凑。通过将光纤反馈的检测光信号发送给外界解调设备，利用外界解调设备对检测光信号进行解调，电池可不具备对检测光信号的解调功能，有利于降低电池的制造成本。
基于以上考虑，本申请提供电池、用电装置和辅助设备。其中，电池包括壳体、电池单体和光纤传感组件。电池单体容纳于壳体内部。光纤传感组件包括接口端和与接口端耦接的光纤。接口端与壳体相对固定，且暴露于外界，用于接收外界光源发出的入射光信号并将入射光信号传入光纤。光纤设置于壳体内部且位于电池单体外，用于对壳体内部的压力、温度和气体以及电池单体的应变中的至少一者进行检测，以得到检测光信号。接口端还用于耦接外界解调设备，以将光纤反馈的检测光信号发送给外界解调设备，使得外界解调设备用于对检测光信号进行解调，以获取光纤的检测信息。光纤包括光纤本体和设置于光纤本体上的光栅，光栅用于对输入到光纤本体的入射光信号进行调制，使得光纤本体产生检测光信号。光栅为反射光栅。接口端具有一个接口，接口耦接光纤本体的一端。光纤本体用于通过接口接收入射光信号，还用于通过接口将检测光信号发送给外界解调设备。或，光栅为透射光栅。接口端具有两个接口，两个接口分别耦接光纤本体的两端。光纤本体通过两个接口中的一者接收入射光信号，还用于通过两个接口中的另一者将检测光信号发送给外界解调设备。如此，可减少光纤传感组件所占用的空间，有利于提高电池的体积能量密度。另一方面，利用外界解调设备对检测光信号进行解调，有利于降低电池的制造成本。
本申请实施例公开的电池、用电装置和辅助设备可以用于使用电池作为电源的用电装置或者使用电池作为储能元件的各种储能系统。用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
以下实施例为了方便说明，以本申请一实施例的一种用电装置为车辆1000a为例进行说明。
请参照图1，车辆1000a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1000a的内部设置有电池100a，电池100a可以设置在车辆1000a的底部或头部或尾部。电池100a可以用于车辆1000a的供电，例如，电池100a可以作为车辆1000a的操作电源。车辆1000a还可以包括控制器200a和马达300a，控制器200a用来控制电池100a为马达300a供电，例如，用于车辆1000a的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施例中，电池100a不仅可以作为车辆1000a的操作电源，还可以作为车辆1000a的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000a提供驱动动力。
在一些实施例中，电池100a可以为储能装置。储能装置包括储能集装箱、储能电柜等。
本申请的实施例所提到的电池100a是指包括一个或多个电池单体1以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。
本申请实施例中，电池单体1可以为二次电池，二次电池是指在电池单体1放电后可通过充电的方式使活性材料激活而继续使用的电池单体1。每个电池单体1也可以为一次电池。
电池单体1包括但不限于锂离子电池、钠离子电池、钠锂离子电池、锂金属电池、钠金属电池、锂硫电池、镁离子电池、镍氢电池、镍镉电池、铅蓄电池等。电池单体1可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。
在一些实施例中，电池100a可以为电池模块，电池单体1有多个时，多个电池单体1排列并固定形成一个电池模块。
在一些实施例中，请参照图2，电池100a可以为电池包，电池包包括壳体10a和电池单体1，电池单体1或电池模块容纳于壳体10a中。
在一些实施例中，壳体10a可以作为车辆1000a的底盘结构的一部分。例如，壳体10a的部分可以成为车辆1000a的地板的至少一部分，或者，壳体10a的部分可以成为车辆1000a的横梁和纵梁的至少一部分。
请参照图2和图3，电池100a包括壳体10a和电池单体1，电池单体1容纳于壳体10a内。其中，壳体10a用于为电池单体1提供容纳空间，壳体10a可以采用多种结构。在一些实施例中，壳体10a可以包括第一部分11a和第二部分12a，第一部分11a与第二部分12a相互盖合，第一部分11a和第二部分12a共同限定出用于容纳电池单体1的容纳空间。第二部分12a可以为一端开口的空心结构，第一部分11a可以为板状结构，第一部分11a盖合于第二部分12a的开口侧，以使第一部分11a与第二部分12a共同限定出容纳空间；第一部分11a和第二部分12a也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分11a的开口侧盖合于第二部分12a的开口侧。当然，第一部分11a和第二部分12a形成的壳体10a可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
在电池100a中，电池单体1可以是多个，多个电池单体1之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体1中既有串联又有并联。多个电池单体1之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体1构成的整体容纳于壳体10a内；当然，电池100a也可以是多个电池单体1先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于壳体10a内。电池100a还可以包括其他结构，例如，该电池100a还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体1之间的电连接。
请参照图3，电池单体1是指组成电池的最小单元。在本实施例中，以圆柱形电池单体为例来进行描述。如图3所示，电池单体1包括有外壳100以及电极组件200以及其他的功能性部件。
在一些实施方式中，外壳100用于封装电极组件200及电解质等部件。外壳100可以为钢壳、铝壳、塑料壳（如聚丙烯）、复合金属壳（如铜铝复合外壳）或铝塑膜等。
外壳100可包括端盖120和容纳壳110。端盖120是指盖合于容纳壳110的开口处以将电池单体1的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地，端盖120的形状可以与容纳壳110的形状相适应以配合容纳壳110。可选地，端盖120可以由具有一定硬度和强度的材质（如铝合金）制成，这样，端盖120在受挤压碰撞时就不易发生应变，使电池单体1能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖120上可以设置有如电极柱121等的功能性部件。电极柱121可以用于与电极组件200电连接，以用于输出或输入电池单体1的电能。在一些实施例中，端盖120上还可以设置有用于在电池单体1的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构。端盖120的材质也可以是多种的，比如，包括但不限于铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等。在一些实施例中，在端盖120的内侧还可以设置有绝缘部件，绝缘部件可以用于隔离容纳壳110内的电连接部件与端盖120，以降低短路的风险。示例性的，绝缘部件可以是塑料、橡胶等。
容纳壳110是用于配合端盖120以形成电池单体1的内部环境的组件，其中，形成的内部环境可以用于容纳电极组件200、电解液以及其他部件。容纳壳110和端盖120可以是独立的部件，可以于容纳壳110上设置开口112，通过在开口112处使端盖120盖合开口112以形成电池单体1的内部环境。不限地，也可以使端盖120和容纳壳110一体化，具体地，端盖120和容纳壳110可以在其他部件入壳前先形成一个共同的连接面，当需要封装容纳壳110的内部时，再使端盖120盖合容纳壳110。容纳壳110可以是多种形状和多种尺寸的，例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地，容纳壳110的形状可以根据电极组件200的具体形状和尺寸大小来确定。容纳壳110的材质可以是多种，比如，包括但不限于铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等。
电极组件200是电池单体1中发生电化学反应的部件。容纳壳110内可以包含一个或更多个电极组件200。
在一些实施例中，电极组件200包括正极、负极以及隔离件。在电池单体1充放电过程中，活性离子（例如锂离子）在正极和负极之间往返嵌入和脱出。隔离件设置在正极和负极之间，可以起到防止正负极短路的作用，同时可以使活性离子通过。
在一些实施例中，正极可以为正极片，正极片可以包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极活性材料。
作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极活性材料设置在正极集流体相对的两个表面的任意一者或两者上。
作为示例，正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用银表面处理的铝或不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、碳、镍或钛等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料（铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等）形成在高分子材料基材（如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材）上而形成。
作为示例，正极活性材料可包括以下材料中的至少一种：含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。其中，含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂（如LiFePO4（也可以简称为LFP））、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂（如LiMnPO4）、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种。锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物（如LiCoO2）、锂镍氧化物（如LiNiO2）、锂锰氧化物（如LiMnO2、LiMn2O4）、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物（如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2（也可以简称为NCM333）、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（也可以简称为NCM523）、LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2（也可以简称为NCM211）、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2（也可以简称为NCM622）、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（也可以简称为NCM811）、锂镍钴铝氧化物（如LiNi0.85Co0.15Al0.05O2）及其改性化合物等中的至少一种。
在一些实施例中，负极可以为负极片，负极片可以包括负极集流体。
作为示例，负极集流体可采用金属箔片、泡沫金属、泡沫碳或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用银表面处理的铝或不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、用碳、镍或钛等。泡沫金属可以为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝或泡沫合金等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料（铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等）形成在高分子材料基材（如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材）上而形成。
作为示例，负极片可以包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极活性材料。
作为示例，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极活性材料设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。
作为示例，负极活性材料可采用本领域公知的用于电池单体1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。硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种。锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池负极活性材料的传统材料。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。
在一些实施例中，正极集流体的材料可以为铝，负极集流体的材料可以为铜。
在一些实施方式中，电极组件200还包括隔离件，隔离件设置在正极和负极之间。
在一些实施方式中，隔离件为隔离膜。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。
作为示例，隔离膜的主要材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯，陶瓷中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，没有特别限制。在隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同，没有特别限制。隔离件可以是单独的一个部件位于正负极之间，也可以附着在正负极的表面。
在一些实施方式中，隔离件为固态电解质。固态电解质设于正极和负极之间，同时起到传输离子和隔离正负极的作用。
在一些实施方式中，电池单体1还包括电解质，电解质在正、负极之间起到传导离子的作用。本申请对电解质的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。电解质可以是液态的、凝胶态的或固态的。
其中，液态电解质包括电解质盐和溶剂。
在一些实施方式中，电解质盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂及四氟草酸磷酸锂中的至少一种。
在一些实施方式中，溶剂可选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的至少一种。溶剂也可选醚类溶剂。醚类溶剂可以包括乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二苯醚及冠醚中的一种或多种。
其中，凝胶态电解质包括以聚合物作为电解质的骨架网络，搭配离子液体-锂盐。
其中，固态电解质包括聚合物固态电解质、无机固态电解质、复合固态电解质。
作为示例，聚合物固态电解质可以为聚醚、聚硅氧烷、聚碳酸酯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、单离子聚合物、聚离子液体-锂盐、纤维素等。作为示例，聚合物固态电解质可以为聚氧化乙烯。
作为示例，无机固态电解质可以为氧化物固体电解质（晶态的钙钛矿、钠超导离子导体、石榴石、非晶态的LiPON薄膜）、硫化物固体电解质（晶态的锂超离子导体（锂锗磷硫、硫银锗矿）、非晶体硫化物）以及卤化物固体电解质、氮化物固体电解质及氢化物固体电解质中的一种或多种。
作为示例，复合固态电解质通过在聚合物固体电解质中增加无机固态电解质填料形成。
在一些实施方式中，电极组件200为卷绕结构。正极片、负极片卷绕成卷绕结构。
在一些实施方式中，电极组件200设有极耳201，极耳可以将电流从电极组件200导出。极耳包括正极耳和负极耳。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。在电池100a的充放电过程中，正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应，极耳201连接电极柱121以形成电流回路。
根据本申请的一些实施例，如图1、图2和图4所示，本申请电池实施例所描述的电池100a包括壳体10a、电池单体1和光纤传感组件300。电池单体1容纳于壳体10a内部。光纤传感组件300包括接口端310和与接口端310耦接的光纤320。接口端310与壳体10a相对固定，且暴露于外界，用于接收外界光源701发出的入射光信号并将入射光信号传入光纤320。光纤320设置于壳体10a内部且位于电池单体1外，用于对壳体10a内部的压力、温度和气体以及电池单体1的应变中的至少一者进行检测，以得到检测光信号。接口端310还用于耦接外界解调设备702，以将光纤320反馈的检测光信号发送给外界解调设备702，使得外界解调设备702用于对检测光信号进行解调，以获取光纤320的检测信息。
在电池100a的使用过程中，壳体10a的内部常常处于动态的变化过程，例如电池单体1可发生体积的膨胀，又例如壳体10a内部的温度和压力会发生变化，或壳体10a内部有气体的生成。其中，壳体10a内部的压力会因气体的产生和温度的升高而增加。可通过光纤传感组件300获取壳体10a内部的状态信息，例如对壳体10a内部的气体、温度、应变或压力进行采样，以能够提高对电池100a工作状态进行管理的有效性。
入射光信号可通过光纤320沿光纤320的延伸方向传播。在入射光信号的传播过程中，光纤320可对入射光信号进行调制，使得入射光信号转换成携带有检测信息的检测光信号，检测信息可用于反映壳体10a内部的压力、温度和气体以及电池单体1的应变中的至少一者。例如，光纤320可基于壳体10a内部的温度、应变对入射光信号进行调制，使得入射光信号转换成携带有温度、应变检测信息的检测光信号。又例如，光纤320可基于壳体10a内部的气体、压力对入射光信号进行调制，使得入射光信号转换成携带有气体、压力检测信息的检测光信号。
在入射光信号转换成携带有检测信息的检测光信号后，可将检测光信号发送至外界解调设备702。外界解调设备702可对检测光信号进行解调，使得检测光信号转换成携带有检测信息的电信号，从而能够便于检测信息被获取和利用。
通过将接口端310设置为与壳体10a相对固定，且暴露于外界，有利于入射光信号由外界光源701向接口端310的稳定传输，以及有利于接口端310与外界解调设备702的稳定连接。通过将光纤320设置于壳体10a内部且位于电池单体1外，便于对壳体10a内部的状态进行检测，从而监控电池单体1对壳体10a内部状态的影响，在电池单体1对壳体10a内部状态产生不良影响时能够及时进行预警并采取应对措施，从而降低电池100a的不良问题所引发的风险。
光纤传感组件300可不具备对检测光信号的解调功能，有利于降低电池100a的制造成本，减少光纤传感组件300在电池100a内的占用空间，提高电池100a的能量密度。
如图4所示，光纤320包括光纤本体321和设置于光纤本体321上的光栅322，光栅322用于对输入到光纤本体321的入射光信号进行调制，使得光纤本体321产生检测光信号。
光纤320光栅322是一种通过一定方法使光纤320纤芯331的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅。在光纤320上设置光栅322，可使得光纤320对壳体10a内部状态的变化较为敏感，从而光纤320可对壳体10a内部的压力、温度和气体以及电池单体1的应变中的至少一者进行检测。例如，光栅322包括布拉格光栅322。
光纤本体321可对光栅322有良好的兼容性。通过设置光栅322的方式对输入到光纤本体321的入射光信号进行调制，有利于光纤传感组件300的小型化，同时便于光纤传感组件300的安装。
根据本申请的一些实施例，可选地，如图4所示，光栅322为反射光栅。接口端310具有一个接口311，接口311耦接光纤本体321的一端。光纤本体321用于通过接口311接收入射光信号，还用于通过接口311将检测光信号发送给外界解调设备702。
反射光栅可基于壳体10a内部的状态对入射光信号进行调制，使其转换为检测光信号，并且得到的检测光信号沿光纤320传输的方向与入射光信号相反，从而入射光信号和检测光信号在光纤320内的传播可形成由接口311出发又返回到接口311的回路。如此设置，有利于节省光纤320用量。
根据本申请的一些实施例，可选地，如图5所示，光栅322为透射光栅。接口端310具有两个接口311，两个接口311分别耦接光纤本体321的两端。光纤本体321通过两个接口311中的一者接收入射光信号，还用于通过两个接口311中的另一者将检测光信号发送给外界解调设备702。
透射光栅可基于壳体10a内部的状态对入射光信号进行调制，使其转换为检测光信号，并且得到的检测光信号沿光纤320传输的方向与入射光信号相同，从而入射光信号和检测光信号在光纤320内的传播可形成由一个接口311出发又返回到另一个接口311的通路。如此设置，有利于增加光纤320与外界部件连接结构的灵活性，便于进行结构排布。
根据本申请的一些实施例，可选地，如图4和图5所示，光纤320具有沿光纤320的延伸方向间隔设置的第一检测光纤段325和第二检测光纤段326。第一检测光纤段325用于检测壳体10a内部的温度。第二检测光纤段326用于检测电池单体1的应变。
通过设置第一检测光纤段325和第二检测光纤段326分别检测壳体10a内部的温度和电池单体1的应变，有利于以较少数量的光纤320获取到壳体10a内部较为全面的状态信息，有利于减少光纤320在壳体10a内的排布数量与占用空间，便于进行光纤320的装配。
可选地，光纤320还可具有沿光纤320的延伸方向间隔设置的第三检测光纤段和第四检测光纤段，第三检测光纤段用于检测壳体10a内部的气体。第四检测光纤段用于检测壳体10a内部的压力。
根据本申请的一些实施例，可选地，如图2所示，第一检测光纤段325在入射光信号的传输方向上位于第二检测光纤段326的上游。第二检测光纤段326紧贴且固定于电池单体1的表面，第一检测光纤段325与电池单体1的表面间隔设置。
通过将第二检测光纤段326设置为紧贴且固定于电池单体1的表面，可使得第二检测光纤段326对电池单体1产生的应变更加敏感，有利于及时检测到电池单体1的应变的变化，并提高第二检测光纤段326检测电池单体1的应变的准确度。通过将第一检测光纤段325设置为与电池单体1的表面间隔，可减少电池单体1的应变对第一检测光纤段325检测壳体10a内温度的干扰，有利于提高第一检测光纤段325检测壳体10a内温度的准确度。进一步地，壳体10a内的温度对用于检测电池单体1的应变的光纤320的检测结果会发生较大干扰，而电池单体1的应变对用于检测壳体10a内的温度的光纤320的检测结果干扰较小，可利用解耦算法对第一检测光纤段325和第二检测光纤段326的检测信息进行处理，从而可减少壳体10a内温度对应变检测结果的干扰。
进一步地，壳体10a内的温度对第二检测光纤段326的检测结果会发生较大干扰，而电池单体1的应变对第一检测光纤段325的检测结果干扰较小，可利用解耦算法对两根光纤320的检测信息进行处理，从而可减少壳体10a内温度对第二检测光纤段326的检测结果的干扰。
根据本申请的一些实施例，可选地，光纤320具有沿光纤320的延伸方向间隔设置的第一检测光纤段325和第二检测光纤段326。其中，第一检测光纤段325设置于电池单体1的外侧。和/或，第二检测光纤段326设置于电池单体1的内部。
光纤320可穿设于电池单体1，从而外界能够通过光纤320对电池单体1的内部进行检测。通过将第二检测光纤段326设置于电池单体1的内部，有利于及时检测到电池单体1的内部的变化，在电池单体1的内部发生不良变化时能够及时发现并采取应对措施。
根据本申请的一些实施例，可选地，如图6所示，光纤320包括光纤本体321和谐振腔体327，光纤本体321的一端耦接接口端310，谐振腔体327设置于光纤本体321的另一端。谐振腔体327具有连通壳体10a内部的谐振腔328以及设置于谐振腔328内的反射膜329，反射膜329上设置有敏感材料涂层330。反射膜329用于反射入射光信号。敏感材料涂层330用于响应于预设气体或压力而使得反射膜329发生变化，以对入射光信号进行调制。例如，谐振腔328包括F-P腔。
例如，反射膜329与光纤本体321的另一端可间隔设置。入射光信号可从光纤本体321的另一端射出并照射于反射膜329之上，经反射膜329反射后入射光信号转换为检测光信号，检测光信号可从光纤本体321的另一端进入光纤320内。当敏感材料涂层330响应于预设气体或压力时会发生形变，使得反射膜329与光纤本体321的另一端之间的间隔距离发生变化，基于此反射膜329能够对入射光信号进行调制，使得检测光信号携带有反映气体或压力的检测信息。
如此设置，可使得光纤320对壳体10a内气体或压力的变化更加敏感，能够及时检测到壳体10a内气体或压力的变化，并提高光纤320检测壳体10a内气体或压力的变化的准确度。
在一些实施例中，如图7所示，反射膜329包括第一反射子膜3291和第二反射子膜3292，第一反射子膜3291连接于光纤本体321的另一端，第二反射子膜3292与光纤本体321的另一端可间隔设置，从而在第一反射子膜3291和第二反射子膜3292之间形成有F-P腔。敏感材料涂层330可设置于第二反射子膜3292，当敏感材料涂层330响应于预设气体或压力时会发生形变，使得第二反射子膜3292与第一反射子膜3291之间的间隔距离发生变化，基于此反射膜329能够对入射光信号进行调制，使得检测光信号携带有反映气体或压力的检测信息。
在一些实施例中，如图8所示，反射膜329设置于光纤本体321的另一端。受气体或气压的作用，反射膜329的折射率会发生变化，从而反射膜329可对入射光信号进行调制，使得检测光信号携带有反映气压的检测信息。
根据本申请的一些实施例，可选地，敏感材料涂层330包括钯，敏感材料涂层330用于响应于氢气的浓度而使得反射膜329发生变化，以对入射光信号进行调制。例如，敏感材料涂层330包括钯合金。
如此设置，可使得光纤320对壳体10a内氢气变化更加敏感，能够及时检测到壳体10a内氢气浓度的变化，从而提高光纤320检测壳体10a内氢气浓度变化的准确度。
在电池100a的生产、运输和使用过程中，电池100a有发生热失控的风险。电池100a的热失控指电池100a通过燃烧、爆炸等方式释放大量热能。在电池100a发生热失控之前或电池100a发生热失控的初始阶段，电池单体1内侧的氢气可释放到壳体10a内的电池单体1外侧。通过设置响应于氢气浓度而使得反射膜329发生变化的敏感材料涂层330对壳体10a内的氢气的浓度进行检测，在氢气浓度升高时可对电池100a发生热失控的风险进行预警，有利于在电池100a发生热失控之前或电池100a发生热失控的初始阶段及时采取应对措施，从而降低电池100a热失控发生的概率以及减少热失控所引起的危害。例如，可通过切断电源、注入阻燃物质等应对措施降低电池100a热失控发生的概率以及减少热失控所引起的危害。
根据本申请的一些实施例，可选地，如图5所示，光纤320包括光纤本体321和至少一个敏感材料涂层330，至少一个敏感材料涂层330分别包覆于光纤本体321的外周，用于响应于预设气体而使得入射光信号发生变化，以对入射光信号进行调制。
每个敏感材料涂层330均可响应于对应的预设气体，从而对入射光信号进行调制得到携带有反映气体类型和浓度的检测信息的检测光信号。具体来说，光纤本体321设置有光栅322，敏感材料涂层330可包覆于光栅322的外周。敏感材料涂层330可响应于对应的预设气体从而发生形变，使得光栅322的光学性能参数发生相应的改变，从而实现对入射光信号的调制。例如，预设气体为氢气，一氧化碳等。
根据本申请的一些实施例，可选地，光纤320的数量为至少两根，至少两根光纤320并排设置，其中一根光纤320用于检测壳体10a内部的温度，另一根光纤320用于检测电池单体1的应变。
通过设置至少两根光纤320分别检测壳体10a内部的温度和电池单体1的应变，有利于获取到壳体10a内部较为全面的状态信息，并减少应变检测结果和温度检测结果的互相干扰。通过将至少两根光纤320并排设置，有利于进行光纤320在壳体10a内的排布，便于进行光纤320的装配。
进一步地，其中一根光纤320可设置有敏感材料用于检测壳体10a内部的温度或电池单体1的应变，另一根光纤320不设置敏感材料，可利用解耦算法对两根光纤320的检测信息进行处理，从而可减少壳体10a内温度对应变检测结果的干扰，或减少电池单体1的应变对温度检测结果的干扰。
根据本申请的一些实施例，可选地，用于检测电池单体1的应变的光纤320紧贴且固定于电池单体1的表面，用于检测壳体10a内部的温度的光纤320与电池单体1的表面间隔设置。
通过将用于检测电池单体1的应变的光纤320设置为紧贴且固定于电池单体1的表面，可使得用于检测电池单体1的应变的光纤320对电池单体1产生的应变更加敏感，有利于及时检测到电池单体1的应变的变化，并提高用于检测电池单体1的应变的光纤320检测电池单体1的应变的准确度。通过将用于检测壳体10a内部的温度的光纤320设置为与电池单体1的表面间隔，可减少电池单体1的应变对用于检测壳体10a内部的温度的光纤320检测壳体10a内温度的干扰，有利于提高用于检测壳体10a内部的温度的光纤320检测壳体10a内温度的准确度。
进一步地，壳体10a内的温度对用于检测电池单体1的应变的光纤320的检测结果会发生较大干扰，而电池单体1的应变对用于检测壳体10a内的温度的光纤320的检测结果干扰较小，可利用解耦算法对两根光纤320的检测信息进行处理，从而可减少壳体10a内温度对应变检测结果的干扰。
根据本申请的一些实施例，可选地，如图2和图9所示，光纤320包括分别沿光纤320的延伸方向延伸设置的两根纤芯331，光纤320用于基于两根纤芯331中的一者检测壳体10a内部的温度和电池单体1的应变中的至少一者，基于两根纤芯331中的另一者检测壳体10a内部的温度和电池单体1的应变中的至少另一者。
通过设置两根纤芯331分别检测壳体10a内部的温度和电池单体1的应变，有利于获取到壳体10a内部较为全面的状态信息。通过将光纤320设置为包括分别沿光纤320的延伸方向延伸设置的两根纤芯331，有利于进行光纤320在壳体10a内的排布，便于进行光纤320的装配。
根据本申请的一些实施例，可选地，如图2和图10所示，光纤320包括前后熔接的至少两根子光纤332，每根子光纤332用于检测壳体10a内部的压力、温度和气体以及电池单体1的应变中的至少一者。
不同的子光纤332可设置为对壳体10a内部的压力、温度和气体以及电池单体1的应变的灵敏度不同，从而前后熔接的至少两根子光纤332可用于检测壳体10a内部的压力、温度和气体以及电池单体1的应变中的至少两者。例如，光纤320包括前后熔接的两根子光纤332，两根子光纤332可分别用于检测壳体10a内部的压力和温度。又例如，光纤320包括前后熔接的四根子光纤332，四根子光纤332可分别用于检测壳体10a内部的压力、温度和气体以及电池单体1的应变。
例如，不同的子光纤332可设置有不同的布拉格光栅322，使得不同的子光纤332对壳体10a内部的压力、温度和气体以及电池单体1的应变的灵敏度不同。
如此设置，有利于以较少数量的光纤320获取到壳体10a内部较为全面的状态信息，有利于减少光纤320在壳体10a内的排布数量与占用空间，便于进行光纤320在壳体10a内的装配。
根据本申请的一些实施例，可选地，如图2和图10所示，至少其中两根子光纤332的直径不同。
不同的子光纤332可设置为对壳体10a内部的压力、温度和气体以及电池单体1的应变的灵敏度不同，通过设置子光纤332的直径不同，有利于将光纤320对壳体10a内部的压力、温度和气体或电池单体1的应变的响应进行区分，便于利用解耦算法计算出壳体10a内部的压力、温度和气体或电池单体1的应变，从而减少光纤320对壳体10a内部的压力、温度和气体或电池单体1的应变的响应之间的干扰。
可选地，如图2和图11所示，至少两根子光纤332直径相同但错位熔接，如此设置，有利于将光纤320对壳体10a内部的压力、温度和气体或电池单体1的应变的响应进行区分。
根据本申请的一些实施例，可选地，如图3至图10所示，电池100a包括壳体10a、电池单体1和光纤传感组件300。电池单体1容纳于壳体10a内部。光纤传感组件300包括接口端310和与接口端310耦接的光纤320。接口端310与壳体10a相对固定，且暴露于外界，用于接收外界光源701发出的入射光信号并将入射光信号传入光纤320。光纤320设置于壳体10a内部且位于电池单体1外，用于对壳体10a内部的压力、温度和气体以及电池单体1的应变中的至少一者进行检测，以得到检测光信号。接口端310还用于耦接外界解调设备702，以将光纤320反馈的检测光信号发送给外界解调设备702，使得外界解调设备702用于对检测光信号进行解调，以获取光纤320的检测信息。光纤320包括光纤本体321和设置于光纤本体321上的光栅322，光栅322用于对输入到光纤本体321的入射光信号进行调制，使得光纤本体321产生检测光信号。光栅322为反射光栅。接口端310具有一个接口311，接口311耦接光纤本体321的一端。光纤本体321用于通过接口311接收入射光信号，还用于通过接口311将检测光信号发送给外界解调设备702。或光栅322为透射光栅。接口端310具有两个接口311，两个接口311分别耦接光纤本体321的两端。光纤本体321通过两个接口311中的一者接收入射光信号，还用于通过两个接口311中的另一者将检测光信号发送给外界解调设备702。光纤320具有沿光纤320的延伸方向间隔设置的第一检测光纤段325和第二检测光纤段326。第一检测光纤段325用于检测壳体10a内部的温度。第二检测光纤段326用于检测电池单体1的应变。第一检测光纤段325在入射光信号的传输方向上位于第二检测光纤段326的上游。第二检测光纤段326紧贴且固定于电池单体1的表面，第一检测光纤段325与电池单体1的表面间隔设置。光纤320具有沿光纤320的延伸方向间隔设置的第一检测光纤段325和第二检测光纤段326。其中，第一检测光纤段325设置于电池单体1的外侧。和/或，第二检测光纤段326设置于电池单体1的内部。光纤320包括光纤本体321和谐振腔体327，光纤本体321的一端耦接接口端310，谐振腔体327设置于光纤本体321的另一端。谐振腔体327具有连通壳体10a内部的谐振腔328以及设置于谐振腔328内的反射膜329，反射膜329上设置有敏感材料涂层330。反射膜329用于反射入射光信号。敏感材料涂层330用于响应于预设气体或压力而使得反射膜329发生变化，以对入射光信号进行调制。敏感材料涂层330包括钯，敏感材料涂层330用于响应于氢气的浓度而使得反射膜329发生变化，以对入射光信号进行调制。光纤320包括光纤本体321和至少一个敏感材料涂层330，至少一个敏感材料涂层330分别包覆于光纤本体321的外周，用于响应于预设气体而使得入射光信号发生变化，以对入射光信号进行调制。光纤320的数量为至少两根，至少两根光纤320并排设置，其中一根光纤320用于检测壳体10a内部的温度，另一根光纤320用于检测电池单体1的应变。用于检测电池单体1的应变的光纤320紧贴且固定于电池单体1的表面，用于检测壳体10a内部的温度的光纤320与电池单体1的表面间隔设置。光纤320包括分别沿光纤320的延伸方向延伸设置的两根纤芯331，光纤320用于基于两根纤芯331中的一者检测壳体10a内部的温度和电池单体1的应变中的至少一者，基于两根纤芯331中的另一者检测壳体10a内部的温度和电池单体1的应变中的至少另一者。光纤320包括前后熔接的至少两根子光纤332，每根子光纤332用于检测壳体10a内部的压力、温度和气体以及电池单体1的应变中的至少一者。至少其中两根子光纤332的直径不同。
根据本申请的一些实施例，如图1所示，用电装置包括上述电池100a。如此设置，能够根据检测到的电池100a的工作状态合理调整用电装置的工作状态，使得用电装置的工作状态与电池100a的工作状态相匹配，从而提高用电装置的工作稳定性。
根据本申请的一些实施例，可选地，如图1、图2和图4所示，用电装置包括充电接口部400a，充电接口部400a设置有充电接口401a，充电接口401a耦接电池单体1。充电接口部400a包括对接端402a，对接端402a和接口端310耦接，充电接口部400a用于与外界设备的供电接口部501对接，使得外界设备用于通过对接端402a向接口端310输入入射光信号，以及通过对接端402a接收经接口端310输出的检测光信号。
供电接口部501用于输出电能，外界设备可通过供电接口部501和充电接口部400a为电池单体1充电。具体来说，充电接口401a一方面可连接外界设备，另一方面可连接电池单体1，从而使得外界设备能够为电池单体1充电。通过将对接端402a和接口端310同时设置于充电接口部400a，可实现外界设备为电池单体1充电的同时通过光纤传感组件300获取到反映壳体10a内部的状态的检测信息，有利于在壳体10a内部的状态不良时及时采取应对措施，提高电池100a的工作稳定性。
根据本申请的一些实施例，可选地，如图1、图2和图4所示，用电装置还包括处理器600，处理器600耦接解调设备702，处理器600用于获取光纤320的检测信息，并基于光纤320的检测信息相应地得出壳体10a内部的压力值、温度值和气体浓度以及电池单体1的应变值中的至少一者。
处理器600可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器600还可以是通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。例如，处理器600为MCU。
通过设置处理器600耦接解调设备702，处理器600能够对反映壳体10a内部的压力、温度和气体以及电池单体1的应变中的至少一者的检测信息进行处理，计算出壳体10a内部的压力值、温度值和气体浓度以及电池单体1的应变值中的至少一者，从而提高检测结果的准确度。进一步地，光纤320对壳体10a内部的压力、温度和气体以及电池单体1的应变的响应可相叠加，检测光信号反映壳体10a内部的压力、温度和气体以及电池单体1的应变中的至少两者时，处理器600能够利用解耦算法对检测信息进行处理。
根据本申请的一些实施例，如图4和图12所示，辅助设备700用于与上述电池100a耦接。辅助设备700包括光源701和解调设备702。光源701用于向接口端310输入入射光信号。解调设备702用于接收接口端310发送的检测光信号，并用于对检测光信号进行解调，以获取光纤320的检测信息。
解调设备702可将携带有检测信息的检测光信号转化为携带有检测信息的电信号，从而使得检测信息便于被识别和利用。相比于光纤传感组件300，辅助设备700具有更高成本，通过将辅助设备700设置为与上述电池100a耦接，辅助设备700可以对多个电池100a进行检测，从而允许电池100a不具备对检测光信号的解调功能，有利于降低电池100a的制造成本，提高电池100a的能量密度。
根据本申请的一些实施例，可选地，辅助设备700为充电设备，充电设备用于为电池100a充电。
如此设置，可实现充电设备为电池单体1充电的同时能够通过光纤传感组件300获取到反映壳体10a内部的状态的检测信息，有利于在壳体10a内部的状态不良时及时采取应对措施，降低充电过程的风险。
或者，辅助设备700为检修设备，检修设备用于对电池100a进行检查。
如此设置，检修设备能够通过光纤传感组件300获取到反映壳体10a内部的状态的检测信息，便于检修设备用于对电池100a进行检查，有利于在壳体10a内部的状态不良时及时采取应对措施，降低充电过程的风险。
根据本申请的一些实施例，可选地，如图2、图4和图12所示，辅助设备700还包括处理器600，处理器600耦接解调设备702，处理器600用于获取光纤320的检测信息，并基于光纤320的检测信息相应地得出壳体10a内部的压力值、温度值和气体浓度以及电池单体1的应变值中的至少一者。
通过设置处理器600耦接解调设备702，处理器600能够对反映壳体10a内部的压力、温度和气体以及电池单体1的应变中的至少一者的检测信息进行处理，计算出壳体10a内部的压力值、温度值和气体浓度以及电池单体1的应变值中的至少一者，从而提高检测结果的准确度。进一步地，光纤320对壳体10a内部的压力、温度和气体以及电池单体1的应变的响应可相叠加，检测光信号反映壳体10a内部的压力、温度和气体以及电池单体1的应变中的至少两者时，处理器600能够利用解耦算法对检测信息进行处理。
可选地，处理器600可控制解调设备702获取检测光信号以及对检测光信号进行解调。处理器600还可控制光源701发射入射光信号。
综上所述，本申请的实施例可实现对壳体10a内部的状态进行检测，从而监控电池单体1对壳体10a内部状态的影响，在电池单体1对壳体10a内部状态产生不良影响时能够及时进行预警并采取应对措施，从而降低电池100a的不良问题所引发的风险。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (18)

1.一种电池，其特征在于，包括：
壳体；
电池单体，容纳于所述壳体内部；
光纤传感组件，光纤传感组件包括接口端和与所述接口端耦接的光纤；所述接口端与所述壳体相对固定，且暴露于外界，用于接收外界光源发出的入射光信号并将入射光信号传入所述光纤；所述光纤设置于所述壳体内部且位于所述电池单体外，用于对所述壳体内部的压力、温度和气体以及所述电池单体的应变中的至少一者进行检测，以得到检测光信号；所述接口端还用于耦接外界解调设备，以将所述光纤反馈的所述检测光信号发送给外界解调设备，使得所述外界解调设备用于对所述检测光信号进行解调，以获取所述光纤的检测信息；
所述光纤包括光纤本体和设置于所述光纤本体上的光栅，所述光栅用于对输入到所述光纤本体的入射光信号进行调制，使得所述光纤本体产生所述检测光信号；
所述光栅为反射光栅；所述接口端具有一个接口，所述接口耦接所述光纤本体的一端；所述光纤本体用于通过所述接口接收所述入射光信号，还用于通过所述接口将所述检测光信号发送给所述外界解调设备；或，所述光栅为透射光栅；所述接口端具有两个接口，所述两个接口分别耦接所述光纤本体的两端；所述光纤本体通过所述两个接口中的一者接收所述入射光信号，还用于通过所述两个接口中的另一者将所述检测光信号发送给所述外界解调设备。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，
所述光纤具有沿所述光纤的延伸方向间隔设置的第一检测光纤段和第二检测光纤段；所述第一检测光纤段用于检测所述壳体内部的温度；所述第二检测光纤段用于检测所述电池单体的应变。
3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，
所述第一检测光纤段在所述入射光信号的传输方向上位于所述第二检测光纤段的上游；所述第二检测光纤段紧贴且固定于所述电池单体的表面，所述第一检测光纤段与所述电池单体的表面间隔设置。
4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，
所述光纤具有沿所述光纤的延伸方向间隔设置的第一检测光纤段和第二检测光纤段；其中，所述第一检测光纤段设置于所述电池单体的外侧；和/或，所述第二检测光纤段设置于所述电池单体的内部。
5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，
所述光纤包括光纤本体和谐振腔体，所述光纤本体的一端耦接所述接口端，所述谐振腔体设置于所述光纤本体的另一端；所述谐振腔体具有连通所述壳体内部的谐振腔以及设置于所述谐振腔内的反射膜，所述反射膜上设置有敏感材料涂层；所述反射膜用于反射所述入射光信号；所述敏感材料涂层用于响应于预设气体或压力而使得所述反射膜发生变化，以对所述入射光信号进行调制。
6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，
所述敏感材料涂层包括钯，所述敏感材料涂层用于响应于氢气的浓度而使得所述反射膜发生变化，以对所述入射光信号进行调制。
7.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，
所述光纤包括光纤本体和至少一个敏感材料涂层，所述至少一个敏感材料涂层分别包覆于所述光纤本体的外周，用于响应于预设气体而使得所述入射光信号发生变化，以对所述入射光信号进行调制。
8.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，
所述光纤的数量为至少两根，至少两根所述光纤并排设置，其中一根所述光纤用于检测所述壳体内部的温度，另一根所述光纤用于检测所述电池单体的应变。
9.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，
用于检测所述电池单体的应变的所述光纤紧贴且固定于所述电池单体的表面，用于检测所述壳体内部的温度的所述光纤与所述电池单体的表面间隔设置。
10.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，
所述光纤包括分别沿所述光纤的延伸方向延伸设置的两根纤芯，所述光纤用于基于所述两根纤芯中的一者检测所述壳体内部的温度和所述电池单体的应变中的至少一者，基于所述两根纤芯中的另一者检测所述壳体内部的温度和所述电池单体的应变中的至少另一者。
11.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，
所述光纤包括前后熔接的至少两根子光纤，每根所述子光纤用于检测所述壳体内部的压力、温度和气体以及所述电池单体的应变中的至少一者。
12.根据权利要求11所述的电池，其特征在于，
至少其中两根所述子光纤的直径不同。
13.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求1至12任一项所述的电池。
14.根据权利要求13所述的用电装置，其特征在于，
所述用电装置包括充电接口部，所述充电接口部设置有充电接口，所述充电接口耦接所述电池单体；所述充电接口部包括对接端，所述对接端和所述接口端耦接，所述充电接口部用于与外界设备的供电接口部对接，使得所述外界设备用于通过所述对接端向所述接口端输入所述入射光信号，以及通过所述对接端接收经所述接口端输出的所述检测光信号。
15.根据权利要求14所述的用电装置，其特征在于，
所述用电装置还包括处理器，所述处理器耦接所述解调设备，所述处理器用于获取所述光纤的检测信息，并基于所述光纤的检测信息相应地得出所述壳体内部的压力值、温度值和气体浓度以及所述电池单体的应变值中的至少一者。
16.一种辅助设备，其特征在于，所述辅助设备用于与如权利要求1-12任一项所述的电池耦接；所述辅助设备包括光源和解调设备；所述光源用于向所述接口端输入所述入射光信号；所述解调设备用于接收所述接口端发送的所述检测光信号，并用于对所述检测光信号进行解调，以获取所述光纤的检测信息。
17.根据权利要求16所述的辅助设备，其特征在于，所述辅助设备为充电设备，所述充电设备用于为所述电池充电；或者，所述辅助设备为检修设备，所述检修设备用于对所述电池进行检查。
18.根据权利要求16所述的辅助设备，其特征在于，所述辅助设备还包括处理器，所述处理器耦接所述解调设备，所述处理器用于获取所述光纤的检测信息，并基于所述光纤的检测信息相应地得出所述壳体内部的压力值、温度值和气体浓度以及所述电池单体的应变值中的至少一者。
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