CN116995310B - 应用于电芯的支撑件、裸电芯组件、电池单体及用电设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用于电芯的支撑件、裸电芯组件、电池单体及用电设备，电池单体包括极片组件，支撑件的外轮廓为柱体形状，支撑件设于极片组件的层间且支撑件的外侧面与极片组件接触，支撑件用于在膨胀前的极片组件的层间撑出位于部分支撑件表面与部分极片组件之间的间隙和为膨胀后的极片组件提供随形贴合面。在化成、容量时，极片在吸液膨胀、SCI膜增厚及嵌锂后层间距增大的共同作用下，极片组件增厚，受外壳的限制，极片组件与支撑件的外侧面贴合，并起到挤压极片组件的作用。由于支撑件主动构建的形变，应力将集中并释放于支撑件的外侧面上，从而避免极片组件其他区域出现打皱现象。

Description

应用于电芯的支撑件、裸电芯组件、电池单体及用电设备

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及应用于电芯的支撑件、采用该支撑件的裸电芯组件、电池单体及用电设备。

背景技术

近年来新能源汽车市场占有率逐年升高，动力电池的需求量与日俱增。人们对新能源汽车的各项性能也提出了更高的要求，例如更高的安全性，更高的能量密度，动力电芯设计的难度也越来越大。

能量密度是电池关键参数，它关系整车的续航能力，行业内三元电池能量密度已能做到240-250Wh/kg。为了提高能量密度，一种方法是更改材料体系，即三元选择高镍材料，这种材料的克容量高，可以有效提高能量密度。然而高镍材料成本较高，且安全性较差。另一种方法是增大电池的卷芯尺寸，例如增大极片高度/长度等，具有代表性的为刀片电池，通过提高电池长度方向尺寸有效提高电池的能量密度。对于常规的方形铝壳电池，提高电池长度方向尺寸也可以有效提高能量密度。

长电池的工艺难点在于长度方向上，由于极片厚度及结构强度不可能完全一致，局部厚度落差大的部分就会导致应力集中，随长度的增加，该现象会愈加严重，结果表现为极片打皱。尤其电芯充放电过程中，极片间距会发生变化，应力集中的作用将更加明显。为缓解极片打皱，可以在化成及容量阶段增加加压夹具，挤压电池大面，提供一个挤压力，迫使挤压处不发生形变。通过夹具挤压的方法减少发生形变时，由于受力主要分布在卷芯的中心区域，在边缘区挤压效果较差，可能存在轻微的打皱，且夹具的成本也较高。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于如何防止极片打皱和应力集中。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种应用于电芯的支撑件，所述电芯包括极片组件，所述极片组件包括多层平直极片区，所述支撑件为柱体形状，所述支撑件设于极片组件的不同层平直极片区之间，所述支撑件的外侧面与极片组件接触，所述支撑件用于在膨胀前的极片组件中撑出位于部分支撑件表面与部分极片组件之间的间隙和为膨胀后的极片组件提供随形贴合面。

进一步地，所述支撑件包括第一柱体，所述第一柱体的内部设有用于存储电解液的储液腔；所述第一柱体配置为可在外力作用下破碎。

进一步地，所述第一柱体的端部的结构强度小于所述第一柱体的侧壁的结构强度。

进一步地，所述第一柱体的端部设有使其易碎的减薄结构或刻痕。

进一步地，所述支撑件还包括第二柱体，所述第二柱体内置于所述第一柱体的内部，所述第一柱体和所述第二柱体之间形成所述储液腔。

进一步地，所述极片组件的高度为a，沿所述极片组件的高度方向测量所述支撑件的尺寸为A，a与A满足如下条件：0.9a≤A≤1.1a。

进一步地，所述极片组件的长度为b，沿所述极片组件的长度方向测量所述支撑件的尺寸为B，b与B满足如下条件：0.01b≤B≤0.1b；所述支撑件一侧的多层平直极片区的总厚度为c，沿所述极片组件的厚度方向测量所述支撑件的尺寸为C，c与C满足如下条件：0.01c≤C≤0.1c。

进一步地，C与B的比值范围为0.1-0.5。

进一步地，所述支撑件的径向抗压强度为T1，T1满足如下条件：2000N≤T1≤3000N。

进一步地，所述支撑件的外侧面中与极片组件接触的区域为弧形面。

进一步地，所述支撑件为椭圆形柱体，所述椭圆形柱体的横截面长轴方向与极片组件的长度方向一致，所述椭圆形柱体的横截面短轴方向与所述极片组件的厚度方向一致。

进一步地，所述电芯为卷芯电池时，所述支撑件设于卷芯电池的不同卷芯之间；所述电芯为叠片电池时，所述支撑件设于叠片电池的不同层平直极片区之间。

进一步地，同一所述电芯中设有一个或多个所述支撑件，不同所述支撑件沿所述电芯的厚度方向的投影错开。

进一步地，所述支撑件为塑胶材质或橡胶材质。

本发明还提供一种裸电芯组件，包括极片组件和所述的支撑件，所述极片组件包括多层平直极片区，所述支撑件设于极片组件的不同层平直极片区之间，所述支撑件的外侧面与所述极片组件接触，所述支撑件的外侧面的至少一部分未与所述极片组件贴合，所述支撑件的外侧面未被贴合的部分与所述极片组件之间形成所述间隙。

进一步地，所述裸电芯组件还包括顶盖和设置在所述顶盖上的极柱，所述顶盖上设有注液孔，所述极柱与所述极片组件的极耳连接，至少一个所述间隙配置为正对所述注液孔设置。

本发明还提供一种电池单体，包括外壳、极片组件、所述的支撑件、顶盖以及电解液，所述极片组件设于所述外壳的内腔中，所述极片组件包括多层平直极片区，所述支撑件设于极片组件的不同层平直极片区之间，所述支撑件的外侧面的至少一部分与所述极片组件贴合，所述极片组件随形贴合于所述支撑件的外侧面上，所述顶盖扣合于所述外壳的开口处，所述电解液设于所述外壳内并浸润所述极片组件；所述支撑件的外侧面被所述极片组件完全包裹且二者之间紧密接触。

本发明还提供一种用电设备，包括所述的电池单体。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1）本发明所述的应用于电芯的支撑件、裸电芯组件、电池单体及用电设备，支撑件的外轮廓为柱体形状，支撑件设于极片组件的层间，支撑件的外侧面与极片组件接触，支撑件在膨胀前的极片组件的层间撑出间隙和为膨胀后的极片组件提供随形贴合面，在化成、容量时，极片在吸液膨胀、SCI膜增厚及嵌锂后层间距增大的共同作用下，极片组件增厚，受外壳的限制，极片组件与支撑件的外侧面贴合，并起到挤压极片组件的作用。由于支撑件主动构建的形变，应力将集中并释放于支撑件的外侧面上，从而避免极片组件其他区域出现打皱现象；

2）本发明所述的应用于电芯的支撑件、裸电芯组件、电池单体及用电设备，通过将支撑件设置为包括中空的第一柱体，第一柱体内部填充电解液，当第一柱体破裂后，第一柱体内部的电解液可以补充到电池单体中；

3）本发明所述的应用于电芯的支撑件、裸电芯组件、电池单体及用电设备，通过将第一柱体的端部设置为易碎端，在保证支撑件的侧壁能够可靠支撑极片组件的前提下，第一柱体可以从端部破碎；

4）本发明所述的应用于电芯的支撑件、裸电芯组件、电池单体及用电设备，通过将支撑件设置为还包括第二柱体，第二柱体设置在第一柱体的内部，当第一柱体破碎后，第二柱体能够继续张紧极片组件；

5）本发明所述的应用于电芯的支撑件、裸电芯组件、电池单体及用电设备，通过将支撑件和电池单体之间的尺寸设置在设定范围内，不但能够满足吸收应力的要求，且不容易导致由于新结构导入引发的干涉作用，例如支撑件对电池单体高度设计的限制、支撑件对极片组件局部挤压力过大等问题；

6）本发明所述的应用于电芯的支撑件、裸电芯组件、电池单体及用电设备，通过将支撑件的强度设置在一定范围内，可以确保在电芯寿命中期，支撑件不发生破坏，而电芯达到寿命后期，此时支撑件结构破裂，可以为电芯内部提供膨胀空间，减小膨胀力；

7）本发明所述的应用于电芯的支撑件、裸电芯组件、电池单体及用电设备，通过将支撑件的外侧面中与极片组件接触的区域设置为弧形面，由于弧形面各处圆滑过渡，可以减小极片组件的应力集中；

8）本发明所述的应用于电芯的支撑件、裸电芯组件、电池单体及用电设备，通过将支撑件设置为椭圆形柱体，一方面，椭圆形柱体的外侧面整体圆滑过渡，不会造成应力集中，另一方面，椭圆形柱体的横截面的长轴尺寸和短轴尺寸不同，满足支撑件和极片组件之间的尺寸的要求；

9）本发明所述的应用于电芯的支撑件、裸电芯组件、电池单体及用电设备，通过将椭圆形柱体的椭圆度设置在一定范围内，在此区间椭圆形柱体对极片组件的干涉作用最弱；

10）本发明所述的应用于电芯的支撑件、裸电芯组件、电池单体及用电设备，通过在极片组件的层间设置支撑件，由于热压对电芯的塑形作用，在注液时支撑件并非与极片组件完全贴合，边缘存在的间隙将可以作为注液的一个新流道，从而加快电解液的浸润。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明中支撑件的外轮廓示意图；

图2为本发明中一种支撑件的内部结构的主视图；

图3为本发明中一种支撑件的内部结构的横截面示意图；

图4为本发明中另一种支撑件的内部结构的主视图；

图5为本发明中另一种支撑件的内部结构的横截面示意图；

图6为本发明中展开的两个卷芯、支撑件以及顶盖的轴视图；

图7为本发明中展开的两个卷芯、支撑件以及顶盖的主视图；

图8为本发明中展开的两个卷芯、支撑件以及顶盖的后视图；

图9为本发明中折叠的两个卷芯、支撑件以及顶盖的连接示意图（极片组件膨胀前）；

图10为本发明中折叠的两个卷芯、支撑件以及顶盖的连接示意图（极片组件膨胀后）。

说明书附图标记说明:1、支撑件；11、第一柱体；12、储液腔；13、第二柱体；2、极片组件；21、间隙；22、卷芯；3、顶盖；31、注液孔；32、正极极柱；33、负极极柱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

以下先对本申请部分名称进行简单定义。

关于裸电芯：单个卷芯、或者多层极片与隔膜叠设后的结构被称为裸电芯（下文中的极片组件即为裸电芯），裸电芯不能单独实现供电功能。在卷芯的制作过程中，将极片连续体与隔膜连续体叠设后卷绕为圆卷体，然后沿圆卷体的径向对圆卷体施加压力，从而将圆卷体压扁形成卷芯。卷芯中与压力方向垂直的单层结构被称为平直极片区，连接在任意两平直极片区之间的单层结构被称为拐弯极片区。多层极片与隔膜叠设后形成的结构为层叠电芯，层叠电芯的单层结构被称为平直极片区，层叠电芯只包括平直极片区。

关于电池单体：将裸电芯放入外壳中，并在外壳中注入电解液，再将外壳封装起来后的结构称为电池单体，电池单体能够实现单独供电。电池单体的外壳一般包括壳体和顶盖，壳体具有一敞开口，顶盖封闭壳体的敞开口，在顶盖上一般安装有极柱，且顶盖上设置有向壳体内注入电解液的注液孔。壳体敞开口朝上的放置时，上述壳体内的极片组件的平直极片区呈竖立状态，此时沿上下方向测量的极片组件的尺寸为极片组件的高度，沿垂直于平直极片区的方向测量的极片组件的尺寸称为极片组件的厚度，沿垂直于极片组件的高度和厚度方向测量的极片组件的尺寸被称为极片组件的长度。

如图1所示，一种应用于电芯的支撑件，上述电芯包括极片组件，极片组件包括多层平直极片区，上述支撑件1的外轮廓为柱体形状，上述支撑件1设于不同层平直极片区之间，上述支撑件1的外侧面与极片组件接触，上述支撑件1用于在膨胀前的极片组件中撑出位于部分支撑件表面与部分极片组件之间的间隙和为膨胀后的极片组件提供随形贴合面。

具体的，定义裸电芯的高度方向、长度方向以及厚度方向分别为同一坐标轴系的X轴方向（参考图10的垂直于纸面的方向）、Y轴方向（参考图10的横向）以及Z轴（参考图10的竖向）方向，上述支撑件夹持于极片组件的层间并且沿垂直于Z轴方向的方向延伸，支撑件的外侧面张紧其Z轴正方向侧的部分极片组件和Z轴负方向侧的部分极片组件。上文中的随形贴合面实际上为一接触表面，用于与极片组件的变形部分贴合接触，从而引导极片组件按照设定的形状变形。在化成、容量时，极片在吸液膨胀、SCI膜增厚及嵌锂后层间距增大的共同作用下，极片组件增厚，受外壳的限制，极片组件与支撑件的外侧面贴合，并起到挤压极片组件的作用。由于支撑件主动构建的形变，应力将集中并释放于支撑件的外侧面上，从而避免极片组件其他区域出现打皱现象。

在一些优选的实施例中，如图2和图3所示，上述支撑件1包括第一柱体11，上述第一柱体11为中空结构，上述第一柱体11的内部设有用于存储电解液的储液腔12。具体的，上述第一柱体11包括管体和封堵管体的两端口的端部，电解液存储在管体的管腔内并被端部密封在管腔内。在一些场景下，通过使第一柱体破碎，从而为电池单体补充电解液，上述第一柱体的破碎可以是自行破碎（比如达到设定的寿命），也可能是在外力作用下破碎（比如向第一柱体施加外力，在此种情况下，可设定为当后期极片组件因充放电循环次数过多而产生进一步膨胀后，极片组件挤压支撑件1而使得支撑件1破裂，破裂后排出电解液也可对极片组件因充放电循环次数过多而消耗的电解液进行补充）。在其他实施例中也可以是：第一柱体为实心结构或者如图3所示的结构。

在一些优选的实施例中，上述第一柱体11的端部的结构强度小于上述第一柱体11的侧壁的结构强度，上述第一柱体11的端部为易碎端。具体的，由于第一柱体的外侧面是用于张紧极片组件的，其对力学性能有一定的要求，而第一柱体的端部是不需要受力的，因此，第一柱体的管体（侧壁）设置为不易破碎的，而将第一柱体的端部设置为易破碎的，当第一柱体的端部破碎后将电解液补充到电池单体中，同时第一柱体可以继续张紧极片组件；此外，当第一柱体配置为可在外力作用下破碎时，由上述构造还可避免第一柱体的外侧面破损继而对极片产生刺穿极片等不良影响。在其他实施例中也可以是：第一柱体的各处力学性能是一致的。

在一些优选的实施例中，上述第一柱体11的端部设有使其易碎的减薄结构或刻痕。通过对第一柱体的端部进行结构设计，使第一柱体的端部相对于侧壁更易破碎。在其他实施例中也可以是：通过改变第一柱体的端部的材质来使其更易破碎。

在一些优选的实施例中，如图4和图5所示，上述支撑件1还包括第二柱体13，上述第二柱体13内置于上述第一柱体11的内部，上述第一柱体11和上述第二柱体13之间形成上述储液腔12，上述第一柱体11破碎前，上述第一柱体11的外侧面与极片组件接触，上述第一柱体11破碎后，上述第二柱体13的外侧面再进一步起支撑效果以张紧极片组件。具体的，上述第一柱体和第二柱体的外侧面形状是一致的，只是第二柱体相对于第一柱体缩小设置，从而使得第二柱体可以内置于第一柱体中并且在二者之间形成一环形腔（该环形腔即为储液腔），同时第二柱体也可以起到张紧极片组件的目的，第二柱体与第一柱体对极片组件的作用及其原理基本是相同的，在此不再进行赘述。

在一些优选的实施例中，极片组件的高度为a，沿极片组件的高度方向测量上述支撑件1的尺寸为A，a与A满足如下条件，0.1a≤A≤1.1a。沿极片组件的高度方向测量上述支撑件的尺寸为支撑件的高度，由于极片组件与顶盖之间还有一定的距离，因此支撑件可以不凸出于极片组件（支撑件长度小于极片组件的高度），也可以凸出于极片组件（支撑件长度大于极片组件的高度）。比如，A为0.1a、0.2a、0.3a、0.4a、0.5a、0.6a、0.7a、0.8a、0.9a、1a、1.05a或1.1a。为了达到最优的技术效果，优选的，0.9a≤A≤1.05a。为了使支撑件能够充分的作用于极片组件，同时不会对极片电池单体的高度产生干涉，支撑件的长度最好设置为与极片组件的高度接近，当A≥0.9a时，支撑件能够对极片组件的绝大部分进行支撑，此时，没有与支撑件接触的其余部分由于占比较小，也会随着极片组件的绝大部分进行变形，当A≤1.05a时，支撑件能够对极片组件的所有部分实现支撑，实现最佳的支撑效果，同时，由于裸电芯与单体电池的外壳之间一般会有一定的间隙，即使不更改电池单体的其余结构，支撑件一般也不会与电池单体的外壳发生干涉。

在一些优选的实施例中，极片组件的长度为b，沿极片组件的长度方向测量上述支撑件1的尺寸为B，b与B满足如下条件，0.01b≤B≤0.2b。比如B为0.01b、0.02b、0.03b、0.04b、0.05b、0.06b、0.07b、0.08b、0.09b、0.1b、0.11b、0.12b、0.13b、0.14b、0.15b、0.16b、0.17b、0.18b、0.19b或0.2b。在一些优选的实施例中，上述支撑件单侧的多层平直极片区的总厚度为c,沿极片组件的厚度方向测量上述支撑件1的尺寸为C，c与C满足如下条件，0.01c≤C≤0.2c。比如C为0.01c、0.02c、0.03c、0.04c、0.05c、0.06c、0.07c、0.08c、0.09c、0.1c、0.11c、0.12c、0.13c、0.14c、0.15c、0.16c、0.17c、0.18c、0.19c或0.2c。上文中，支撑件是设置在多层平直极片区的间隙中的，支撑件的Z轴正方向侧和Z轴负方向侧均有多层平直极片区，支撑件单侧的多层平直极片区的总厚度是指沿极片组件的厚度方向测量支撑件Z轴正方向侧的多层平直极片区的总厚度和支撑件Z轴负方向侧的多层平直极片区的总厚度。

沿极片组件的长度方向测量上述支撑件1的尺寸为支撑件的宽度，沿极片组件的厚度方向测量的上述支撑件1的尺寸为支撑件的厚度，上述支撑件的宽度与厚度的比例越小，则越容易构建间隙，但同时对极片组件的局部压力也会越大。为了达到最优的支撑效果，优选的，0.01b≤B≤0.05b，0.01c≤C≤0.1c，此时，支撑件对极片组件的局部挤压力不会过大，同时，可以构建出间隙，构建的间隙与极片组件的变形量相匹配，同时不会对极片组件产生过大的挤压力。

在一些实施例中，C与B的比值范围为0.1-1。具体的比值为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1。优选的，C与B的比值范围为0.2-0.3。支撑件采用上述宽度和厚度可以保证支撑件的自身强度满足支撑要求。同时能够构建出间隙，且不会对极片组件产生过大的挤压力。

在一些优选的实施例中，上述支撑件1的径向抗压强度为T1，T1满足如下条件：2000N≤T1≤3000N。T1：外界对电芯壳体的挤压力。上述径向抗压强度是指沿支撑件的径向对支撑件施加压力时，能够使支撑件断裂的力。电池充放电循环次数过多时，极片组件的体积不断膨胀，即随着电池的使用，支撑件受到的外力越来越大，电芯寿命中期时，支撑件受到的力一般不大于2000N，电芯寿命后期时，支撑件受到的力一般大于3000N，T1≥2000N可以确保在电芯寿命中期，支撑件不发生破坏，而T1=3000N一般认为电芯达到寿命后期，即充放电循环次数过多，极片组件膨胀体积较大继而对支撑件施加的力量达到3000N以上，此时支撑件破裂可以为极片组件进一步提供膨胀空间，同时补充已经消耗的电解液。

在一些优选的实施例中，上述支撑件1的外侧面中与极片组件接触的区域为弧形面。弧形面没有尖角位置，极片组件不会产生应力集中。

在一些优选的实施例中，上述支撑件1为椭圆形柱体，上述椭圆形柱体的横截面长轴方向与上述支撑件1所应用的电池单体的长度方向一致，上述椭圆形柱体的横截面短轴方向与上述支撑件1所应用的电池单体的厚度方向一致。通过将支撑件设置为椭圆形柱体，一方面，椭圆形柱体的外侧面整体圆滑过渡，不会造成应力集中，另一方面，椭圆形柱体的横截面的长轴尺寸和短轴尺寸可以设置为不同，满足支撑件和极片组件之间的尺寸的要求。

在一些优选的实施例中，上述椭圆形柱体的椭圆系数为T2，T2满足如下条件：0.1≤T2≤1。通过将椭圆形柱体的椭圆度设置在一定范围内，可以保证椭圆形柱体的自身强度满足支撑要求，同时能够在极片组件中构建出间隙，并不会对极片组件产生过大的挤压力。优选的，0.2≤T2≤0.3。

在一些优选的实施例中，上述电池单体为卷芯电池时，上述支撑件1设于卷芯电池的不同卷芯之间。由于卷芯是卷绕后压制成型的，因此，将支撑件包裹在同一卷芯中的难度较大。此时，可以将支撑件设置在不同的卷芯之间。

在一些优选的实施例中，上述电池单体为叠片电池时，上述支撑件1设于叠片电池的不同层平直极片区之间。将支撑件用于叠片电池时所产生的应力吸收效果更加明显。因为相较于卷绕式，叠片式更易打皱（卷绕式可以通过调整张力来缓解打皱）。

在一些优选的实施例中，同一上述电芯中设有多个上述支撑件，不同上述支撑件沿上述电芯的厚度方向的投影错开。

在一些优选的实施例中，上述支撑件1为塑胶材质或橡胶材质。上述塑胶材料为可溶性聚四氟乙烯或氟四六，上述橡胶材料为氯丁橡胶等。在其他实施例中，支撑件也可以采用其他的可行材料。

如图6、图7、图8、图9所示，本发明还提供一种裸电芯组件，包括极片组件2和上述的支撑件1，上述支撑件1设于上述极片组件2的层间，上述支撑件1的外侧面与极片组件2接触，上述支撑件1的外侧面的至少一部分未与上述极片组件2贴合，上述支撑件1的外侧面未被贴合的部分与极片组件2之间形成间隙21。

具体的，上述裸电芯组件还没有被电解液浸润，上述极片组件2包括两个卷芯22，上述支撑件1设于上述两个卷芯22之间。每个卷芯22由正极极片、负极极片和隔膜制成，隔膜设置于正极极片和负极极片之间以避免接触短路。上述支撑件1与上述极片组件2之间的尺寸关系如下：A=0.9a；B=0.2b；C=0.1c。上述支撑件的椭圆度：T2=0.2。

在一些优选的实施例中，所述裸电芯组件还包括顶盖和设置在所述顶盖上的极柱，所述顶盖上设有注液孔，所述极柱与所述极片组件的极耳连接，至少一个上述间隙21被配置为正对电芯顶盖的注液孔设置，用于流通电解液。由于热压对电池单体的塑形作用，在注液时支撑件并非与极片组件完全贴合，边缘存在的间隙将可以作为注液的一个新流道，从而加快电解液的浸润。

如图6、图7、图8、图10所示，本发明还提供另一种电池单体，包括外壳（图中未示出）、极片组件2、上述的支撑件1、顶盖3以及电解液，上述极片组件2设于上述外壳的内腔中，上述支撑件1设于上述极片组件2的层间，上述支撑件1的外侧面的至少一部分与上述极片组件2贴合，上述极片组件2随形贴合于上述支撑件1的外侧面上，上述顶盖3扣合于上述外壳的开口处，上述电解液设于上述外壳内并浸润上述极片组件2。

具体的，该电池单体为注液后的电池单体，上述极片组件2包括两个卷芯22，上述支撑件1设于上述两个卷芯22之间。每个卷芯22由正极极片、负极极片和隔膜制成，隔膜设置于正极极片和负极极片之间以避免接触短路。上述顶盖3设有注液孔31、正极极柱32以及负极极柱33。注液孔用于向壳体中注入电解液，正极极柱和负极极柱用于外接电路。

在一些优选的实施例中，上述支撑件1的外侧面被上述极片组件2完全包裹且二者之间紧密接触。极片组件膨胀后将极片组件膨胀前与支撑件之间的间隙填满并随形贴合在支撑件的外侧面上。

本发明还提供一种用电设备，包括上述的电池单体。上述用电设备可以是汽车、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。汽车可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电设备不做特殊限制。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种应用于电芯的支撑件，所述电芯包括极片组件，所述极片组件包括多层平直极片区，其特征在于，所述支撑件为柱体形状，所述支撑件设于极片组件的不同层平直极片区之间，所述支撑件的外侧面与极片组件接触，所述支撑件用于在膨胀前的极片组件中撑出位于部分支撑件表面与部分极片组件之间的间隙和为膨胀后的极片组件提供随形贴合面；

所述极片组件的长度为b，沿所述极片组件的长度方向测量所述支撑件的尺寸为B，b与B满足如下条件：0.01b≤B≤0.2b；所述支撑件一侧的多层平直极片区的总厚度为c，沿所述极片组件的厚度方向测量所述支撑件的尺寸为C，c与C满足如下条件：0.01c≤C≤0.2c；C与B的比值范围为0.1-1；

所述极片组件的高度为a，沿所述极片组件的高度方向测量所述支撑件的尺寸为A，a与A满足如下条件：0.1a≤A≤1.1a。

2.根据权利要求1所述的应用于电芯的支撑件，其特征在于，所述支撑件包括第一柱体，所述第一柱体的内部设有用于存储电解液的储液腔；所述第一柱体配置为可在外力作用下破碎；所述第一柱体的端部的结构强度小于所述第一柱体的侧壁的结构强度；

所述第一柱体的端部设有使其易碎的减薄结构或刻痕。

3.根据权利要求2所述的应用于电芯的支撑件，其特征在于，所述支撑件还包括第二柱体，所述第二柱体内置于所述第一柱体的内部，所述第一柱体和所述第二柱体之间形成所述储液腔。

4.根据权利要求1所述的应用于电芯的支撑件，其特征在于，所述极片组件的高度为a，沿所述极片组件的高度方向测量所述支撑件的尺寸为A，a与A满足如下条件：0.9a≤A≤1.05a；

所述极片组件的长度为b，沿所述极片组件的长度方向测量所述支撑件的尺寸为B，b与B满足如下条件：0.01b≤B≤0.1b，所述支撑件一侧的多层平直极片区的总厚度为c，沿所述极片组件的厚度方向测量所述支撑件的尺寸为C，c与C满足如下条件：0.01c≤C≤0.1c；

C与B的比值范围为0.1-0.5；

所述支撑件的径向抗压强度为T1，T1满足如下条件：2000N≤T1≤3000N。

5.根据权利要求1-4任一项所述的应用于电芯的支撑件，其特征在于，所述支撑件的外侧面中与极片组件接触的区域为弧形面。

6.根据权利要求5所述的应用于电芯的支撑件，其特征在于，所述支撑件为椭圆形柱体，所述椭圆形柱体的横截面长轴方向与极片组件的长度方向一致，所述椭圆形柱体的横截面短轴方向与所述极片组件的厚度方向一致。

7.根据权利要求1-4任一项所述的应用于电芯的支撑件，其特征在于，所述电芯为卷芯电池时，所述支撑件设于卷芯电池的不同卷芯之间；所述电芯为叠片电池时，所述支撑件设于叠片电池的不同层平直极片区之间；

同一所述电芯中设有一个或多个所述支撑件，不同所述支撑件沿所述电芯的厚度方向的投影错开；

所述支撑件为塑胶材质或橡胶材质。

8.一种裸电芯组件，其特征在于，包括极片组件和权利要求1至7任一所述的支撑件，所述极片组件包括多层平直极片区，所述支撑件设于极片组件的不同层平直极片区之间，所述支撑件的外侧面与所述极片组件接触，所述支撑件的外侧面的至少一部分未与所述极片组件贴合，所述支撑件的外侧面未被贴合的部分与所述极片组件之间形成所述间隙。

9.根据权利要求8所述的裸电芯组件，其特征在于，所述裸电芯组件还包括顶盖和设置在所述顶盖上的极柱，所述顶盖上设有注液孔，所述极柱与所述极片组件的极耳连接，至少一个所述间隙配置为正对所述注液孔设置。

10.一种电池单体，其特征在于，包括外壳、极片组件、权利要求1至7任一所述的支撑件、顶盖以及电解液，所述极片组件设于所述外壳的内腔中，所述极片组件包括多层平直极片区，所述支撑件设于极片组件的不同层平直极片区之间，所述支撑件的外侧面的至少一部分与所述极片组件贴合，所述极片组件随形贴合于所述支撑件的外侧面上，所述顶盖扣合于所述外壳的开口处，所述电解液设于所述外壳内并浸润所述极片组件；所述支撑件的外侧面被所述极片组件完全包裹且二者之间紧密接触。

11.一种用电设备，包括权利要求10所述的电池单体。