CN117157821A - 电池单体及其制造方法和制造设备、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电池单体及其制造方法和制造设备、电池及用电装置，属于电池技术领域。其中，电池单体包括壳体、端盖、电极组件和第一集流构件。壳体具有开口。端盖盖合于开口。电极组件容纳于壳体内，电极组件包括第一极片，第一极片具有未涂覆活性物质层的第一集流段。第一集流构件位于壳体内，并套设于电极组件的外侧，第一集流构件用于连接端盖和第一集流段，以实现端盖与第一极片电连接。这种结构的电池单体能够减少电极组件在使用过程中在壳体内出现晃动的现象，从而有利于降低因电极组件的晃动而造成第一集流段与端盖连接失效的风险，进而有利于提升电池单体的使用寿命，且能够降低电池单体因电连接不稳定而产生析锂或内部温升的风险。

Description

电池单体及其制造方法和制造设备、电池及用电装置 技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池单体及其制造方法和制造设备、电池及用电装置。

背景技术

电池具有能量密度高、环境污染小、功率密度大、使用寿命长、适应范围广、自放电系数小等突出的优点，是现今新能源发展的重要组成部分。电池的电池单体是由正极极片、负极极片和隔离膜通过卷绕或者叠片等方式组装成电极组件(裸电芯)，之后装入壳体，再盖上端盖，最后注入电解液后得到的。但是，随着电池技术的不断发展，对电池的循环使用寿命和使用安全等也提出了更高的要求。然而，现有技术中的电池的循环使用寿命较短，且在后期使用过程中存在较大的安全隐患，从而不利于消费者的使用安全。

发明内容

本申请实施例提供一种电池单体及其制造方法和制造设备、电池及用电装置，能够有效降低电池在后期使用过程中存在的安全隐患。

第一方面，本申请实施例提供一种电池单体，包括壳体、端盖、电极组件和第一集流构件；所述壳体具有开口；所述端盖盖合于所述开口；所述电极组件容纳于所述壳体内，所述电极组件包括第一极片，所述第一极片具有未涂覆活性物质层的第一集流段；所述第一集流构件位于所述壳体内，并套设于所述电极组件的外侧，所述第一集流构件用于连接所述端盖和所述第一集流段，以实现所述端盖与所述第一极片电连接。

在上述技术方案中，通过在电极组件的外侧套设第一集流构件，并将第一极片的第一集流段通过第一集流构件与端盖相连，从而实现电极组件的电能输入或输出，采用这种结构的电池单体一方面能够有效提升电池单体的结构稳定性，以减少电极组件在后期使用过程中在壳体内出现晃动的现象，从而有利于降低因电极组件的晃动而造成第一极片的第一集流段与端盖出现连接失效的风险，另一方面无需通过第一极片的第一集流段与壳体相连的结构来实现电能的输入或输出，从而能够有效缓解电池单体的壳体在后期使用过程中发生膨胀或收缩变形时与第一集流段出现连接失效的现象，以减少电池单体出现电连接不稳定或失效的风险，进而有利于提升电池单体的使用寿命，且能够有效降低电池单体因电连接不稳定而产生析锂或内部温升的风险，以减少电池单体在后期使用过程中存在的安全隐患。

在一些实施例中，所述第一集流构件包括第一连接部和第二连接部；沿所述端盖的厚度方向，所述第一连接部位于所述端盖和所述电极组件之间，所述第一连接部连接于所述端盖；所述第二连接部围设于所述第一连接部的周围，所述第二连接部套设于所述电极组件的外侧，并用于与所述第一集流段连接。

在上述技术方案中，通过将第一集流构件设置为相互连接的第一连接部和第二连接部，且第二连接部围设于第一连接部的周围，以形成套筒结构的第一集流构件，采用这种结构的第一集流构件一方面能够提升电极组件与第一集流构件之间的装配稳定性，另一方面通过将第一连接部与端盖相连的结构能够有效增加第一集流构件与端盖之间的连接面积，从而有利于保证第一集流构件与端盖的过流稳定性，以降低因过流不足而出现局部温升的风险。

在一些实施例中，所述第一集流段形成所述电极组件的外周面的至少部分。

在上述技术方案中，电极组件的外周面的至少部分由第一极片的第一集流段形成，也就是说，第一集流段沿电极组件的周向包覆在电极组件的外周侧，以使第一集流段与第一集流构件的第二连接部相连后能够实现第一极片与第一集流构件之间的电连接，采用这种结构的电池单体一方面无需在电极组件的端部加工用于与端盖电连接的极耳，从而能够有效降低电池单体的生产成本，且能够有效降低电极组件与端盖之间的连接难度，有利于提升电池单体的生产效率，另一方面使得电解液可以通过电极组件的端部直接对电极组件进行浸润，从而有利于提升电极组件的浸润效果。

在一些实施例中，所述第一集流段焊接于所述第二连接部的内周面；和/或，所述端盖焊接于所述第一连接部。

在上述技术方案中，采用焊接的方式连接第一集流段和第二连接部以及端盖和第一连接部，有利于提高第一集流段与第二连接部以及端盖与第一连接部之间的连接可靠性和稳定性。此外，通过将第一集流段与第二连接部的内周面进行焊接有利于增加第一集流段与第二连接部之间的连接面积，从而有利于保证第一集流段与第二连接部的之间的过流面积。

在一些实施例中，沿所述端盖的厚度方向，所述第一集流段形成所述电极组件背离所述端盖的一端；所述电池单体还包括第二集流构件，所述第二集流构件位于所述壳体内，并套设于所述电极组件的外侧，所述第二集流构件连接于所述第二连接部和所述第一集流段。

在上述技术方案中，通过将第一极片的第一集流构件设置于电极组件背离端盖的一端上，并将第二集流构件套设于电极组件的外侧，以通过第二集流构件连接第一集流段和第一集流构的第二连接部能够实现第一极片与端盖之间的电连接，结构简单，且便于制造。

在一些实施例中，所述第二集流构件包括第三连接部和第四连接部；沿所述端盖的厚度方向，所述第三连接部位于所述第一集流段远离所述端盖的一侧，所述第三连接部连接于所述第一集流段；所述第四连接部围设于所述第三连接部的周围，所述第四连接部套设于所述电极组件的外侧，并与所述第二连接部连接。

在上述技术方案中，通过将第二集流构件设置为相互连接的第三连接部和第四连接部，且第四连接部围设于第三连接部的周围，以形成套筒结构的第二集流构件，采用这种结构的第二集流构件一方面能够提升电极组件与第二集流构件之间的装配稳定性和可靠性，另一方面通过将第三连接部与第一极片的第一集流段相连的结构能够有效增加第二集流构件与第一集流段之间的连接面积，从而有利于保证第二集流构件与第一集流段的过流稳定性，以降低因过流不足而出现局部温升的风险。

在一些实施例中，沿所述端盖的厚度方向，所述第二连接部的部分与所述第四连接部的部分相互重叠并焊接，以形成重叠区域。

在上述技术方案中，通过将第二连接部与第四连接部相连的部分相互重叠并焊接，从而能够有效提升第一集流构件与第二集流构件的连接稳定性和可靠性，以降低第一集流构件与第二集流构件出现脱焊的风险，且有利于增加第一集流构件与第二集流构件之间的接触面积，以保证过流稳定性。

在一些实施例中，所述第一集流段焊接于所述第三连接部；和/或，所述端盖焊接于所述第一连接部。

在上述技术方案中，采用焊接的方式连接第一集流段和第三连接部以及端盖和第一连接部，有利于提高第一集流段与第三连接部以及端盖与第一连接部之间的连接稳定性和可靠性。

在一些实施例中，所述端盖上绝缘安装有电极端子；所述电极组件还包括第二极片，所述第二极片具有未涂覆活性物质层的第二集流段，沿所述端盖的厚度方向，所述第二集流段形成所述电极组件靠近所述端盖的一端，所述第二集流段用于连接于所述电极端子，以实现所述第二极片与所述电极端子电连接。

在上述技术方案中，通过将第二极片的第二集流段设置于电极组件靠近端盖的一端，并与端盖上的电极端子相连，以实现第二极片的电能的输入或输出，采用这种结构的电极组件有利于保证电极组件的中心位置具有足够的通气空间，一方面便于在后期使用过程中向壳体内加注电解液，另一方面便于电池单体的内部的气体流通，以缓解电池单体的内部气压过高的现象，从而有利于提升电池单体的使用安全性能。

在一些实施例中，所述电池单体还包括绝缘件；所述绝缘件设置于所述第一集流构件与所述第二集流段之间，所述绝缘件被配置为绝缘隔离所述第一集流构件和所述第二集流段。

在上述技术方案中，通过在第一集流构件与第二极片的第二集流段之间设置绝缘件，以实现第一集流构件与第二集流段之间的绝缘隔离，从而能够有效缓解第一极片与第二极片出现短接的现象，进而有利于降低电池单体出现内部短路的风险。

在一些实施例中，所述端盖、所述第一集流构件和所述第一集流段的材质相同。

在上述技术方案中，通过将端盖、第一集流构件和第一集流段均设置为相同材质的结构，从而便于同材质的部件之间的相互连接，有利于降低电池单体的制造难度。

在一些实施例中，所述端盖和所述第一集流构件的材质均为铜。

在上述技术方案中，通过将端盖和第一集流构件的材质均设置为铜，从而有利于降低端盖和第一集流构件的电阻率，进而能够有效降低电池单体的内阻，以提升电池单体的使用性能。

第二方面，本申请实施例还提供一种电池，包括箱体和上述的电池单体；所述电池单体用于容纳于所述箱体内。

第三方面，本申请实施例还提供一种用电装置，包括上述的电池。

第四方面，本申请实施例还提供一种电池单体的制造方法，包括：提供壳体，所述壳体具有开口；提供端盖；提供电极组件，所述电极组件包括第一极片，所述第一极片具有未涂覆活性物质层的第一集流段；

提供第一集流构件；将所述第一集流构件套设于所述电极组件的外侧，并将所述第一集流构件与所述第一集流段相连；将所述电极组件和所述第一集流构件容纳于所述壳体内；将所述端盖盖合于所述开口，并将所述端盖与所述第一集流构件相连。

第五方面，本申请实施例还提供一种电池单体的制造设备，包括第一提供装置、第二提供装置、第三提供装置、第四提供装置、第一组装装置、第二组装装置和第三组装装置；所述第一提供装置用于提供壳体，所述壳体具有开口；所述第二提供装置用于提供端盖；所述第三提供装置用于提供电极组件，所述电极组件包括第一极片，所述第一极片具有未涂覆活性物质层的第一集流段；所述第四提供装置用于提供第一集流构件；所述第一组装 装置用于将所述第一集流构件套设于所述电极组件的外侧，并将所述第一集流构件与所述第一集流段相连；所述第二组装装置用于将所述电极组件和所述第一集流构件容纳于所述壳体内；所述第三组装装置用于将所述端盖盖合于所述开口，并将所述端盖与所述第一集流构件相连。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图；

图2为本申请一些实施例提供的电池的结构爆炸图；

图3为本申请一些实施例提供的电池单体的结构爆炸图；

图4为本申请一些实施例提供电池单体的剖视图；

图5为图4所示的电池单体的A处的局部放大图；

图6为本申请一些实施例提供的第一集流构件的剖视图；

图7为本申请又一些实施例提供的电池单体的剖视图；

图8为图7所示的电池单体的B处的局部放大图；

图9为本申请又一些实施例提供的电池单体的第一集流构件与第二集流构件的连接示意图；

图10为本申请一些实施例提供的电池单体的局部剖视图；

图11为本申请一些实施例提供的电池单体的制造方法的流程示意图；

图12为本申请一些实施例提供的电池单体的制造设备的示意性框图。

图标：1000-车辆；100-电池；10-箱体；11-第一箱本体；12-第二箱本体；20-电池单体；21-壳体；211-开口；22-端盖；221-电极端子；2211-注液孔；222-绝缘塑胶；23-电极组件；231-第一集流段；232-第二集流段；233-中心通道；24-第一集流构件；241-第一连接部；2411-通孔；242-第二连接部；2421-避让槽；243-第一容纳槽；25-第二集流构件；251-第三连接部；252-第四连接部；253-第二容纳槽；26-第三集流构件；27-密封件；28-绝缘件；281-第一部分；282-第二部分；200-控制器；300-马达。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本申请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；本申请中在申请的说明书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。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。

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。

在本申请的描述中，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”、“附接”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。另外，本申请中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚 度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。

本申请中，电池单体可以包括锂离子二次电池、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模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体或多个电池模块的箱体。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。

电池单体包括壳体、电极组件和电解液，壳体用于容纳电极组件和电解液。电极组件由正极极片、负极极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极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正极集流体的部分作为正极极耳，以通过正极极耳实现正极极片的电能输入或输出。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负极集流体的部分作为负极极耳，以通过负极极耳实现负极极片的电能输入或输出。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。

隔离膜的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)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。

电池具有能量密度高、环境污染小、功率密度大、使用寿命长、适应范围广、自放电系数小等突出的优点，是现今新能源发展的重要组成部分。电池的电池单体是由正极极片、负极极片和隔离膜通过卷绕或者叠片等方式组装成电极组件(裸电芯)，之后装入壳体，再盖上端盖，最后注入电解液后得到的。但是，随着电池技术的不断发展，对电池的循环使用寿命和使用安全等也提出了更高的要求。因此，电池单体的安全性能决定了电池在使用过程中的安全性。

发明人发现，对于一般的电池单体而言，电极组件的正极极片和负极极片需要与壳体或端盖电连接，以使壳体或端盖作为电池单体的正输出极或负输出极，因此，通常在电极组件的端部上设置与壳体或端盖电连接的极耳，极耳揉平后与壳体或端盖进行焊接，以实现电极组件与壳体或端盖之间的电连接，然而，在这种结构中，极耳的加工工艺较为复杂，且极耳与壳体或端盖之间的焊接难度较高，以导致电池单体的生产成本和生产效率无法优化。在现有技术中，为了降低电极组件与壳体或端盖之间的连接难度，将电极组件的正极极片的正极集流体先卷绕与端盖的连接管上，然后将正极极片、隔离膜和负极极片进行卷绕，之后将负极极片的负极集流体沿电极组件的周向包覆于电极组件的外周侧，并将负极集流体焊接于壳体上，从而使得电极组件通过壳体和端盖实现电池单体的正输出极和负输出极，但是，采用这种结构的电池单体在后期使用过程中发生膨胀或收缩变形时会导致壳体发生变形，从而极容易造成电极组件与壳体连接失效的现象，一方面不利于提升电池单体的使用寿命和使用性能，另一方面极容易造成电池单体因电连接不稳定而产生析锂或内部温升的风险，以导致电池单体在后期使用过程中存在较大的安全隐患。

基于上述考虑，为了解决电池单体在后期使用过程中存在较大的安全隐患，从而不利于消费者的使用安全的问题，发明人经过深入研究，设计了一种电池单体，电池单体包括壳体、端盖、电极组件和第一集流构件，端盖盖合于壳体的开口处，电极组件和第一集流构件均设置于壳体内，电极组件具有第一极片，第一极片具有第一集流段，第一集流构件套设于电极组件的外侧，且第一集流构件连接于端盖和第一集流段。

在上述的电池单体中，通过在电极组件的外侧套设第一集流构件，并将第一极片的第一集流段通过第一集流构件与端盖相连，从而实现电极组件的电能输入或输出，采用这种结构的电池单体一方面能够有效提升电池单体的结构稳定性，以减少电极组件在后期使用过程中在壳体内出现晃动的现象，从而有利于降低因电极组件的晃动而造成第一极片的第一集流段与端盖出现连接失效的风险，另一方面无需通过第一极片的第一集流段与壳体相连的结构来实现电能的输入或输出，从而能够有效缓解电池单体的壳体在后期使用过程中发生膨胀或收缩变形时与第一集流段出现连接失效的现象，以减少电池单体出现电连接不稳定或失效的风险，进而有利于提升电池单体的使用寿命，且能够有效降低电池单体因电连接不稳定而产生析锂或内部温升的风险，以减少电池单体在后期使用过程中存在的安全隐患。

本申请实施例公开的电池单体可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本申请公开的电池单体、电池等组成该用电装置的电源系统，这样，能够有效降低电池单体在后期使用过程中出现析锂或内部温升的风险，以提升电池的使用安全性。

本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置，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1000为例进行说明。

请参照图1，图1为本申请一些实施例提供的车辆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的内部设置有电池100，电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。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。车辆1000还可以包括控制器200和马达300，控制器200用来控制电池100为马达300供电，例如，用于车辆1000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100不仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。

请参照图2，图2为本申请一些实施例提供的电池100的结构爆炸图。电池100包括箱体10和电池单体20，电池单体20用于容纳于箱体10内。其中，箱体10用于为电池单体20提供装配空间，箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体10可以包括第一箱本体11和第二箱本体12，第一箱本体11与第二箱本体12相互盖合，第一箱本体11和第二箱本体12共同限定出用于容纳电池单体20的装配空间。第二箱本体12可以为一端开放的空心结构，第一箱本体11可以为板状结构，第一箱本体11盖合于第二箱本体12的开放侧，以使第一箱本体11与第二箱本体12共同限定出装配空间；第一箱本体11和第二箱本体12也可以是均为一侧开放的空心结构，第一箱本体11的开放侧盖合于第二箱本体12的开放侧。当然，第一箱本体11和第二箱本体12形成的箱体10可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。

在电池100中，电池单体20可以是多个，多个电池单体20之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内；当然，电池100也可以是多个电池单体20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，并容纳于箱体10内。电池100还可以包括其他结构，例如，该电池100还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体20之间的电连接。

其中，每个电池单体20可以为二次电池或一次电池；还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池，但不局限于此。电池单体20可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。示例性的，在图2中，电池单体20为圆柱形。

根据本申请的一些实施例，参照图3、图4和图5，图3为本申请一些实施例提供的电池单体20的结构爆炸图，图4为本申请一些实施例提供电池单体20的剖视图，图5为图4所示的电池单体20的A处的局部放大图。本申请提供了一种电池单体20，电池单体20包括壳体21、端盖22、电极组件23和第一集流构件24。壳体21具有开口211，端盖22盖合于开口211。电极组件23容纳于壳体21内，电极组件23包括第一极片，第一极片具有未涂覆活性物质层的第一集流段231。第一集流构件24位于壳体21内，并套设于电极组件23的外侧，第一集流构件24用于连接端盖22和第一集流段231，以实现端盖22与第一极片电连接。

其中，第一极片具有未涂覆活性物质层的第一集流段231，即第一集流段231为第一极片上未涂覆活性物质层的集流体的部分。

需要说明的是，第一极片可以是电极组件23的正极极片，也可以为电极组件23的负极极片。示例性的，在本实施例中，第一极片为电极组件23的负极极片。

可选地，壳体21还可以用于容纳电解质，例如电解液。壳体21可以是多种结构形式。壳体21的材质也可以是多种，比如，铜、铁、铝、钢、铝合金等。

在组装电池单体20时，可先将电极组件23放入壳体21内，并向壳体21内填充电解质，再将端盖22盖合于壳体21的开口211并形成密封连接，以形成用于容纳电极组件23和电解质的密封空间。示例性的，端盖22焊接于壳体21。

壳体21可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。壳体21的形状可根据电极组件23的具体形状来确定。比如，若电极组件23为圆柱体结构，则可选用为圆柱体结构；若电极组件23为长方体结构，则可选用长方体结构。当然，端盖22也可以是多种结构，比如，端盖22为板状结构、一端开口211的空心结构等。示例性的，在图3中，电极组件23为圆柱形结构，则壳体21为圆柱形壳体21。

可理解的，电池单体20并不仅仅局限于上述结构，电池单体20也可以是其他结构，比如，电池单体20包括壳体21和两个端盖22，壳体21为相对的两侧开口211的空心结构，一个端盖22对应盖合于壳体21的一个开口211处并形成密封连接，以形成用于容纳电极组件23和电解质的密封空间。

电极组件23是电池单体20中发生电化学反应的部件。电极组件23可以包括正极极片、负极极片和隔离膜。电极组件23可以是由正极极片、隔离膜和负极极片通过卷绕形成的卷绕式结构，也可以是由正极极片、隔离膜和负极极片通过层叠布置形成的层叠式结构。示例性的，在图3中，电极组件23为由正极极片、隔离膜和负极极片通过卷绕形成的卷绕式结构。

在一些实施例中，电池单体20还可以包括泄压机构，泄压机构安装于端盖22上，也可以安装于壳体21上。泄压机构用于在电池单体20的内部压力或温度达到预定值时泄放电池单体20内部的压力。

示例性的，泄压机构可以是诸如防爆阀、防爆片、气阀、泄压阀或安全阀等部件。

通过在电极组件23的外侧套设第一集流构件24，并将第一极片的第一集流段231通过第一集流构件24与端盖22相连，从而实现电极组件23的电能输入或输出，采用这种结构的电池单体20一方面能够有效提升电池单体20的结构稳定性，以减少电极组件23在后期使用过程中在壳体21内出现晃动的现象，从而有利于降低因电极组件23的晃动而造成第一极片的第一集流段231与端盖22出现连接失效的风险，另一方面无需通过第一极片的第一集流段231与壳体21相连的结构来实现电能的输入或输出，从而能够有效缓解电池单体20的壳体21在后期使用过程中发生膨胀或收缩变形时与第一集流段231出现连接失效的现象，以减少电池单体20出现电连接不稳定或失效的风险，进而有利于提升电池单体20的使用寿命，且能够有效降低电池单体20因电连接不稳定而产生析锂或内部温升的风险，以减少电池单体20在后期使用过程中存在的安全隐患。

根据本申请的一些实施例，参照图4和图5，并请进一步参照图6，图6为本申请一些实施例提供的第一集流构件24的剖视图。第一集流构件24包括第一连接部241和第二连接部242。沿端盖22的厚度方向，第一连接部241位于端盖22和电极组件23之间，第一连接部241连接于端盖22。第二连接部242围设于第一连接部241的周围，第二连接部242套设于电极组件23的外侧，并用于与第一集流段231连接。

其中，第一连接部241和第二连接部242共同界定出供电极组件23在端盖22的厚度方向上靠近端盖22的一端插入的第一容纳槽243，以使第二连接部242能够套设于电极组件23的外侧。

可选地，第一连接部241和第二连接部242可以为一体式结构，也可以为分体式结构。当第一连接部241和第二连接部242为一体式结构时，第一连接部241和第二连接部242通过冲压或铸造工艺成型；当第一连接部241和第二连接部242为分体式结构时，第一连接部241可以采用焊接、卡接或螺栓螺接等方式连接于第二连接部242。

通过将第一集流构件24设置为相互连接的第一连接部241和第二连接部242，且第二连接部242围设于第一连接部241的周围，以形成套筒结构的第一集流构件24，采用这种结构的第一集流构件24一方面能够提升电极组件23与第一集流构件24之间的装配稳定性，另一方面通过将第一连接部241与端盖22相连的结构能够有效增加第一集流构件24与端盖22之间的连接面积，从而有利于保证第一集流构件24与端盖22的过流稳定性，以降低因过流不足而出现局部温升的风险。

根据本申请的一些实施例，请参见图3、图4和图5所示，第一集流段231形成电极组件23的外周面的至少部分。

其中，第一集流段231形成电极组件23的外周面的至少部分，即电极组件23的第一极片在卷绕收尾处的集流体继续沿电极组件23的周向延长，从而形成电极组件23的外周面的第一集流段231。

示例性的，在图4中，第一集流段231形成电极组件23的整个外周面，从而有利于提升第一集流段231与第一集流构件24的第二连接部242之间的连接面积。

电极组件23的外周面的至少部分由第一极片的第一集流段231形成，也就是说，第一集流段231沿电极组件23的周向包覆在电极组件23的外周侧，以使第一集流段231与第一集流构件24的第二连接部242相连后能够实现第一极片与第一集流构件24之间的电连接，采用这种结构的电池单体20一方面无需在电极组件23的端部加工用于与端盖22电连接的极耳，从而能够有效降低电池单体20的生产成本，且能够有效降低电极组件23与端盖22之间的连接难度，有利于提升电池单体20的生产效率，另一方面使得电解液可以通过电极组件23的端部直接对电极组件23进行浸润，从而有利于提升电极组件23的浸润效果。

在一些实施例中，第一集流段231焊接于第二连接部242的内周面。和/或，端盖22焊接于第一连接部241。

示例性的，第一集流段231与第二连接部242之间以及端盖22与第一连接部241之间均为焊接。在其他实施例中，第一集流段231与第二连接部242之间以及端盖22与第一连接部241之间也可以采用抵接的方式相连。

采用焊接的方式连接第一集流段231和第二连接部242以及端盖22和第一连接部241，有利于提高第一集流段231与第二连接部242以及端盖22与第一连接部241之间的连接可靠性和稳定性。此外，通过将第一集流段231与第二连接部242的内周面进行焊接有利于增加第一集流段231与第二连接部242之间的连接面积，从而有利于保证第一集流段231与第二连接部242的之间的过流面积。

根据本申请的一些实施例，参照图7、图8和图9，图7为本申请又一些实施例提供的电池单体20的剖视图，图8为图7所示的电池单体20的B处的局部放大图，图9为本申请又一些实施例提供的电池单体20的第一集流构件24与第二集流构件25的连接示意图。沿端盖22的厚度方向，第一集流段231形成电极组件23背离端盖22的一端。电池单体20还包括第二集流构件25，第二集流构件25位于壳体21内，并套设于电极组件23的外 侧，第二集流构件25连接于第二连接部242和第一集流段231。

其中，第一集流段231形成电极组件23背离端盖22的一端，即第一极片在电极组件23背离端盖22的一端形成有用于与端盖22电连接的极耳，极耳为第一极片未涂覆活性物质层的集流体的部分。第一集流段231连接于第二集流构件25，第二集流构件25连接于第一集流构件24，以实现第一集流段231与端盖22之间的电连接。

通过将第一极片的第一集流构件24设置于电极组件23背离端盖22的一端上，并将第二集流构件25套设于电极组件23的外侧，以通过第二集流构件25连接第一集流段231和第一集流构的第二连接部242能够实现第一极片与端盖22之间的电连接，结构简单，且便于制造。

根据本申请的一些实施例，请继续参见图7、图8和图9，第二集流构件25包括第三连接部251和第四连接部252。沿端盖22的厚度方向，第三连接部251位于第一集流段231远离端盖22的一侧，第三连接部251连接于第一集流段231。第四连接部252围设于第三连接部251的周围，第四连接部252套设于电极组件23的外侧，并与第二连接部242连接。

其中，第三连接部251和第四连接部252共同界定出供电极组件23在端盖22的厚度方向上远离端盖22的一端插入的第二容纳槽253，以使第四连接部252能够套设于电极组件23的外侧。在第一集流构件24与第二集流构件25相连后，第一集流构件24的第一容纳槽243和第二集流构件25的第二容纳槽253共同限定出用于容纳电极组件23的容纳腔。

示例性的，第二集流构件25的材质为铜。

可选地，第三连接部251和第四连接部252可以为一体式结构，也可以为分体式结构。当第三连接部251和第四连接部252为一体式结构时，第三连接部251和第四连接部252通过冲压或铸造工艺成型；当第三连接部251和第四连接部252为分体式结构时，第三连接部251可以采用焊接、卡接或螺栓螺接等方式连接于第四连接部252。

通过将第二集流构件25设置为相互连接的第三连接部251和第四连接部252，且第四连接部252围设于第三连接部251的周围，以形成套筒结构的第二集流构件25，采用这种结构的第二集流构件25一方面能够提升电极组件23与第二集流构件25之间的装配稳定性和可靠性，另一方面通过将第三连接部251与第一极片的第一集流段231相连的结构能够有效增加第二集流构件25与第一集流段231之间的连接面积，从而有利于保证第二集流构件25与第一集流段231的过流稳定性，以降低因过流不足而出现局部温升的风险。

根据本申请的一些实施例，参见图8和图9所示，沿端盖22的厚度方向，第二连接部242的部分与第四连接部252的部分相互重叠并焊接，以形成重叠区域。

其中，第二连接部242的部分与第四连接部252的部分相互重叠并焊接，即在端盖22的厚度方向上，第四连接部252的部分延伸至第二连接部242的内周侧或外周侧，以形成相互重叠的重叠区域，且第二连接部242与第四连接部252相互重叠的部分相互焊接。示例性的，在图9中，第四连接部252的部分延伸至第二连接部242的内周侧，以形成重叠区域。

通过将第二连接部242与第四连接部252相连的部分相互重叠并焊接，从而能够有效提升第一集流构件24与第二集流构件25的连接稳定性和可靠性，以降低第一集流构件24与第二集流构件25出现脱焊的风险，且有利于增加第一集流构件24与第二集流构件25之间的接触面积，以保证过流稳定性。

在一些实施例中，第一集流段231焊接于第三连接部251。和/或，端盖22焊接于第一连接部241。

示例性的，第一集流段231与第三连接部251之间以及端盖22与第一连接部241之间均为焊接。在其他实施例中，第一集流段231与第三连接部251之间以及端盖22与第一连接部241之间也可以采用抵接的方式相连。

采用焊接的方式连接第一集流段231和第三连接部251以及端盖22和第一连接部241，有利于提高第一集流段231与第三连接部251以及端盖22与第一连接部241之间的连接稳定性和可靠性。

根据本申请的一些实施例，请参照图10，图10为本申请一些实施例提供的电池单体20的局部剖视图。端盖22上绝缘安装有电极端子221。电极组件23还包括第二极片，第二极片具有未涂覆活性物质层的第二集流段232，沿端盖22的厚度方向，第二集流段232形成电极组件23靠近端盖22的一端，第二集流段232用于连接于电极端子221，以实现第二极片与电极端子221电连接。

其中，第二集流段232形成电极组件23靠近端盖22的一端，即第二极片在电极组件23靠近端盖22的一端形成有用于与电极端子221电连接的极耳。第二极片与第一极片极性相反，在本实施例中，第二极片为正极极片。

在上述描述中，端盖22上绝缘安装有电极端子221，即电极端子221与端盖22未形成电流导通，电极端子221和端盖22为电池单体20极性相反的两个部件。

示例性的，在图10中，端盖22上开设有安装孔，电极端子221穿设于安装孔内，且电极端子221与端盖22之间设置有绝缘塑胶222，以实现电极端子221绝缘安装于端盖22上。对应的，结合图6和图10所示，第一集流构件24的第一连接部241上形成有供电极端子221穿过的通孔2411，以使电极端子221能够与第二集流段232连接。

可选地，电池单体20还可以包括第三集流构件26，第三集流构件26设置于壳体21内，沿端盖22的厚度方向，第三集流构件26位于电极端子221与第二集流段232之间，电极端子221和第二集流段232通过第三集流构件26连接，以实现第二极片与电极端子221之间的电连接。

其中，第二集流段232焊接于第三集流构件26，且第三集流构件26焊接于电极端子221，在其他实施例中，第二集流段232也可以抵接于第三集流构件26，同样的，第三集流构件26也可以抵接于电极端子221，以实现第二极片与电极端子221电连接。当然，第二集流段232与电极端子221也可以为直接连接，比如，焊接或抵接。

示例性的，第三集流构件26为圆盘状结构，且第三集流构件26的材质为铝。当然，在其他实施例中，第三集流构件26的结构和材质均可以是多种，比如，第三集流构件26为多边形盘状结构，第三集流构件26的材质为铜、镍等。

在一些实施例中，请继续参见图10所示，电极组件23的中心位置形成有中心通道233，电极端子221上开设有用于向壳体21内注入电解液的注液孔2211，中心通道233与注液孔2211连通。

其中，电池单体20还包括密封件27，密封件27设置于电极端子221，密封件27被配置为封堵注液孔2211。

示例性的，密封件27的材质可以为橡胶、硅胶或塑胶等。

通过将第二极片的第二集流段232设置于电极组件23靠近端盖22的一端，并与端盖22上的电极端子221相连，以实现第二极片的电能的输入或输出，采用这种结构的电极组件23有利于保证电极组件23的中心位置具有足够的通气空间，一方面便于在后期使用过程中向壳体21内加注电解液，另一方面便于电池单体20的内部的气体流通，以缓解电池单体20的内部气压过高的现象，从而有利于提升电池单体20的使用安全性能。

根据本申请的一些实施例，参照图10所示，电池单体20还包括绝缘件28。绝缘件28设置于第一集流构件24与第二集流段232之间，绝缘件28被配置为绝缘隔离第一集流构件24和第二集流段232。

其中，绝缘件28包括第一部分281和第二部分282，第一部分281沿端盖22的厚度方向位于第一连接部241与第三集流构件26之间，第二部分282围设于第一部分281的周围，第二部分282套设于电极组件23的外侧，且第二部分282位于第二连接部242与电极组件23之间，以实现第一集流构件24与第二集流段232之间以及第一集流构件24与第三集流构件26之间的绝缘隔离。

示例性的，绝缘件28的材质可以为橡胶、塑胶或硅胶等。

在一些实施例中，结合图6和图10所示，第一集流构件24的第二连接部242的内周面上开设有避让槽2421，避让槽2421用于容纳绝缘件28的第二部分282，以缩小第一集流构件24的第二连接部242与电极组件23之间的间隙，从而便于第一集流构件24的第二连接部242与第一极片的第一集流段231相连。

通过在第一集流构件24与第二极片的第二集流段232之间设置绝缘件28，以实现第一集流构件24与第二集流段232之间的绝缘隔离，从而能够有效缓解第一极片与第二极片出现短接的现象，进而有利于降低电池单体20出现内部短路的风险。

根据本申请的一些实施例，端盖22、第一集流构件24和第一集流段231的材质相同。

通过将端盖22、第一集流构件24和第一集流段231均设置为相同材质的结构，从而便于同材质的部件之间的相互连接，有利于降低电池单体20的制造难度。

在一些实施例中，端盖22和第一集流构件24的材质均为铜。对应的，第一极片的第一集流段231的材质也为铜。当然，在其他实施例中，端盖22的材质和第一集流构件24的材质也可以为镍或铝等。

通过将端盖22和第一集流构件24的材质均设置为铜，从而有利于降低端盖22和第一集流构件24的电阻率，进而能够有效降低电池单体20的内阻，以提升电池单体20的使用性能。

根据本申请的一些实施例，本申请还提供了一种电池100，包括箱体10和以上任一方案的电池单体20，电池单体20用于容纳于箱体10内。

根据本申请的一些实施例，本申请还提供了一种用电装置，包括以上任一方案的电池100，并且电池100用于为用电装置提供电能。

用电装置可以是前述任一应用电池100的设备或系统。

根据本申请的一些实施例，参见图3-图6所示，本申请提供了一种电池单体20，包括壳体21、端盖22、电极组件23、第一集流构件24、第三集流构件26和绝缘件28。壳体21具有开口211，端盖22盖合于开口211处，端盖22上绝缘安装有电极端子221。电极组件23容纳于壳体21内，电极组件23包括极性相反的第一极片和第二极片，第一极片具有未涂覆活性物质层的第一集流段231，第一集流段231形成电极组件23的外周面，第二极片具有未涂覆活性物质层的第二集流段232，第二集流段232形成电极组件23靠近端盖22的一端，第三集流构件26沿端盖22的厚度方向设置于第二集流段232与端盖22之间，第二集流段232通过第三集流构件26连接于电极端子221。第一集流构件24包括第一连接部241和第二连接部242，第一连接部241沿端盖22的厚度方向设置于端盖22和电极组件23之间，第一连接部241连接于端盖22，第二连接部242围设于第一连接部241的周围，且第二连接部242套设于电极组件23的外侧，第二连接部242的内周面连接于第一集流段231，以实现第一极片与端盖22之间的电连接。绝缘件28的部分位于电极组件23与第一集流构件24的第二连接部242之间，且绝缘件28的部分位于第三集流构件26与第一集流构件24的第一连接部241之间，以绝缘隔离第一集流构件24与第二集流段232。

本申请实施例还提供一种电池单体20的制造方法，请参照图11，图11为本申请一些实施例提供的电池单体20的制造方法的流程示意图。该制造方法包括：

S100：提供壳体21，壳体21具有开口211；

S200：提供端盖22；

S300：提供电极组件23，电极组件23包括第一极片，第一极片具有未涂覆活性物质层的第一集流段231；

S400：提供第一集流构件24；

S500：将第一集流构件24套设于电极组件23的外侧，并将第一集流构件24与第一集流段231相连；

S600：将电极组件23和第一集流构件24容纳于壳体21内；

S700：将端盖22盖合于开口211，并将端盖22与第一集流构件24相连。

需要说明的是，通过上述各实施例提供的制造方法制造的电池单体20的相关结构，可参见前述各实施例提供的电池单体20，在此不再赘述。

本申请实施例还提供一种电池单体20的制造设备，请参照图12，图12为本申请一些实施例提供的电池单体20的制造设备的示意性框图。制造设备包括第一提供装置、第二提供装置、第三提供装置、第四提供装置、第一组装装置、第二组装装置和第三组装装置。

第一提供装置用于提供壳体21，壳体21具有开口211。第二提供装置用于提供端盖22。第三提供装置用于提供电极组件23，电极组件23包括第一极片，第一极片具有未涂覆活性物质层的第一集流段231。第四提供装置用于提供第一集流构件24。第一组装装置用于将第一集流构件24套设于电极组件23的外侧，并将第一集流构件24与第一集流段231相连。第二组装装置用于将电极组件23和第一集流构件24容纳于壳体21内。第三组装装置用于将端盖22盖合于开口211，并将端盖22与第一集流构件24相连。

需要说明的是，通过上述实施例提供的制造设备制造的电池单体20的相关结构，可参见前述各实施例提供的电池单体20，在此不再赘述。

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结合。

以上仅为本申请的优选实施例而已，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 (16)

1. 一种电池单体，包括：

   壳体，具有开口；

   端盖，盖合于所述开口；

   电极组件，容纳于所述壳体内，所述电极组件包括第一极片，所述第一极片具有未涂覆活性物质层的第一集流段；以及

   第一集流构件，位于所述壳体内，并套设于所述电极组件的外侧，所述第一集流构件用于连接所述端盖和所述第一集流段，以实现所述端盖与所述第一极片电连接。
2. 根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述第一集流构件包括：

   第一连接部，沿所述端盖的厚度方向，所述第一连接部位于所述端盖和所述电极组件之间，所述第一连接部连接于所述端盖；

   第二连接部，围设于所述第一连接部的周围，所述第二连接部套设于所述电极组件的外侧，并用于与所述第一集流段连接。
3. 根据权利要求2所述的电池单体，其中，所述第一集流段形成所述电极组件的外周面的至少部分。
4. 根据权利要求3所述的电池单体，其中，所述第一集流段焊接于所述第二连接部的内周面；和/或

   所述端盖焊接于所述第一连接部。
5. 根据权利要求2所述的电池单体，其中，沿所述端盖的厚度方向，所述第一集流段形成所述电极组件背离所述端盖的一端；

   所述电池单体还包括第二集流构件，所述第二集流构件位于所述壳体内，并套设于所述电极组件的外侧，所述第二集流构件连接于所述第二连接部和所述第一集流段。
6. 根据权利要求5所述的电池单体，其中，所述第二集流构件包括：

   第三连接部，沿所述端盖的厚度方向，所述第三连接部位于所述第一集流段远离所述端盖的一侧，所述第三连接部连接于所述第一集流段；

   第四连接部，围设于所述第三连接部的周围，所述第四连接部套设于所述电极组件的外侧，并与所述第二连接部连接。
7. 根据权利要求6所述的电池单体，其中，沿所述端盖的厚度方向，所述第二连接部的部分与所述第四连接部的部分相互重叠并焊接，以形成重叠区域。
8. 根据权利要求6或7所述的电池单体，其中，所述第一集流段焊接于所述第三连接部；和/或

   所述端盖焊接于所述第一连接部。
9. 根据权利要求1-8任一项所述的电池单体，其中，所述端盖上绝缘安装有电极端子；

   所述电极组件还包括第二极片，所述第二极片具有未涂覆活性物质层的第二集流段，沿所述端盖的厚度方向，所述第二集流段形成所述电极组件靠近所述端盖的一端，所述第二集流段用于连接于所述电极端子，以实现所述第二极片与所述电极端子电连接。
10. 根据权利要求9所述的电池单体，其中，所述电池单体还包括：

    绝缘件，设置于所述第一集流构件与所述第二集流段之间，所述绝缘件被配置为绝缘隔离所述第一集流构件和所述第二集流段。
11. 根据权利要求1-10任一项所述的电池单体，其中，所述端盖、所述第一集流构件和所述第一集流段的材质相同。
12. 根据权利要求1-11任一项所述的电池单体，其中，所述端盖和所述第一集流构件的材质均为铜。
13. 一种电池，包括：

    箱体；以及

    根据权利要求1-12任一项所述的电池单体，所述电池单体用于容纳于所述箱体内。
14. 一种用电装置，包括根据权利要求13所述的电池。
15. 一种电池单体的制造方法，包括：

    提供壳体，所述壳体具有开口；

    提供端盖；

    提供电极组件，所述电极组件包括第一极片，所述第一极片具有未涂覆活性物质层的第一集流段；

    提供第一集流构件；

    将所述第一集流构件套设于所述电极组件的外侧，并将所述第一集流构件与所述第一集流段相连；

    将所述电极组件和所述第一集流构件容纳于所述壳体内；

    将所述端盖盖合于所述开口，并将所述端盖与所述第一集流构件相连。
16. 一种电池单体的制造设备，包括：

    第一提供装置，用于提供壳体，所述壳体具有开口；

    第二提供装置，用于提供端盖；

    第三提供装置，用于提供电极组件，所述电极组件包括第一极片，所述第一极片具有未涂覆活性物质层的第一集流段；

    第四提供装置，用于提供第一集流构件；

    第一组装装置，用于将所述第一集流构件套设于所述电极组件的外侧，并将所述第一集流构件与所述第一集流段相连；

    第二组装装置，用于将所述电极组件和所述第一集流构件容纳于所述壳体内；以及

    第三组装装置，用于将所述端盖盖合于所述开口，并将所述端盖与所述第一集流构件相连。