CN117256070A - 电池模组、电池包和用电装置 - Google Patents

电池模组、电池包和用电装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供电池模组、电池包和用电装置。本申请的电池模组，包括：第一电池单体和第二电池单体，所述第一电池单体的数量a大于等于所述第二电池单体的数量b，设所述第一电池单体的体积能量密度E1与厚度T1的乘积为X1，所述第二电池单体的体积能量密度E2与厚度T2的乘积为X2，X1/X2满足：0.35≤X1/X2≤18。由此，提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体体积能量密度。

Description

电池模组、电池包和用电装置 技术领域
本申请涉及电池领域，尤其涉及一种电池模组、电池包和用电装置。
背景技术
近年来，随着锂离子等二次电池技术的不断发展，二次电池被广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。
现有技术中，多个电池单体可通过串联、并联或混联的方式连接以实现较大的容量或功率。已知有将相同尺寸的不同种类(化学体系)的电池单体混合串联以延缓电池模组的热扩散的技术。但是，在将不同化学体系的电池单体串联时，由于各种电池单体的能量密度和充放电特性的差异，电池模组中各电池单体的均匀性较差，各电池单体间的能量传递较慢，影响整体电池模组的能量发挥和安全性能。
发明内容
本申请是鉴于上述技术问题而做出的，其目的在于，提供一种能够提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体体积能量密度的电池模组、电池包和用电装置。
为了达到上述目的，本申请的第一方面提供一种电池模组，包括：第一电池单体和第二电池单体，所述第一电池单体的数量a大于等于所述第二电池单体的数量b，设所述第一电池单体的体积能量密度E1与厚度T1的乘积为X1，所述第二电池单体的体积能量密度E2与厚度T2的乘积为X2，X1/X2满足：0.35≤X1/X2≤18。
由此，本申请通过将体积能量密度与厚度的乘积的比值满足规定范围的不同电池单体混合串联，从而能够提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体体积能量密度。
在任意实施方式中，X1/X2满足：0.45≤X1/X2≤4.5，可选地，满足：0.7≤X1/X2≤1.4。由此，能够进一步提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体体积能量密度。
在任意实施方式中，所述第一电池单体的数量a和所述第二电池单体的数量b满足：1≤a/b≤50，可选地，满足：2≤a/b≤10。由此，能够进一步提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体体积能量密度。
在任意实施方式中，所述第二电池单体的体积能量密度E2大于600Wh/L时，所述第一电池单体的厚度T1与所述第二电池单体的厚度T2的比值T1/T2、所述第一电池单体的数量a和所述第二电池单体的数量b的比值满足：1.05≤(T1/T2)*(a/b)≤1000，可选地，满足：5≤(T1/T2)*(a/b)≤200；所述第二电池单体的体积能量密度E2小于600Wh/L时，所述第一电池单体的厚度T1与所述第二电池单体的厚度T2的比值T1/T2、所述第一电池单体的数量a和所述第二电池单体的数量b的比值满足：1≤(T1/T2)*(a/b)≤1000，可选地，满足：1≤(T1/T2)*(a/b)≤250。由此，能够以合理的数量比来排布第一电池单体和第二电池单体，抑制电池模组发生热蔓延。
在任意实施方式中，所述第一电池单体的厚度T1与所述第二电池单体的厚度T2满足：1＜T1/T2≤20，可选地，满足：1.02≤T1/T2≤5，可选地，满足：1.05≤T1/T2≤2.1。由此，通过第一电池单体和第二电池单体的厚度比在上述范围内，能够进一步提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体体积能量密度。
在任意实施方式中，所述第一电池单体的体积V1与所述第二电池单体的体积V2满足：1≤V1/V2≤20，可选地，满足：1≤V1/V2≤5，可选地，满足：1≤V1/V2≤2.1。由此，能够进一步提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体体积能量密度。
在任意实施方式中，所述第一电池单体的体积能量密度E1与所 述第二电池单体的体积能量密度E1满足：0.3≤E1/E2≤1。由此，能够进一步提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体体积能量密度。
在任意实施方式中，所述第一电池单体的体积能量密度E1满足：155Wh/L≤E1≤500Wh/L。由此，能够进一步抑制电池模组发生热蔓延。
在任意实施方式中，所述第二电池单体的体积能量密度E2满足：450Wh/L≤E2≤800Wh/L。由此，能够进一步抑制电池模组发生热蔓延。
在任意实施方式中，所述第一电池单体的重量能量密度G1与所述第二电池单体的重量能量密度G2满足：0.3≤G1/G2≤1。由此，能够提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体重量能量密度。
在任意实施方式中，所述第一电池单体的重量能量密度G1满足：65Wh/kg≤G1≤235Wh/kg。由此，能够进一步提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体重量能量密度。
在任意实施方式中，所述第二电池单体的重量能量密度G2满足：220Wh/kg≤G2≤400Wh/kg。由此，能够进一步提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体重量能量密度。
在任意实施方式中，在垂直所述第一电池单体的厚度T1的截面中，所述第一电池单体和所述第二电池单体具有大致相同的截面积，并且所述第一电池单体的高度H1和所述第二电池单体的高度H2满足：0.9≤H1/H2≤1.1，可选地，满足：H1/H2＝1，所述第一电池单体的宽度W1和所述第二电池单体的宽度W2满足：0.9≤W1/W2≤1.1，可选地，满足：W1/W2＝1。由此，能够减少各电池单体排布时的多余空间，提高电池模组的整体体积能量密度。
在任意实施方式中，所述第一电池单体或多个所述第一电池单体的并联电池组串联连接于所述第二电池单体或多个所述第二电池单体的并联电池组。由此，可以实现较大的容量或功率。
在任意实施方式中，所述第一电池单体是钠离子电池，所述第二电池单体是锂离子电池；或者，所述第一电池单体是磷酸铁锂、 磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂、钛酸锂、磷酸钒锂电池中的一种或者几种，所述第二电池单体是镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍钴锰铝酸锂、钴酸锂、镍锰酸锂电池中的一种或者几种。由此，能够混合不同化学体系的电池单体，发挥各体系电池的优势。
在任意实施方式中，所述第二电池单体经由多个所述第一电池单体隔开设置。由此，能够进一步抑制电池模组发生热蔓延。
在任意实施方式中，所述第二电池单体的一部分设置于所述电池模组的端部或中间。由此，第二电池单体产生的热量能够快速地与外界发生热交换，能够进一步抑制电池模组发生热蔓延。
本申请的第二方面提供一种电池包，其包括本申请的第一方面的电池模组。
本申请的第三方面提供一种用电装置，其包括本申请的第二方面的电池包。
发明效果
采用本发明，从而能够提供各电池单体的能量密度分布均匀性和整体体积能量密度的电池模组、电池包和用电装置。
附图说明
图1是本申请一实施方式的二次电池的示意图。
图2是图1所示的本申请一实施方式的二次电池的分解图。
图3是本申请一实施方式的电池模组的示意图。
图4是本申请一实施方式的电池包的示意图。
图5是图4所示的本申请一实施方式的电池包的分解图。
图6是本申请一实施方式的二次电池用作电源的用电装置的示意图。
附图标记说明
1电池包；2上箱体；3下箱体；4电池模组；5电池单体；5A第一电池单体；5B第二电池单体；端面5a，5b；侧面5c，5d，5e，5f；51壳体；52电极组件；53盖板。
具体实施方式
以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的电池包和用电装置的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
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。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，如果列出了最小范围值1和2、并且列出了最大范围值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。
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，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。
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。
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)；A为假(或不存在)而B为真(或存在)；或A和B都为真(或存在)。
目前，从市场形式的发展来看，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。
本申请发明人注意到，由不同种类的电池单体混合串联组成的电池模组中，由于各电池单体间的能量密度不同，造成电池模组内能量密度分布不均，各电池单体间的能量传递较慢，影响整体电池模组的能量发挥和安全性能。
于是，本申请发明人想到，将不同类型的电池单体排列而组成电池模组或电池包时，将各电池单体的高度和长度设置为大致相等，并且通过将各电池单体的厚度T与体积能量密度E的乘积之比((E1*T1)/(E2*T2))设置在一定范围内，能够使模组内能量密度分布均匀，从而提高整体电池模组的能量发挥和安全性能。
[电池单体]
本申请对二次电池的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。例如，图1是作为一个示例的方形结构的二次电池的电池单体5。
电池单体5包括一对端面5a，5b和连接一对端面5a，5b的侧面5c，5d，5e，5f，从平行于端面的方向(垂直于高度方向D1的方向)观察时，电池单体5具有最大投影面积的侧面5c，5e设为第一侧面(平行于高度方向D1和宽度方向D3的平面)，垂直于第一侧面5c，5e的方向(厚度方向D2)上的电池单体的最大长度为电池单体的厚度T。
在一些实施方式中，参照图2，外包装可包括壳体51和盖板53。其中，壳体51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51具有与容纳腔连通的开口，盖板53能够盖设于所述开口，以封闭所述容纳腔。正极极片、负极极片和隔离膜可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件52。电极组件52封装于所述容纳腔内。电解液浸润于电极组件52中。二次电池5所含电极组件52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。
[电池模组]
图3是作为一个示例的电池模组4。参照图3，在电池模组4中，多个电池单体5A、5B可以是沿电池模组4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5进行固定。可选地，电池模组4还可以包括具有容纳空间的外壳，多个二次电池5容纳于该容纳空间。
本申请的一个实施方式中，本申请提出了一种电池模组，包括：第一电池单体5A和第二电池单体5B，第一电池单体5A的数量a大于等于第二电池单体5B的数量b，设第一电池单体5A的体积能量密度E1与厚度T1的乘积为X1，第二电池单体5B的体积能量密度E2与厚度T2的乘积为X2，X1/X2满足：0.35≤X1/X2≤18。
由此，本申请通过将体积能量密度与厚度的乘积的比值满足规定范围的不同电池单体混合串联，从而能够提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体体积能量密度。
本申请发明人发现：E1*T1是第一种电池单体在垂直于其厚度 方向上单位面积内的能量，E2*T2是第二种电池单体在垂直于其厚度方向上单位面积内的能量，(E1*T1)/(E2*T2)反映了两种电池单体在模组和电池包内部以混合串联的方式组合的时候能量分布的均匀程度。(E1*T1)/(E2*T2)的值超出上述范围时，则混合串联模组内的能量分布都不均匀，能量的不均匀分布不仅影响模组和电池包的能量密度，还会影响模组和电池包内部能量的传递。当两种电池单体均选择较高能量密度，且更高能量密度电池单体的数量占比也较多时，则等效单体电池单体的能量密度较高，且模组和电池包的能量密度也较高。当混合串联的模组和电池包内部的能量分布较均匀时，则电池单体之间能量的一致性较高，因此在环境温度发生变化时，电池单体之间可以更快速地进行能量传递，则整体模组的高低温性能和安全性能较好。
在一些实施方式中，X1/X2满足：0.45≤X1/X2≤4.5，可选地，满足：0.7≤X1/X2≤1.4。由此，能够进一步提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体体积能量密度。
在一些实施方式中，第一电池单体5A的数量a和第二电池单体5B的数量b满足：1≤a/b≤50，可选地，满足：2≤a/b≤10。由此，能够进一步提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体体积能量密度。当a/b满足合适范围时，一方面能够通过设置合适比例的第二电池单体5B来提升整体体积能量密度，另一方面又能够降低过多的第二电池单体5B带来的热蔓延的风险。
在一些实施方式中，第二电池单体5B的体积能量密度E2大于600Wh/L时，第一电池单体5A的厚度T1与第二电池单体5B的厚度T2的比值T1/T2、第一电池单体5A的数量a和第二电池单体5B的数量b的比值满足：1.05≤(T1/T2)*(a/b)≤1000，可选地，满足：5≤(T1/T2)*(a/b)≤200；第二电池单体5B的体积能量密度E2小于600Wh/L时，第一电池单体5A的厚度T1与第二电池单体5B的厚度T2的比值T1/T2、第一电池单体5A的数量a和第二电池单体5B的数量b的比值满足：1≤(T1/T2)*(a/b)≤1000，可选地，满足：1≤(T1/T2)*(a/b)≤250。由此，能够以合理的数量比来排布第一电池 单体5A和第二电池单体5B，抑制电池模组发生热蔓延。即，根据第二电池单体5B的体积能量密度的高低(是否容易发生热失控)，将(T1/T2)*(a/b)设置在不同的范围，一方面能够在无热失控风险时尽量提高能量密度，另一反面能够在有热失控风险时抑制热失控的发生。具体而言，(T1/T2)*(a/b)是综合考虑第二电池单体厚度与设置数量比的参数，能够真实反映电池模组中较易发生热失控的第二电池单体5B在垂直于其厚度方向上的单位面积的能量占比。在第二电池单体5B的体积能量密度较高(较易发生热失控)时，通过将(T1/T2)*(a/b)设置在合适的范围内，能够避免第二电池单体5B导致的热失控，从而提高电池模组的安全性。
在一些实施方式中，第一电池单体5A的厚度T1与第二电池单体5B的厚度T2满足：1＜T1/T2≤20，可选地，满足：1.02≤T1/T2≤5，可选地，满足：1.05≤T1/T2≤2.1。由此，通过第一电池单体5A和第二电池单体5B的厚度比在上述范围内，能够进一步提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体体积能量密度。
在一些实施方式中，第一电池单体5A的体积V1与第二电池单体5B的体积V2满足：1≤V1/V2≤20，可选地，满足：1≤V1/V2≤5，可选地，满足：1≤V1/V2≤2.1。由此，能够进一步提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体体积能量密度。
在一些实施方式中，第一电池单体5A的体积能量密度E1与第二电池单体5B的体积能量密度E1满足：0.3≤E1/E2≤1。由此，能够进一步提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体体积能量密度。
在一些实施方式中，第一电池单体5A的体积能量密度E1满足：155Wh/L≤E1≤500Wh/L。由此，能够进一步抑制电池模组发生热蔓延。在一些实施方式中，第二电池单体5B的体积能量密度E2满足：450Wh/L≤E2≤800Wh/L。由此，能够进一步抑制电池模组发生热蔓延。通过第一电池单体5A和第二电池单体5B的体积能量密度的差异化设置，能够由体积能量密度较低的第一电池单体5A吸收体积能量密度较高的第二电池单体5B所产生的热量，从而抑制电池模组发生热蔓延。
在一些实施方式中，第一电池单体5A的重量能量密度G1与第二电池单体5B的重量能量密度G2满足：0.3≤G1/G2≤1。由此，能够提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体重量能量密度。
在一些实施方式中，第一电池单体5A的重量能量密度G1满足：65Wh/kg≤G1≤235Wh/kg。由此，能够进一步提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体重量能量密度。
在一些实施方式中，第二电池单体5B的重量能量密度G2满足：220Wh/kg≤G2≤400Wh/kg。由此，由此，能够进一步提高各电池单体的能量密度分布均匀性和整体重量能量密度。
在一些实施方式中，在垂直第一电池单体5A的厚度T1的截面中，第一电池单体5A和第二电池单体5B具有大致相同的截面积，并且第一电池单体5A的高度H1和第二电池单体5B的高度H2满足：0.9≤H1/H2≤1.1，可选地，满足：H1/H2＝1，第一电池单体5A的宽度W1和第二电池单体5B的宽度W2满足：0.9≤W1/W2≤1.1，可选地，满足：W1/W2＝1。由此，能够通过控制电池单体的尺寸来调控电池内部的空间，提高电池模组的整体体积能量密度。
在一些实施方式中，第一电池单体5A或多个第一电池单体5A的并联电池组可以串联连接于第二电池单体5B或多个第二电池单体5B的并联电池组。由此，可以实现电池容量或功率的提高。
在一些实施方式中，第一电池单体5A是钠离子电池，第二电池单体5B是锂离子电池；或者，第一电池单体5A是磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂、钛酸锂、磷酸钒锂电池中的一种或者几种，第二电池单体5B是镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍钴锰铝酸锂、钴酸锂、镍锰酸锂电池中的一种或者几种。由此，能够混合不同化学体系的电池单体，发挥各体系电池的优势。
在一些实施方式中，钠离子电池，采用以硬碳作为负极活性材料的负极极片，搭配包括钠过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物及普鲁士蓝类化合物中的一种或几种正极活性材料的正极极片。
在一些实施方式中，如图3所示，第二电池单体5B经由多个第一电池单体5A隔开设置。由此，能够进一步抑制电池模组发生 热蔓延。
在一些实施方式中，第二电池单体5B的一部分设置于电池模组4的端部或中间。由此，因体积能量密度较高而发热量较大的第二电池单体产生的热量能够通过电池模组的壳体与外界快速地发生热交换，将热量传导至电池模组外部，从而能够进一步抑制电池模组发生热蔓延。
在一些实施方式中，第一电池单体5A和第二电池单体5B可以呈二维状(矩阵状)排列。第二电池单体5B可以设置于电池模组的四周，也可以设置于电池模组的中间。在环境温度较高时，设置于电池模组的四周的第二电池单体5B产生的热量能够快速地与外界发生热交换，能够进一步抑制电池模组发生热蔓延。在环境温度较低时，设置于电池模组的中间的第二电池单体5B产生的热量能够快速地传递到周围的电池单体，能够改善电池模组的低温特性。
[电池包]
在一些实施方式中，上述电池模组还可以组装成电池包，电池包所含电池模组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包的应用和容量进行选择。
图4和图5是作为一个示例的电池包1。参照图4和图5，在电池包1中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模组4。电池箱包括上箱体2和下箱体3，上箱体2能够盖设于下箱体3，并形成用于容纳电池模组4的封闭空间。多个电池模组4可以按照任意的方式排布于电池箱中。
[二次电池]
本申请的一个实施方式中，提供一种二次电池。
通常情况下，二次电池包括正极极片、负极极片、电解质和隔离膜。在电池充放电过程中，活性离子在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。隔离膜设置在正极极片和负极极片之间，主要起到防止正负极短路的作用，同时可以使离子通过。
[正极极片]
正极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，正极活性材料可采用本领域公知的用于电池的正极活性材料。作为示例，正极活性材料可包括以下材料中的至少一种：橄榄石结构的含锂磷酸盐、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，锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物(如LiCoO 2)、锂镍氧化物(如LiNiO 2)、锂锰氧化物(如LiMnO 2、LiMn 2O 4)、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LiNi 1/3Co 1/3Mn 1/3O 2(也可以简称为NCM 333)、LiNi 0.5Co 0.2Mn 0.3O 2(也可以简称为NCM 523)、LiNi 0.5Co 0.25Mn 0.25O 2(也可以简称为NCM 211)、LiNi 0.6Co 0.2Mn 0.2O 2(也可以简称为NCM 622)、LiNi 0.8Co 0.1Mn 0.1O 2(也可以简称为NCM 811)、锂镍钴铝氧化物(如LiNi 0.85Co 0.15Al 0.05O 2)及其改性化合物等中的至少一种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂(如LiFePO 4(也可以简称为LFP))、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂(如LiMnPO 4)、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。
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极片：将上述用于制备正极极片的组分，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，即可得到正极极片。
另外，作为正极极片，正极活性材料也以是包括钠过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物及普鲁士蓝类化合物中的一种或几种。
作为上述钠过渡金属氧化物的示例，例如可以列举出：
Na 1-xCu hFe kMn 1M 1 mO 2-y，其中M 1为Li、Be、B、Mg、Al、K、Ca、Ti、Co、Ni、Zn、Ga、Sr、Y、Nb、Mo、In、Sn及Ba中的一种或几种，0＜x≤0.33，0＜h≤0.24，0≤k≤0.32，0＜l≤0.68，0≤m＜0.1，h+k+l+m＝1，0≤y＜0.2；
Na 0.67Mn 0.7Ni zM 2 0.3-zO 2，其中M 2为Li、Mg、Al、Ca、Ti、Fe、Cu、Zn及Ba中的一种或几种，0＜z≤0.1；
Na aLi bNi cMn dFe eO 2，其中0.67＜a≤1，0＜b＜0.2，0＜c＜0.3，0.67＜d+e＜0.8，b+c+d+e＝1。
作为上述聚阴离子型化合物的示例，例如可以列举出：
A 1 fM 3 g(PO 4) iO jX 1 3-j，其中A为H、Li、Na、K及NH 4中的一种或几种，M 3为Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、V、Cu及Zn中的一种或几种，X 1为F、Cl及Br中的一种或几种，0＜f≤4，0＜g≤2，1≤i≤3，0≤j≤2；
Na nM 4PO 4X 2，其中M 4为Mn、Fe、Co、Ni、Cu及Zn中的一种或几种，X 2为F、Cl及Br中的一种或几种，0＜n≤2；
Na pM 5 q(SO 4) 3，其中M 5为Mn、Fe、Co、Ni、Cu及Zn中的一种或几种，0＜p≤2，0＜q≤2；
Na sMn tFe 3-t(PO 4) 2(P 2O 7)，其中0＜s≤4，0≤t≤3，例如t为0、1、1.5、2或3。
作为上述普鲁士蓝类化合物的示例，例如可以列举出：
A uM 6 v[M 7(CN) 6] w·xH 2O，其中A为H +、NH 4 +、碱金属阳离子及碱土金属阳离子中的一种或几种，M 6和M 7各自独立地为过渡金属阳离子中的一种或几种，0＜u≤2，0＜v≤1，0＜w≤1，0＜x＜6。例如A为H +、Li +、Na +、K +、NH 4 +、Rb +、Cs +、Fr +、Be 2+、Mg 2+、Ca 2+、Sr 2+、Ba 2+及Ra 2+中的一种或几种，M 6和M 7各自独立地为Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sn及W中的一种或几种过渡金属元素的阳离子。优选地，A为Li +、Na +及K +中的一种或几种，M 6为Mn、Fe、Co、Ni及Cu中的一种或几种过渡金属元素的阳离子，M 7为Mn、Fe、Co、Ni及Cu中的一种或几种过渡金属元素的阳离子。
正极活性物质层还可选的包括导电剂和粘结剂，导电剂用于改善正极活性物质层的导电性，粘结剂用于将正极活性材料及粘结剂牢固地粘结于正极集流体上。本申请对导电剂和粘结剂的种类不做具体限定，可以根据实际需求进行选择。
作为示例，导电剂可以是超导碳、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几种；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)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)及聚乙烯醇(PVA)中的一种或几种。
正极集流体可以采用金属箔材、涂炭金属箔材或多孔金属板，优选采用铝箔。
[负极极片]
负极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极片：将上述用于制备负极极片的组分，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，即可得到负极极片。
[电解质]
电解质在正极极片和负极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某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池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，正极极片、负极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，二次电池的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。二次电池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。
另外，本申请还提供一种用电装置，所述用电装置包括本申请提供的二次电池、电池模组、或电池包中的至少一种。所述二次电池、电池模组、或电池包可以用作所述用电装置的电源，也可以用作所述用电装置的能量存储单元。所述用电装置可以包括移动设备(例如手机、笔记本电脑等)、电动车辆(例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等)、电气列车、船舶及卫星、储能系统等，但不限于此。
作为所述用电装置，可以根据其使用需求来选择二次电池、电池模组或电池包。
图6是作为一个示例的用电装置。该用电装置为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该用电装置对二次电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模组。
作为另一个示例的装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该装置通常要求轻薄化，可以采用二次电池作为电源。
实施例
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)电池单体的制备
I.第一电池单体的制备
[制备例I-1]
1)正极极片的制备
将正极活性材料Na 3V 2(PO 4) 2F 3、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按80∶10∶10重量比在适量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中充分搅拌混合，使其形成均匀的正极浆料；将正极浆料涂覆于厚度为12μm的正极集流体铝箔上，在100℃下干燥后、经压制得到正极极片。
2)负极极片的制备
将负极活性材料硬碳、导电剂乙炔黑、粘结剂苯乙烯-丁二烯橡胶(SBCs)、增稠剂羟甲基纤维素(CMC)按90∶5∶4∶1重量比在适量的去离子水中充分搅拌混合，使其形成均匀的负极浆料；将负极浆料涂覆于厚度为12μm的负极集流体铜箔上，在100℃下干燥后、经压制得到负极极片。
3)隔离膜
采用聚乙烯PE隔离膜(celgard)。
4)电解液的制备
将等体积的碳酸乙烯酯(EC)及碳酸丙烯酯(PC)混合均匀，得到有机溶剂，然后将NaPF 6均匀溶解在上述有机溶剂中，得到电解液，其中NaPF 6的浓度为1mol/L。
5)电池单体的制备
将上述正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，加入上述电解液并封口，得到钠离子电池。
[制备例I-1]至[制备例I-4]、[制备例I-14]
除了如表1所示，变更电池单体I-1至I-4、I-14的正极活性物质、体积能量密度、重量能量密度和厚度以外，与制备例I-1同样地操作，得到制备例I-1至I-4、制备例I-14。
[制备例I-5]
1)正极极片的制备
将正极活性材料磷酸铁锂(LiFePO 4)、作为导电剂的超导电炭黑SP和作为粘结剂的聚偏氟乙烯(PVDF)按照质量比95∶3∶2分散在作为溶剂的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合均匀，得到正极浆料；将正极浆料均匀涂覆在正极集流体铝箔上，经烘干、冷压、分条、裁片后，得到正极极片。
2)负极极片的制备
将负极活性材料石墨、作为导电剂的超导电炭黑SP、作为粘结剂的SBR和作为增稠剂的CMC-Na按照质量比96∶1∶1∶2分散在作为溶剂的去离子水中混合均匀，得到负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在负极集流体铜箔上；经烘干、冷压、分条、裁片后，得到负极极片。
3)隔离膜
选用聚乙烯膜作为隔离膜。
4)电解液的制备
将碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)按照按体积比1∶1∶1混合得到有机溶剂，接着将充分干燥的锂盐LiPF 6溶解于混合后的有机溶剂中，配制成浓度为1mol/L的电解液。
5)电池单体的制备
将上述正极极片、隔离膜、负极极片按顺序层叠，使隔离膜处于正极极片与负极极片之间起到隔离作用，然后卷绕得到裸电芯；将裸电芯置于外包装壳中，干燥后注入电解液，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，获得第一电池单体I-5。
[制备例I-6]至[制备例I-13]、[制备例I-15]至[制备例I-23]
除了如表1所示，变更电池单体I-6至I-13、I-15至I-23的正极活性物质、体积能量密度、重量能量密度和厚度以外，与制备例I-5同样地操作，得到第一电池单体I-6至I-13、第一电池单体I-15至I-23。
II.第二电池单体的制备
[制备例II-1]、[制备例II-2]
除了如表2所示，变更电池单体II-1、II-2的正极活性物质、体积能量密度、重量能量密度和厚度以外，与制备例I-5同样地操作，得到第二电池单体II-1、II-2。
[制备例II-3]
1)正极极片的制备
将作为正极活性物质的LiNi 0.9Co 0.05Mn 0.05O 2、作为导电剂的超导电炭黑SP和作为粘结剂的聚偏氟乙烯(PVDF)分散在作为溶剂的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合均匀，得到正极浆料；将正极浆料均匀涂覆在正极集流体铝箔上，经烘干、冷压、分条、裁片后，得到正极极片。
其中，正极活性物质、导电炭黑、粘结剂PVDF的质量比为96.5∶1.5∶2，正极活性物质的单位面积涂层重量为0.30g/1540.25mm 2。
2)负极极片的制备
将负极活性材料石墨、作为导电剂的超导电炭黑SP、作为粘结剂的SBR和作为增稠剂的CMC-Na按照质量比96∶1∶1∶2分散在作为溶剂的去离子水中混合均匀，得到负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在负极集流体铜箔上；经烘干、冷压、分条、裁片后，得到负极极片。
3)隔离膜
选用聚乙烯膜作为隔离膜。
4)电解液的制备
将碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)按照 体积比1∶1∶1混合均匀得到有机溶剂，接着将充分干燥的锂盐LiPF 6溶解于混合后的有机溶剂中，配制成浓度为1mol/L的电解液。
5)电池单体的制备
将上述正极极片、隔离膜、负极极片按顺序层叠，使隔离膜处于正极极片与负极极片之间起到隔离作用，然后卷绕得到裸电芯；将裸电芯置于外包装壳中，干燥后注入电解液，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，获得第二电池单体II-3。
[制备例II-4]、[制备例II-8]
除了如表2所示，变更电池单体II-4至II-8的正极活性物质、体积能量密度、重量能量密度和厚度以外，与制备例II-3同样地操作，得到第二电池单体II-4至II-8。
表1
表2
(二)电池模组的组装
[实施例1]
将5个第一电池单体I-1，1个第二电池单体II-1，沿厚度方向D1上排列，组装成电池模组。
[实施例2～47]、[对比例1～5]
各自使用的第一电池单体和第二电池单体的种类、数量、及排列方式如表3、4所示，与实施例1同样地操作，组装成电池模组。
(三)电池单体和电池模组的性能测试结果
1、电池单体的性能测试
(1)能量密度
体积能量密度(单位Wh/L)为电芯(电池单体)的能量(单位Wh)除以电池的体积(长×宽×高，单位L)。
重量能量密度(单位Wh/kg)为电芯的能量(单位Wh)除以电池的重量(单位kg)。
具体测试方法参考如下：
挑选待测电芯，使用电芯充放电机+高低温箱，测试电芯在25℃下的标准倍率满充充电能量(Wh)和放电能量(Wh)，该放电能量即是电芯的能量值。其中，充放电倍率为0.33C(C代表电芯额定容量。其中，充/放电电流为倍率乘以电芯额定容量，额定容量以该电芯的GBT认证文件中所认定的电芯容量为准)。
测试流程如下：1)在25℃下静置30分钟；2)0.33C恒流放电至放电终止电压(例如，NCM化学体系电芯为2.5V～2.8V，LFP化学体系电芯为2.0V～2.5V)，之后静置30分钟；3)0.33C恒流充电至充电终止电压(如，NCM化学体系电芯根据具体电芯类型设定为4.2V、4.25V、4.3V、4.35V、4.4V、4.45V等，LFP化学体系电芯一般为3.65V或者3.8V，电芯的充电终止电压需参考电池生产厂商对具体电芯产品的设计和建议)，恒压充电至电流＜0.05C，之后静置 30分钟；4)0.33C恒流放电至放电终止电压，之后静置30分钟。此时，测得的放电能量即电芯的能量值。相关术语和测试方法参考GB/T 19596、GB/T 31484-2015、GB/T 31485-2015、GB/T 31486-2015以及《电动汽车用动力蓄电池安全要求》。
2、电池模组的性能测试结果
(1)整体体积能量密度提升率计算
整体体积能量密度提升率＝(整体等效体积能量密度-第一电池单体能量密度)/第一电池单体能量密度*100％
其中，整体等效体积能量密度＝(E1*T1/T2*a/b+E2)/(T1/T2*a/b+1)，其中，E1为第一电池单体的体积能量密度、E2为第二电池单体的体积能量密度、T1/T2为第一电池单体和第二电池单体的厚度比、a/b为第一电池单体和第二电池单体的数量比。
(2)热蔓延测试
测试一：模组加热触发热失控测试，参考电动客车安全技术条件工信部装[2016]377号文件。
测试模组中某一电芯由于加热发生热失控后是否会蔓延至相邻电芯。将两个或以上待测电芯组成的测试模组，视具体场景需确定电芯之间是否加隔热垫以及隔热垫厚度，并确定是否开启水循环。选定加热热失控触发方法，比如加热板/加热片加热法，电池满充，用夹具固定简易模组，将加热片紧贴第一个电芯大面放置，使用两片钢板夹具固定简易模组。
将加热片连接电源，开启加热片供电装置后开始加热，直至第一个电芯发生热失控后，关闭加热片，观察并记录第二/N个电芯发生热失控的时间；并记录发生热失控时的现象，例如是否有气体/液体/固体泄露、是否有起火、爆炸等。
测试二：采用模组针刺触发热失控测试，参考GB/T 31485-2015。具体测试方法：
测试模组中某一电芯由于针刺发生热失控后是否会蔓延至相邻电芯。将待测电芯组成的测试模组，视具体场景需确定电芯之间是否加隔热垫以及隔热垫厚度，并确定是否开启水循环。电芯满充， 选择带孔两片钢板夹具固定简易模组。用Φ3～Φ8mm的耐高温不锈钢钢针(针角圆锥角度为20°～60°，针的表面光洁，无锈蚀、氧化层及油污)，以0.1～40mm/s的速度，从垂直于电芯极板的方向贯穿至第一个电芯触发热失控，观察并记录相邻第二/N个电芯发生热失控的时间；并记录发生热失控时的现象，例如是否有气体/液体/固体泄露、是否有起火、爆炸等。
对实施例1至47、比较例1至5进行上述性能测试，将结果示于表3、4中。
(四)各实施例和对比例的测试结果比较
从表3、4的结果可知，满足第一电池单体的数量a大于所述第二电池单体的数量b，且0.35≤(E1*T1)/(E2*T2)≤18的实施例1～47显示出较高的整体体积能量密度提升率以及较高的整体体积能量密度。而对比例1、2中，(E1*T1)/(E2*T2)的值不在上述范围内，整体体积能量密度提升率较低或者整体体积能量密度较低。在对比例3中，(E1*T1)/(E2*T2)的值较低，在热蔓延测试中冒烟且有火星。在对比例4、5中，第一电池单体和第二电池单体的数量比a/b为0.5，在热蔓延测试中发生起火爆炸，安全性较差。
另外，从表3、4可知，第二电池单体的体积能量密度E2大于600Wh/L时，满足0.35≤(E1*T1)/(E2*T2)≤18，并且(T1/T2)*(a/b)≥1.05的实施例25～47，在热蔓延测试中均无明火出现。进一步地，满足(T1/T2)*(a/b)≥5的实施例25至30、实施例33至40、实施例43至45在热蔓延测试中均为无明火无冒烟或无明火小量冒烟，显示出较好的安全性。而第二电池单体的体积能量密度E2小于600Wh/L的实施例1～24在热蔓延测试中均为无明火无冒烟，而满足1≤(T1/T2)*(a/b)≤250的实施例1至5、实施例7至14、实施例16至23中，整体体积能量密度提升率更高。
另外，从表3、4可知，第一电池单体的数量a和第二电池单体的数量b满足1≤a/b≤10，可选地满足2≤a/b≤10的情况下，整体体积能量密度提升率更高、安全性更佳。
另外，从表3、4可知，第一电池单体的重量能量密度G1和第二电池单体的重量能量密度G2的比值满足0.3≤G1/G2≤1的情况下，能够获得较佳的整体体积能量密度提升率和安全性。
另外，从表3、4可知，第一电池单体的体积能量密度E1和第二电池单体的体积能量密度E2的比值满足0.3≤E1/E2≤1的情况下，能够获得较佳的整体体积能量密度提升率和安全性。
需要说明的是，本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的 构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本申请的技术范围内。此外，在不脱离本申请主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本申请的范围内。

Claims (19)

  1. 一种电池模组，包括：第一电池单体和第二电池单体，
    所述第一电池单体的数量a大于等于所述第二电池单体的数量b，
    设所述第一电池单体的体积能量密度E1与厚度T1的乘积为X1，所述第二电池单体的体积能量密度E2与厚度T2的乘积为X2，
    X1/X2满足：0.35≤X1/X2≤18。
  2. 根据权利要求1所述的电池模组，其中，
    X1/X2满足：0.45≤X1/X2≤4.5，
    可选地，满足：0.7≤X1/X2≤1.4。
  3. 根据权利要求1或2所述的电池模组，其中，
    所述第一电池单体的数量a和所述第二电池单体的数量b满足：1≤a/b≤50，可选地，满足：2≤a/b≤10。
  4. 根据权利要求1～3中任一项所述的电池模组，其中，
    所述第二电池单体的体积能量密度E2大于600Wh/L时，
    所述第一电池单体的厚度T1与所述第二电池单体的厚度T2的比值T1/T2、所述第一电池单体的数量a和所述第二电池单体的数量b的比值满足：1.05≤(T1/T2)*(a/b)≤1000，可选地，满足：5≤(T1/T2)*(a/b)≤200；
    所述第二电池单体的体积能量密度E2小于600Wh/L时，
    所述第一电池单体的厚度T1与所述第二电池单体的厚度T2的比值T1/T2、所述第一电池单体的数量a和所述第二电池单体的数量b的比值满足：1≤(T1/T2)*(a/b)≤1000，可选地，满足：1≤(T1/T2)*(a/b)≤250。
  5. 根据权利要求1～4中任一项所述的电池模组，其中，
    所述第一电池单体的厚度T1与所述第二电池单体的厚度T2满足：1≤T1/T2≤20，
    可选地，满足：1.02≤T1/T2≤5，
    可选地，满足：1.05≤T1/T2≤2.1。
  6. 根据权利要求1～5中任一项所述的电池模组，其中，
    所述第一电池单体的体积V1与所述第二电池单体的体积V2满足：1≤V1/V2≤20，
    可选地，满足：1≤V1/V2≤5，
    可选地，满足：1≤V1/V2≤2.1。
  7. 根据权利要求1～6中任一项所述的电池模组，其中，
    所述第一电池单体的体积能量密度E1与所述第二电池单体的体积能量密度E1满足：0.3≤E1/E2≤1。
  8. 根据权利要求1～7中任一项所述的电池模组，其中，
    所述第一电池单体的体积能量密度E1满足：155Wh/L≤E1≤500Wh/L。
  9. 根据权利要求1～8中任一项所述的电池模组，其中，
    所述第二电池单体的体积能量密度E2满足：450Wh/L≤E2≤800Wh/L。
  10. 根据权利要求1～9中任一项所述的电池模组，其中，
    所述第一电池单体的重量能量密度G1与所述第二电池单体的重量能量密度G2满足：0.3≤G1/G2≤1。
  11. 根据权利要求10所述的电池模组，其中，
    所述第一电池单体的重量能量密度G1满足：65Wh/kg≤G1≤235Wh/kg。
  12. 根据权利要求10所述的电池模组，其中，
    所述第二电池单体的重量能量密度G2满足：220Wh/kg≤G2≤400Wh/kg。
  13. 根据权利要求1～12中任一项所述的电池模组，其中，
    在垂直所述第一电池单体的厚度T1的截面中，所述第一电池单体和所述第二电池单体具有大致相同的截面积，并且
    所述第一电池单体的高度H1和所述第二电池单体的高度H2满足：0.9≤H1/H2≤1.1，可选地，满足：H1/H2＝1，
    所述第一电池单体的宽度W1和所述第二电池单体的宽度W2满足：0.9≤W1/W2≤1.1，可选地，满足：W1/W2＝1。
  14. 根据权利要求1～13中任一项所述的电池模组，其中，
    所述第一电池单体或多个所述第一电池单体的并联电池组串联连接于所述第二电池单体或多个所述第二电池单体的并联电池组。
  15. 根据权利要求1～14中任一项所述的电池模组，其中，
    所述第一电池单体是钠离子电池，所述第二电池单体是锂离子电池，
    或者，
    所述第一电池单体是磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂、钛酸锂、磷酸钒锂电池中的一种或者几种，所述第二电池单体是镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍钴锰铝酸锂、钴酸锂、镍锰酸锂电池中的一种或者几种。
  16. 根据权利要求1～15中任一项所述的电池模组，其中，
    所述第二电池单体经由多个所述第一电池单体隔开设置。
  17. 根据权利要求1～16中任一项所述的电池模组，其中，
    所述第二电池单体的一部分设置于所述电池模组的端部或中间。
  18. 一种电池包，包括权利要求1～17中任一项所述的电池模组。
  19. 一种用电装置，包括权利要求18所述的电池包。
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