CN117438655A - 电池单体、电池和用电装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种电池单体、电池和用电装置，电池单体包括圆柱状壳体、电极组件、第一端盖组件和第二端盖组件，圆柱状壳体具有容纳腔和与容纳腔连通的第一开口和第二开口，电极组件置于容纳腔内，第一端盖组件盖设第一开口，第二端盖组件盖设第二开口，第一端盖组件包括第一泄压机构，第二端盖组件包括第二泄压机构，电池单体还包括电解液，电解液包括溶剂，溶剂包括碳酸二甲酯，碳酸二甲酯在溶剂中的质量百分含量大于等于50wt%；电池单体满足(S1+S2)/C0大于等于2.5mm2/Ah。本申请能使电池具有高能量密度、良好的循环性能和高可靠性。

Description

电池单体、电池和用电装置
技术领域
本申请涉及一种电池单体、电池和用电装置。
背景技术
随着电池的应用范围越来越广泛，人们对电池的使用需求也日益增多，例如对电池能量密度的要求越来越高。通常，电池的能量密度增加，电池内部副反应也增加。目前，为了防止出现起火、爆炸等安全事故，电池设计上通常会增加一个泄压机构。电池在滥用状态下，电池内部副反应增加，由于副反应产生的气体增加，泄压机构可以泄放电池内部的气体。然而，在电池实际应用中，往往存在泄压机构泄压不及时、泄压速度慢等问题，进而导致电池滥用状态下容易发生起火、爆炸等安全事故。
发明内容
本申请提供一种电池单体、电池和用电装置，其能使电池具有高能量密度、良好的循环性能和高可靠性。
第一方面，本申请提供一种电池单体，包括圆柱状壳体、电极组件、第一端盖组件和第二端盖组件，所述圆柱状壳体具有容纳腔和与所述容纳腔连通的第一开口和第二开口，所述电极组件置于所述容纳腔内，所述第一端盖组件盖设所述第一开口，所述第二端盖组件盖设所述第二开口。所述第一端盖组件包括第一泄压机构，所述第二端盖组件包括第二泄压机构，所述电池单体还包括电解液，所述电解液包括溶剂，所述溶剂包括碳酸二甲酯，所述碳酸二甲酯在所述溶剂中的质量百分含量大于等于50wt%；所述第一泄压机构具有第一泄压部，所述第一泄压部的面积记为S1，单位为mm2；所述第二泄压机构具有第二泄压部，所述第二泄压部的面积记为S2，单位为mm2；所述电池单体的容量记为C0，单位为Ah，且所述电池单体满足(S1+S2)/C0大于等于2.5mm2/Ah。
通过使电解液溶剂中的碳酸二甲酯的质量百分含量大于等于50wt%，可以使电解液具有低粘度，便于电解液的流动，由此可以改善电极组件的电解液浸润性，提升电池单体的循环性能。通过在电池单体的两端设置泄压机构，有助于快速排出电池单体内部的排放物，达到短时间内泄压的目的。同时，两个泄压机构中喷出的排放物对圆柱状壳体施加的冲击力的方向相反，由此还可以在一定程度上降低电池单体变形、撕裂的风险。通过调节(S1+S2)/C0在上述范围内，有助于使电池单体的产气量与排气量达到动态平衡，从而可以有效减少甚至避免电池出现起火、爆炸等安全事故。
因此，本申请实施例提供的电池单体具有良好的电解液浸润性，由此可以使电池单体具有良好的循环性能，另外，本申请实施例提供的电池单体还可以在滥用状态下进行快速泄压，由此还可以使电池单体具有高可靠性。
在一些实施例中，所述电池单体满足(S1+S2)/C0为4.0mm2/Ah-5.0mm2/Ah。
通过调节(S1+S2)/C0在上述范围内，有助于使电池单体的产气量与排气量达到动态平衡，从而可以有效减少甚至避免电池出现起火、爆炸等安全事故。同时，还可以使端盖组件具有良好的加工性能，因为泄压机构的泄压部面积越大，端盖组件的加工难度上升，由此不利于降低电池单体的成本，也不利于电池单体规模化生产。
在一些实施例中，所述电池单体轴向方向的尺寸记为L，单位为mm；所述电池单体满足(S1+S2)/L大于等于0.6mm，可选为0.7mm-0.9mm。
通过调节两个泄压机构的泄压部总面积与电池单体轴向方向的尺寸的比值(S1+S2)/L在上述范围内，有助于快速排出电池单体内部的排放物，达到短时间内泄压的目的，从而可以有效减少甚至避免电池出现起火、爆炸等安全事故。
在一些实施例中，所述第一泄压部的面积与所述第二泄压部的面积之比为0.8-1.2。
在一些实施例中，所述第一泄压部的面积与所述第一端盖组件的面积之比大于等于0.02:1，可选为(0.04-0.10):1。
由此有助于快速排出电池单体内部的排放物，达到短时间内泄压的目的，从而可以有效减少甚至避免电池出现起火、爆炸等安全事故；同时，还可以使第一端盖组件具有良好的加工性能。
在一些实施例中，所述第二泄压部的面积与所述第二端盖组件的面积之比大于等于0.02:1，可选为(0.04-0.10):1。
由此有助于快速排出电池单体内部的排放物，达到短时间内泄压的目的，从而可以有效减少甚至避免电池出现起火、爆炸等安全事故；同时，还可以使第一端盖组件具有良好的加工性能。
在一些实施例中，所述电极组件的中心具有沿所述电池单体轴向方向延伸的中心孔，所述中心孔的直径大于等于5mm，可选为6mm-8mm。
通过调节中心孔的直径在上述范围内，有助于快速排出电池单体内部的排放物，达到短时间内泄压的目的，从而可以有效减少甚至避免电池出现起火、爆炸等安全事故。
在一些实施例中，所述电池单体的直径大于等于40mm，可选为45mm-60mm。由此可以使电池具有高容量。
在一些实施例中，所述电池单体轴向方向的尺寸L大于等于130mm，可选为150mm-320mm。由此可以使电池具有高容量。
在一些实施例中，所述电池单体的容量C0大于等于20Ah，可选为大于等于30Ah。
在一些实施例中，所述碳酸二甲酯在所述溶剂中的质量百分含量为55wt%-70wt%。由此可以改善电极组件的电解液浸润性，使电池具有良好的循环性能。
在一些实施例中，所述溶剂还包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯中的一种或两种。由此可以使电解液在具有良好的流动性的同时，还具有高离子电导率和较宽的电化学窗口，进而可以使电池具有更好的循环性能。
可选地，所述碳酸乙烯酯在所述溶剂中的质量百分含量小于等于25wt%。
可选地，所述碳酸甲乙酯在所述溶剂中的质量百分含量小于等于25wt%。
在一些实施例中，所述电解液还包括添加剂，所述添加剂包括氟代碳酸亚乙酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或两种。
添加剂可以在负极表面参与形成固体电解质界面膜，由此有助于改善电池单体的循环性能。
在一些实施例中，所述电解液在25℃下的粘度小于等于5mPa·s，可选为小于等于3mPa·s。
在一些实施例中，所述电解液在25℃下的电导率为8mS/cm-16mS/cm，可选为9mS/cm-12mS/cm。
在一些实施例中，所述第一泄压机构和所述第二泄压机构对称设置。由此可以使得排放物喷出的路径在一条直线上，从而有助于快速排出电池单体内部的排放物，达到短时间内泄压的目的，进而可以有效减少甚至避免电池出现起火、爆炸等安全事故。
在一些实施例中，所述第一泄压机构和所述第二泄压机构的形貌分别独立地包括圆形、椭圆形或跑道形。
在一些实施例中，所述第一端盖组件包括第一盖板，所述第一泄压机构位于所述第一盖板上或所述第一泄压机构与所述第一盖板一体形成。
在一些实施例中，所述第二端盖组件包括第二盖板，所述第二泄压机构位于所述第二盖板上或所述第二泄压机构与所述第二盖板一体形成。
在一些实施例中，所述第一端盖组件包括第一电极端子，所述第二端盖组件包括第二电极端子，所述第一电极端子与所述第二电极端子的极性相反，所述第一泄压机构的几何中心点与所述第一电极端子的几何中心点之间的距离为6mm-14mm；和/或，所述第二泄压机构的几何中心点与所述第二电极端子的几何中心点之间的距离为6mm-14mm。
在一些实施例中，所述电极组件包括正极极片，所述正极极片包括正极集流体以及位于所述正极集流体至少一个表面上的正极膜层，所述正极膜层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物中的一种或多种；可选地，所述正极活性材料包括含锂磷酸盐，且所述含锂磷酸盐在所述正极活性材料中的质量占比大于等于60wt%。
在一些实施例中，所述正极膜层的涂布重量大于等于16mg/cm2，可选为18mg/cm2-25mg/cm2。
在一些实施例中，所述正极膜层的压实密度大于等于2.2g/cm3，可选为2.25g/cm3-2.6g/cm3。
第二方面，本申请提供一种电池，其包括本申请第一方面的电池单体。
第三方面，本申请提供一种用电装置，其包括本申请第二方面的电池，所述电池用于提供电能。
本申请的用电装置包括本申请提供的电池，因而至少具有与所述电池相同的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施方式，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，还可以根据附图获得其他的附图。
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爆炸示意图。
图3为图2所示的电池模块的爆炸示意图。
图4为本申请一些实施例提供的电池单体的爆炸示意图。
图5为本申请一些实施例提供的第一端盖组件的结构示意图。
图6为本申请一些实施例提供的第二端盖组件的结构示意图。
图7为本申请一些实施例提供的第一泄压机构与第一盖板的连接示意图。
图8为本申请一些实施例提供的第二泄压机构与第二盖板的连接示意图。
在附图中，附图未必按照实际的比例绘制。
附图标记说明如下：1、车辆；2、电池；3、控制器；4、马达；5、箱体；5a、第一箱体部；5b、第二箱体部；5c、容纳空间；6、电池模块；7、电池单体；8、第一端盖组件；81、第一泄压机构；811、第一泄压部；812、第一连接部；82、第一电极端子；83、第一盖板；84、注液孔；9、第二端盖组件；91、第二泄压机构；911、第二泄压部；912、第二连接部；92、第二电极端子；93、第二盖板；10、圆柱状壳体。
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单体、电池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。
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，并且这样的技术方案应被认为包含在本申请的公开内容中。
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，并且这样的技术方案应被认为包含在本申请的公开内容中。
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。
如果没有特别的说明，在本申请中，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，术语“多个”、“多种”是指两个或两种以上。
在本申请实施例的描述中，如果没有特别的说明，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
除非另有说明，本申请中使用的术语具有本领域技术人员通常所理解的公知含义。
除非另有说明，本申请中提到的各参数的数值可以用本领域常用的各种测试方法进行测定，例如，可以按照本申请的实施例中给出的测试方法进行测定。除非另有说明，各参数的测试温度均为25℃。
本申请的实施例中所提到的电池可以为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单体、电池模块或电池包等。电池单体是组成电池的最小单元，其独自能够实现充放电的功能。电池单体有多个时，多个电池单体通过汇流部件串联、并联或混联。在一些实施例中，电池可以为电池模块；电池单体有多个时，多个电池单体排列并固定形成一个电池模块。在一些实施例中，电池可以为电池包，电池包包括箱体和电池单体，电池单体或电池模块容纳于箱体中。在一些实施例中，箱体可以作为车辆的底盘结构的一部分。例如，箱体的部分可以成为车辆的底板的至少一部分，或者，箱体的部分可以成为车辆的横梁和纵梁的至少一部分。
在一些实施例中，电池可以为储能装置。储能装置包括储能集装箱、储能电柜等。
本申请实施例描述的技术方案适用于电池以及使用电池的用电装置。
电池可以用作用电装置的电源，也可以用作用电装置的能量存储单元。用电装置可以但不限于是移动设备（例如手机、平板电脑、笔记本电脑等）、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。
用电装置可以根据其使用需求来选择电池的类型，例如电池单体、电池模块或电池包。
以下实施例为了方便说明，以用电装置为车辆为例进行说明。
图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图。
如图1所示，车辆1的内部设置有电池2，电池2可以设置在车辆1的底部、头部或尾部。电池2可以用于车辆1的供电，例如，电池2可以作为车辆1的操作电源。
车辆1还可以包括控制器3和马达4，控制器3用来控制电池2为马达4供电，例如，用于车辆1的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在一些实施例中，电池2不仅仅可以作为车辆1的操作电源，还可以作为车辆1的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
图2为本申请一些实施例提供的电池的爆炸示意图。如图2所示，电池2包括箱体5和电池单体（未示出），电池单体容纳于箱体5内。
箱体5用于容纳电池单体，箱体5可以是多种结构。在一些实施例中，箱体5可以包括第一箱体部5a和第二箱体部5b，第一箱体部5a与第二箱体部5b相互盖合，第一箱体部5a和第二箱体部5b共同限定出用于容纳电池单体的容纳空间5c。第二箱体部5b可以是一端开口的空心结构，第一箱体部5a为板状结构，第一箱体部5a盖合于第二箱体部5b的开口侧，以形成具有容纳空间5c的箱体5；第一箱体部5a和第二箱体部5b也均可以是一侧开口的空心结构，第一箱体部5a的开口侧盖合于第二箱体部5b的开口侧，以形成具有容纳空间5c的箱体5。当然，第一箱体部5a和第二箱体部5b可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
为提高第一箱体部5a与第二箱体部5b连接后的密封性，第一箱体部5a与第二箱体部5b之间也可以设置密封件，比如，密封胶、密封圈等。
假设第一箱体部5a盖合于第二箱体部5b的顶部，第一箱体部5a亦可称之为上箱盖，第二箱体部5b亦可称之为下箱体。
在电池2中，电池单体可以是一个，也可以是多个。若电池单体为多个，多个电池单体之间可串联、并联或混联，混联是指多个电池单体中既有串联又有并联。多个电池单体之间可直接串联、并联或混联在一起，再将多个电池单体构成的整体容纳于箱体5内；当然，也可以是多个电池单体先串联、并联或混联组成电池模块6，多个电池模块6再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体5内。
图3为图2所示的电池模块的爆炸示意图。
如图3所示，在一些实施例中，电池单体7为多个，多个电池单体7先串联或并联或混联组成电池模块6。多个电池模块6再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。
电池模块6中的多个电池单体7之间可通过汇流部件实现电连接，以实现电池模块6中的多个电池单体7的并联或串联或混联。
本申请实施例提到的电池单体可以包括锂离子电池单体。
图4为本申请一些实施例提供的电池单体的爆炸示意图。图5为本申请一些实施例提供的第一端盖组件的结构示意图。图6为本申请一些实施例提供的第二端盖组件的结构示意图。
如图4至图6所示，电池单体7包括圆柱状壳体10、电极组件（未示出）、第一端盖组件8和第二端盖组件9，圆柱状壳体10具有容纳腔和与容纳腔连通的第一开口和第二开口，电极组件置于容纳腔内，第一端盖组件8盖设第一开口，第二端盖组件9盖设第二开口。第一端盖组件8包括第一泄压机构81，第二端盖组件9包括第二泄压机构91。
电池单体7还包括电解液，电解液包括溶剂，溶剂包括碳酸二甲酯（DMC），碳酸二甲酯在溶剂中的质量百分含量大于等于50wt%。
第一泄压机构81具有第一泄压部，第一泄压部的面积记为S1，单位为mm2；第二泄压机构91具有第二泄压部，第二泄压部的面积记为S2，单位为mm2；电池单体7的容量记为C0，单位为Ah，且电池单体7满足(S1+S2)/C0大于等于2.5mm2/Ah。
随着圆柱状电池单体的广泛使用，对其容量的需求越来越高，故电池尺寸的设计也越来越大，由此容易产生电解液浸润困难的问题，进而影响了电池单体的使用寿命。本申请实施例通过使电解液溶剂中的碳酸二甲酯的质量百分含量大于等于50wt%，可以使电解液具有低粘度，便于电解液的流动，由此可以改善电极组件的电解液浸润性，提升电池单体的循环性能。但是，电解液溶剂中的碳酸二甲酯的质量百分含量大于等于50wt%时，电解液的电化学窗口通常较低，电解液在电池单体使用过程中以及在电池单体滥用状态下更容易分解产气，从而导致电池单体内部的气体量较多。电池单体内部产生的气体如果不能及时排除，会挤压电极组件影响电极组件的电解液浸润性，严重时还会出现起火、爆炸等安全事故。
泄压机构是指电池单体的内部压力达到预定阈值时致动以泄放电池单体内部压力的元件或部件。该阈值根据电池单体设计需求不同而不同。泄压机构可以采用诸如防爆阀、气阀、泄压阀或安全阀等形式，并可以具体采用压敏元件或构造，即，当电池单体内部压力达到预定阈值时，泄压机构执行动作或者泄压机构中设有的薄弱结构破裂，从而形成可供内部压力泄放的开口或通道。
本申请中所提到的“致动”是指泄压机构产生动作或被激活至一定的状态，从而使得电池单体内部压力得以被泄放。泄压机构产生的动作可以包括但不限于：泄压机构的至少一部分破裂、破碎、被撕裂或者打开等等。泄压机构在致动时，电池单体内部的气体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发生泄压，从而可以减少潜在的更严重的起火、爆炸等安全事故发生。
本申请中所提到的来自电池单体内部的排放物包括但不限于：电解液、被溶解或分裂的极片、隔离膜的碎片、反应产生的气体等。
本申请实施例提供的电池单体的两端均设置了泄压机构，由此有助于快速排出电池单体内部的排放物，达到短时间内泄压的目的。同时，两个泄压机构中喷出的排放物对圆柱状壳体施加的冲击力的方向相反，由此还可以在一定程度上降低电池单体变形、撕裂的风险。
电池单体的容量增加，通常电池单体的产气量随之增加，尤其是在滥用状态下，电池单体的产气量进一步增加。通过调节单位容量对应的泄压部面积，即(S1+S2)/C0在上述范围内，有助于使电池单体的产气量与排气量达到动态平衡，从而可以有效减少甚至避免电池出现起火、爆炸等安全事故。
因此，本申请实施例提供的电池单体具有良好的电解液浸润性，由此可以使电池单体具有良好的循环性能，另外，本申请实施例提供的电池单体还可以在滥用状态下进行快速泄压，由此还可以使电池单体具有高可靠性。
电池单体的容量C0可以按照如下方法测试获得：在25℃下，将电池单体静置5min，以0.33C恒流放电至下限截止电压；静置5min之后，以0.33C恒流充电至上限截止电压，然后在上限截止电压下恒压充电至电流为0.05C；静置5min之后，以0.33C恒流放电至下限截止电压，记录此时的放电容量，即为电池单体的容量C0。
上限截止电压和下限截止电压可以采用电池单体的产品规格书中建议的充放电电压。
例如，正极活性材料包括磷酸铁锂，负极活性材料包括石墨时，电池单体的上限截止电压可为3.65V，下限截止电压可为2.5V。
例如，正极活性材料包括Ni元素摩尔占比小于0.8的锂过渡金属氧化物，如LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2，负极活性材料包括石墨时，电池单体的上限截止电压可为4.35V，下限截止电压可为2.8V。
例如，正极活性材料包括Ni元素摩尔占比大于等于0.8的锂过渡金属氧化物，如LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、LiNi0.9Co0.06Mn0.04O2，负极活性材料包括石墨时，电池单体的上限截止电压可为4.25V，下限截止电压可为2.8V。
Ni元素摩尔占比是指锂过渡金属氧化物中Ni元素的摩尔量与过渡金属元素的总摩尔量的比值。
当电池单体内部压力达到预定阈值时，泄压机构执行动作或者泄压机构中设有的薄弱结构破裂，从而形成可供内部压力泄放的开口或通道。第一泄压机构的第一泄压部的面积S1指的是第一泄压机构形成的可供内部压力泄放的开口或通道的最大面积。第二泄压机构的第二泄压部的面积S2指的是第二泄压机构形成的可供内部压力泄放的开口或通道的最大面积。
电池单体7满足(S1+S2)/C0大于等于2.5mm2/Ah，例如可以为2.8mm2/Ah、3.0mm2/Ah、3.2mm2/Ah、3.4mm2/Ah、3.6mm2/Ah、3.8mm2/Ah、4.0mm2/Ah、4.2mm2/Ah、4.4mm2/Ah、4.5mm2/Ah、4.8mm2/Ah、5.0mm2/Ah、5.2mm2/Ah、5.5mm2/Ah、或上述任意数值组成的范围。
可选地，(S1+S2)/C0为4.0mm2/Ah-5.5mm2/Ah，4.0mm2/Ah-5.0mm2/Ah。
通过调节单位容量对应的泄压部面积，即(S1+S2)/C0在上述范围内，有助于使电池单体的产气量与排气量达到动态平衡，从而可以有效减少甚至避免电池出现起火、爆炸等安全事故。同时，还可以使端盖组件具有良好的加工性能，因为泄压机构的泄压部面积越大，端盖组件的加工难度上升，由此不利于降低电池单体的成本，也不利于电池单体规模化生产。
可选地，碳酸二甲酯在溶剂中的质量百分含量可以为55wt%-70wt%。由此可以改善电极组件的电解液浸润性，使电池具有良好的循环性能。
在一些实施例中，溶剂还包括碳酸乙烯酯（EC）、碳酸甲乙酯（EMC）中的一种或两种。可选地，溶剂还同时包括碳酸乙烯酯（EC）和碳酸甲乙酯（EMC）。
碳酸二甲酯可以使电解液具有低粘度，便于电解液的流动，但是其溶解电解质盐的能力较弱，通过将其与碳酸乙烯酯和/或碳酸甲乙酯混合使用，可以使电解液在具有良好的流动性的同时，还具有高离子电导率和较宽的电化学窗口，进而可以使电池具有更好的循环性能。
可选地，碳酸乙烯酯在溶剂中的质量百分含量可以大于0且小于等于25wt%。
可选地，碳酸甲乙酯在溶剂中的质量百分含量可以大于0且小于等于25wt%。
在一些实施例中，溶剂包括碳酸二甲酯（DMC）、碳酸乙烯酯（EC）和碳酸甲乙酯（EMC），碳酸二甲酯在溶剂中的质量百分含量可以为55wt%-70wt%，碳酸乙烯酯在溶剂中的质量百分含量为5wt%-25wt%，碳酸甲乙酯在溶剂中的质量百分含量为5wt%-25wt%。由此可以使电解液在具有良好的流动性的同时，还具有高离子电导率和较宽的电化学窗口，进而可以使电池具有更好的循环性能。
在一些实施例中，电解液还包括电解质盐。可选地，电解质盐可以包括但不限于六氟磷酸锂（LiPF6）、四氟硼酸锂（LiBF4）、高氯酸锂（LiClO4）、六氟砷酸锂（LiAsF6）、双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）、双三氟甲磺酰亚胺锂（LiTFSI）、三氟甲磺酸锂（LiTFS）、二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）、二草酸硼酸锂（LiBOB）、二氟磷酸锂（LiPO2F2）、二氟二草酸磷酸锂（LiDFOP）和四氟草酸磷酸锂（LiTFOP）中的一种或多种。
在一些实施例中，电解液还可以包括添加剂，添加剂可以包括但不限于氟代碳酸亚乙酯（FEC）、碳酸亚乙烯酯（VC）中的一种或两种，可选地，添加剂可以同时包括氟代碳酸亚乙酯（FEC）和碳酸亚乙烯酯（VC）。
可选地，基于电解液的总质量计，氟代碳酸亚乙酯（FEC）的质量百分含量小于等于5wt%，可选为0.05wt%-5wt%，0.1wt%-3wt%。
可选地，基于电解液的总质量计，碳酸亚乙烯酯（VC）的质量百分含量小于等于5wt%，可选为0.05wt%-5wt%，0.1wt%-3wt%。
添加剂可以在负极表面参与形成固体电解质界面膜，由此有助于改善电池单体的循环性能。
在一些实施例中，电解液在25℃下的粘度可以大于0且小于等于5mPa·s，可选为大于0且小于等于3mPa·s。由此有助于改善电极组件的电解液浸润性，使电池具有良好的循环性能。
电解液的粘度可以使用粘度计进行测试。转子在样品中以恒定转速持续旋转时受到的剪切力使弹簧产生扭矩，扭矩与粘度成正比，由此得到样品的粘度值。
例如，电解液的粘度可以按照如下方法测试：在环境湿度＜80%条件下，取30mL样品恒温在25℃的水浴锅中至少30min，将转子（例如18号转子）装入样品杯，加入样品至离杯口约0.3cm处，启动连接着的粘度计，选择70RPM的转速转动5min即可读数，获得粘度值。测试时可以采集10个数据点，取平均值。测试仪器可以为博勒飞DV-2TLV粘度计。
在一些实施例中，电解液在25℃下的电导率可以为8mS/cm-16mS/cm，可选为9mS/cm-12mS/cm。
电解液的电导率可以通过电导率仪测试获得。示例性地，可以取适量电解液，平均分成3份，然后采用电导率仪在25℃下测定各个样品的电导率，再将所得测试结果取平均值，作为电解液的电导率。测试仪器可以为DDS-307型电导率仪。
在一些实施例中，电解液的保液系数可以为2.5g/Ah-4.2g/Ah，可选为2.8g/Ah-3.5g/Ah。
电解液的保液系数是指电解液的保液量与电池单体的容量C0的比值。
电解液的保液量可以按照如下方法测试：将电池单体称重，质量记为m0；然后将电池单体拆解，离心分离出电解液，将拆解出的所有固体组件浸泡在乙腈溶液中，浸泡2小时后取出，室温晾干后转移至60℃烘箱烘烤4小时以上，再次称重，质量记为m1。以m0与m1的质量差作为电解液的保液量。
电解液中的各组分及其含量可以按照本领域常规的方法测定。例如，采用离子色谱（IC）可以测试电解液中的电解质盐的质量百分含量，采用气相色谱-质谱联用法（GC-MS）可以测试碳酸二甲酯（DMC）在溶剂中的质量百分含量。
电解液可以在制备过程中取样分析，也可以将制备好的电池放电后，拆解、离心获得。
如图5所示，在一些实施例中，第一端盖组件8包括第一盖板83，第一盖板83盖设第一开口。第一盖板83可以是多种结构，例如，板状结构等。
第一泄压机构81可以位于第一盖板83上，例如，第一泄压机构81和第一盖板83可以为分开提供的两个构件，两者通过焊接、铆接、粘接或其它方式连接。第一盖板83具有第一通孔，第一泄压机构81可以位于第一通孔内。图7为本申请一些实施例提供的第一泄压机构与第一盖板的连接示意图。如图7所示，第一泄压机构81可以位于第一盖板83上，第一泄压机构81包括第一泄压部811以及设置在第一泄压部811周缘的第一连接部812，第一连接部812可以通过焊接、铆接、粘接或其它方式设置在第一通孔的侧壁上。
或者，第一泄压机构81与第一盖板83一体形成，例如，第一泄压机构81可以为第一盖板83的一部分。
如图6所示，在一些实施例中，第二端盖组件9包括第二盖板93，第二盖板93盖设第二开口。第二盖板93可以是多种结构，例如，板状结构等。
第二泄压机构91位于第二盖板93上，例如，第二泄压机构91和第二盖板93可以为分开提供的两个构件，两者通过焊接、铆接、粘接或其它方式连接。第二盖板93具有第二通孔，第二泄压机构91可以位于第二通孔内。图8为本申请一些实施例提供的第二泄压机构与第二盖板的连接示意图。如图8所示，第二泄压机构91可以位于第二盖板93上，第二泄压机构包括第二泄压部911以及设置在第二泄压部911周缘的第二连接部912，第二连接部912可以通过焊接、铆接、粘接或其它方式设置在第二通孔的侧壁上。或者，第二泄压机构91与第二盖板93一体形成，例如，第二泄压机构91可以为第二盖板93的一部分。
在一些实施例中，第一泄压部的面积可以小于第一泄压机构的面积，第二泄压部的面积可以小于第二泄压机构的面积。如图7和图8所示，第一泄压部811的面积小于第一泄压机构81的面积，第二泄压部911的面积小于第二泄压机构91的面积。
在一些实施例中，第一泄压部的面积可以等于第一泄压机构的面积，第二泄压部的面积可以等于第二泄压机构的面积。
在一些实施例中，电池单体7轴向方向的尺寸记为L，单位为mm；电池单体7满足(S1+S2)/L大于等于0.6mm，例如可以为0.6mm、0.63mm、0.66mm、0.69mm、0.7mm、0.74mm、0.77mm、0.8mm、0.82mm、0.84mm、0.86mm、0.88mm、0.9mm、或上述任意数值组成的范围。
可选地，(S1+S2)/L可以为0.7mm-0.9mm。
电池单体7为圆柱状电池单体，电池单体7的轴向方向指的是圆柱体旋转中心轴的方向，即与中心轴共同的方向，电池单体7的径向方向垂直于轴向方向，电池单体7的径向方向即圆柱体端面圆的直径方向。电池单体7轴向方向的尺寸通常称为电池单体7的长度。
电池单体7轴向方向的尺寸L是指第一端盖组件8的外表面与第二端盖组件9的外表面之间的距离，即为第一盖板83的外表面与第二盖板93的外表面之间的距离。可以理解的是，电池单体7轴向方向的尺寸L不包括电极端子的尺寸。
电池单体轴向方向的尺寸增加，电池单体的排气路径变长，通过调节单位长度对应的泄压部面积，即(S1+S2)/L在上述范围内，有助于快速排出电池单体内部的排放物，达到短时间内泄压的目的，从而可以有效减少甚至避免电池出现起火、爆炸等安全事故。
在一些实施例中，第一泄压部的面积与第二泄压部的面积之比可以为0.8-1.2。
在一些实施例中，第一泄压部的面积与第二泄压部的面积可以相等。
在一些实施例中，第一泄压部的面积与第一端盖组件8的面积之比可以大于等于0.02:1，可选为(0.04-0.10):1，(0.06-0.08):1。
由此有助于快速排出电池单体内部的排放物，达到短时间内泄压的目的，从而可以有效减少甚至避免电池出现起火、爆炸等安全事故；同时，还可以使第一端盖组件具有良好的加工性能。
在一些实施例中，第二泄压部的面积与第二端盖组件9的面积之比可以大于等于0.02:1，可选为(0.04-0.10):1，(0.06-0.08):1。
由此有助于快速排出电池单体内部的排放物，达到短时间内泄压的目的，从而可以有效减少甚至避免电池出现起火、爆炸等安全事故；同时，还可以使第二端盖组件具有良好的加工性能。
电极组件包括主体部和从主体部沿轴向方向延伸出的极耳部，极耳部用于将主体部产生的电流引出。主体部是电池单体实现充放电功能的核心部分，主体部通常包括正极极片、负极极片以及隔离膜。在制备电极组件时，通常先将正极极片、隔离膜和负极极片连接至卷针，然后转动卷针，以使正极极片、隔离膜和负极极片卷绕在卷针上，在卷绕完成后，将卷针抽出，以形成圆柱状的电极组件。将卷针抽出后，通常会在电极组件的卷绕中心处形成中心孔。
在一些实施例中，电极组件的中心具有沿电池单体轴向方向延伸的中心孔，中心孔的直径大于等于5mm，可选为6mm-8mm。
通过调节中心孔的直径在上述范围内，有助于快速排出电池单体内部的排放物，达到短时间内泄压的目的，从而可以有效减少甚至避免电池出现起火、爆炸等安全事故。
在一些实施例中，第一泄压机构81和第二泄压机构91对称设置。由此可以使得排放物喷出的路径在一条直线上，从而有助于快速排出电池单体内部的排放物，达到短时间内泄压的目的，进而可以有效减少甚至避免电池出现起火、爆炸等安全事故。
在一些实施例中，第一泄压机构81和第二泄压机构91的形貌分别独立地包括圆形、椭圆形或跑道形。
在一些实施例中，第一端盖组件8包括第一电极端子82，第二端盖组件9包括第二电极端子92，第一电极端子82与第二电极端子92的极性相反。第一电极端子82可以安装于第一盖板83上，第二电极端子92可以安装与第二盖板93上。
第一电极端子82和第二电极端子92用于与电极组件电连接，以输出电极组件所产生的电能。
在一些实施例中，极耳部的数量可以为两个。两个极耳部分别定义为正极极耳部和负极极耳部。两个极耳部电分别连接于第一电极端子82和第二电极端子92。极耳部可以通过焊接等方式直接连接于第一电极端子82和第二电极端子92，也可以通过其它构件间接地连接于第一电极端子82和第二电极端子92。
可选地，第一电极端子82可为正极端子，第二电极端子可为负极端子。
可选地，正极极耳部电连接于第一电极端子82，负极极耳部连接于第二电极端子92。
在一些实施例中，第一泄压机构81的几何中心点与第一电极端子82的几何中心点之间的距离可以大于等于5mm，可选为6mm-14mm。
在一些实施例中，第二泄压机构91的几何中心点与第二电极端子92的几何中心点之间的距离可以大于等于5mm，可选为6mm-14mm。
在一些实施例中，第一盖板83和第二盖板93中的一个上设置有注液孔84。如图4和图5所示，注液孔84设置在第一盖板83上。
注液孔用于向电池单体内注入电解液。
在一些实施例中，电池单体7的直径可以大于等于40mm，可选为45mm-60mm。由此可以使电池具有高容量。
在一些实施例中，电池单体7轴向方向的尺寸可以大于等于130mm，可选为150mm-320mm，200mm-320mm，240mm-320mm，280mm-320mm。由此可以使电池具有高容量。
在一些实施例中，电池单体7的容量C0可以大于等于20Ah，可选为大于等于30Ah。
在一些实施例中，圆柱状壳体10的材质可以包括但不限于硬塑料、铝或钢等。
[正极极片]
在一些实施例中，正极极片包括正极集流体以及位于正极集流体至少一侧的正极膜层，正极膜层包括正极活性材料。
正极活性材料能够脱出和嵌入锂离子。
在一些实施例中，正极活性材料可以包括含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物中的一种或多种。
含锂磷酸盐可以包括磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、及其各自的改性化合物中的一种或多种。锂过渡金属氧化物的示例可以包括锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、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、锂镍钴铝氧化物、及其各自的改性化合物中的一种或多种。上述各正极活性材料的改性化合物可以是对正极活性材料进行掺杂改性和/或表面包覆改性。
可选地，正极活性材料可以包括含锂磷酸盐。更可选地，正极活性材料可以包括磷酸铁锂及其改性化合物中的一种或多种。可选地，磷酸铁锂的改性化合物可以通过元素掺杂、导电碳包覆、导电金属包覆、导电聚合物包覆中的一种或多种改性方式获得。
在一些实施例中，正极活性材料可以包括含锂磷酸盐，含锂磷酸盐在正极活性材料中的质量占比可以大于等于60wt%，例如可以为60wt%、70wt%、80wt%、90wt%、100wt%，或上述任意数值组成的范围。
在一些实施例中，正极活性材料可以同时包括含锂磷酸盐和锂过渡金属氧化物，含锂磷酸盐在正极活性材料中的质量占比可以为60wt%-99wt%，锂过渡金属氧化物在正极活性材料中的质量占比可以为1wt%-40wt%。
在一些实施例中，正极活性材料的体积分布粒径Dv50可以为0.8μm-10μm。
通过调节正极活性材料的体积分布粒径Dv50在上述范围内，可以减少电池副反应，降低电池容量衰减速率，使电池具有长循环寿命。
在一些实施例中，正极膜层还可以包括正极导电剂。作为示例，正极导电剂可以包括但不限于超导碳、导电石墨、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维中的一种或多种。
在一些实施例中，正极膜层还可以包括正极粘结剂。作为示例，正极粘结剂可以包括但不限于聚偏二氟乙烯（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-六氟丙烯共聚物和含氟丙烯酸酯类树脂中的一种或多种。
在一些实施例中，正极膜层的涂布重量可以大于等于16mg/cm2，可选为18mg/cm2-25mg/cm2。由此可以使电池具有高能量密度。
在一些实施例中，正极膜层的压实密度可以大于等于2.2g/cm3，例如，正极活性层的压实密度为2.25g/cm3-2.6g/cm3。由此可以使电池具有高能量密度。
正极膜层的压实密度指的是正极膜层的面密度与正极膜层的厚度的比值。正极膜层的面密度指的是涂布后经过烘干、辊压的正极膜层的重量与涂布面积的比值。
在一些实施例中，正极集流体可以采用金属箔片或复合集流体。作为金属箔片的示例，可采用铝箔。复合集流体可以包括高分子材料基层以及形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属材料层。作为示例，金属材料可以包括但不限于铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银和银合金中的一种或多种。作为示例，高分子材料基层可以包括但不限于聚丙烯（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）和聚乙烯（PE）中的一种或多种。
正极膜层通常是将正极浆料涂布在正极集流体上，经干燥、辊压而成的。正极浆料通常是将正极活性材料、正极粘结剂、正极导电剂等分散于溶剂中并搅拌均匀而形成的。溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮（NMP）或去离子水，但不限于此。
[负极极片]
在一些实施例中，负极极片可以包括负极集流体以及位于负极集流体至少一个表面上的负极膜层，负极膜层包括负极活性材料。
在一些实施例中，负极活性材料可以包括碳基材料、硅基材料中的一种或多种。
可选地，碳基材料可以包括但不限于人造石墨和天然石墨中的一种或多种。
可选地，硅基材料可以包括但不限于单质硅、硅氧化物、硅碳复合物、硅氮复合物和硅合金材料中的一种或多种。
可选地，硅基材料还可以包括碱金属元素和碱土金属元素中的一种或多种。可选地，碱金属包括Li。可选地，碱土金属包括Mg。作为示例，硅基材料可以为预嵌Li的硅基材料。
在一些实施例中，硅基材料在负极活性材料中的质量占比可以大于等于5wt%，更可选为8wt%-20wt%，由此可以提升电池的能量密度。
在一些实施例中，负极活性材料可以包括碳基材料和硅基材料，硅基材料在负极活性材料中的质量占比可以为8wt%-20wt%，碳基材料在负极活性材料中的质量占比可以大于等于80wt%。由此可以使电池兼具高能量密度和长循环寿命。
在一些实施例中，负极活性材料的体积分布粒径Dv50可以为6μm-15μm，可选为8μm-13μm。
通过调节负极活性材料的体积分布粒径Dv50在上述范围内，可以减少电池副反应，使电池具有长循环寿命。
在一些实施例中，负极膜层还可以包括负极导电剂。作为示例，负极导电剂可以包括但不限于超导碳、导电石墨、乙炔黑、碳黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维中的一种或多种。
在一些实施例中，负极膜层还可以包括负极粘结剂。作为示例，负极粘结剂可以包括但不限于丁苯橡胶（SBR）、水溶性不饱和树脂SR-1B、水性丙烯酸类树脂（例如，聚丙烯酸PAA、聚甲基丙烯酸PMAA、聚丙烯酸钠PAAS）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙烯醇（PVA）、海藻酸钠（SA）和羧甲基壳聚糖（CMCS）中的一种或多种。
在一些实施例中，负极膜层还可以包括其他助剂。作为示例，其他助剂可以包括增稠剂，例如，羧甲基纤维素钠（CMC）、PTC热敏电阻材料等。
在一些实施例中，负极集流体可以采用金属箔片或复合集流体。作为金属箔片的示例，可采用铜箔、铜合金箔、铝箔、铝合金箔。复合集流体可以包括高分子材料基层以及形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属材料层。作为示例，金属材料可以包括但不限于铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银和银合金中的一种或多种。作为示例，高分子材料基层可以包括但不限于聚丙烯（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）和聚乙烯（PE）中的一种或多种。
负极极片并不排除除了负极膜层之外的其他附加功能层。例如，在一些实施例中，负极极片还可以包括夹在负极集流体和负极膜层之间、位于负极集流体表面的导电底涂层，例如可由导电剂和粘结剂组成；在一些实施例中，负极极片还可以包括覆盖在负极膜层表面的保护层。
负极极片可以按照如下方法制备：将负极活性材料、负极粘结剂、负极导电剂、任选的其他助剂等分散于溶剂中并搅拌均匀形成负极浆料；将负极浆料涂布在负极集流体上，经干燥、辊压等工序后，形成负极极片。溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮（NMP）或去离子水，但不限于此。
材料（例如正极活性材料、负极活性材料等）的Dv50为本领域公知的含义，可以用本领域已知的仪器及方法进行测定。例如可参照GB/T 19077-2016采用激光粒度分析仪（如Malvern Mastersizer 3000）方便地测定。Dv50的物理定义是材料累计体积分布百分数达到50%时所对应的粒径。
[隔离膜]
隔离膜位于正极极片和负极极片之间，主要起到防止内部短路的作用。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膜。
在一些实施例中，隔离膜的材质可以包括玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺中的一种或多种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜。隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料相同或不同。
电池单体的制备方法是公知的。
在一些实施例中，所述制备方法包括步骤：提供圆柱状壳体，圆柱状壳体具有容纳腔和与容纳腔连通的第一开口和第二开口；提供电极组件，并将电极组件置于圆柱状壳体内；提供第一端盖组件和第二端盖组件，第一端盖组件包括第一泄压机构，第二端盖组件包括第二泄压机构，并将第一端盖组件盖设第一开口、将第二端盖组件盖设第二开口；将电解液注入到电池单体内，然后经过真空封装、静置、化成等工序，得到电池单体。
在一些实施例中，可将正极极片、隔离膜和负极极片连接至卷针，然后转动卷针，以使正极极片、隔离膜和负极极片卷绕在卷针上，在卷绕完成后，将卷针抽出，以形成圆柱状的电极组件。
实施例
下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比和比值都是基于质量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。
实施例1
将正极活性材料磷酸铁锂（LiFePO4）、粘结剂聚偏氟乙烯、导电剂Super P按照质量比97:2:1混合，加入适量溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP），搅拌均匀，获得正极浆料。将正极浆料涂布在正极集流体铝箔的两个表面上，经干燥、冷压后，获得正极极片。正极膜层的涂布重量为19.5mg/cm2、压实密度为2.4g/cm3。
将负极活性材料人造石墨、导电剂Super P、粘结剂丁苯橡胶、增稠剂羧甲基纤维素钠按照质量比96.2:0.6:1.3:1.9在适量的溶剂去离子水中充分搅拌混合，获得负极浆料。将负极浆料涂布在负极集流体铜箔的两个表面上，经干燥、冷压后，获得负极极片。负极膜层的涂布重量为9.4mg/cm2、压实密度为1.4g/cm3。
隔离膜采用多孔PP膜。
将碳酸二甲酯（DMC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸乙烯酯（EC）按照质量比60:20:20进行混合得到有机溶剂，然后将LiPF6溶解于上述有机溶剂中，配制成浓度为1.0mol/L的电解液，然后加入氟代碳酸亚乙酯（FEC）和碳酸亚乙烯酯（VC），FEC的含量为电解液总质量的1wt%，VC的含量为电解液总质量的1wt%。
将正极极片、隔离膜和负极极片依次叠放后连接至卷针，然后转动卷针，以使正极极片、隔离膜和负极极片卷绕在卷针上，在卷绕完成后，将卷针抽出，以形成圆柱状的电极组件。
将电极组件置于两端开口的圆柱状壳体内，在圆柱状壳体的两端分别焊接第一端盖组件和第二端盖组件，第一端盖组件包括第一泄压机构，第二端盖组件包括第二泄压机构，然后注入电解液、经过真空封装、静置、化成等工序，得到电池单体。
电池单体的容量C0为50.0Ah、直径为46mm、轴向方向的尺寸L为280mm，电极组件中心孔直径为8mm，第一泄压机构的第一泄压部的面积S1为112.5mm2，第二泄压机构的第二泄压部的面积S2为112.5mm2。
实施例2
除以下不同之外，电池单体的制备与实施例1相同。
将碳酸二甲酯（DMC）、碳酸乙烯酯（EC）按照质量比80:20进行混合得到有机溶剂，然后将LiPF6溶解于上述有机溶剂中，配制成浓度为1.0mol/L的电解液，然后加入氟代碳酸亚乙酯（FEC）和碳酸亚乙烯酯（VC），FEC的含量为电解液总质量的1wt%，VC的含量为电解液总质量的1wt%。
对比例1
将正极活性材料磷酸铁锂（LiFePO4）、粘结剂聚偏氟乙烯、导电剂Super P按照质量比97:2:1混合，加入适量溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP），搅拌均匀，获得正极浆料。将正极浆料涂布在正极集流体铝箔的两个表面上，经干燥、冷压后，获得正极极片。正极膜层的涂布重量为19.5mg/cm2、压实密度为2.4g/cm3。
将负极活性材料人造石墨、导电剂Super P、粘结剂丁苯橡胶、增稠剂羧甲基纤维素钠按照质量比96.2:0.6:1.3:1.9在适量的溶剂去离子水中充分搅拌混合，获得负极浆料。将负极浆料涂布在负极集流体铜箔的两个表面上，经干燥、冷压后，获得负极极片。负极膜层的涂布重量为9.4mg/cm2、压实密度为1.4g/cm3。
隔离膜采用多孔PP膜。
将碳酸二甲酯（DMC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸乙烯酯（EC）按照质量比30:50:20进行混合得到有机溶剂，然后将LiPF6溶解于上述有机溶剂中，配制成浓度为1.0mol/L的电解液，然后加入氟代碳酸亚乙酯（FEC）和碳酸亚乙烯酯（VC），FEC的含量为电解液总质量的1wt%，VC的含量为电解液总质量的1wt%。
将正极极片、隔离膜和负极极片连接至卷针，然后转动卷针，以使正极极片、隔离膜和负极极片卷绕在卷针上，在卷绕完成后，将卷针抽出，以形成圆柱状的电极组件。
将电极组件置于一端开口的圆柱状壳体内，在圆柱状壳体的开口端焊接一个端盖组件，端盖组件包括一个泄压机构，然后注入电解液、经过真空封装、静置、化成等工序，得到电池单体。
电池单体的容量C0为50.0Ah、直径为46mm、轴向方向的尺寸L为280mm，电极组件中心孔直径为8mm，泄压机构的泄压部的面积为225.0mm2。
对比例2
除以下不同之外，电池单体的制备与对比例1相同。
将碳酸二甲酯（DMC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸乙烯酯（EC）按照质量比60:20:20进行混合得到有机溶剂，然后将LiPF6溶解于上述有机溶剂中，配制成浓度为1.0mol/L的电解液，然后加入氟代碳酸亚乙酯（FEC）和碳酸亚乙烯酯（VC），FEC的含量为电解液总质量的1wt%，VC的含量为电解液总质量的1wt%。
对比例3
除以下不同之外，电池单体的制备与对比例1相同。
泄压机构的泄压部的面积为125.0mm2。
对比例4
除以下不同之外，电池单体的制备与对比例2相同。
泄压机构的泄压部的面积为125.0mm2。
电池单体性能测试
（1）电池单体的容量测试
在25℃下，将电池单体静置5min，以0.33C恒流放电至2.5V；静置5min之后，以0.33C恒流充电至3.65V，然后恒压充电至电流为0.05C；静置5min之后，以0.33C恒流放电至2.5V，记录此时的放电容量，即为电池单体的容量C0。
（2）电池单体的能量密度测试
在25℃下，将电池单体以0.33C恒流充电至3.65V，然后恒压充电至电流为0.05C；静置5min之后，将电池单体以0.33C恒流放电至2.5V，得到放电能量Q。
电池单体的能量密度（Wh/L）=放电能量Q/电池单体的体积V。
电池单体的体积V可以根据圆柱体的体积公式计算获得，V = (π × d × d) ×L × 0.25。L为电池单体轴向方向的尺寸，d为电池单体的直径，单位均为mm。
（3）电池单体的循环性能测试
在25℃下，将电池单体以1C恒流充电至上限截止电压3.65V，然后恒压充电至电流为0.05C；静置5min之后，将电池单体以1C恒流放电至2.5V，记录此时的放电容量，即为第1圈放电容量。将电池单体按照上述方法进行循环充放电测试，直至电池单体的容量衰减为第1圈放电容量的80%，记录电池单体的循环圈数。
（4）电池单体的过充性能测试
在25℃下，将电池单体以0.33C恒流恒压充电至上限截止电压3.65V，然后恒压充电至电流为0.05C，然后将电池单体以1C恒流充电1h或电池单体的电压达到上限截止电压（即3.65V）的1.5倍，任一条件满足时即停止充电，然后静置搁置1h，观察电池单体是否失效。电池单体不失效的判断标准为：不起火且不爆炸。电池单体样品数量为20个，统计电池单体过充测试的通过比例。
表1
由实施例1至2和对比例1的测试结果可知，通过使电解液溶剂中的碳酸二甲酯的质量百分含量大于等于50wt%，有利于电解液的流动，有利于改善电极组件的电解液浸润性，由此可以提升电池单体的循环性能。
对比例1至2仅在电池单体的一端设置了泄压机构，并且泄压机构的泄压部的面积与实施例1的两个泄压机构的泄压部总面积相同。
由实施例1和对比例2的测试结果可知，在电池单体的容量、电池单体的电解液相同时，通过在电池单体的两端均设置泄压机构，有助于快速排出电池单体内部的排放物，达到短时间内泄压的目的，可以使电池单体在具有良好的循环性能的同时还具有高过充测试通过比例。
由对比例1至2的测试结果还可知，通过降低电解液溶剂中的碳酸二甲酯的质量百分含量，对于电池单体过充性能的改善并不明显，这是由于，电池单体只有一端设置了泄压机构时，电池单体内部排放物排出的路径较长，由此会存在泄压不及时、泄压速度慢的问题；同时，碳酸二甲酯的质量百分含量降低，电解液的流动性变差，电极组件的电解液浸润性变差，进而电池单体的循环性能还会明显降低。
由对比例1和对比例3、对比例2和对比例4的测试结果还可知，电池单体只有一端设置了泄压机构时，增加电池单体的泄压部的面积也不能有效提升电池单体的过充测试比例。这是由于，电池单体只有一端设置了泄压机构时，电池单体内部排放物排出的路径较长，由此会存在泄压不及时、泄压速度慢的问题。同时，由于端盖组件的面积有限，泄压机构的泄压部面积越大，端盖组件的加工难度还会上升，由此还会增加电池单体的成本，也不利于进行规模化生产。
实施例3
除以下不同之外，电池单体的制备与实施例1相同。
第一泄压机构的第一泄压部的面积S1为125.0mm2，第二泄压机构的第二泄压部的面积S2为125.0mm2。
实施例4
除以下不同之外，电池单体的制备与实施例1相同。
第一泄压机构的第一泄压部的面积S1为100.0mm2，第二泄压机构的第二泄压部的面积S2为100.0mm2。
实施例5
除以下不同之外，电池单体的制备与实施例1相同。
第一泄压机构的第一泄压部的面积S1为62.5mm2，第二泄压机构的第二泄压部的面积S2为62.5mm2。
对比例5
除以下不同之外，电池单体的制备与实施例1相同。
第一泄压机构的第一泄压部的面积S1为50.0mm2，第二泄压机构的第二泄压部的面积S2为50.0mm2。
表2
由表2的测试结果可知，通过调节两个泄压机构的泄压部总面积与电池单体容量的比值(S1+S2)/C0大于等于2.5mm2/Ah，可以提升电池单体的可靠性。
由表2的测试结果还可知，通过进一步调节两个泄压机构的泄压部总面积与电池单体轴向方向的尺寸的比值(S1+S2)/L的范围，可以进一步提升电池单体的可靠性。
实施例6
除以下不同之外，电池单体的制备与实施例1相同。
电池单体的容量C0为52.5Ah、轴向方向的尺寸L为320mm，第一泄压机构的第一泄压部的面积S1为118.1mm2，第二泄压机构的第二泄压部的面积S2为118.1mm2。
实施例7
除以下不同之外，电池单体的制备与实施例1相同。
电池单体的容量C0为54.4Ah、轴向方向的尺寸L为400mm，第一泄压机构的第一泄压部的面积S1为122.4mm2，第二泄压机构的第二泄压部的面积S2为122.4mm2。
表3
与实施例1相比，实施例6和实施例7的电池单体的直径不变、轴向方向的尺寸增加，此时电池单体的容量会增加，通过增加实施例6和实施例7的两个泄压机构的泄压部的面积并使两个泄压机构的泄压部总面积与电池单体容量的比值(S1+S2)/C0与实施例1保持相同，均可以使电池单体具有较高的过充测试通过比例。
并且由实施例1、实施例6和实施例7的测试结果还可知，在两个泄压机构的泄压部总面积与电池单体容量的比值(S1+S2)/C0相同时，两个泄压机构的泄压部总面积与电池单体轴向方向的尺寸的比值(S1+S2)/L增加，可以使电池单体具有更高的过充测试通过比例。
实施例8
除以下不同之外，电池单体的制备与实施例1相同。
电池单体的容量C0为51.3Ah，电极组件中心孔直径为5mm，第一泄压机构的第一泄压部的面积S1为115.4mm2，第二泄压机构的第二泄压部的面积S2为115.4mm2。
实施例9
除以下不同之外，电池单体的制备与实施例1相同。
电池单体的容量C0为52.6Ah，电极组件中心孔直径为3mm，第一泄压机构的第一泄压部的面积S1为118.4mm2，第二泄压机构的第二泄压部的面积S2为118.4mm2。
表4
由表4的测试结果还可知，在两个泄压机构的泄压部总面积与电池单体容量的比值(S1+S2)/C0相同时，通过进一步调节中心孔的直径，可以使电池单体在具有高能量密度的同时具有更高的过充测试通过比例。
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 (25)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：
圆柱状壳体，具有容纳腔和与所述容纳腔连通的第一开口和第二开口；
电极组件，置于所述容纳腔内；
第一端盖组件，盖设所述第一开口；以及
第二端盖组件，盖设所述第二开口，
所述第一端盖组件包括第一泄压机构，所述第二端盖组件包括第二泄压机构；
所述电池单体还包括电解液，所述电解液包括溶剂，所述溶剂包括碳酸二甲酯，所述碳酸二甲酯在所述溶剂中的质量百分含量大于等于50wt%；
所述第一泄压机构具有第一泄压部，所述第一泄压部的面积记为S1，单位为mm2；
所述第二泄压机构具有第二泄压部，所述第二泄压部的面积记为S2，单位为mm2；
所述电池单体的容量记为C0，单位为Ah，且所述电池单体满足(S1+S2)/C0大于等于2.5mm2/Ah。
2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体满足(S1+S2)/C0为4.0mm2/Ah-5.0mm2/Ah。
3.根据权利要求1-2任一项所述的电池单体，其特征在于，
所述电池单体轴向方向的尺寸记为L，单位为mm；
所述电池单体满足(S1+S2)/L大于等于0.6mm。
4.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体满足(S1+S2)/L为0.7mm-0.9mm。
5.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，
所述第一泄压部的面积与所述第二泄压部的面积之比为0.8-1.2；和/或，
所述第一泄压部的面积与所述第一端盖组件的面积之比大于等于0.02:1；和/或，
所述第二泄压部的面积与所述第二端盖组件的面积之比大于等于0.02:1。
6.根据权利要求5所述的电池单体，其特征在于，
所述第一泄压部的面积与所述第一端盖组件的面积之比为(0.04-0.10):1；和/或，
所述第二泄压部的面积与所述第二端盖组件的面积之比为(0.04-0.10):1。
7.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件的中心具有沿所述电池单体轴向方向延伸的中心孔，所述中心孔的直径大于等于5mm。
8.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述中心孔的直径为6mm-8mm。
9.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，
所述电池单体的直径大于等于40mm；和/或，
所述电池单体轴向方向的尺寸L大于等于130mm；和/或，
所述电池单体的容量C0大于等于20Ah。
10.根据权利要求9所述的电池单体，其特征在于，
所述电池单体的直径为45mm-60mm；和/或，
所述电池单体轴向方向的尺寸L为150mm-320mm；和/或，
所述电池单体的容量C0大于等于30Ah。
11.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述碳酸二甲酯在所述溶剂中的质量百分含量为55wt%-70wt%。
12.根据权利要求1或11所述的电池单体，其特征在于，所述溶剂还包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯中的一种或两种。
13.根据权利要求12所述的电池单体，其特征在于，
所述碳酸乙烯酯在所述溶剂中的质量百分含量小于等于25wt%；和/或，
所述碳酸甲乙酯在所述溶剂中的质量百分含量小于等于25wt%。
14.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述电解液还包括添加剂，所述添加剂包括氟代碳酸亚乙酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或两种。
15.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，
所述电解液在25℃下的粘度小于等于5mPa·s；和/或，
所述电解液在25℃下的电导率为8mS/cm-16mS/cm。
16.根据权利要求15所述的电池单体，其特征在于，
所述电解液在25℃下的粘度为小于等于3mPa·s；和/或，
所述电解液在25℃下的电导率为9mS/cm-12mS/cm。
17.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述第一泄压机构和所述第二泄压机构对称设置。
18.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，
所述第一泄压机构和所述第二泄压机构的形貌分别独立地包括圆形、椭圆形或跑道形；和/或，
所述第一端盖组件包括第一盖板，所述第一泄压机构位于所述第一盖板上或所述第一泄压机构与所述第一盖板一体形成；和/或，
所述第二端盖组件包括第二盖板，所述第二泄压机构位于所述第二盖板上或所述第二泄压机构与所述第二盖板一体形成。
19.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，
所述第一端盖组件包括第一电极端子，所述第二端盖组件包括第二电极端子，所述第一电极端子与所述第二电极端子的极性相反，
所述第一泄压机构的几何中心点与所述第一电极端子的几何中心点之间的距离为6mm-14mm；和/或，
所述第二泄压机构的几何中心点与所述第二电极端子的几何中心点之间的距离为6mm-14mm。
20.根据权利要求1所述电池单体，其特征在于，所述电极组件包括正极极片，所述正极极片包括正极集流体以及位于所述正极集流体至少一个表面上的正极膜层，所述正极膜层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物中的一种或多种。
21.根据权利要求20所述电池单体，其特征在于，所述正极活性材料包括含锂磷酸盐，且所述含锂磷酸盐在所述正极活性材料中的质量占比大于等于60wt%。
22.根据权利要求20-21任一项所述的电池单体，其特征在于，
所述正极膜层的涂布重量大于等于16mg/cm2；和/或，
所述正极膜层的压实密度大于等于2.2g/cm3。
23.根据权利要求22所述的电池单体，其特征在于，
所述正极膜层的涂布重量为18mg/cm2-25mg/cm2；和/或，
所述正极膜层的压实密度为2.25g/cm3-2.6g/cm3。
24.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-23任一项所述的电池单体。
25.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求24所述的电池，所述电池用于提供电能。
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