CN117525758A - 电池包及电动车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池包及电动车，电池包包括至少一个电池单元，电池单元包括至少一个电池串，所述电池串中含有一个或至少两个单体电池，电池串两端的电压差小于或等于60V，其中当电池串中含有至少两个单体电池时，电池串中的单体电池沿第一方向依次排列，第一方向与车辆车尾到的车头的方向平行，由此，通过本方案，可以相对地降低电池串发生短路时电池包所产生的电压，减小电池包发生着火爆炸的几率，同时也可以减少拉弧现象的产生，有利于提高电池包的安全性。

Description

电池包及电动车
技术领域
本发明涉及车辆制造技术领域，尤其涉及一种电池包及电动车。
背景技术
在电动车中，受电动车的空间限制，电池包通常固定在车辆底部，也即车辆底盘上。然而，由于车辆底部距离地面较近，因此在车辆行驶过程中安装在车辆底部的电池包极容易受到撞击，从而导致电池包中的单体电池容易产生短路，尤其是在车辆行驶过程中，车辆底部受到的撞击动作通常会从车头持续到车尾，因而会导致电池包中的一串单体电池发生短路。
作为电动汽车的动力来源，电池包具有很高的能量密度，高电压和高能量密度同时也意味着高危险性，当电池包中的一串单体电池发生短路时，如果这串电池间存在高电压，会导致电池包瞬间产生高压击穿或高压短路，使得电池包容易着火爆炸，也容易产生拉弧现象，对驾乘人员的生命安全造成威胁。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种电池包及电动车，能够降低相对地降低电池串短路时电池包所产生的电压，有利于防止电池包产生高压击穿或高压短路，提高电池包的安全性。
为了实现上述目的，本申请提供一种电池包，用于为车辆提供电能，包括至少一个电池单元，所述电池单元包括至少一个电池串，所述电池串含有一个或至少两个单体电池，所述电池串两端的电压差小于或等于60V；当所述电池串中含有至少两个单体电池时，所述电池串中的单体电池沿第一方向依次排列，所述第一方向与车辆车尾到车头的方向平行。
进一步地，所述电池串两端的电压差小于或等于45V。
本申请还提供一种电动车，包括上述所述的电池包。
与现有技术相比，本申请具有的有益效果为：本申请的电池包中，包括至少一个电池单元，电池单元包括至少一个电池串，电池串中含有一个或至少两个单体电池，电池串两端的电压差小于或等于60V，当电池串中含有至少两个单体电池时，电池串中的单体电池沿第一方向依次排列，第一方向与车辆车尾到的车头的方向平行，由此，通过本方案，可以使得在车尾到车头的方向上排列的单体电池所形成的电池串两端的电压差比较小，从而在车辆行驶过程中，即使在该方向上的一串单体电池均受撞击而发生短路，由于该串单体电池的电压本身比较小，因此其短路时对电池包的影响也相对比较小，从而可以相对地降低电池串发生短路时电池包所产生的电压，从而可以防止电池包产生高压击穿或高压短路，减小电池包发生着火爆炸的几率，同时也可以减少拉弧现象的产生，有利于提高电池包的安全性。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
图1是本申请实施例提供的电池包的一结构示意图；
图2是现有技术中车辆底部受到硬物撞击后对电池包内的单体电池的影响示意图；
图3是本申请实施例提供的电池包的另一结构示意图；
图4是本申请实施例提供的电池包的又一结构示意图；
图5是本申请实施例提供的电池包的又一结构示意图；
图6是本申请实施例提供的单体电池的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的电池包的又一结构示意图；
图8是本申请实施例中车辆底部受到硬物撞击后对电池包内的单体电池的影响示意图；
图9是本申请实施例提供的单体电池的截面示意图；
图10是本申请实施例提供的极芯组封装在封装膜内的一示意图；
图11是本申请实施例提供的极芯组封装在封装膜内的另一示意图；
图12是本申请实施例提供的金属壳体第三表面形成有凹陷的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图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。
在本申请的描述中，需要理解的是，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”、“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的限制。
请参阅图1，本申请实施例的电池包200，其可以应用于电动车，为电动车提供动力，电动车如可以是小轿车或客运车等。其中，电池包200包括至少一个电池单元21，电池单元21包括至少一个电池串1006，电池串1006含有一个或至少两个单体电池100，其中电池串1006两端的电压差V小于或等于60V。
当电池串1006中含有至少两个单体电池100时，电池串1006中的单体电池100沿第一方向AB依次排列，其中第一方向AB与车辆车头到车尾的方向平行。
可以理解的是，车辆通常具有长度、宽度和高度三个尺寸，车辆的长度也即车尾到车头的距离，车辆的宽度指左右两侧车门的距离，车辆的高度指车辆底部到顶部的距离，对于大部分车辆而言，车辆长度通常为车辆的最大尺寸，因此，第一方向AB也可以是指车辆的长度延伸方向，也即车辆的最大尺寸方向。
在一些实施例中，电池单元21中可以是只有一个电池串1006，电池串1006含有的单体电池100为多个，多个单体电池100沿第一方向AB依次排列，即电池单元21中的所有单体电池100沿第一方向依次排列。其中，电池串1006中的单体电池100之间可以为串联，例如可以是相邻单体电池100之间串联，从而实现多个单体电池的串联。此时，电池串1006两端的电压差是指串联的一串单体电池两端的电压差。
在其他一些实施例中，电池串1006中也可以是仅含有一个单体电池100，此时电池串1006两端的电压差指的是该一个单体电池100的正负极两端的电压差。
传统电池包中，如图2所示，为了尽可能提高电池容量，电池包中会排布较多的单体电池，当较多的单体电池沿车辆车尾到车头的方向(第一方向AB)排列时，在车辆行进过程中一旦车辆底部受到硬物G撞击，车辆底部受到的撞击动作通常会从车头持续到车尾，因此电池包内沿车头到车尾排列的所有单体电池(图中阴影部分的单体电池)都有可能会受到撞击而一起变形、破裂，从而造成较多单体电池之间短路，导致电池包产生更高的电压，引发电池着火爆炸。
本申请实施例通过使电池串1006两端的电压差V不超过60V，即在车尾到车头的方向上排列的单体电池所形成的电池串两端的电压差比较小，从而在车辆行驶过程中，即使电池串1006中沿车头到车尾方向排列的所有单体电池100都受撞击而发生短路，由于该电池串1006的电压本身比较低，因此其短路为低压短路，即电池串1006发生短路时导致电池包所产生的电压也会相对比较低，从而可以防止电池包产生高压击穿或高压短路，减小电池包发生着火爆炸的几率，同时也可以减少拉弧现象的产生，从而有效防止单体电池之间的热失控和热蔓延等现象，有利于提高电池包的安全性。
另外，通过使电池串1006两端的电压差不超过60V，在可以减少拉弧现象产生的同时，还能够尽可能地提高电池包的储能容量。
进一步地，电池串1006两端的电压差V小于或等于45V，通过使电池串1006两端的电压差V较小，从而可以进一步在电池串1006发生短路相对地降低对电池包的影响，避免电池串1006短路时电池包产生高电压而引起电池包发生击穿等问题，防止拉弧现象的产生。其中，电池串1006两端的电压差V可以是20～40V，例如可以是40V。
本申请发明人通过大量拉弧测试实验发现，在尽可能提高电池容量的情况下，通过使沿车辆行驶方向(也可以理解为车辆车头到车尾的方向)排列的所有单体电池所形成的电池串1006两端的电压差不超过60V，可以有效地防止电池包起火，如下表所示的实验数据：
上述实验数据表明，当电池串1006两端的电压差不超过60V时，电池包不会产生起火冒烟等现象，不仅能够满足动力要求，也能够提高电池包的安全性能。
其中拉弧测试实验可以采用现有的拉弧测试方式进行，在实验过程中主要是通过改变电池串两端的电压差，然后驱使试验车在有障碍物的测试路面上行驶，以观察电池包的起火或冒烟情况。
参阅图3，在本申请实施例中，电池单元21中包括多个电池串1006，多个电池串1006沿第二方向CD依次排列，第二方向CD为车辆的宽度方向，每个电池串1006两端的电压差V小于或等于60V，例如可以使每个电池串1006两端的电压差为45V或50V等。
其中，电池串1006中的单体电池100的数量不做具体限定，例如可以是4个或6个等，只要满足电池串1006两端的电压差不超过60V即可。
其中，同一电池串1006中的单体电池100为串联关系。而电池串1006之间可以是并联或者串联，还可以是串并联结合的连接方式，例如，相邻电池串1006之间为串联；或者可以是将两个电池串1006先并联然后再与另外的电池串1006串联，对此不做具体限定。
如图4所示，本申请实施例中，电池单元21的数量为多个，多个电池单元21之间为串联。具体而言，电池单元21含有引出电流的第一电极引出端211和第二电极引出端212，相邻两电池单元21中的一个电池单元21的第一电极引出端211和另一电池单元21的第二电极引出端212电连接，从而实现串联。
其中，多个电池单元21呈阵列排列以形成电池单元阵列，该电池单元阵列包括多排电池单元组201，多排电池单元组201沿第一方向AB依次排列，也可以理解为每列单体电池组202上含有沿第一方向AB依次排列的多个电池单元。如图4所示，电池单元阵列中可以是仅包括一列电池单元组202；或者，如图5所示，电池单元阵列中也可以是包括多列电池单元组202，多列电池单元组202沿第二方向CD依次排列，其中，同一排电池单元组201中的相邻两个电池单元21之间为串联，且相邻两排电池单元组201也是串联，相邻两排电池单元组之间通过主动安全装置12电连接。
其中，分别位于相邻两排电池单元组201且相互电连接的两个电池单元21之间，连接有主动安全装置22。
如图4所示，每排电池单元组中有1个电池单元21，因此分别在相邻两排电池单元组的两电池单元21中，一个电池单元21的第一电极引出端211和另一个电池单元21的第二电极引出端212之间通过主动安全装置22电连接。该主动安全装置22包括但不限于继电器、保险丝或其他控制开关等。主动安全装置22用于在相邻两排电池单元组之间的电流过大时自动切断相邻两排电池单元组之间的连接，如图1的实施例，用于在相邻两电池单元21之间的电流较大时切断相邻两个电池单元21之间的电连接。
当同一列的多个电池单元21均存在短路单体电池时，在电池单元21之间势必会形成高压回路，电路中的电流会增大，通过在相邻两排电池单元组之间设置主动安全装置22，以在发生短路时切断两排电池单元之间的连接，从而可以进一步提高电池包的安全性。
参阅图6，并结合图1，本申请实施例中，单体电池100大致为长方体，其中单体电池100的长度沿第一方向AB延伸。单体电池100包括第一极柱1001和第二极柱1002，第一极柱1001和第二极柱1002的极性相反，用于引出电流，例如第一极柱1001为正极极柱，第二极柱1002为负极极柱。
单体电池100在第一方向AB具有相对的两个第一表面1003，第一极柱1001和第二极柱1002位于单体电池100的同一个第一表面1003上，也可以分别位于两个第一表面1003上。
对于一个电池单元21而言，当电池单元21中有多个单体电池100，多个单体电池100排列形成多列单体电池组时，多列单体电池组沿第二方向CD依次排列。本申请实施例中，通过使单体电池100的长度沿第一方向AB延伸，且多个单体电池沿第二方向CD排列，由此可以在车辆底部发生撞击时减少受损的单体电池数量，如图8所示，多个单体电池沿第二方向CD排布，在车辆行进过程中一旦车辆底部受到硬物G撞击，可以减少受异物撞击影响的单体电池(图中阴影部分表示的单体电池)数量，避免整个电池包中的单体电池都遭受损坏，因此，通过本实施例可以进一步提高电池包的安全性。
在其他实施例中，如图7所示，并结合图6，单体电池100的第一极柱1001和第二极柱1002还可以设置在单体电池的其他表面上，具体而言，单体电池100具有面对车辆顶部的第二表面1004，第一极柱1001和第二极柱1002位于第二表面1004上。
其中，单体电池100在第三方向EF具有相对的两个第二表面1004，第三方向EF为车辆底部到顶部的方向，第一极柱1001和第二极柱1002可以位于单体电池100的面对车辆顶部的第二表面1004上。
需要说明的是，电池串1006一端的单体电池100的第一极柱通过导线引出以对应为电池单元21的第一电极引出端211，该电池串另一端的单体电池100的第二极柱通过导线引出以对应为电池单元21的第二电极引出端212
本申请实施例中，单体电池100的长度与车辆的长度的比值范围为0.2-0.8。具体地，本申请实施例中，单体电池100的长度L的范围为600mm-2500mm(毫米)，例如，可以是600mm、1200mm或者2000mm等，单体电池100的长度尺寸在该范围内时，单体电池100的整体结构更符合标准化的设计，可通用于不同的电池包200中，适用范围广；单体电池100的厚度沿第二方向CD(即车辆的宽度方向)延伸，单体电池100的厚度H可以是大于10mm，例如可以在13mm-75mm的范围。
更具体地，请一并参阅图6至图12，单体电池100包括金属壳体11和封装于金属壳体11内且沿第一方向AB依次排列的多个极芯组12。多个极芯组12之间可以是串联形成一极芯串，且每个极芯组12至少含有一个极芯。
其中，极芯组12含有引出电流的第一电极121和第二电极122，进一步而言，极芯组12包括极芯组主体123以及与极芯组主体123电连接的第一电极121和第二电极122，第一电极121和第二电极122沿第一方向AB分别位于极芯组主体123的两侧。相邻的两个极芯组12中，其中一个极芯组12的第一电极121和另外一个极芯组12的第二电极122电连接以实现串联，通过使多个极芯组12串联，由此可以通过单个单体电池100即可实现容量和电压的提高，减小制造工艺和成本。
需要说明的是，本实施例的串联方式可以为相邻的两个极芯组12之间的串联连接，实现的具体方式可以为相邻的两个极芯组12上的第一电极121和第二电极122直接连接，也可以是通过额外的导电部件实现电连接。如果极芯组12仅含有一个极芯的情况下，第一电极121和第二电极122可以分别为极芯的正极耳和负极耳或者分别为负极耳和正极耳。如果含有多个极芯的情况下，第一电极121和第二电极122的引出部件可以为电极引线。其中，第一电极121和第二电极122中的“第一”和“第二”仅用于名称区分，并不用于限定其数量，例如第一电极121和第二电极122均可以含有一个或者多个。
进一步地，金属壳体11包括具有开口的壳本体111和盖板112。盖板112与壳本体11的开口密封连接，以共同围成密封的容纳腔室，多个极芯组12串联形成的极芯串容置于该容纳腔室内。极芯串的两端分别含有第一电极和第二电极，该极芯串的第一电极也即位于该极芯串一端的极芯组12的第一电极121，该极芯串的第二电极也即位于该极芯串另一端的极芯组12的第二电极122。
其中，在一些实施例中，位于极芯串两端的第一电极和第二电极分别从盖板112引出，以分别形成单体电池100的第一极柱1001和第二极柱1002。
具体地，在一些实施方式中，壳本体111可以是两端开口，盖板112的数量可以为两个，从而两个盖板112分别与壳本体111的两端开口密封连接，以形成密封的容纳腔室。此种方式中，位于极芯串两端的第一电极和第二电极可以是分别从两个盖板112引出，以分别形成单体电池100的第一极柱1001和第二极柱1002，此时所述第一极柱1001和第二极柱1002分别位于单体电池100在第一方向AB两端的第一表面1003上。当然，在其他实施例中，位于极芯串两端的第一电极和第二电极也可以是从同一个盖板112引出，以分别形成单体电池100的第一极柱1001和第二极柱1002，此时所述第一极柱1001和第二极柱1002分别位于单体电池100在第一方向AB同一端的第一表面1003上。
在另一些实施方式中，壳本体111上可以是仅在一端设置有开口，盖板112的数量为一个，从而一个盖板112与壳本体111的一端开口密封连接。此种方式中，位于极芯串两端的第一电极和第二电极从同一个盖板112引出，以分别形成单体电池100的第一极柱1001和第二极柱1002，此时所述第一极柱1001和第二极柱1002分别位于单体电池100的同一端。
可以理解的是，在另一些实施例中，位于极芯串两端的第一电极和第二电极可以不引出盖板112，盖板112上设置有第一极柱1001和第二极柱1002，进一步而言，第一、第二电极端子可以是均设置在同一个盖板112上，也可以分别设置在两个盖板112上，此时位于极芯串两端的第一电极和第二电极分别与盖板112上的第一电极端子和第二电极端子电连接，此处不做赘述。
需要说明的是，多个极芯组12也可以是串联+并联的方式连接在一起，例如，多个极芯组12可以形成两个极芯串，具体可以将多个极芯组12分为两部分，每一部分中的极芯组12串联形成一极芯串，两个极芯串之间并联。当然，多个极芯组12也可以合理划分为三部分或者更多的部分，每一部分中的极芯组12串联形成一极芯串，多个极芯串之间并联。可以理解的是，单体电池100中的多个极芯组12分为多个部分，每一部分中的多个极芯组12串联形成一极芯串，使得每一极芯串能够具有一定大小的电压以满足工作需要，而多个极芯串有通过并联的方式进行连接，可以使多个极芯串的电容量进行叠加，从而使单体电池100具有较大的电容量，有利于延长单体电池100的供电时间。
进一步地，本申请实施例中，在金属壳体11和极芯组12之间还设有封装膜13，即极芯组12封装于封装膜13内。由此，通过封装膜13和金属壳体11可以实现对极芯组12的二次封装，有利于提高单体电池100的密封效果。可以理解的是，封装膜13内还注入有电解液。因此，通过上述方式，还可以避免电解液与金属壳体11的接触，避免金属壳体11的腐蚀或者电解液的分解。
其中，金属壳体11和封装膜13之间的气压低于金属壳体11外的气压，封装膜13内的气压低于金属壳体11与封装膜13之间的气压。
在本申请中，“气压”是大气压强的简称。是作用在单位面积上的大气压力，即等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量。
金属壳体11和封装膜13之间的气压也即位于金属壳体11和封装膜13之间的空间内的气压，该气压低于金属壳体11外的气压，因此，本申请实施例中，金属壳体11和封装膜13之间为负压状态，由此金属壳体11在大气压的作用下发生凹陷或变形，则金属壳体11和极芯组12之间的间隙随之减小，极芯组12发生窜动或者相互之间发生位移的空间减小，进而可以减少极芯组12的窜动以及极芯组12之间的相对位移，提高单体电池100的稳定性，以及单体电池100的强度以及单体电池100安全性能。
例如，可以通过对金属壳体11和封装膜13之间的空间进行抽气处理，以使金属壳体11和封装膜13之间为负压状态，由此可以使得金属壳体11和内部的极芯组12尽量贴近，减少内部空隙，防止极芯在金属壳体内发生窜动，同时防止极芯之间发生相对位移，减少集流体破损、隔膜打皱、和活性材料脱落等情况的发生，提高整个单体电池100的机械强度，延长单体电池100的使用寿命，提高单体电池100的安全性能。
在一种实施方式中，金属壳体11和封装膜13之间的气压值为P1，P1的取值范围可以为-100Kpa至-5Kpa，进一步优选地，P1的取值可以是-75Kpa至-20Kpa。当然，本领域的技术人员可以根据实际需要设定P1的值。需要说明的是，金属壳体11和封装膜13之间也可以为真空状态。
进一步地，封装膜13内的气压值为P2，P2的取值范围可以为-100Kpa至-20Kpa。
其中，P1和P2的关系满足：P1＞P2，且P1/P2的范围为0.05-0.85。
将P1、P2以及P1/P2限定在上述范围内，本技术中的极芯组12采用二次密封的模式，先将电池极芯组12封装在封装膜13内，为避免封装膜13发生由于内部气压过大使封装膜13外鼓造成的破损，我们选择金属壳体11与封装膜13之间的气压大于封装膜13内的气压。同时，我们通过大量实验验证，当P1/P2在上述范围时，较好的保证了单体电池100二次密封的可靠性，同时，保证了单体电池100极片之间的界面，避免了极片间间隙，使锂离子能更好的传导。
本申请的一实施例中，封装膜13包括一个，串联的多个极芯组12封装在同一个封装膜13内，串联连接的两个极芯组12中的其中一个极芯组12的第一电极121和另一个极芯组12的第二电极122的连接处位于封装膜13内。也就是说，封装膜13一体设置，多个极芯组12封装在同一封装膜13内。
在实际应用中，例如，如图10所示，可以先将多个极芯组12进行串联，然后利用一整张封装膜13将串联的极芯组12包裹起来，比如可以将串联的极芯组12放置于封装膜13的一部分区域上(或者可以预先在封装膜13的一部分区域上开凹槽，然后将串联的多个极芯组12置于该凹槽内)，然后将封装膜13的另一部分区域朝向极芯组12的方向对折，之后通过热熔处理将两部分区域的封装膜13进行热熔密封，由此将串联的极芯组12封装在同一封装膜13内。
其中，封装膜13中与第一电极121和/或第二电极122相对的位置形成有封装部131以将相邻两极芯组主体123隔离，并且相邻两极芯组12中的其中一个极芯组12的第一电极121和另一个极芯组122的第二电极122中的至少之一位于封装部131内。通过封装部131将多个极芯组主体123之间隔离，避免多个极芯组12的电解液互相流通，多个极芯组12之间不会相互影响，且多个极芯组12中的电解液不会因电位差过大而分解，保证单体电池100的安全性和使用寿命。
封装部131可以有多种实施方式，例如可以采用扎带将封装膜13扎紧形成封装部131，也可以直接将封装膜13热熔融连接形成封装部131。或者是直接在两个极芯组12之间设置隔板以构成封装部131，封装部131的具体方式不作特殊限定。
本申请的另一实施例中，如图11所示，封装膜13含有多个，其中至少一个极芯组12封装于一个封装膜13内以形成极芯组件，多个极芯组件之间串联。
换句话说，封装膜13的数量与极芯组12的数量一一对应，每个极芯组12单独封装在一个封装膜13，该种实施方式，在多个极芯组12制备完成后，可在每个极芯组12外单独套一个封装膜13，然后多个极芯组件再串联。
其中，极芯组12的第一电极121和第二电极122中的至少一个延伸出封装膜13，例如可以是第一电极121延伸出封装膜13，或者也可以是第二电极122延伸出封装膜13，或者也可以是第一电极121和第二电极122都延伸出封装膜13。通过将至少一个第一电极121和/或第二电极122延伸出封装膜13，可以利用延伸出的电极与其他极芯组件进行串联。
在本申请实施例中，多个极芯组12的排列方向为第一方向AB，极芯组12的长度方向沿第一方向AB延伸，单体电池100的长度也沿第一方向AB延伸，即多个极芯组12沿着单体电池100的长度方向依次排列，且极芯组12的第一电极121和第二电极122沿第一方向AB分别位于极芯组12的两侧，即多个极芯组12采用“头对头”的排布方式，此排布方式可以较为方便地实现极芯组12之间的两两串联，连接结构简单。另外该种排布方式可以较为方便的制造长度较长的单体电池100，由此在将单体电池100安装进电池包外壳内时，可以不需要设置横梁和纵梁等支撑结构，而是利用单体电池100本身的金属壳体11作支撑而将单体电池100直接安装在电池包外壳上，由此可以节省电池包内部空间，提高电池包的体积利用率，且有利于降低电池包的重量。
通过在单体电池100内设置多个极芯组12，与现有只设置一个极芯的方式相比，可以更方便地制造出长度较长的单体电池100，传统的电池中，一旦电池较长，内部用作集流体的铜铝箔的长度即会相应增加，大大提高了电池内部的电阻，无法满足当前越来越高的功率及快充的要求。在电池长度相同的情况下，本申请实施例可以极大的减小电池内部的电阻，避免高功率输出、快充等情况下电池过热等带来的问题。
如图12所示，金属壳体11沿第二方向CD具有相对的两个第三表面1005，该第三表面1005也即单体电池100的最大表面，也即单体电池100的“大面”。其中，至少一个第三表面1005向金属壳体11内部凹陷，由此可以使得金属壳体11与极芯组12尽量贴合。
由于金属壳体11的厚度较小，其为较薄的薄片，因此金属壳体11的第三表面1005上的凹陷114例如可以是通过对金属壳体11内进行抽气时所形成的凹陷。即在对金属壳体11和封装膜13之间的空间进行抽气处理以使得金属壳体11和封装膜13之间的气压低于金属壳体11外的气压时，随着抽气的进行，金属壳体11的第三表面1005容易向金属壳体11内形成凹陷114。
单体电池100在正常使用的过程中，由于材料本身的膨胀，电解液产气等原因电池通常会发生膨胀，而往往膨胀形变最大的区域在于电池的大面。采用本技术，将电池初始状态时大面通过抽真空限制在略微内陷的情况，可有效缓解电池膨胀后电池之间的挤压，提高电池及整个系统的寿命、安全等性能。
在其他一些实施例中，如图12所示，也可以是预先在金属壳体11的第三表面1005上形成凹陷后，再对金属壳体11内进行抽气处理。其中，金属壳体11的第三表面1005上的凹陷114可以有多个，例如，预先在第三表面1005上形成多个凹陷114，每个凹陷114的位置与一个极芯组12所在的位置对应。
其中，在一些实施方式中，金属壳体11相对的两个第三表面1005上均向内部凹陷，以通过凹陷的区域夹持极芯组12。
其中，可以在金属壳体11上设置排气孔，通过该排气孔对金属壳体11和封装膜13之间的空间进行抽气操作。其中，需要对该排气孔进行密封处理，因此在排气孔内还设置有密封件，以密封排气孔。该密封件例如可以是堵头、橡胶件等，对此不做限定。
在一些实施方式中，金属壳体11在抽气之前，极芯组12与金属壳体11的内表面之间设有间隙；该间隙便于极芯组12比较方便的装入到金属壳体11内部；在对金属壳体11抽气之后，金属壳体11沿第二方向按压在极芯组12的外表面以夹持所述极芯组12，从而减小极芯组12在金属壳体11内部窜动的空间，提高单体电池100的安全性能。
本申请实施例中，金属壳体11的强度高，散热效果好，金属壳体11可以包括但不限于铝壳、或钢壳。在一些实施例中，金属壳体11的厚度为0.05mm-1mm。
金属壳体11的厚度较厚不仅会增加单体电池100的重量，降低单体电池100的容量，而且金属壳体11厚度过厚，在大气压的作用下，金属壳体11不容易向极芯组12一侧凹陷或变形，无法减少金属壳体11和极芯组12之间的间距，进而无法有效的对极芯组12实现定位的作用。不仅如此，金属壳体11过厚，会增加抽气的成本，从而增加制造成本。
本申请将金属壳体11厚度限定为上述范围内，不仅能保证金属壳体11强度，而且也不会降低单体电池100的容量，还可以在负压的状态下，金属壳体11更加容易的发生变形，减少金属壳体11和极芯组12之间的间距，从而减少极芯组12在金属壳体11内部的窜动以及极芯组12之间的相对位移。
本申请的实施例中，封装膜13包括层叠的非金属外层膜和非金属内层膜，内层膜位于外层膜和极芯组12之间。
内层膜具有较好的化学稳定性，例如可以采用具有抗电解液腐蚀特性的材料，比如可以是聚丙烯(PP，Polypropylene)、聚乙烯(PE，Polyethylene)或者聚对苯二甲酸乙二酯(PET，Polyethylene terephthalate)，或者可以是上述材料中的多种组合。
外层膜为防护层，利用外层膜可以阻止空气尤其是水汽、氧等渗透，其材料例如可以采用聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰胺(PA，Polyamide)或聚丙烯，或者可以是上述材料的多种组合。
本实施例的封装膜13中，外层膜的熔点大于内层膜的熔点，从而可以在热熔密封时，外层膜不会被熔融，而内层膜能够及时熔融以保证密封性能的优良。进一步地，外层膜和内层膜的熔点差的范围为30℃-80℃，如两者熔点差可以是50℃或70℃等，具体的材料选择可以根据实际需要而定。
其中，非金属外层膜和非金属内层膜之间采用胶黏剂粘结复合。例如，外层膜的材料可以是PP，内层膜的材料可以是PET，两者粘结的粘结剂例如可以是聚烯烃类粘结剂，以粘结形成复合膜。
本实施例通过采用双层非金属膜形成封装膜13对极芯组12进行封装，由于采用非金属的封装膜13，具有更高的拉伸强度和断裂伸长率，可以减少对单体电池100厚度的限制，使得生产得到的单体电池100具有更大的厚度。其中，本实施例的单体电池100的厚度可扩展范围大，如可以大于10mm，例如可以在13-75mm的范围。
在本申请的一些实施方式中，封装膜13可以为铝塑膜。
本申请的一个实施例中，单体电池100为锂离子电池。
本申请实施例中，同一电池单元21中，沿第二方向CD依次排列的单体电池中，两个相邻的单体电池100之间具有间隙，该间隙与单体电池100的厚度的比例范围为0.001-0.15。
需要说明的是，两个相邻电池的间隙会随着电池的工作时间的增加而有所变化，但无论是处于工作中还是工作后或者是电池出厂前，只要满足电池之间的间隙与厚度的比例范围在本申请限定的范围内，均落在本申请的保护范围内。
本申请通过在单体电池100之间预留的一定的间隙，可以给单体电池100的膨胀预留缓冲空间。
单体电池100的膨胀与单体电池100的厚度相关，电池的厚度越大，单体电池100越容易发生膨胀，本申请将单体电池100之间的间隙与单体电池100的厚度的比值限定在0.001-0.15，既可以充分利用电池包200的空间，提高电池包200的利用率，同时也可以给单体电池100的膨胀起到较好的缓冲效果。
另外，单体电池100膨胀时会产生热量，单体电池100之间预留一定的间隙，该间隙还可以充当散热通道，例如风道，单体电池100面积较大的面散热效果更好，因而还可以提高电池包200的散热效率，提供电池包200的安全性能。
在上述方案中，单体电池100之间的间隙可以理解为单体电池100之间不设置任何结构件，单纯预留一定的空间，也可以理解单体电池100设置其他结构件使单体电池100与单体电池100之间通过该结构件隔开。
需要说明的是，当单体电池100之间设置结构件，单体电池100之间的间隙应该理解为该结构件两侧的单体电池100之间的距离，而不能理解该结构件与单体电池100之间的间距。
应当说明的是，结构件可以与该结构件两侧的单体电池100之间可以预留一定的间隙也可以直接接触，当结构件与位于两侧的单体电池100直接接触时，结构件应当具有一定的柔性，可以为单体电池100的膨胀起到缓冲作用。作为结构件包括但不限于气凝胶，导热结构胶或者是隔热棉。
本申请还提供一种包括上述电池包200的电动车，电动车与上述的电池包200相对于相关技术所具有的优势相同，此处不再赘述。
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”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种电池包，用于为车辆提供电能，其特征在于，包括至少一个电池单元，所述电池单元包括至少一个电池串，所述电池串含有一个或至少两个单体电池，所述电池串两端的电压差小于或等于60V；
当所述电池串中含有至少两个单体电池时，所述电池串中的单体电池沿第一方向依次排列，所述第一方向与车辆车尾到车头的方向平行；
当所述电池单元有多个，所述电池单元之间为串联。
2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池串两端的电压差小于或等于45V。
3.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于，所述电池串两端的电压差为20～40V。
4.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池单元包括多个所述电池串，多个所述电池串沿第二方向依次排列，所述第二方向为车辆的宽度方向。
5.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于，所述电池串之间为串联和/或并联。
6.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，当所述电池串中含有至少两个单体电池时，所述电池串中的单体电池之间为串联。
7.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述单体电池的长度沿第一方向延伸。
8.根据权利要求7所述的电池包，其特征在于，所述单体电池包括第一极柱和第二极柱，且所述单体电池沿第一方向具有相对的两个第一表面；
所述第一极柱和第二极柱位于单体电池的同一个所述第一表面上，或者分别位于单体电池的两个第一表面上。
9.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述单体电池包括第一极柱和第二极柱，所述单体电池具有面对车辆顶部的第二表面，所述第一极柱和第二极柱位于所述第二表面上。
10.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，多个电池单元呈阵列排列以形成电池单元阵列，所述电池单元阵列包括多排电池单元组，多排电池单元组沿第一方向依次排列，分别位于相邻两排电池单元组且相互电连接的两个电池单元之间，连接有主动安全装置。
11.根据权利要求10所述的电池包，其特征在于，所述主动安全装置为继电器或保险丝。
12.如权利要求1所述的电池包，其特征在于，至少一个所述单体电池的长度与所述车辆的长度的比值范围为0.2-0.8。
13.如权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述单体电池100的长度范围为600mm-2500mm。
14.一种电动车，其特征在于，包括权利要求1-13任一项所述的电池包。
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