CN216354456U - 一种电池单体、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池单体、电池及用电装置，电池单体为圆柱结构，包括壳体和电极组件，电极组件为卷绕式结构，卷绕式结构能够形成中心孔，中心孔的轴线与卷绕式结构的轴线位于同一条直线上，电极组件位于壳体中，电极组件包括正极组件，正极组件包括有集流体和第一涂层，沿正极组件展开后展开时的厚度方向，第一涂层位于集流体的相对两侧，沿正极组件展开后展开时的长度方向，第一涂层设置有减薄部和本体部，减薄部位于本体部的两侧，减薄部的厚度向远离本体部的方向逐渐降低，从而使正极组件受应力而发生断裂的可能性减小，降低了中心孔坍塌的可能。同时有利于降低负极组件在收尾处发生断裂的可能，从而有利于提升电池的工作性能。

Description

一种电池单体、电池及用电装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池单体、电池及用电装置。

背景技术

节能减排是汽车产业可持续发展的关键，电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。对于电动车辆而言，电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。

电池在使用过程中，卷芯的极片通常会出现应力集中从而导致卷芯的中心孔坍塌或者极片断裂的情况，影响了电池的工作性能。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请提供了一种电池单体、电池及用电装置，用于解决因极片容易出现应力集中的情况而导致卷芯的中心孔坍塌或极片断裂的问题。

第一方面，本申请提供了一种电池单体，电池单体为圆柱结构，包括：壳体和电极组件，电极组件为卷绕式结构，卷绕式结构能够形成中心孔，中心孔的轴线与卷绕式结构的轴线位于同一条直线上，电极组件位于壳体中，其中，电极组件包括正极组件，正极组件包括有集流体和第一涂层，沿正极组件展开后展开时的厚度方向，第一涂层位于集流体的相对两侧，沿正极组件展开后展开时的长度方向，第一涂层设置有减薄部和本体部，减薄部位于本体部的两侧，减薄部的厚度向远离本体部的方向逐渐降低。

本申请实施例的技术方案中，通过设置卷绕式结构，使电极组件能更好地适应圆柱结构的电池单体，从而有利于圆柱结构的电池单体的性能。通过将第一涂层上设置减薄部，使减薄部的厚度逐渐降低，从而降低了第一涂层的两侧出现尖角的可能性，即第一涂层的两侧厚度变化较缓，降低了应力在第一涂层集中的可能，使正极组件受应力而发生断裂的可能性减小，进而降低了电极组件在收尾处受应力而发生断裂的可能，也降低了中心孔坍塌的可能。同时，正极组件上的减薄部还能够对电极组件中的负极组件起到一定作用，有利于减少减薄部对应位置的负极组件在充电过程中的锂离子嵌入量，从而能够降低负极组件膨胀的可能，进而有利于减少正极组件在入位处和收尾处所受到的负极的膨胀力，也降低了中心孔坍塌的可能性并且降低了负极组件在收尾处发生断裂的可能。

在一种可能的实施方式中，沿正极组件展开后展开时的长度方向，集流体的展开后展开时的长度与第一涂层的展开后展开时的长度相同，减薄部的厚度能够逐渐降低至零。集流体的展开时的长度与第一涂层的展开时的长度相同，使第一涂层的相对两侧都覆盖有第一涂层，有利于电池单体的工作性能。减薄部的厚度逐渐降低至零，使第一涂层在正极组件的入位处和收尾处的坡度减缓，降低了第一涂层在厚度变化处出现锐利的尖角的可能，从而降低了应力在尖角处集中的可能，从而降低了因应力集中从而导致中心孔坍塌的可能和电极组件发生断裂的可能。

在一种可能的实施方式中，正极组件包括第一端和第二端，第一端位于卷绕式结构的内侧，第二端位于卷绕式结构的外侧，沿正极组件展开后展开时的长度方向，第一端具有延伸部，延伸部不设置第一涂层，延伸部能够至少卷绕0.5圈。通过在第一端设置延伸部，使正极组件在入位处具有一段不参与电池单体内部反应的集流体，随着延伸部与电极组件一起卷绕，使延伸部位于靠近中心孔的一侧，从而有利于对中心孔起到保护作用，降低中心孔受到应力而发生坍塌的可能，从而有利于提升电池单体的工作性能，延长电池单体的使用寿命。

在一种可能的实施方式中，正极组件包括第二涂层，用于传递热量，沿正极组件展开后展开时的厚度方向，第二涂层位于延伸部的相对两侧，第二涂层与减薄部相连接，沿正极组件展开后展开时的长度方向，延伸部展开后展开时的长度与第二涂层展开后展开时的长度相同。通过对延伸部的两侧布置具有导热功能的第二涂层，使第二涂层能够导出电池单体在中心孔位置积累的热量，从而降低了中心孔周围部分电极组件的老化速度，且有利于整个电极组件的温度的均匀分布，进一步降低了电池单体的老化速度，有利于缓解电池单体内部老化程度不均匀的问题，从何提高了电池单体的使用性能，有助于延长电池单体的使用寿命。

在一种可能的实施方式中，沿正极组件展开后展开时的厚度方向，第二涂层的厚度小于或等于3um。将第二涂层的厚度限制在小于或等于3um的范围内，使第二涂层起到有效的导热作用，降低了中心孔周围部分电极组件的老化速度，有利于整个电极组件的温度的均匀分布，并且能够节省电池单体的内部的空间，有利于电池单体内部其他涂层或者零件的设置，降低第二涂层与其他涂层或者零件发生干涉的可能，从而有利于提升电池单体内部空间的利用率，且有利于电池单体的工作性能。

在一种可能的实施方式中，沿正极组件展开后展开时的长度方向，正极组件的减薄部的长度至少为5mm。通过对减薄部的长度做出限制，使减薄部设置的厚度变化较缓，从而降低了第一涂层的两侧出现尖角的可能性，降低了应力在第一涂层集中的可能，使正极组件受应力而发生断裂的可能性减小，进而降低了电极组件在收尾处受应力而发生断裂的可能，也降低了中心孔坍塌的可能。同时有利于减少减薄部对应位置的负极组件在充电过程中的锂离子嵌入量，从而能够降低负极组件膨胀的可能，进而有利于减少正极组件在入位处和收尾处所受到的负极的膨胀里，也降低了中心孔坍塌的可能性并且降低了负极组件在收尾处发生断裂的可能。

在一种可能的实施方式中，电极组件包括负极组件和隔离件，隔离件位于正极组件与负极组件之间，用于将正极组件与负极组件隔离开。通过设置将隔离将设置于正极组件和负极组件之间，使隔离件对正极组件和负极组件起到了隔离作用，降低了正极组件和负极组件直接接触的可能，从而降低了电极组件发生短路情况的可能，进一步维护了电池单体工作的稳定性及安全性。

在一种可能的实施方式中，隔离件至少卷绕1.5圈。通过对隔离件的长度进行限制，使隔离件能够对中心孔的结构起到保护作用，隔离件的卷然式结构能对中心孔的结构起到加强作用，降低了中心孔受到应力后坍塌的可能性，从而利于提升电极组件的强度。

在一种可能的实施方式中，负极组件至少卷绕1.5圈。通过对负极组件的长度进行限制，降低了负极组件过短的可能，使负极组件能够对中心孔的结构起到保护作用，从而使负极组件与隔离件一起对中心孔的结构起到加强作用，降低了中心孔受到应力后坍塌的可能性，从而利于提升电极组件的强度。

本申请提供了一种电池单体，电池单体为圆柱结构，包括：壳体和电极组件，电极组件为卷绕式结构，卷绕式结构能够形成中心孔，中心孔的轴线与卷绕式结构的轴线位于同一条直线上，电极组件位于壳体中，其中，电极组件包括正极组件，正极组件包括有集流体和第一涂层，沿正极组件展开后展开时的厚度方向，第一涂层位于集流体的相对两侧，沿正极组件展开后展开时的长度方向，第一涂层设置有减薄部和本体部，减薄部位于本体部的两侧，减薄部的厚度向远离本体部的方向逐渐降低。

本申请实施例的技术方案中，通过设置卷绕式结构，使电极组件能更好地适应圆柱结构的电池单体，从而有利于圆柱结构的电池单体的性能。通过将第一涂层上设置减薄部，使减薄部的厚度逐渐降低，从而降低了第一涂层的两侧出现尖角的可能性，即第一涂层的两侧厚度变化较缓，降低了应力在第一涂层集中的可能，使正极组件受应力而发生断裂的可能性减小，进而降低了电极组件在收尾处受应力而发生断裂的可能，也降低了中心孔坍塌的可能。同时，正极组件上的减薄部还能够对电极组件中的负极组件起到一定作用，有利于减少减薄部对应位置的负极组件在充电过程中的锂离子嵌入量，从而能够降低负极组件膨胀的可能，进而有利于减少正极组件在入位处和收尾处所受到的负极的膨胀力，也降低了中心孔坍塌的可能性并且降低了负极组件在收尾处发生断裂的可能，从而有利于提升电池的工作性能。

第二方面，本申请提供了一种电池，电池包括以上任一方案的电池单体。

第三方面，本申请提供了一种用电装置，用电装置包括以上任一方案的电池，电池用于提供电能。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

图1为本申请所提供的车辆的结构示意图；

图2为本申请所提供的电池的结构示意图；

图3为本申请所提供的电池单体的结构示意图；

图4为本申请所提供的电极组件的结构示意图；

图5为正极组件的现有技术的示意图；

图6为本申请所提供的电池单体的第一涂层的示意图；

图7为本申请所提供的电池单体的延伸部的示意图；

图8为本申请所提供的电池单体的第二涂层的示意图。

附图标记说明：

1000-车辆；

100-电池10-电池单体；

1-壳体；

2-电极组件；

21-中心孔；

22-正极组件；

221-集流体；

222-第一涂层；

222a-减薄部；222b-本体部；

223-第一端；

223a-延伸部

223b-第二涂层224-第二端；

23-负极组件；

24-隔离件；3-端盖；

31-极柱；

4-绝缘件；

5-集流盘；

6-极耳；

20-箱体；

201-第一部分；

202-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。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

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。

本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

目前，从市场形势的发展来看，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。

本发明人注意到，随着电池的充放电循环中正极片和负极片会出现向外膨胀的现象。对于圆柱电池而言，随着极片发生膨胀，会带动圆柱电池的卷芯发生膨胀，在膨胀过程中，因极片上通常涂有活性物质层，而活性物质涂层容易出现应力集中的问题，应力通常集中于卷芯卷绕的起始处和结束处，即入位处和收尾处，从而会导致卷芯的中心孔发生坍塌或者极片在卷芯收尾处发生断裂的情况，从而对电池的性能及正常使用造成不良的影响。

为了降低应力在极片的入位处和收尾处集中的可能，发明人发现，可以对活性物质层的结构进行设计，具体为对活性物质层进行梯度设计，即降低活性物质层在结构上出现尖角的可能，从而降低极片应力集中的可能。

基于以上考虑，为了解决电池极片在卷芯的入位处和收尾处应力集中而导致中心孔坍塌及极片断裂的问题，发明人经过深入研究，设计了一种电池单体，并对电池单体的活性物质层进行了梯度减缓的设计，使得活性物质层在入位处和收尾处的结构坡度较缓，降低了活性物质层在结构上出现尖角的可能。

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，有利于降低电池卷芯中心孔坍塌的可能，同时有利于降低极片发生断裂的可能，从而提升了电池的使用寿命。

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为本申请所提供的车辆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为本申请所提供的电池100的结构示意图。电池100包括箱体20和电池单体10，电池单体10容纳于箱体20内。其中，箱体20用于为电池单体10提供容纳空间，箱体20可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体20可以包括第一部分201和第二部分202，第一部分201与第二部分202相互盖合，第一部分201和第二部分202共同限定出用于容纳电池单体10的容纳空间。第二部分202可以为一端开口的空心结构，第一部分201可以为板状结构，第一部分201盖合于第二部分202的开口侧，以使第一部分201与第二部分202共同限定出容纳空间；第一部分201和第二部分202也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分201的开口侧盖合于第二部分202的开口侧。当然，第一部分201和第二部分202形成的箱体20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10可以是多个，多个电池单体10之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体10中既有串联又有并联。多个电池单体10之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体10构成的整体容纳于箱体20内；当然，电池100也可以是多个电池单体10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20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10之间的电连接。

请参照图3，图3为本申请所提供的电池单体10的结构示意图。电池单体10是指组成电池的最小单元。如图3，电池单体10包括端盖3、壳体1、电极组件2、集流盘5以及其他功能性部件。

端盖3是指盖合于壳体1的开口处以将电池单体的内部环境隔绝于外部环境的部件。端盖3的形状可以与壳体1的形状相适应以配合壳体1。具体地可以是一种圆形的端盖3，端盖3可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成，这样，端盖3在受挤压碰撞时就不易发生形变，使电池单体能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖3上可以设置有如极柱31等的功能性部件。极柱31可以用于与电极组件2电连接，以用于输出或输入电池单体的电能。端盖3的材质也可以是多种的，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等。在端盖3的内侧还可以设置有绝缘件4，绝缘件4可以是塑料。绝缘件4可以用于隔离壳体1内的其他部件与端盖3，以降低短路的风险。

壳体1是用于配合端盖3以形成电池单体的内部环境的组件，其中，形成的内部环境可以用于容纳电极组件2、电解液(图中未示出)以及其他部件。壳体1和端盖3可以是独立的部件，可以于壳体1上设置开口，通过在开口处使端盖3盖合开口以形成电池单体的内部环境。壳体1可以是圆柱体形，壳体1的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等。

电极组件2是电池单体10中发生电化学反应的部件。壳体1内可以包含一个或更多个电极组件2。电极组件2主要由正极组件和负极组件卷绕放置形成，并且通常在正极组件22与负极组件23之间设有隔离件24。正极组件22和负极组件23都包括活性物质层和集流体层，其中，正极组件的活性物质层为第一涂层222，集流体层为集流体221。电极组件2中不涂布活性物质层的集流体层可以作为电极组件2的极耳6,电极组件2卷绕后,将可以将集流片层与极耳6焊接到一起，极耳6可以分别位于电极组件2的两端。在电池100的充放电过程中，正极组件的第一涂层222和负极的活性物质层能与电解液发生反应，从而使极耳6与极柱31连接后能够形成电流回路。

请参照图3至图6，图4本申请所提供的电极组件2的结构示意图，图5为正极组件22的现有技术的示意图，图6为本申请所提供的电池单体10的第一涂层222的示意图。本申请实施例提供了一种电池单体10，电池单体10为圆柱结构，包括壳体1和电极组件2，电极组件2为卷绕式结构，卷绕式结构能够形成中心孔21，中心孔21的轴线与卷绕式结构的轴线位于同一条直线上，电极组件2位于壳体1中。其中，电极组件2包括正极组件22，正极组件22包括有集流体221和第一涂层222，沿正极组件22展开时的厚度方向Z，第一涂层222位于集流体221的相对两侧，沿正极组件22展开时的长度方向X，第一涂层222设置有减薄部222a和本体部222b，减薄部222a位于本体部222b的两侧，减薄部222a的厚度向远离本体部222b的方向逐渐降低。

电池单体10可以是一种圆柱形锂离子电池，电池单体10包括壳体1和电极组件2，其中，电极组件2设置为卷绕式结构，卷绕式结构是由电极组件2绕卷针(图中未示出)卷绕而形成，卷针是一种不锈钢零件，电极组件2可以绕卷针进行卷绕动作，将片状的电极组件2进行层层卷绕，当卷绕完成后，再将卷针抽出，从而使电极组件2形成了卷绕结构。而卷针抽出后的部分则形成了中心孔21，从而中心孔21的轴线与卷绕式结构的轴线，即与电极组件2的轴线位于同一条直线上。电极组件2位于壳体1中，壳体1外观为圆柱形。电极组件2包括正极组件22。正极组件22包括由集流体221和第一涂层222，集流体221可以采用铝箔而制成，第一涂层222可以是活性物质涂层，其中活性物质可以是含锂氧化物，例如钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等，从而第一涂层222可以与电解液发生反应，为电池单体10内能够形成电流回路。沿正极组件22展开时的厚度方向Z，第一涂层222位于集流体221的相对两侧，即集流体221的两侧都布置有活性物质，如图5所示，现有技术中的第一涂层222具有锐利的尖角。如图6所述，本申请所提供的第一涂层222设置有减薄部222a和本体部222b，沿正极组件22展开时的长度方向X，减薄部222a位于本体部222b的两侧，减薄部222a的厚度向远离本体部222b的方向逐渐降低，而本体部222b的厚度不发生变化。减薄部222a可以设置于正极组件22卷绕的起始处和结束处，即入位处和收尾处。同时，电极组件2还包括有负极组件23，电池单体10主要由金属离子在正极组件22和负极组件23之间的移动而工作的，正极组件22和负极组件23互相卷绕在一起。

通过设置卷绕式结构，使电极组件2能更好地适应圆柱结构的电池单体10，从而有利于圆柱结构的电池单体10的性能。通过将第一涂层222上设置减薄部222a，使减薄部222a的厚度逐渐降低，从而降低了第一涂层222的两侧出现尖角的可能性，即第一涂层222的两侧厚度变化较缓，降低了应力在第一涂层222集中的可能，使正极组件22受应力而发生断裂的可能性减小，进而降低了电极组件2在收尾处受应力而发生断裂的可能，也降低了中心孔21坍塌的可能。同时，正极组件22上的减薄部222a还能够有利于减少减薄部222a对应位置的负极组件23在充电过程中的锂离子嵌入量，从而能够降低负极组件23膨胀的可能，进而有利于减少正极组件22在入位处和收尾处所受到的负极的膨胀力，也降低了中心孔21坍塌的可能性并且降低了负极组件23在收尾处发生断裂的可能。

请继续参考图6，在一种可能的实施方式中，沿正极组件22展开时的长度方向X，集流体221的展开时的长度与第一涂层222的展开时的长度相同，减薄部222a的厚度能够逐渐降低至零。

正极组件22展开时的长度方向X与集流体221展开时的长度方向X以及第一涂层222展开时的长度方向X一致，集流体221的展开时的长度与第一涂层222的展开时的长度相同，第一涂层222的全部部分都布置于集流体221上，使第一涂层222与集流体221相互对应设置。减薄部222a的厚度能够逐渐降低至零，即随着减薄部222a的厚度逐渐降低，正极组件22的厚度会逐渐减小至与集流体221的厚度一致。

集流体221的展开时的长度与第一涂层222的展开时的长度进行相同，使第一涂层222的相对两侧都覆盖有第一涂层222，有利于电池单体10的工作性能。减薄部222a的厚度逐渐降低至零，使第一涂层222在正极组件22的入位处和收尾处的坡度减缓，降低了第一涂层222在厚度变化处出现锐利的尖角的可能，从而降低了应力在尖角处集中的可能，从而降低了因应力集中从而导致中心孔21坍塌的可能和电极组件2发生断裂的可能。

请参考图7，图7为本申请所提供的电池单体10的延伸部223a的示意图。在一种可能的实施方式中，正极组件22包括第一端223和第二端224，第一端223位于卷绕式结构的内侧，第二端224位于卷绕式结构的外侧；

沿所述正极组件22展开时的长度方向X，第一端223具有延伸部223a，延伸部223a不设置第一涂层222，在卷绕时，延伸部223a能够至少卷绕0.5圈。

第一端223位于电极组件2的入位处，即是电极组件2卷绕的起始位置，第二端224位于电极组件2的收尾处，即是电极组件2卷绕的结束位置。因此第一端223位于卷绕式结构的内侧，第二端224位于卷绕式结构的外侧。在第一端223设置有延伸部223a，在电极组件2卷绕的过程中，延伸部223a位于靠近中心孔21的一侧，并且延伸部223a不设置第一涂层222，因此延伸部223a为一段集流体221，具体地可以是一段铝箔，不参与电池单体10内部的化学反应。延伸部223a至少卷绕0.5圈，延伸部223a在入位处卷绕，随着延伸部223a卷绕的圈数越多，延伸部223a展开时的长度越长。

通过在第一端223设置延伸部223a，使正极组件22在入位处具有一段不参与电池单体10内部反应的集流体221，随着延伸部223a与电极组件2一起卷绕，使延伸部223a位于靠近中心孔21的一侧，从而有利于对中心孔21起到保护作用，降低中心孔21受到应力而发生坍塌的可能，从而有利于提升电池单体10的工作性能，延长电池单体10的使用寿命。

请参考图8，图8为本申请所提供的电池单体10的第二涂层223b的示意图；在一种可能的实施方式中，正极组件22包括第二涂层223b，用于传递热量。沿正极组件22展开时的厚度方向Z，第二涂层223b位于延伸部223a的相对两侧，第二涂层223b与减薄部222a相连接，沿正极组件22展开时的长度方向X，延伸部223a展开时的长度与第二涂层223b展开时的长度相同。

正极组件22包括第二涂层223b，第二涂层223b具有高导热材料，高导热材料包括是石墨烯、碳纳米管、高导热柔性石墨、气相沉积纳米碳纤维、高导热碳纤维其中的任意一种。沿正极组件22展开时的厚度方向Z，第二涂层223b位于延伸部223a的相对两侧，且第二涂层223b与第一涂层222的减薄部222a连接，即减薄部222a的厚度会逐渐减低至于第二涂层223b的厚度一致。沿正极组件22展开时的长度方向X，延伸部223a展开时的长度与第二涂层223b展开时的长度相同，即第二涂层223b只覆盖于延伸部223a的两侧。

通过对延伸部223a的两侧布置具有导热功能的第二涂层223b，使第二涂层223b能够导出电池单体10在中心孔21位置积累的热量，从而降低了中心孔21周围部分电极组件2的老化速度，且有利于整个电极组件2的温度的均匀分布，进一步降低了电池单体10的老化速度，有利于缓解电池单体10内部老化程度不均匀的问题，从何提高了电池单体10的使用性能，有助于延长电池单体10的使用寿命。

在一种可能的实施方式中，沿正极组件22展开时的厚度方向Z，第二涂层223b的厚度小于或等于3um。

第二涂层223b的高导热材料在涂覆时，单侧涂覆的厚度设置为小于或者等于3um。

将第二涂层223b的厚度限制在小于或等于3um的范围内，使第二涂层223b起到有效的导热作用，降低了中心孔21周围部分电极组件2的老化速度，有利于整个电极组件2的温度的均匀分布，并且能够节省电池单体10的内部的空间，有利于电池单体10内部其他涂层或者零件的设置，降低第二涂层223b与其他涂层或者零件发生干涉的可能，从而有利于提升电池单体10内部空间的利用率，且有利于电池单体10的工作性能。

在一种可能的实施方式中，沿正极组件22展开时的长度方向X，正极组件22的减薄部222a的长度至少为5mm。

在正极组件22中，第一涂层222的本体部222b的厚度保持不变，通过改变减薄部222a的长度可以改变减薄部222a所设置的梯度的陡缓程度，即沿正极组件22展开时的长度方向X，减薄部222a的长度越长，减薄部222a所设置的梯度越缓。具体地减薄部222a的长度至少设置为5mm。

通过对减薄部222a的长度做出限制，使减薄部222a设置的厚度变化较缓，从而降低了第一涂层222的两侧出现尖角的可能性，降低了应力在第一涂层222集中的可能，使正极组件22受应力而发生断裂的可能性减小，进而降低了电极组件2在收尾处受应力而发生断裂的可能，也降低了中心孔21坍塌的可能。同时有利于减少减薄部222a对应位置的负极组件23在充电过程中的锂离子嵌入量，从而能够降低负极组件23膨胀的可能，进而有利于减少正极组件22在入位处和收尾处所受到的负极的膨胀里，也降低了中心孔21坍塌的可能性并且降低了负极组件23在收尾处发生断裂的可能。

请继续参考图4，在一种可能的实施方式中，电极组件2包括负极组件23和隔离件24，隔离件24位于正极组件22与负极组件23之间，用于将正极组件22与负极组件23隔离开。

在圆柱结构的电池单体10中，电极组件2包括有负极组件23、正极组件22和隔离件24，电池单体10主要依靠金属离子在正极组件22和负极组件23之间的移动来工作的，电极组件2的卷绕式结构是由正极组件22、负极组件23和隔离件24互相卷绕而形成的，其中，隔离件24位于正极组件22和负极组件23之间。

通过设置将隔离将设置于正极组件22和负极组件23之间，使隔离件24对正极组件22和负极组件23起到了隔离作用，降低了正极组件22和负极组件23直接接触的可能，从而降低了电极组件2发生短路情况的可能，进一步维护了电池单体10工作的稳定性及安全性。

在一种可能的实施方式中，隔离件24至少卷绕1.5圈。

在电极组件2进行卷绕的过程中，隔离件24至少卷绕1.5圈，即隔离件24绕卷针至少卷绕1.5圈。

通过对隔离件24的长度进行限制，使隔离件24能够对中心孔21的结构起到保护作用，隔离件24的卷然式结构能对中心孔21的结构起到加强作用，降低了中心孔21受到应力后坍塌的可能性，从而利于提升电极组件2的强度。

在一种可能的实施方式中，负极组件23至少卷绕1.5圈。

在电极组件2进行卷绕的过程中，通常先将隔离件24进行卷绕，然后再将负极件卷入，其中，负极组件23至少卷绕1.5圈，即负极组件23绕卷针至少卷绕1.5圈。

通过对负极组件23的长度进行限制，降低了负极组件23过短的可能，使负极组件23能够对中心孔21的结构起到保护作用，从而使负极组件23与隔离件24一起对中心孔21的结构起到加强作用，降低了中心孔21受到应力后坍塌的可能性，从而利于提升电极组件2的强度。

本申请提供了一种电池，电池包括以上任一方案的电池单体10。

本申请还提供了一种用电装置，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的设备或系统。

本申请实施例提供了一种电池单体10，电池单体10为圆柱结构，包括壳体1和电极组件2，电极组件2为卷绕式结构，卷绕式结构能够形成中心孔21，中心孔21的轴线与卷绕式结构的轴线位于同一条直线上，电极组件2位于壳体1中。其中，电极组件2包括正极组件22，正极组件22包括有集流体221和第一涂层222，沿正极组件22展开时的厚度方向Z，第一涂层222位于集流体221的相对两侧，沿正极组件22展开时的长度方向X，第一涂层222设置有减薄部222a和本体部222b，减薄部222a位于本体部222b的两侧，减薄部222a的厚度向远离本体部222b的方向逐渐降低。

优选地，本申请提供了一种电池单体10，卷针直径为5mm，先将隔离件24卷绕1.5圈，再卷入负极组件23，负极组件23卷绕1.5圈，最后卷入正极组件22，其中延伸部223a卷绕0.5圈。延伸部223a上涂布石墨烯作为第二涂层223b，第二涂层223b单面厚度为1.5um，减薄部222a的长度为10mm。

优选地，本申请提供了一种电池单体10，其中，卷针直径为6mm，先将隔离件24卷绕1.5圈，再卷入负极组件23，负极组件23卷绕2圈，最后卷入正极组件22，其中延伸部223a卷绕0.75圈。延伸部223a上涂布碳纳米管作为第二涂层223b，第二涂层223b单面厚度为1um，减薄区域的长度为5mm。

优选地，本申请提供了一种电池单体10，其中，卷针直径为5mm，先将隔离件24卷绕1.5圈，再卷入负极组件23，负极组件23卷绕1.5圈，最后卷入正极组件22，其中延伸部223a卷绕1圈。延伸部223a上涂布气相沉积纳米碳纤维作为第二涂层223b，第二涂层223b单面厚度为2um。减薄部222a的长度为7.5mm。

通过将第一涂层222上设置减薄部222a，使减薄部222a的厚度逐渐降低，从而降低了第一涂层222的两侧出现尖角的可能性，即第一涂层222的两侧厚度变化较缓，降低了应力在第一涂层222集中的可能，使正极组件22受应力而发生断裂的可能性减小，进而降低了电极组件2在收尾处受应力而发生断裂的可能，也降低了中心孔21坍塌的可能。同时通过多层的隔离件24、负极组件23及延伸部223a的设置，有利于提高中心孔21的强度，进一部降低了中心孔21坍塌的可能。

在本申请的描述中，还需要说明的是，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

Claims (11)

1.一种电池单体，其特征在于，所述电池单体(10)为圆柱结构，包括：

壳体(1)；

电极组件(2)，所述电极组件(2)为卷绕式结构，所述卷绕式结构能够形成中心孔(21)，所述中心孔(21)的轴线与所述卷绕式结构的轴线位于同一条直线上，所述电极组件(2)位于所述壳体(1)中；

其中，所述电极组件(2)包括正极组件(22)，所述正极组件(22)包括有集流体(221)和第一涂层(222)，沿所述正极组件(22)展开时的厚度方向(Z)，所述第一涂层(222)位于所述集流体(221)的相对两侧；

沿所述正极组件(22)展开时的长度方向(X)，所述第一涂层(222)设置有减薄部(222a)和本体部(222b)，所述减薄部(222a)位于所述本体部(222b)的两侧，所述减薄部(222a)的厚度向远离所述本体部(222b)的方向逐渐降低。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，沿所述正极组件(22)展开时的长度方向(X)，所述集流体(221)的展开时的长度与所述第一涂层(222)的展开时的长度相同，所述减薄部(222a)的厚度能够逐渐降低至零。

3.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述正极组件(22)包括第一端(223)和第二端(224)，所述第一端(223)位于所述卷绕式结构的内侧，所述第二端(224)位于所述卷绕式结构的外侧；

沿所述正极组件(22)展开时的长度方向(X)，所述第一端(223)具有延伸部(223a)，所述延伸部(223a)不设置所述第一涂层(222)，所述延伸部(223a)能够至少卷绕0.5圈。

4.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，所述正极组件(22)包括第二涂层(223b)，用于传递热量，沿所述正极组件(22)展开时的厚度方向(Z)，所述第二涂层(223b)位于所述延伸部(223a)的相对两侧；

所述第二涂层(223b)与所述减薄部(222a)相连接，沿所述正极组件(22)展开时的长度方向(X)，所述延伸部(223a)展开时的长度与所述第二涂层(223b)展开时的长度相同。

5.根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，沿所述正极组件(22)展开时的厚度方向(Z)，所述第二涂层(223b)的厚度小于或等于3um。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池单体，其特征在于，沿所述正极组件(22)展开时的长度方向(X)，所述正极组件(22)的减薄部(222a)的长度至少为5mm。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件(2)包括负极组件(23)和隔离件(24)，所述隔离件(24)位于所述正极组件(22)与所述负极组件(23)之间，用于将所述正极组件(22)与所述负极组件(23)隔离开。

8.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述隔离件(24)至少卷绕1.5圈。

9.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述负极组件(23)至少卷绕1.5圈。

10.一种电池，其特征在于，所述电池(100)包括如权利要求1至9中任一项所述的电池单体(10)。

11.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括如权利要求10所述的电池，所述电池用于提供电能。

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