CN216720084U - 电池单体、电池及用电设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电池单体、电池及用电设备，具体包括壳体、电极组件及固定组件，壳体包括沿第一方向相对设置的第一顶面和第二顶面。电极组件容纳于壳体内，电极组件靠近第一顶面的一侧与第一顶面之间具有第一间隙，电极组件靠近第二顶面的一侧具有第二间隙，且在第一方向上第一间隙的最小尺寸大于第二间隙的最小尺寸。固定组件位于第一间隙内且支撑设于电极组件与第一顶面之间。如此，在实际生产时，壳体的内壁与电极组件的外壁之间富余的第一间隙内能够多充注部分电解液，从而能够为电池单体的电极组件提供足够的电解液，进而延长了电池单体的循环寿命。

Description

电池单体、电池及用电设备

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池单体、电池及用电设备。

背景技术

锂离子电池是一种新型的绿色化学电源，与传统的镍镉电池、镍氢电池相比具有电压高、寿命长、能量密度大且较为环保的诸多优点，被广泛应用于各领域的优点。

传统的锂离子电池通常包括正极、负极、隔膜和电解质四个部分。常见的锂离子电池的正极材料通常选自含锂的活性化合物，负极材料则选自碳系材料。充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子，嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时锂离子电池需要借助电解液进行循环往复的氧化还原反应使得锂离子从片层结构的碳中析出，重新和正极的活性化合物结合。

然而，随着循环反应次数的增加，锂离子电池内的电解液会不断被消耗，且锂离子电池为绝对密封环境，消耗的电解液无法得到有效补充，如此便会导致电池内阻增加，进而降低了锂离子电池的循环寿命。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有锂离子电池寿命低的问题，提供一种电池单体、电池及用电设备。

一种电池单体，包括：壳体、电极组件及固定组件，壳体包括沿第一方向相对设置的第一顶面和第二顶面，电极组件容纳于壳体内，且电极组件靠近第一顶面的一侧与第一顶面之间具有第一间隙，电极组件靠近第二顶面的一侧与所述第二顶面之间具有第二间隙，并且，在第一方向上，第一间隙的最小尺寸大于第二间隙的最小尺寸；固定组件位于第一间隙内且支撑设于电极组件与第一顶面之间。

如此，在实际生产时，壳体的内壁与电极组件的外壁之间富余的第一间隙内能够多充注部分电解液，从而能够为电池单体的电极组件提供足够的电解液，进而延长了电池单体的循环寿命。

在其中一个实施例中，定于第一顶面的长边方向为第二方向，第一方向与第二方向相交设置；并且，电极组件在第二方向上的尺寸大于电极组件在第一方向上的尺寸。如此，由于长度方向的大尺寸蔓延，也能够保证第一间隙的体积。从而在保证了结构强度的同时，还能够保证电池单体的能量密度和足够的预存电解液量。

在其中一个实施例中，第一间隙在第一方向上的最小尺寸不小于10mm，从而既能够保证电池单体的能量密度和结构强度，还能够保证电解液预存量的足够。

在其中一个实施例中，固定组件包括多个固定件，多个固定件沿第二方向间隔设置；并且，每个固定件在第一方向上的相对两端都分别抵接第一顶面的内壁和电极组件的外壁上。从而通过多个固定件通过支撑，固定电极组件，避免电极组件的上下左右晃动，从而提高了电池单体的结构强度。

在其中一个实施例中，每个固定件具有沿第二方向贯穿开设的流通孔，电解液可以穿过流通孔随意流动，从而既保证了电极组件的固定强度，同时使得电解液也能够正常在第一间隙内随意流动。

在其中一个实施例中，定义第一顶面的宽边方向为第三方向，第三方向与第一方向和第二方向均相交；每个固定件在第二方向上的相对两端分别位于壳体的内壁和电极组件的外壁之间。从而形成支架结构，对电极组件在第三方向上的两侧进行固定夹紧，更加提高了对电极组件的固定强度。

在其中一个实施例中，电极组件面向第一顶面的外壁呈平面状设置，每个固定件呈“工”字型设置，以保证与电极组件紧密贴合。

在其中一个实施例中，电极组件面向第一顶面的外壁呈弧形状设置且朝向靠近第一顶面的一侧弯曲，每个固定件呈拱桥状设置，以保证与电极组件紧密贴合。

根据本申请的另一方面，提供一种电池，包括上述任一项实施例中的电池单体。

根据本申请的另一方面，还提供一种用电设备，包括上述实施例中的电池，电池用于提供电能。

上述电池单体，具体包括壳体、电极组件及固定组件，壳体包括沿第一方向相对设置的第一顶面和第二顶面。电极组件容纳于壳体内，电极组件靠近第一顶面的一侧与第一顶面之间具有第一间隙，电极组件靠近第二顶面的一侧具有第二间隙，且在第一方向上第一间隙的最小尺寸大于第二间隙的最小尺寸。如此，将电极组件偏心安装在壳体内且靠近第一顶面的一侧。固定组件位于第一间隙内且支撑设于电极组件与第一顶面之间，用于将电极组件固定在壳体内部。如此，在实际生产时，壳体的内壁与电极组件的外壁之间富余的第一间隙内能够多充注部分电解液，从而能够为电池单体的电极组件提供足够的电解液，进而延长了电池单体的循环寿命。

附图说明

通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请一实施例提供的电池单体的平面结构示意图；

图2为图1中提供的一种电池单体立体结构示意图；

图3为图1中提供的另一种电池单体立体结构示意图；

图4为图1中提供的电池单体中另一种固定组件的解耦股示意图。

附图标记：100、电池单体；10、壳体；11、第一顶面；12、第二顶面；13、第一侧面；14、第二侧面；15、第三侧面；20、电极组件；21、电极组件反应部；22、极柱；30、第一间隙；40、固定组件；41、固定件；411、流通孔；L1：第一方向；L2：第二方向；L3：第三方向。

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。电极组件可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。电极组件一般按封装的方式分成三种：柱形电池、方形电池和软包电池，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组或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。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凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体，未涂敷正极活性物质层的正极集流体作为正极极耳。

目前，从市场形势的发展来看，锂离子电池的应用越加广泛。锂离子电池不仅被应用于新能源领域，而且还被广泛应用于手机、手提电脑等电子产品及航空航天等多个领域。随着锂离子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。

锂离子电池的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凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体，未涂敷负极活性物质层的负极集流体作为负极极耳。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。

本申请提供了一种电池单体、电池及用电设备，电池包括多个电池单体以及设置在电池单体外的电池箱体。用电设备可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。

车辆可以是燃油汽车、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；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具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；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电设备不做特殊限制。

本申请一些实施例公开了一种用电设备如车辆，用电设备内部设置有电池，电池可以设置在车辆的底部或头部或尾部。电池可以用于车辆的供电，例如，电池可以作为车辆的操作电源。

在本申请一些实施例中，电池不仅仅可以作为车辆的操作电源提供电能，还可以作为车辆的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆提供驱动动力。

根据本申请的另一方面，参阅图1，本申请一些实施例公开了一种电池，电池一般包括箱体和电池单体100。箱体限定出用于容纳电池单体100的容纳腔，电池单体100可以是一个、也可以是多个。若电池单体100为多个，多个电池单体100之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体100中既有串联又有并联。可以是多个电池单体100先串联或并联或混联组成一个整体，并容纳于箱体内。也可以是所有电池单体100之间直接串联或并联或混联在一起，再将所有电池单体100构成的整体容纳于箱体内以实现电池单体100和箱体的装配。

可选地，电池还可以包括其他结构，在此不再一一赘述。

根据本申请的另一方面，参见图1至3，本申请一些实施例还公开了一种电池单体100，包括壳体10、电极组件20及固定组件40，壳体10包括沿第一方向L1相对设置的第一顶面11和第二顶面12，电极组件20容纳于壳体10内。电极组件20靠近第一顶面11的一侧与第一顶面11之间具有第一间隙30，电极组件20靠近第二顶面12的一侧与第二顶面12之间具有第二间隙(图中未具体示出)，从而将电极组件20偏心安装在壳体10内靠近第二顶面12的一侧。固定组件40位于第一间隙30内且支撑设于电极组件20和壳体10之间以将电极组件20固定于壳体10内。

如此，在实际生产时，壳体10的内壁与电极组件20的外壁之间富余的第一间隙30内能够多充注部分电解液，从而能够为电池单体100的电极组件20提供足够的电解液，进而延长了电池单体100的循环寿命。

可以理解地，在第二间隙内会设置其他结构从而将电极组件20稳定，第一顶面11与电极组件20的外壁之间的第一间隙30，能够填充预存的电解液，当电极组件20中原存有的电解液消耗完毕之后，还能够继续使用预存的电解液，从而延长了电极组件20的使用寿命。

不可避免地，第一间隙30的设置，会增大电池单体100的体积，因而在设计时不仅需要考虑电解液的预存问题，还需要考虑电池单体100本身的结构强度和能量密度。

为了解决上述问题，在其中一些实施例中，定义第一顶面11的长边方向为第二方向L2，第一方向L1与第二方向L2相交设置。壳体10在第一顶面11和第二顶面12在第二方向L2的两侧具有第一侧面13和第二侧面14，第一侧面13和第二侧面14在第一方向L1上的两侧分别与第一顶面11和第二顶面12连接。即第一侧面13和第二侧面14之间的距离为第一顶面11的长边距离，也为壳体10的最长边。并且设置电极组件20在第二方向L2上的尺寸大于电极组件20在第一方向L1上的尺寸。

如此，电极组件20的长边方向即为第一顶面11的长边方向，即第二方向L2。因此，在第一方向L1上第一顶面11和电极组件20预留的第一间隙30的尺寸即使很小，由于长度方向L2的大尺寸蔓延，也能够保证第一间隙30的体积。从而在保证了结构强度的同时，还能够保证电池单体100的能量密度和足够的预存电解液量。

具体地，第一间隙30在第一方向L1上的最小尺寸大于等于10mm，即在第一方向L1上电极组件20的外壁和第一顶面11的内壁之间的预留的间隙最小为10mm，从而既能够保证电池单体100的能量密度和结构强度，还能够保证电解液预存量的足够。

在其中一个实施例中，固定组件40包括多个固定件41，多个固定件41沿第二方向L2间隔设置。并且，每个固定件41在第一方向L1上的相对两端都分别抵接第一顶面11的内壁和电极组件20的外壁之间。从而通过多个固定件41通过支撑，固定电极组件20，避免电极组件20的上下左右晃动，从而提高了电池单体100的结构强度。

可以理解地，多个固定件41将第一间隙30分隔形成多个小的空间，固定件41会影响到相邻空间之间电解液的正常流动，为了避免固定件41对第一间隙30内的电解液的流通和排气造成影响。在其中一些实施例中，每个固定件41具有沿第二方向L2贯穿开设的流通孔411，电解液可以穿过流通孔411随意流动，从而既保证了电极组件20的固定强度，同时使得电解液也能够正常在第一间隙30内随意流动。

在其中一个实施例中，定义第一顶面11的宽边方向为第三方向L3，第三方向L3与第一方向L1和第二方向L2均相交，壳体10在第一顶面11和第二顶面12的第三方向L3的相对两侧具有第三侧面15和第四侧面。第三侧面15和第四侧面在第一方向L1上的两侧分别与第一顶面11和第二顶面12连接，在第二方向L2上的两侧分别与第一侧面13和第二侧面14连接，从而形状长方体状的壳体10结构。

并且，每个固定件41靠近电极组件20的一侧、且在第二方向L2上的相对两端，分别位于第三侧面15的内壁和电极组件20的外壁、以及第四侧面的内壁和电极组件20的外壁之间，而靠近第一顶面11的一侧抵接于第一顶面11的内壁上。从而形成支架结构，对电极组件20在第三方向L3上的两侧进行固定夹紧，更加提高了电极组件20的固定强度。

在其他实施例中，壳体10的结构也可设置为其它形状，随着壳体10的形状改变，固定件41与顶面抵接的一侧的具体结构也要实用性改变，从而实现与壳体10内壁的贴合抵接。

在其中一个实施例中，电极组件20包括极柱22及电极组件反应部21。极柱22设于壳体10背外且与电极组件反应部21连通。具体地，极柱22包括正极的极柱22和负极极柱22，分别设于第一侧面13和第二侧面14的外壁上用于与外部导体连接或与相邻的电池单体100连接。电极组件反应部21包括正极集流体及负极集流体，正极集流体及负极集流体与壳体10内的电解液反应从而提供电能。

在其中一个实施例中，电极组件反应部21的具体结构可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构。相应地，与电极组件反应部21抵接的固定件41的结构设置也要随之改变。

具体地，参阅图3，当电极组件反应部21设置为卷绕式结构时，电极组件20面向第一顶面11的外壁呈弧形状设置且朝向靠近第一顶面11的一侧弯曲，每个固定件41呈拱桥状设置，以保证与电极组件20紧密贴合。

具体地，参阅图4，当电极组件反应部21设置为叠片式结构时，20面向第一顶面11的外壁呈呈平面状设置，每个固定件41呈“工”字型设置，以保证与电极组件20紧密贴合。

可以理解地，“工”字型固定件41直接搭设在电极组件20上并抵接于壳体10内壁上，此结构的设置不用开设流通孔411，结构简单且安装方便。

根据本申请的一些实施例，本申请还提供了一种电池，包括箱体及以上任一方案所述的一个或多个电池单体100，一个或多个电池单体100装配于箱体内。

根据本申请的一些实施例，本申请还提供了一种用电设备，包括以上任一方案所述的电池，电池用于提供电能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：

壳体，包括沿第一方向相对设置的第一顶面和第二顶面；

电极组件，容纳于所述壳体内，且所述电极组件靠近所述第一顶面的一侧与所述第一顶面之间具有第一间隙，所述电极组件靠近所述第二顶面的一侧与所述第二顶面之间具有第二间隙，并且，在所述第一方向上，所述第一间隙的最小尺寸大于所述第二间隙的最小尺寸；

固定组件，位于所述第一间隙内且支撑设于所述电极组件与所述第一顶面之间。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，定于所述第一顶面的长边方向为第二方向，所述第一方向与所述第二方向相交设置；

并且，所述电极组件在所述第二方向上的尺寸大于所述电极组件在所述第一方向上的尺寸。

3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述第一间隙在所述第一方向上的最小尺寸不小于10mm。

4.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述固定组件包括多个固定件，所述多个固定件沿所述第二方向间隔设置；

并且，每个所述固定件在所述第一方向上的相对两端都分别抵接所述第一顶面的内壁和所述电极组件的外壁上。

5.根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，每个所述固定件具有沿所述第二方向贯穿开设的流通孔。

6.根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，定义所述第一顶面的宽边方向为第三方向，所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向均相交；

每个所述固定件在所述第二方向上的相对两端分别位于所述壳体的内壁和所述电极组件的外壁之间。

7.根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件面向所述第一顶面的外壁呈平面状设置，每个所述固定件呈“工”字型设置。

8.根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件面向所述第一顶面的外壁呈弧形状设置且朝向靠近所述第一顶面的一侧弯曲，每个所述固定件呈拱桥状设置。

9.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的电池单体。

10.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求9中所述的电池，所述电池用于提供电能。

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