CN217239697U - 电池单体及电池、用电装置 - Google Patents

电池单体及电池、用电装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种电池单体及电池、用电装置。该电池单体包括：壳体；布置于所述壳体内的至少一个卷芯，每一所述卷芯具有极耳，至少一端的所述极耳形成为覆盖卷芯端面的揉平面；极柱；以及连接所述极柱和所述至少两个卷芯的所述极耳的转接件。本申请实施例的电池单体通过将卷芯上的至少一端的极耳形成为覆盖卷芯端面的揉平面，可减小极耳对电池空间的占用，增加卷绕空间，进而提高电池单体的能量密度，揉平面可与转接件稳定连接，克服多极耳需对齐才能保证与转接片稳定连接的问题，从而提高产线生产效率，降低电池制作成本。

Description

电池单体及电池、用电装置
技术领域
本申请涉及电池领域，具体涉及一种电池单体及电池、用电装置。
背景技术
本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
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。
锂离子电池因具有能量密度大，无记忆效应、环保无污染等优点，已经在新能源领域得以广泛应用。卷芯作为电池的核心部件，通常采用叠片和卷绕两种方式进行装置。其中，卷绕方式因具有工艺简单、装配效率高、易于自动化等优点，被广大电池制造企业所采用。
相关技术中，电池卷芯的极耳占用较大空间，会造成电池能量的牺牲。此外，极耳与转接片的连接要求较高，使得电池产线生产效率低，造成电池制作成本的增加。
实用新型内容
本申请实施例提供一种电池单体及电池、用电装置，以降低电池能量的牺牲和电池制造成本。具体技术方案如下：
第一方面，本申请提供了一种电池单体，包括壳体、至少一个卷芯、极柱以及转接件；所述至少一个卷芯布置于所述壳体内，每一所述卷芯具有极耳，至少一端的所述极耳形成为覆盖于卷芯端面的揉平面；所述转接件连接所述极柱和所述至少两个卷芯的所述极耳。
本申请实施例的技术方案中，至少一端的极耳形成为覆盖于卷芯端面的揉平面。这样设计，相较于全极耳设计，节省电池空间，减小电池能量的牺牲。另外，揉平面可与转接件稳定连接，克服多极耳需对齐才能保证与转接片稳定连接的问题，从而提高产线生产效率，降低电池制作成本。
在一些实施例中，所述极耳包括布置在所述卷芯的第一端的第一极耳，以及布置在所述卷芯的第二端的第二极耳，所述第一极耳形成为覆盖于所述第一端的端面的第一揉平面，和/或所述第二极耳形成为覆盖于第二端的端面的第二揉平面。通过将卷芯的第一端的第一极耳形成为覆盖于第一端的端面的第一揉平面，和/或，将第二端的第二极耳形成为覆盖于第二端的端面的第二揉平面，可降低极耳在卷芯的端面占用的空间，增加卷绕空间，进而提高电池单体的能量密度。
在一些实施例中，所述卷芯由第一极片、第二极片以及位于所述第一极片和第二极片之间的隔膜共同卷绕形成，所述正极极片具有第一集流体，所述第一集流体具有第一涂覆区和第一无涂覆区，所述第一无涂覆区位于所述卷芯的第一端，形成所述第一极耳，所述第二极片具有第二集流体，所述第二集流体具有第二涂覆区和第二无涂覆区，所述第二无涂覆区位于所述卷芯的第二端，形成所述第二极耳，其中，所述第一无涂覆区在揉平后沿所述卷芯的外部向中心依次搭接，以使第一极耳形成为覆盖于所述第一端的端面的第一揉平面；和/或，所述第二无涂覆区在揉平后沿所述卷芯的外部向中心依次搭接，以使第二极耳形成为覆盖于所述第二端的端面的第二揉平面。第一未涂覆区和第二未涂覆区均未进行模切，即第一极片和第二极片均采用全极耳设计，通过揉平设备将第一未涂覆区和/或第二未涂覆区揉平，使得第一无涂覆区在揉平后沿卷芯的外部向中心依次搭接，第一极耳形成为覆盖第一端的端面的第一揉平面，和/或，第二无涂覆区在揉平后沿卷芯的外部向中心依次搭接，第二极耳形成为覆盖第二端的端面的第二揉平面，可有效减小全极耳对电池空间的占用，增加卷绕空间，进而提高电池单体的能量密度。
在一些实施例中，所述卷芯由第一极片、第二极片以及位于所述第一极片和第二极片之间的隔膜共同卷绕形成，所述第一极片具有第一集流体，所述第一集流体具有第一涂覆区以及沿所述第一集流体长度方向间隔分布的若干第三无涂覆区，若干第三无涂覆区位于所述卷芯的第一端，形成所述第一极耳，所述第二极片具有第二集流体，所述第二集流体具有第二涂覆区以及沿所述第二集流体长度方向间隔分布的若干第四无涂覆区，若干第四无涂覆区位于所述卷芯的第二端，形成所述第二极耳；其中，所述若干第三无涂覆区在揉平后沿卷芯的卷绕方向依次搭接的同时，沿所述卷芯的外部向中心依次搭接，以使所述第一极耳形成为覆盖于所述第一端的端面的第一揉平面，和/或，所述若干第四无涂覆区在揉平后沿所述卷芯的卷绕方向依次搭接的同时，沿所述卷芯的外部向中心依次搭接，以使所述第二极耳形成为覆盖于所述第二端的端面的第二揉平面。通过将若干第三无涂覆区在揉平后沿卷芯的卷绕方向依次搭接的同时，沿卷芯的外部向中心依次搭接，使第一极耳形成为覆盖第一端的端面的第一揉平面，和/或，将若干第四无涂覆区在揉平后沿卷芯的卷绕方向依次搭接的同时，沿卷芯的外部向中心依次搭接，使第二极耳形成为覆盖第二端的端面的第二揉平面，可克服相关技术中模切后的多个极耳需对齐才能与转接件稳定连接弊端，方便极耳与转接件之间的连接，从而提高产线生产效率，降低电池制作成本，另外，可减小极耳与转接件的连接部分在卷芯的端部占用的空间，可增加卷绕空间，从而有效提高电池单体的能量密度，此外，电解液可从若干第三无涂覆区之间和/或第四无涂覆区之间的搭接的缝隙进入卷芯内部，从而提高浸润效果。
在一些实施例中，所述卷芯由第一极片、第二极片以及位于所述第一极片和第二极片之间的隔膜共同卷绕形成，所述正极极片具有第一集流体，所述第一集流体具有第一涂覆区和第一无涂覆区，所述第一无涂覆区位于所述卷芯的第一端，形成所述第一极耳，所述第二极片具有第二集流体，所述第二集流体具有第二涂覆区以及沿所述第二集流体长度方向间隔分布的若干第四无涂覆区，若干第四无涂覆区位于所述卷芯的第二端，形成所述第二极耳；其中，所述第一无涂覆区在揉平后沿所述卷芯的外部向中心依次搭接，以使第一极耳形成为覆盖于所述第一端的端面的第一揉平面；和/或，所述若干第四无涂覆区在揉平后沿所述卷芯的卷绕方向依次搭接的同时，沿所述卷芯的外部向中心依次搭接，以使所述第二极耳形成为覆盖于所述第二端的端面的第二揉平面。通过将第一无涂覆区在揉平后沿卷芯的外部向中心依次搭接，使第一极耳形成为覆盖第一端的端面的第一揉平面，和/或，将若干第四无涂覆区在揉平后沿卷芯的卷绕方向依次搭接的同时，沿卷芯的外部向中心依次搭接，使第二极耳形成为覆盖第二端的端面的第二揉平面，可有效减小相关技术中全极耳对电池空间的占用，增加卷绕空间，进而提高电池单体的能量密度，克服相关技术中模切后的多个极耳需对齐才能与转接件稳定连接弊端，方便极耳与转接件之间的连接，从而提高产线生产效率，降低电池制作成本，另外，可减小极耳与转接件的连接部分在卷芯的端部占用的空间，可增加卷绕空间，从而有效提高电池单体的能量密度。
在一些实施例中，所述转接件包括第一转接件和第二转接件，所述第一转接件搭接于所述至少一个卷芯的第一极耳上，所述第二转接件搭接于所述至少一个卷芯的第二极耳上。当第一极耳形成为覆盖第一端的端面的第一揉平面，第二极耳形成为覆盖第二端的端面的第二揉平面时，第一转接件和第二转接件无需进行弯折，第一转接件与第一极耳可直接过盈搭接，然后焊接在一起，第二转接件与第二极耳可直接过盈搭接，然后焊接在一起，简化电池单体的制作工艺，此外，可减小极耳与转接件的连接部分在卷芯的端部占用的空间，增加卷绕空间，从而有效提高电池单体的能量密度。
在一些实施例中，所述第一转接件的靠近所述第一极耳的一侧设置第一凸起，所述第一凸起与所述第一极耳为过盈搭接；和/或，所述第二转接件的靠近所述第二极耳的一侧设置第二凸起，所述第二凸起与所述第二极耳为过盈搭接。通过设置第一凸起和第二凸起，可提高第一转接件和第二转接件的结构强度，减小第一转接件和第二转接件在装配过程中的变形，另外，第一凸起与第一极耳过盈搭接，第二凸起与第二极耳过盈搭接，可防止虚焊，保证第一转接件与第一极耳、第二转接件与第二极耳之间的稳定连接。
在一些实施例中，所述极柱包括第一极柱和第二极柱，所述第一极柱和第二极柱同侧设置在所述壳体的外部，所述第一极柱与所述第一转接件连接，所述第二极柱与所述第二转接件连接。通过第一极柱和第二极柱可方便输出或输入电池单体的电能。
在一些实施例中，所述第一转接件的远离所述第一极柱的一侧形成第一台阶，所述第二转接件的远离所述第二极柱的一侧形成第二台阶，以方便对第一转接件和第二转接件进行定位或支撑，方便第一转接件与第一极耳、第二转接件与第二极耳的焊接连接，从而提高产线生产效率，降低电池制作成本。
在一些实施例中，所述卷芯的横截面为椭圆形，所述卷芯的椭圆形横截面的长轴为l，短轴为w，短轴与长轴之比为0.1≤w/l＜1。通过控制w/l的范围，使得卷绕后的卷芯的极耳更易于揉平。
在一些实施例中，短轴与长轴之比为0.5≤w/l＜1，以使得卷绕后的卷芯的极耳更易于揉平。
在一些实施例中，所述卷芯的横截面为圆形。圆柱形的卷芯卷绕速度更快、同时没有热压工序，可提高产能。
在一些实施例中，所述第一揉平面和与之相邻的所述第一涂覆区的第一边缘之间的间距在2mm～3mm；所述第二揉平面和与之相邻的所述第二涂覆区的第二边缘之间的间距在 2mm～3mm。以避免在揉平过程中造成第一涂覆区和第二涂覆区的活性材料的脱落。
在一些实施例中，所述壳体为方形壳体。通过将卷芯的极耳形成为覆盖于卷芯端面的揉平面，可克服相关技术中模切后的多个极耳需对齐才能与转接件稳定连接弊端，方便转接件与多个卷芯的极耳直接过盈搭接，从而使得方形壳体内可放置一个或多个卷芯，这样，既可以不改变电池的外观，又可增加电池能量。
第二方面，本申请实施例提供了一种电池，包括：根据第一方面中任一项所述的电池单体。
第三方面，本申请实施例提供了一种用电装置，包括根据第二方面中所述的电池，所述电池用于提供电能。
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
为了更清楚地说明本公开实施例和现有技术的技术方案，下面对实施例和现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为本申请一些实施例的车辆的结构示意图；
图2位本申请一些实施例的电池的分解结构示意图；
图3为本申请的一些实施例的电池单体沿Z方向的剖面结构示意图；
图4为本申请的一些实施例的卷芯的结构示意图；
图5为本申请的一些实施例的卷芯沿Z方向的剖面结构示意图；
图6为本申请的一些实施例的具有第一涂覆区和第一无涂覆区的第一极片或具有第二涂覆区和第二无涂覆区的第二极片的结构示意图；
图7为本申请的一些实施例的具有第一涂覆区以及多个第三无涂覆区的第一极片或具有第二涂覆区以及多个第四无涂覆区的第二极片的结构示意图；
图8为本申请的一些实施例的第一转接件或第二转接件的结构示意图；
图9为本申请的一些实施例的具有横截面呈椭圆形的卷芯的电池单体的结构示意图(卷芯的数量为一个)；
图10为本申请的一些实施例的具有横截面呈椭圆形的卷芯的电池单体的结构示意图 (卷芯的数量为两个)；
图11为本申请的一些实施例的具有横截面呈圆形的卷芯的电池单体的结构示意图(卷芯的数量为两个)；
图12为本申请的一些实施例的具有横截面呈椭圆形的卷芯的电池单体的结构示意图 (卷芯的数量为三个)。
具体实施方式中的附图标号如下：
车辆1；
电池10，马达20，控制器30；
电池单体100，壳体101，卷芯102，极柱103，转接件104，极耳105；
第一端102-1；第二端102-2；
第一极片1021，第二极片1022，隔膜1023；
第一涂覆区1021-1，第一未涂覆区1021-2，第二涂覆区1022-1，第二未涂覆区1022-2，第三未涂覆区1021-3，第四未涂覆区1022-3，第一边缘1021-10，第二边缘1022-10；
第一极柱103-1，第二极柱103-2；
第一转接件104-1，第二转接件104-2，第一凸起104-10，第二凸起104-20，第一台阶 104-11，第二台阶104-21；
第一极耳105-1，第二极耳105-2；
箱体200，上盖201，箱壳202。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
除非另有定义，本文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；本文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。
在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“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，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中，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：存在A，同时存在A和B，存在B 这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例的描述中，术语“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)。
在本申请实施例的描述中，技术术语“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”“顺时针”“逆时针”“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实施例和简化描述，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实施例的限制。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。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实施例中的具体含义。
目前，从市场形势来看，电池的应用越加广泛，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，对于电池的能量密度和制造成本也提出更高的要求。
本发明人注意到，相关技术中，电池卷芯通过卷绕正极极片、隔膜和负极极片形成，其中正、负极片分为涂覆部分和未涂覆部分，涂覆部分涂有活性物质。未涂覆部分可不模切形成全极耳，全极耳直接通过转接片与极柱连接，这样虽可将电池内部的电流传向电池外部，但全极耳占用电池较大空间，会造成电池能量的牺牲。未涂覆部分也可模切形成多极耳，但为了保证多个极耳与转接片的有效连接，卷绕形成卷芯时多个极耳需对齐，这就使得产线生产效率低，造成电池制造成本的增加。
为改善上述问题，申请人研究发现，可以通过将电池卷芯的极耳形成为覆盖电池卷芯端面的揉平面，可节省电池空间，减小电池能量的牺牲。另外，揉平面可与转接件稳定连接，克服多极耳需对齐才能保证与转接件稳定连接的问题，从而提高产线生产效率，降低电池制作成本。
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。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。
如图1所示，为用电设备车辆1使用本申请实施例的电池10的结构示意图，车辆1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1的内部可以设置电池10、马达20以及控制器30，电池10可以设置在车辆1的底部或车头或车尾，电池10可以用于车辆1的供电，例如，电池10可以作为车辆1的操作电源，用于车辆1的电路系统，例如，用于车辆1的启动、导航和运行时的工作用电需求。控制器30用来控制电池10为马达40的供电。
在本申请的另一实施例中，电池10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，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
如图2所示，本申请的实施例所提到的电池10是指包括一个或多个电池单体100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10可以包括电池模组或电池包等。电池10一般包括用于封装一个或多个电池单体100的箱体200。箱体200可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。具体地，箱体200可以包括上盖201和箱壳202，上盖201和箱壳202扣合在一起。上盖201和箱壳202的形状可以根据多个电池单体100组合的形状而定。
多个电池单体100可经由极柱而被串联和/或并联在一起以应用于各种应用场合。在一些诸如电动汽车等的大功率应用场合，电池的应用包括三个层次：电池单体、电池模组和电池包。电池模组是为了从外部冲击、热、振动等中保护电池单体，将一定数目的电池单体电连接在一起并放入一个框架中而形成的。电池包则是装入电动汽车的电池系统的最终状态。电池包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。箱体一般由盖体和箱壳组成。目前的大部分电池包是在一个或多个电池模组上装配电池管理系统(BMS)、热管理部件等各种控制和保护系统而制成的。随着技术的发展，电池模组这个层次可以被省略，也即，直接由电池单体形成电池包。这一改进使得电池系统的重量能量密度、体积能量密度得到提升的同时零部件数量显著下降。本申请中所提到的电池包括电池模组或电池包。
本申请中，电池单体100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。
如图3、图4、图8-图12所示，本申请的第一方面实施例提出了一种电池单体100，电池单体100包括壳体101、卷芯102、极柱103和转接件104；卷芯102至少为一个，至少一个卷芯102布置在壳体101内，每一卷芯102具有极耳105，至少一端的极耳105形成为覆盖卷芯102端面的揉平面；转接件104连接极柱103和至少两个卷芯102的极耳105。
如图中所示，图中X方向为卷芯102的宽度方向，Y方向为卷芯102的高度方向，Z 方向为卷芯102的厚度方向。
壳体101是用于配合端盖以形成电池单体100的内部环境的组件，其中，形成的内部环境可以用于容纳卷芯、电解液以及其他部件。壳体101可以是与端盖详述互为独立的部件，可以于壳体101上设置开口，通过在开口处使端盖盖合开口以形成电池单体 100的内部环境。不限地，也可以使壳体101与端盖一体化，具体地，壳体101和端盖可以在其他部件入壳前先形成一个共同的连接面，当需要封装壳体101的内部时，再使端盖盖合壳体101。壳体101可以是多种形状和多种尺寸的，例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地，壳体101的形状可以根据卷芯的具体形状和尺寸大小来确定。壳体101的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。
卷芯102是电池单体100中发生电化学反应的部件。
极柱103是用于输出或输入电池单体100的电能的功能性部件，例如，极柱103可用于与卷芯102电连接，以输出或输入电池单体100的电能，其可以是导电性能好的材料制成，例如金属材质。
转接件104是用于将卷芯102与极柱103电连接，以输出或输入电池单体100的电能的功能性部件。
根据本申请实施例的电池单体100，将卷芯102上的极耳105形成为覆盖卷芯102端面的揉平面，可减小极耳对电池空间的占用，增加卷绕空间，进而提高电池单体100的能量密度，克服相关技术中因极耳占用电池空间较大造成的电池能量的牺牲，另外，揉平面可与转接件稳定连接，克服多极耳需对齐才能保证与转接片稳定连接的问题，从而提高产线生产效率，降低电池制作成本。
根据本申请的一些实施例，如图3、图4所示，极耳105包括布置在卷芯102的第一端102-1的第一极耳105-1，以及布置在卷芯102的第二端102-2的第二极耳105-2，第一极耳105-1形成为覆盖所述第一端102-1的端面的第一揉平面，和/或，第二极耳105-2形成为覆盖第二端102-2的端面的第二揉平面。可以理解的是，第一极耳105-1和第二极耳105-2的极性互为相反，例如，当第一极耳105-1可为正极极耳，第二极耳105-2则为负极极耳；当第一极耳105-1为负极极耳时，第二极耳105-2则为正极极耳。
第一端102-1和第二端102-2分别为卷芯102上沿X方向分布的两端。
通过将卷芯102的第一端102-1的第一极耳105-1形成为覆盖第一端102-1的端面的第一揉平面，和/或，将第二端102-1的第二极耳105-2形成为覆盖第二端102-2的端面的第二揉平面，可降低极耳105在卷芯102的端面占用的空间，增加卷绕空间，进而提高电池单体100的能量密度。
根据本申请的一些实施例，如图5、图6所示，卷芯102由第一极片1021、第二极片1022以及位于第一极片1021和第二极片1022之间的隔膜1023共同卷绕形成，第一极片1021具有第一集流体，第一集流体具有第一涂覆区1021-1和第一无涂覆区1021-2，第一无涂覆区1021-2位于卷芯102的第一端102-1，形成第一极耳105-1，第二极片1022具有第二集流体，第二集流体具有第二涂覆区1022-1和第二无涂覆区1022-2，第二无涂覆区1022-2 位于卷芯102的第二端102-2，形成第二极耳105-2，其中，第一无涂覆区1021-2在揉平后沿卷芯102的外部向中心依次搭接，以使第一极耳105-1形成为覆盖第一端102-1的端面的第一揉平面；和/或，第二无涂覆区1022-2在揉平后沿卷芯102的外部向中心依次搭接，以使第二极耳105-2形成为覆盖第二端102-2的端面的第二揉平面。
第一极片1021和第二极片1022的极性相反，例如，当第一极片1021为正极极片时，第二极片1022则为负极极片，对应地，第一集流体为正极集流体，第二集流体为负极集流体，第一极耳105-1则为正极极耳，第二极耳105-2为负极极耳。当然，当第一极片1021 为负极极片时，第二极片1022则为正极极片，对应地，第一集流体为负极集流体，第二集流体为正极集流体，第一极耳105-1则为负极极耳，第二极耳105-2则为正极极耳。
一般情况下，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活性材料层，正极活性材料层包括正极活性材料。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的负极活性材料层，负极活性材料层包括负极活性材料。正极集流体和负极集流体均可采用金属箔片或复合集流体。
第一涂覆区1021-1为第一集流体上设置活性材料的区。
第一未涂覆区1021-2为第一集流体上未设置活性材料且位于卷芯102的第一端102-1 的区。
第一涂覆区1021-1和第二未涂覆区1021-2在第一集流体上沿其宽度方向W(相当于卷芯102的宽度方向)相邻分布；
第二涂覆区1022-1为第一集流体上设置活性材料的区。
第二未涂覆区1022-2为第二集流体上未设置活性材料且位于卷芯102的第二端102-2 的部分。
第一涂覆区1022-1和第二未涂覆区1022-2在第二集流体上沿其宽度方向W(相当于卷芯102的宽度方向)相邻分布。
卷芯102的外部是指卷芯102的横截面的外周沿。
卷芯102的中心是指卷芯102的横截面的中心线。
第一未涂覆区1021-2和第二未涂覆区1022-2均未进行模切，即第一极片1021和第二极片1022均采用全极耳设计，通过揉平设备将第一未涂覆区1021-2和/或第二未涂覆区1022-2揉平，使得第一无涂覆区1021-2在揉平后沿卷芯102的外部向中心依次搭接，第一极耳105-1形成为覆盖第一端102-1的端面的第一揉平面，和/或，第二无涂覆区1022-2在揉平后沿卷芯102的外部向中心依次搭接，第二极耳105-2形成为覆盖第二端102-2的端面的第二揉平面，可有效减小全极耳对电池空间的占用，增加卷绕空间，进而提高电池单体 100的能量密度。
根据本申请的一些实施例，如图5、图7所示，卷芯102由第一极片1021、第二极片1022以及位于第一极片1021和第二极片1022之间的隔膜1023共同卷绕形成，所述第一极片1021具有第一集流体，第一集流体具有第一涂覆区1021-1以及沿第一集流体长度方向L 间隔分布的多个第三无涂覆区1021-3，多个第三无涂覆区1021-3位于卷芯102的第一端 102-1，形成第一极耳105-1，第二极片1022具有第二集流体，第二集流体具有第二涂覆区 1022-1以及沿第二集流体长度方向L间隔分布的多个第四无涂覆区1022-3，多个第四无涂覆区1022-3位于卷芯102的第二端102-2，形成第二极耳105-2；其中，多个第三无涂覆区 1021-3在揉平后沿卷芯102的卷绕方向依次搭接的同时，沿卷芯102的外部向中心依次搭接，以使第一极耳105-1形成为覆盖第一端102-1的端面的第一揉平面，和/或，多个第四无涂覆区1022-3在揉平后沿卷芯102的卷绕方向依次搭接的同时，沿卷芯102的外部向中心依次搭接，以使第二极耳105-2形成为覆盖第二端102-2的端面的第二揉平面。
第一涂覆区1021-1为第一集流体上设置活性材料的区。
多个第三未涂覆区1021-3为第一集流体上未设置活性材料且位于卷芯102的第一端 102-1的部分。
第一涂覆区1021-1和多个第三未涂覆区1021-3在第一集流体上沿其宽度方向W(相当于卷芯102的宽度方向)相邻分布。
第二涂覆区1022-1为第一集流体上设置活性材料的区。
多个第四未涂覆区1022-3为第二集流体上未设置活性材料且位于卷芯102的第二端 102-2的部分。
第二涂覆区1022-1和多个第四未涂覆区1022-3在第二集流体上沿其宽度方向W(相当于卷芯102的宽度方向)相邻分布。
通过将若干第三无涂覆区1021-3在揉平后沿卷芯102的卷绕方向依次搭接的同时，沿卷芯102的外部向中心依次搭接，使第一极耳105-1形成为覆盖第一端102-1的端面的第一揉平面，和/或，将若干第四无涂覆区1022-3在揉平后沿卷芯102的卷绕方向依次搭接的同时，沿卷芯102的外部向中心依次搭接，使第二极耳105-2形成为覆盖第二端102-2的端面的第二揉平面，可克服相关技术中模切后的多个极耳需对齐才能与转接件稳定连接弊端，方便极耳与转接件之间的连接，从而提高产线生产效率，降低电池制作成本，另外，可减小极耳与转接件104的连接部分在卷芯102的端部占用的空间，可增加卷绕空间，从而有效提高电池单体100的能量密度，此外，电解液可从若干第三无涂覆区1021-3之间和/或第四无涂覆区1022-3之间的搭接的缝隙进入卷芯102内部，从而提高浸润效果。
根据本申请的一些实施例，如图5至图7所示，卷芯102由第一极片1021、第二极片1022以及位于第一极片1021和第二极片1022之间的隔膜1023共同卷绕形成，第一极片1021具有第一集流体，第一集流体具有第一涂覆区1021-1和第一无涂覆区1021-2，第一无涂覆区1021-2位于卷芯102的第一端102-1，形成第一极耳105-1，第二极片1022具有第二集流体，第二集流体具有第二涂覆区1022-1以及沿所述第二集流体长度方向L间隔分布的若干第四无涂覆区1022-3，若干第四无涂覆区1022-3位于卷芯102的第二端102-2，形成第二极耳105-2；其中，第一无涂覆区1021-2在揉平后沿卷芯102的外部向中心依次搭接，以使第一极耳105-1形成为覆盖于第一端102-1的端面的第一揉平面；和/或，若干第四无涂覆区1022-3在揉平后沿卷芯102的卷绕方向依次搭接的同时，沿卷芯102的外部向中心依次搭接，以使第二极耳105-2形成为覆盖于第二端102-2的端面的第二揉平面。
通过将第一无涂覆区1021-2在揉平后沿卷芯102的外部向中心依次搭接，使第一极耳 105-1形成为覆盖第一端102-1的端面的第一揉平面，和/或，将若干第四无涂覆区1022-3 在揉平后沿卷芯102的卷绕方向依次搭接的同时，沿卷芯102的外部向中心依次搭接，使第二极耳105-2形成为覆盖第二端102-2的端面的第二揉平面，可有效减小相关技术中全极耳对电池空间的占用，增加卷绕空间，进而提高电池单体100的能量密度，克服相关技术中模切后的多个极耳需对齐才能与转接件稳定连接弊端，方便极耳与转接件之间的连接，从而提高产线生产效率，降低电池制作成本，另外，可减小极耳与转接件104的连接部分在卷芯102的端部占用的空间，可增加卷绕空间，从而有效提高电池单体100的能量密度。
根据本申请的一些实施例，转接件104包括第一转接件104-1和第二转接件104-2，第一转接件104-1搭接于至少一个卷芯的第一极耳105-1上，第二转接件104-2搭接于至少一个卷芯的第二极耳105-2上。当第一极耳105-1形成为覆盖第一端102-1的端面的第一揉平面，第二极耳105-2形成为覆盖第二端102-2的端面的第二揉平面时，第一转接件104-1和第二转接件104-2无需进行弯折，第一转接件104-1与第一极耳105-1可直接过盈搭接，然后焊接在一起，第二转接件104-2与第二极耳105-2可直接过盈搭接，然后焊接在一起，简化电池单体100的制作工艺，此外，可减小极耳与转接件104的连接部分在卷芯102的端部占用的空间，增加卷绕空间，从而有效提高电池单体100的能量密度。
根据本申请的一些实施例，如图8所示，第一转接件104-1的靠近第一极耳105-1的一侧设置第一凸起104-10，所述第一凸起104-10与第一极耳105-1为过盈搭接，和/或，第二转接件104-2的靠近第二极耳105-2的一侧设置第二凸起104-20，第二凸起104-20与第二极耳105-2为过盈搭接。
第一凸起104-10可为通过冲压方式在第一转接件104-1上形成的凸台，第一凸起104-10 可为条状，第二凸起104-10的数量可为一个，也可为多个。
第二凸起104-20可为通过冲压方式在第一转接件104-2上形成的凸台，第二凸起104-20 可为条状，第二凸起104-20的数量可为一个，也可为多个。
通过设置第一凸起104-10和第二凸起104-20，可提高第一转接件104-1和第二转接件 104-2的结构强度，减小第一转接件104-1和第二转接件104-2在装配过程中的变形，另外，第一凸起104-10与第一极耳105-1过盈搭接，第二凸起104-20与第二极耳105-2过盈搭接，可防止虚焊，保证第一转接件104-1与第一极耳105-1、第二转接件104-2与第二极耳105-2 之间的稳定连接。
根据本申请的一些实施例，极柱103包括第一极柱103-1和第二极柱103-2，第一极柱 103-1和第二极柱103-2同侧设置在壳体101的外部，第一极柱103-1与第一转接件104-1连接，第二极柱103-2与第二转接件104-2连接。通过第一极柱103-1和第二极柱103-2可方便输出或输入电池单体100的电能。
根据本申请的一些实施例，如图8所示，第一转接件104-1的远离第一极柱103-1的一侧形成第一台阶104-11，第二转接件104-2的远离第二极柱103-2的一侧形成第二台阶104-21。
第一台阶104-11可为通过折弯方式在第一转接件104-1上形成，第二台阶104-21可为通过折弯方式在第一转接件104-2上形成。
通过设置第一台阶104-11和第二台阶104-21，可方便对第一转接件104-1和第二转接件104-2进行定位或支撑，方便第一转接件104-1与第一极耳105-1、第二转接件104-2与第二极耳105-2的焊接连接，从而提高产线生产效率，降低电池制作成本。
根据本申请的一些实施例，卷芯102的横截面为椭圆形，卷芯的椭圆形横截面的长轴为l，短轴为w，短轴与长轴之比为0.1w/l＜1，优选地，短轴与长轴之比为0.5≤w/l＜1，通过控制w/l的范围，使得卷绕后的卷芯102的极耳更易于揉平。
根据本申请的一些实施例，卷芯102的横截面为圆形，圆柱形的卷芯102卷绕速度更快、同时没有热压工序，可提高产能。
根据本申请的一些实施例，第一揉平面和与之相邻的第一涂覆区1021-1的第一边缘 1021-10之间的间距在2mm～3mm；第二揉平面和与之相邻的第二涂覆区1022-1的第二边缘1022-10之间的间距在2mm～3mm。
第一揉平面为第一未涂覆区1021-2或多个第三未涂覆区1021-3揉平后得到，使第一揉平面和与之相邻的第一涂覆区1021-1的第一边缘1021-10之间存在2mm～3mm，即使得第一涂覆区1021-1和第一未涂覆区1021-2或第一涂覆区1021-1与多个第三未涂覆区1021-3 之间存在安全区，以避免在揉平过程中造成第一涂覆区1021-1的活性材料的脱落。同理，使第二揉平面和与之相邻的第二涂覆区1022-1的第一边缘1022-10之间存在2mm～3mm，即使得第二涂覆区1022-1和第一未涂覆区1022-2或第一涂覆区1022-1与多个第四未涂覆区1022-3之间存在安全区，以避免在揉平过程中造成第二涂覆区1022-1的活性材料的脱落。
根据本申请的一些实施例，壳体101为方形壳体。通过将卷芯102的极耳105形成为覆盖于卷芯端面的揉平面，可克服相关技术中模切后的多个极耳需对齐才能与转接件稳定连接弊端，方便转接件104与多个卷芯的极耳105直接过盈搭接，从而使得方形壳体内可放置一个或多个卷芯，这样，既可以不改变电池的外观，又可增加电池能量。
根据本申请的一些实施例，电池单体100包括壳体101、卷芯102、极柱103和转接件104；卷芯102至少为一个，至少一个卷芯102布置在壳体101内，每一卷芯102具有极耳 105，极耳105包括布置在卷芯102的第一端102-1的第一极耳105-1，以及布置在卷芯102 的第二端102-2的第二极耳105-2，第一极耳105-1形成为覆盖所述第一端102-1的端面的第一揉平面，第二极耳105-2形成为覆盖第二端102-2的端面的第二揉平面，转接件104包括第一转接件104-1和第二转接件104-2，第一转接件104-1搭接于至少一个卷芯102的第一极耳105-1上，第二转接件104-2搭接于至少一个卷芯102的第二极耳105-2上。
根据本申请实施例的电池单体100，将第一极耳105-1形成为覆盖卷芯102的第一端102-1的端面的第一揉平面，第二极耳105-2形成为覆盖卷芯102的第一端102-2的端面的第一揉平面，可有效减小极耳与转接件连接部分对电池空间的占用，增加卷绕空间，进而提高电池单体100的能量密度，另外，揉平面可与转接件稳定连接，克服多极耳需对齐才能保证与转接片稳定连接的问题，从而提高产线生产效率，降低电池制作成本。
本申请的第二方面提供了一种电池，包括上述第一方面任一项实施例中的电池单体100。
根据本申请实施例的电池，其电池单体100将卷芯102上的极耳105形成为覆盖卷芯102端面的揉平面，可减小极耳对电池空间的占用，增加卷绕空间，进而提高电池单体100的能量密度，克服相关技术中因极耳占用电池空间较大造成的电池能量的牺牲，另外，揉平面可与转接件稳定连接，克服多极耳需对齐才能保证与转接片稳定连接的问题，从而提高产线生产效率，降低电池制作成本。
本申请的第三方面提出了用电装置，包括上述第二方面中的电池，电池用于为用电装置提供电能。
根据本申请实施例的用电装置，其电池的电池单体100将卷芯102上的极耳105 形成为覆盖卷芯102端面的揉平面，可减小极耳对电池空间的占用，增加卷绕空间，进而提高电池单体100的能量密度，克服相关技术中因极耳占用电池空间较大造成的电池能量的牺牲，另外，揉平面可与转接件稳定连接，克服多极耳需对齐才能保证与转接片稳定连接的问题，从而提高产线生产效率，降低电池制作成本。
本申请的第四方面提出了一种电池单体的制造方法，该方法包括：
提供壳体101，壳体101内填充电解液；
提供至少一个卷芯102，布置于壳体101内，每一卷芯102具有极耳105，至少一端的极耳105形成为覆盖于卷芯102端面的揉平面；
提供极柱103；以及
提供转接件104，转接件104连接极柱103和至少一个卷芯102的极耳105。
通过本申请实施例的电池单体的制造方法，所制造出的电池单体100，将卷芯102上的极耳105形成为覆盖卷芯102端面的揉平面，可减小极耳对电池空间的占用，增加卷绕空间，进而提高电池单体100的能量密度，克服相关技术中因极耳占用电池空间较大造成的电池能量的牺牲，另外，揉平面可与转接件稳定连接，克服多极耳需对齐才能保证与转接片稳定连接的问题，从而提高产线生产效率，降低电池制作成本。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本申请的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围。

Claims (16)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：
壳体；
至少一个卷芯，布置于所述壳体内，每一所述卷芯具有极耳，至少一端的所述极耳形成为覆盖所述卷芯的端面的揉平面；
极柱；以及
转接件，所述转接件连接所述极柱和所述至少一个卷芯的所述极耳。
2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述极耳包括布置在所述卷芯的第一端的第一极耳，以及布置在所述卷芯的第二端的第二极耳，所述第一极耳形成为覆盖于所述第一端的端面的第一揉平面，和/或所述第二极耳形成为覆盖于第二端的端面的第二揉平面。
3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述卷芯由第一极片、第二极片以及位于所述第一极片和第二极片之间的隔膜共同卷绕形成，所述第一极片具有第一集流体，所述第一集流体具有第一涂覆区和第一无涂覆区，所述第一无涂覆区位于所述卷芯的第一端，形成所述第一极耳，所述第二极片具有第二集流体，所述第二集流体具有第二涂覆区和第二无涂覆区，所述第二无涂覆区位于所述卷芯的第二端，形成所述第二极耳，
其中，所述第一无涂覆区在揉平后沿所述卷芯的外部向中心依次搭接，以使第一极耳形成为覆盖于所述第一端的端面的第一揉平面；
和/或，所述第二无涂覆区在揉平后沿所述卷芯的外部向中心依次搭接，以使第二极耳形成为覆盖于所述第二端的端面的第二揉平面。
4.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述卷芯由第一极片、第二极片以及位于所述第一极片和第二极片之间的隔膜共同卷绕形成，所述第一极片具有第一集流体，所述第一集流体具有第一涂覆区以及沿所述第一集流体长度方向间隔分布的若干第三无涂覆区，若干第三无涂覆区位于所述卷芯的第一端，形成所述第一极耳，所述第二极片具有第二集流体，所述第二集流体具有第二涂覆区以及沿所述第二集流体长度方向间隔分布的若干第四无涂覆区，若干第四无涂覆区位于所述卷芯的第二端，形成所述第二极耳；
其中，所述若干第三无涂覆区在揉平后沿卷芯的卷绕方向依次搭接的同时，沿所述卷芯的外部向中心依次搭接，以使所述第一极耳形成为覆盖于所述第一端的端面的第一揉平面，
和/或，所述若干第四无涂覆区在揉平后沿所述卷芯的卷绕方向依次搭接的同时，沿所述卷芯的外部向中心依次搭接，以使所述第二极耳形成为覆盖于所述第二端的端面的第二揉平面。
5.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述卷芯由第一极片、第二极片以及位于所述第一极片和第二极片之间的隔膜共同卷绕形成，所述第一极片具有第一集流体，所述第一集流体具有第一涂覆区和第一无涂覆区，所述第一无涂覆区位于所述卷芯的第一端，形成所述第一极耳，所述第二极片具有第二集流体，所述第二集流体具有第二涂覆区以及沿所述第二集流体长度方向间隔分布的若干第四无涂覆区，若干第四无涂覆区位于所述卷芯的第二端，形成所述第二极耳；
其中，所述第一无涂覆区在揉平后沿所述卷芯的外部向中心依次搭接，以使第一极耳形成为覆盖于所述第一端的端面的第一揉平面；
和/或，所述若干第四无涂覆区在揉平后沿所述卷芯的卷绕方向依次搭接的同时，沿所述卷芯的外部向中心依次搭接，以使所述第二极耳形成为覆盖于所述第二端的端面的第二揉平面。
6.根据如权利要求2至5任一项所述的电池单体，其特征在于，所述转接件包括第一转接件和第二转接件，所述第一转接件搭接于所述至少一个卷芯的第一极耳上，所述第二转接件搭接于所述至少一个卷芯的第二极耳上。
7.根据权利要求6所述的电池单体，其特征在于，所述第一转接件的靠近所述第一极耳的一侧设置第一凸起，所述第一凸起与所述第一极耳为过盈搭接；和/或，所述第二转接件的靠近所述第二极耳的一侧设置第二凸起，所述第二凸起与所述第二极耳为过盈搭接。
8.根据权利要求6所述的电池单体，其特征在于，所述极柱包括第一极柱和第二极柱，所述第一极柱和第二极柱同侧设置在所述壳体的外部，所述第一极柱与所述第一转接件连接，所述第二极柱与所述第二转接件连接。
9.根据权利要求8所述的电池单体，其特征在于，所述第一转接件的远离所述第一极柱的一侧形成第一台阶，所述第二转接件的远离所述第二极柱的一侧形成第二台阶。
10.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述卷芯的横截面为椭圆形，所述卷芯的椭圆形横截面的长轴为l，短轴为w，短轴与长轴之比为0.1≤w/l＜1。
11.根据权利要求10所述的电池单体，其特征在于，短轴与长轴之比为0.5≤w/l＜1。
12.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述卷芯的横截面为圆形。
13.根据权利要求3至5任一项所述的电池单体，其特征在于，所述第一揉平面和与之相邻的所述第一涂覆区的第一边缘之间的间距在2mm～3mm；所述第二揉平面和与之相邻的所述第二涂覆区的第二边缘之间的间距在2mm～3mm。
14.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述壳体为方形壳体。
15.一种电池，其特征在于，包括：根据权利要求1至14中任一项所述的电池单体。
16.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括根据权利要求15所述的电池，所述电池用于提供电能。
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