CN219610527U - 电池单体、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请适用于电池技术领域，提供一种电池单体、电池及用电装置，用电装置包括电池，电池包括电池单体，电池单体包括外壳、电极组件、弹性结构和连接件。电极组件设于外壳内，并设有中心孔；弹性结构至少部分设于中心孔内，并用于给中心孔的内侧壁提供弹性力；连接件连接于弹性结构和外壳，以限制弹性结构的转动。通过在内置于中心孔内的弹性结构上设置连接件，并使连接件与外壳连接，以限制连接件的转动，进而限制弹性结构的转动。如此设置，能够改善弹性结构在中心孔内转动的问题，进而能够改善隔膜与极片因弹性结构的转动而产生的相互脱离、剥落的问题，从而可提高电池单体的使用性能、延长电池单体的使用寿命。

Description

电池单体、电池及用电装置

技术领域

本申请属于电池技术领域，更具体地说，是涉及一种电池单体、电池及用电装置。

背景技术

相关技术中，电池单体包括外壳和容纳于外壳内的电极组件。对于采用极片和隔膜卷绕形成的电极组件而言，电极组件呈圆柱形，且电极组件的中心位置通常设置有中心孔。中心孔内设有结构件，以缓解电极组件的膨胀。

在一些情况下，在结构件的作用下，电极组件的隔膜与极片会相互剥离开。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供一种电池单体、电池及用电装置，能够改善极片和隔膜会相互剥离的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种电池单体，包括：

外壳；

电极组件，设于外壳内，并设有中心孔；

弹性结构，至少部分设于中心孔内，并用于给中心孔的内侧壁提供弹性力；

连接件，连接于弹性结构和外壳，以限制弹性结构的转动。

本申请实施例提供的电池单体，通过在内置于中心孔内的弹性结构上设置连接件，并使连接件与外壳连接，以限制连接件的转动，进而限制弹性结构的转动。如此设置，能够改善弹性结构在中心孔内转动的问题，进而能够改善隔膜与极片因弹性结构的转动而产生的相互脱离、剥落的问题，从而可提高电池单体的使用性能、延长电池单体的使用寿命。

在一些实施例中，外壳开设有定位槽，连接件的至少部分沿中心孔的周向限位于定位槽内。

如此设置，使得电池单体的装配操作十分简单。

在一些实施例中，定位槽设置于外壳沿中心孔的轴向的端部。

如此设置，在装配电池单体的过程中，连接件可以直接插接于定位槽内，而无需额外去装配连接件和外壳，如此简化了电池单体的装配操作。

在一些实施例中，连接件和定位槽沿中心孔的轴向的投影均为多边形。

如此设置，在连接件沿轴向插接于定位槽内的情况下，基于连接件的投影和定位槽的投影均为多边形，使得连接件无法在定位槽内沿周向转动。即，该设计限制了连接件相对于外壳的周向转动，进而限制了弹性结构相对于外壳的周向转动。

在一些实施例中，连接件的至少部分沿中心孔的轴向限位于定位槽内。

如此设置，使得连接件能够沿轴向限位于外壳内，如此可以改善弹性结构沿轴向滑出中心孔致使弹性结构对电极组件的膨胀缓冲作用失效的问题。

在一些实施例中，沿中心孔的轴向，连接件超出于弹性结构的其中一端外，并与外壳的一端连接；或者，沿中心孔的轴向，连接件超出于弹性结构的相对两端外，并分别与外壳的相对两端连接。

通过采用上述技术方案，使得连接件可以与外壳沿轴线的其中一端或相对两端连接。

在一些实施例中，弹性结构围绕连接件卷绕设置，且能够沿中心孔的径向弹性扩张或收缩。

如此设置，使得弹性结构能够适应于电极组件的膨胀，从而能够较佳地缓解电极组件的膨胀，以改善电极组件塌陷、极片断裂的问题，如此可以较好地保障电池单体的使用性能。

在一些实施例中，弹性结构的尾端朝向弹性结构的次外圈逐渐靠拢设置。

如此设置，使得弹性结构的外周壁大致形成一个完全的圆弧，如此有助于削弱弹性结构的外周壁的锋利程度，如此可以改善弹性结构刺伤电极组件的问题。

在一些实施例中，弹性结构包括弹性层和包覆于弹性层外的柔性层，弹性层围绕连接件卷绕设置，且能够沿中心孔的径向弹性扩张或收缩。

如此设置，使得弹性结构通过柔性层接触于电极组件，能够改善弹性结构损伤电极组件的问题。

在一些实施例中，柔性层包括：

主体段，包覆于弹性层外；

延伸段，与主体段沿弹性结构的卷绕方向依次连接，且设于弹性结构沿径向上的最外圈。

如此设置，使得弹性结构的收尾部分为柔性层，这样可以较佳地减小弹性结构的锋利程度，进而改善弹性结构损伤电极组件的问题。

在一些实施例中，延伸段自主体段朝向弹性结构的次外圈逐渐靠拢设置。

如此设置，使得弹性结构的外周壁大致呈圆弧状，且弹性结构的收尾部分为柔性结构，这样可以较好地减小弹性结构的锋利程度，以较好地改善弹性结构损伤电极组件的问题。

在一些实施例中，柔性层为导热材料件；和/或，柔性层为绝缘材料件。

如此设置，便于电极组件的散热，和/或，能够改善弹性结构致使电极组件发生内短路的问题。

在一些实施例中，柔性层于弹性层一侧的厚度是0.15mm~10mm。

通过采用上述技术方案，使得柔性层具有合适的径向尺寸，能够隔离电极组件和弹性层，从而可以改善弹性层损伤电极组件的问题。

在一些实施例中，弹性层的厚度是0.3mm~10mm。

如此设置，使得弹性层具有较为合适的径向尺寸，使得弹性层具有较为良好的弹性性能。

在一些实施例中，电极组件在满放状态下，弹性结构的卷绕长度大于中心孔的圆周长度之两倍；

和/或，弹性结构的卷绕长度大于电极组件的极片的卷绕长度之0.001倍。

如此设置，使得弹性结构具有较佳的弹性性能，从而能够给电极组件提供较大的弹性力，如此能够良好地改善电极组件塌陷、极片断裂的问题。

在一些实施例中，弹性结构和中心孔满足以下关系：

0.78*D2＜D1＜3*D2；

其中，D1为弹性结构在未受力状态下的直径，D2为中心孔在电极组件于满放状态下的直径。

通过采用上述技术方案，以使弹性结构具有较为合适的直径，一方面，利于弹性结构发挥其弹性性能，以给电极组件提供弹性力，进而缓解电极组件的膨胀。另一方面，可以便于弹性结构装配至中心孔内。

第二方面，本申请实施例提供了一种电池，包括电池单体。

本申请实施例提供的电池，通过采用电池单体的设计，能够改善弹性结构在中心孔内转动的问题，进而能够改善隔膜与极片因弹性结构的转动而产生的相互脱离、剥落的问题，从而可提高电池的使用性能、延长电池的使用寿命。

第三方面，本申请实施例提供了一种用电装置，包括电池单体或电池。

本申请实施例提供的用电装置，通过采用电池单体的设计，能够改善弹性结构在中心孔内转动的问题，进而能够改善隔膜与极片因弹性结构的转动而产生的相互脱离、剥落的问题，从而可提高电池的使用性能、延长电池的使用寿命，进而可以提高用电装置的供电性能。

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申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些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示意图；

图2为本申请一些实施例提供的电池的分解示意图；

图3为本申请一些实施例提供的电池单体的示意图；

图4为本申请一些实施例提供的电池单体的电极组件的示意图；

图5为本申请一些实施例提供的电池单体的弹性结构配合连接件的示意图；

图6为图4和图5所示结构的配合示意图；

图7为图3沿A-A的剖视图；

图8为图7中B处的放大图；

图9为本申请一些实施例提供的电池单体的端盖的示意图；

图10为图9所示端盖与连接件配合的示意图；

图11为图10中C处的放大图。

其中，图中各附图标记：

1000-车辆；100-电池；200-控制器；300-马达；10-电池单体；20-箱体；21-第一部分；22-第二部分；11-电极组件；1101-中心孔；12-外壳；1201-定位槽；121-壳体；122-端盖；13-弹性结构；131-弹性层；132-柔性层；1321-主体段；1322-延伸段；14-连接件；Z-轴向；Y-径向；X-周向；H1-柔性层于弹性层一侧的厚度；D1-弹性结构在未受力状态下的直径；D2-中心孔在电极组件于满放状态下的直径。

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，旨在用于解释本申请，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“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本申请的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定，“两个以上”包含两个。相应地，“多组”的含义是两组以上，包含两组。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，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；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中的具体含义。

在本申请的描述中，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，本申请中，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。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。

相关技术中，电池单体包括外壳和容纳于外壳内的电极组件。对于采用极片和隔膜卷绕形成的电极组件而言，电极组件呈圆柱形，且电极组件的中心位置通常设置有中心孔。

需要说明的是，电池单体在充电、放电过程中，电极组件的极片会发生膨胀。作为一个示例，电池单体为锂离子电池时，电池单体在充电、放电过程中，电池单体内的锂离子会在极片的活性物质内嵌入和脱出，进而引起极片的膨胀。在一些情况下，极片和隔膜卷绕形成电极组件后，会进行收尾、固定的操作。如此，在极片膨胀过程中，电极组件整体会朝向中心孔进行膨胀。这样，一方面会使得电极组件发生不可逆的塌陷现象，另一方面会使得极片受力紧张进而导致断裂。

中心孔内可以设置结构件。电极组件发生膨胀过程中，结构件可以缓解电极组件的膨胀，以减小极片的膨胀力和张力，从而可以改善电极组件塌陷、极片断裂的问题。

在一些情况下，在结构件的作用下，电极组件的隔膜与极片会相互剥离开。

示例性地，电池单体在长期使用下，弹性结构可能会在长期的振动下沿着一定的方向转动。如果弹性结构的转动方向与电极组件的卷绕方向一致，弹性结构在转动过程中会带动隔膜运动，进而导致隔膜与极片之间受到切向上的作用力，以产生相互剥离、脱落的后果。

基于以上考虑，本申请实施例提供了一种电池单体、电池及用电装置，通过在内置于中心孔内的弹性结构上设置连接件，并使连接件与外壳连接，以限制连接件的转动，进而限制弹性结构的转动。如此设置，能够改善弹性结构在中心孔内转动的问题，进而能够改善隔膜与极片因弹性结构的转动而产生的相互脱离、剥落的问题，从而可提高电池单体的使用性能、延长电池单体的使用寿命。

在一些实施例中，本申请实施例涉及的电池单体可以用于使用电池单体或电池作为电源的用电装置，本申请实施例涉及的电池可以用于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。车辆可以为燃油汽车、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。

在一些实施例中，本申请实施例涉及的电池单体和电池也可以用于储能装置。其中，储能装置可以是储能集装箱、储能电柜等。

本申请实施例涉及的电池可以是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。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，混联是指多个电池单体中既有串联又有并联。

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。作为一个示例，多个电池单体可以通过轧带等固定形成电池模块。作为一个示例，多个电池单体还可以通过端板、侧板等固定形成电池模块。

在一些实施例中，电池可以为电池包，电池包可以包括箱体和电池单体。作为一个示例，电池单体可直接容纳于箱体中。作为一个示例，电池单体也可先形成电池模块，然后再容纳于箱体中。

为便于描述，本申请实施例以用电装置为车辆为例进行说明。

请参阅图1，图1为本申请一些实施例提供的车辆1000的示意图。车辆1000的内部设置有上述电池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。

请参阅图2，图2为本申请一些实施例提供的电池100的分解图。电池100可以包括箱体20和多个电池单体10。箱体20为内部具有容纳空间的结构，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21和第二部分22，第一部分21和第二部分22相互盖合，并共同限定出上述容纳空间。其中，第一部分21可以是一端具有开口的空心结构，第二部分22为板状结构，第二部分22盖合于第一部分21的开口侧，以使第一部分21和第二部分22共同限定出上述容纳空间；或者，第一部分21和第二部分22均可以是一端具有开口的空心结构，如图2所示，第一部分21的开口侧盖合于第二部分22的开口侧，以使第一部分21和第二部分22共同限定出上述容纳空间。其中，第一部分21和第二部分22组成的箱体20可以是多种形状，比如圆柱体、长方体等。

在一些实施例中，多个电池单体10可以通过串联、并联或混联形成一个整体，然后将多个电池单体10形成的整体直接容纳于箱体20的上述容纳空间中，如图2所示。多个电池单体10也可先串联、并联或混联，并排列固定形成多个电池模块，多个电池模块再串联、并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体20的上述容纳空间中。

在一些实施例中，请结合图1和图2，当电池100应用于车辆1000时，电池100的箱体20可以作为车辆1000的底盘结构的一部分。例如，箱体20的部分可以成为车辆1000的底盘的至少一部分，或者，箱体20的部分可以成为车辆1000的横梁和纵梁的至少一部分。

电池单体10是指存储和输出电能的最小单元。其中，电池单体10可以为二次电池或一次电池。电池单体10可以但不限于是金属电池、锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池。电池单体10可呈圆柱体、长方体或其它形状等。

请一并参阅图3和图4，图3为本申请一些实施例提供的电池单体10的示意图，图4为本申请一些实施例提供的电池单体10的电极组件11的示意图。电池单体10可以包括电极组件11和外壳12。

电极组件11是电池单体10中发生电化学反应的部件。其中，电极组件11主要由正极极片和负极极片层叠放置并卷绕形成，且正极极片和负极极片之间设有隔膜。其中，电极组件11大致呈圆柱状。正极极片和负极极片具有活性物质的部分构成电极组件11的主体部，正极极片和负极极片不具有活性物质的部分各自构成极耳。正极极片的极耳为正极极耳，负极极片的极耳为负极极耳，正极极耳和负极极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的相对两端。为便于描述，下文涉及的正极极片和负极极片均可以统称为极片。

电池单体10中，电极组件11的数量可以是一个，也可以是多个。

在一些场合中，电极组件11也可被称为是裸电芯、卷绕体等。

在一些实施例中，电池单体10还可以包括电解质，电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。本申请实施例涉及的电解质可以是液态的、凝胶态的或固态的。

外壳12包括壳体121和端盖122，壳体121和端盖122是用于共同限定出电池单体10的内部环境的部件，壳体121和端盖122限定出的内部环境用于容纳电极组件11和电解质。其中，壳体121和端盖122可以是独立的部件，具体地，壳体121具有开口，端盖122盖设于壳体121的开口处，以与壳体121共同限定出电池单体10的内部环境，且使电池单体10的内部环境隔绝于外部环境。壳体121和端盖122也可以是一体化的结构，具体地，端盖122和壳体121之间可以在电极组件11入壳前形成一个共同的连接面，当电极组件11入壳后，需要封装电极组件11时，再使端盖122盖合壳体121。

其中，端盖122的数量可以是一个。端盖122的数量也可以是两个，两个端盖122分别设于壳体121的相对两端。

其中，壳体121可以是圆柱形、方形等形状，具体可以根据电极组件11的具体形状、大小和数量来确定。并且，壳体121和端盖122的材质也可以是多种，比如铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等。

作为一个示例，如图3所示，壳体121呈圆柱形。其中，壳体121内可以设置一个大致呈圆柱形的电极组件11；当然，壳体121内也可以设置多个电极组件11，多个电极组件11排列形成圆柱形，以适配于圆柱形的壳体121。作为一个示例，如图2所示，壳体121呈方形。其中，壳体121内可以设置一个大致呈圆柱形的电极组件11；当然，壳体121内也可以设置多个电极组件11，多个电极组件11排列形成方形，以适配于方形的壳体121。

请一并参阅图3至图6，且结合其他附图。其中，图4示出了本申请一些实施例提供的电池单体10的电极组件11沿轴向Z的示意图，此时电极组件11处于满放状态。图5示出了本申请一些实施例提供的电池单体10的弹性结构13和连接件14沿轴向Z的示意图，此时弹性结构13处于未受力状态。图6示出了图4提供的电极组件11和图5提供的弹性结构13和连接件14的配合示意图，此时，电池单体10处于满放状态。其中，本申请实施例提供的电池单体10包括外壳12、电极组件11、弹性结构13和连接件14。电极组件11设于外壳12内，并设有中心孔1101。弹性结构13的至少部分设于中心孔1101内，并用于给中心孔1101的内侧壁提供弹性力。连接件14连接于弹性结构13，连接件14还连接于外壳12，以限制弹性结构13的转动。

需要说明的是，正极极片、负极极片和隔膜层叠放置，且卷绕形成电极组件11，使得电极组件11围合形成有中心孔1101。其中，中心孔1101具有轴向Z、径向Y和周向X。

中心孔1101的轴向Z是指中心孔1101的中心轴线的延伸方向，中心孔1101沿其轴向Z贯通电极组件11，如图中示意的方向Z。中心孔1101的径向Y是指中心孔1101的内周壁确定的圆的半径方向，如图中示意的方向Y。中心孔1101的周向X是指中心孔1101的内周壁确定的圆的圆周方向，如图中示意的方向X。其中，中心孔1101的中心轴线与电极组件11的中心轴线重合，正极极片、负极极片和隔膜绕电极组件11的中心轴线卷绕形成电极组件11，以使电极组件11大致呈圆柱状。基于此，中心孔1101的轴向Z，也是电极组件11的轴向Z。中心孔1101的径向Y，也是电极组件11的径向Y。中心孔1101的周向X，也是电极组件11的周向X。为便于描述，上文和下文中将中心孔1101的轴向Z简称为轴向Z，将中心孔1101的径向Y简称为径向Y，将中心孔1101的周向X简称为周向X。

在一些可能的设计中，中心孔1101的内侧壁为电极组件11的隔膜。在一些可能的设计中，中心孔1101的内侧壁也可以是正极极片或负极极片。

弹性结构13是指具有弹性性能的部件。弹性结构13的至少部分设于中心孔1101内，并用于弹性抵压中心孔1101的内侧壁，以给中心孔1101的内侧壁提供弹性力，也即是给电极组件11提供弹性力。其中，在电池单体10充电、放电过程中，电极组件11整体朝向中心孔1101进行膨胀，使得中心孔1101的直径减小。此时，弹性结构13弹性抵压中心孔1101的内侧壁，以给电极组件11提供弹性力，可以减小极片的膨胀力和张力。从而，可以改善电极组件11塌陷、极片断裂的问题，如此可以较好地保障电池单体10的使用性能。

需要说明的是，极片的膨胀会周期性地发生消失。例如，当电池单体10放电至满放状态，极片的膨胀会发生消失。此时，中心孔1101的直径可以尽可能地增大至初始状态。其中，弹性结构13弹性抵压中心孔1101的内侧壁，以给电极组件11提供弹性力，有助于电池单体10在满放状态下，电极组件11恢复初始状态。也即是，弹性结构13的设置，可以在电池单体10处于满放状态下，使得电极组件11的状态尽可能地接近于初始状态。如此，能够较好地保障电池单体10的充放电性能。

其中，满放状态是指电池单体10完全放电、也即是放电至0%的状态。可以理解地，此时电池单体10的电力已耗尽。电极组件11的初始状态是指电极组件11在电池单体10投入使用前的状态，可以理解地，电极组件11未产生过膨胀。电极组件11处于初始状态时，中心孔1101的直径也处于初始状态，此时中心孔1101的直径最大。

在一些可能的设计中，电池单体10在满放状态下，弹性结构13与中心孔1101的内侧壁间隔布置。在电池单体10充电、放电的过程中，电极组件11朝向弹性结构13发生膨胀，中心孔1101的直径减小。如此，使得弹性结构13弹性抵压于中心孔1101的内侧壁，并给中心孔1101的内侧壁提供弹性力。在一些可能的设计中，电池单体10在满放状态下，弹性结构13弹性抵压于中心孔1101的内侧壁，以持续地给电极组件11提供弹性力。

连接件14是指用于连接弹性结构13和外壳12，从而限制弹性结构13的转动的部件。连接件14连接于弹性结构13，并与弹性结构13形成周向X上的限位。连接件14连接于外壳12，并与外壳12形成周向X上的限位。基于此，限制了弹性结构13相对于外壳12的周向X转动。

其中，连接件14连接于外壳12，具体可以连接于外壳12的壳体121，也可以连接于外壳12的端盖122。

本申请实施例提供的电池单体10，通过在内置于中心孔1101内的弹性结构13上设置连接件14，并使连接件14与外壳12连接，以限制连接件14的转动，进而限制弹性结构13的转动。如此设置，能够改善弹性结构13在中心孔1101内转动的问题，进而能够改善隔膜与极片因弹性结构13的转动而产生的相互脱离、剥落的问题，从而可提高电池单体10的使用性能、延长电池单体10的使用寿命。

在一些实施例中，请一并参阅图6至图8，且结合其他附图。图7示出了图3沿A-A的剖视图，图8示出了图7的局部放大图。其中，外壳12开设有定位槽1201，连接件14的至少部分沿中心孔1101的周向X限位于定位槽1201内。

具体地，连接件14的至少部分插接于定位槽1201内，并沿周向X限位于定位槽1201。如此，可以限制连接件14相对于外壳12的周向X转动，从而可以限制弹性结构13相对于外壳12的周向X转动。

其中，壳体121可以设置上述定位槽1201，端盖122也可以设置上述定位槽1201。其中，当端盖122设置有定位槽1201时，定位槽1201可以设置于端盖122的极柱。

通过采用上述技术方案，在装配电池单体10时，仅需将连接件14插接于外壳12的定位槽1201内，即可实现连接件14和外壳12之间的周向X限位，进而可以实现弹性结构13相对于外壳12的周向X限位，从而可以改善弹性结构13在中心孔1101内转动的问题。如此设置，使得电池单体10的装配操作十分简单。

在一些实施例中，请一并参阅图7和图8，且结合其他附图，定位槽1201设置于外壳12沿中心孔1101的轴向Z的端部。

其中，定位槽1201可以与电极组件11沿轴向Z相对，也可以与中心孔1101沿轴向Z相对。

如图7和图8所示，连接件14沿轴向Z插接于定位槽1201内，且沿周向X限位于定位槽1201内。

其中，定位槽1201于外壳12上的成型方式可以有多种。例如，外壳12沿轴向Z朝向中心孔1101的内壁面可以凹陷设置，以形成定位槽1201。例如，外壳12沿轴向Z朝向中心孔1101的内壁面可以设置有凸起结构，凸起结构凹陷形成有定位槽1201。

需要说明的是，外壳12包括壳体121和端盖122，端盖122沿轴向Z盖合于壳体121沿轴向Z的端部。在一些可能的设计中，定位槽1201可以设置于端盖122。这样，当弹性结构13的至少部分设置于中心孔1101内，连接件14连接于弹性结构13，且端盖122盖合于壳体121，连接件14可以直接沿轴向Z插接于定位槽1201内。在一些可能的设计中，定位槽1201可以设置于壳体121沿轴向Z与端盖122相对的端部。这样，当弹性结构13的至少部分设置于中心孔1101内，连接件14连接于弹性结构13，且电极组件11设置于壳体121内，连接件14可以直接沿轴向Z插接于定位槽1201内。

如此设置，在装配电池单体10的过程中，连接件14可以直接插接于定位槽1201内，而无需额外去装配连接件14和外壳12，如此简化了电池单体10的装配操作。

其中，定位槽1201可以设置于外壳12沿轴向Z的其中一端。该定位槽1201可以设置于端盖122，也可以设置于壳体121。作为一个示例，如图7和图8所示，定位槽1201可以设置于壳体121沿轴向Z与端盖122相对的一端。

其中，外壳12沿轴向Z的相对两端也可以均设置定位槽1201。当端盖122的数量为一个，作为一个示例，端盖122设置有定位槽1201，且壳体121沿轴向Z与端盖122相对的一端也可以设置定位槽1201。当端盖122的数量为两个，两个端盖122均可设置定位槽1201。

可以理解地，定位槽1201可以不设置于外壳12沿轴向Z的端部。例如，定位槽1201设置于壳体121沿径向Y上的侧部，或者，定位槽1201设置于壳体121和端盖122的连接位置等等。

在一些实施例中，请一并参阅图9至图11，且结合其他附图。图9示出了本申请一些实施例提供的电池单体10的端盖122沿轴向Z的示意图，图10示出了图9所示端盖122和连接件14的配合示意图，图11示出了图10的局部放大图。其中，连接件14和定位槽1201沿中心孔1101的轴向Z的投影均为多边形。

如图10和图11所示，图10和图11为外壳12和连接件14的配合示意图，该视图示出了定位槽1201和连接件14沿轴向Z的投影。其中，连接件14沿轴向Z的投影，与连接件14的垂直于轴向Z的截面相同。相应地，定位槽1201沿轴向Z的投影，与定位槽1201的垂直于轴向Z的截面相同。

连接件14沿轴向Z的投影可以是三角形、正方形、长方形、五边形、棱形等多边形。定位槽1201沿轴向Z的投影可以设置为与连接件14相似的多边形。

如此设置，在连接件14沿轴向Z插接于定位槽1201内的情况下，基于连接件14的投影和定位槽1201的投影均为多边形，使得连接件14无法在定位槽1201内沿周向X转动。即，该设计限制了连接件14相对于外壳12的周向X转动，进而限制了弹性结构13相对于外壳12的周向X转动。

在一些实施例中，请一并参阅图7和图8，且结合其他附图，连接件14的至少部分沿轴向Z限位于定位槽1201内。

可以理解地，定位槽1201没有贯通外壳12。

如此设置，使得连接件14能够沿轴向Z限位于外壳12内，如此可以改善弹性结构13沿轴向Z滑出中心孔1101致使弹性结构13对电极组件11的膨胀缓冲作用失效的问题。

在此需要说明的是，当定位槽1201并非设置于外壳12沿轴向Z的端部，定位槽1201仍可实现连接件14在轴向Z上的限位。作为一个示例，定位槽1201设置于壳体121沿径向Y上的侧部，连接件14沿径向Y插接于定位槽1201内。此时，连接件14可以沿轴向Z限位于定位槽1201沿轴向Z相对的两个侧壁，以限制连接件14沿轴向Z的运动，进而实现了弹性结构13在外壳12内的轴向Z限位。

在一些实施例中，请一并参阅图7和图8，且结合其他附图，在中心孔1101的轴向Z上，连接件14超出于弹性结构13的其中一端外，并与外壳12的一端连接。

可以理解地，连接件14沿轴向Z超出于弹性结构13外，并与外壳12沿轴向Z的一端连接。作为一个示例，外壳12沿轴向Z的一端设有定位槽1201，连接件14的至少部分设于定位槽1201内，且沿周向X限位于定位槽1201内，从而实现连接件14和外壳12的连接。

在一些实施例中，在中心孔1101的轴向Z上，连接件14超出于弹性结构13的相对两端外，并分别与外壳12的相对两端连接。

可以理解地，连接件14超出于弹性结构13沿轴向Z的相对两端外，且分别与外壳12沿轴向Z的相对两端对应连接。在一些可能的设计中，连接件14沿轴向Z延伸设置，且伸出于弹性结构13的相对两端外。连接件14超出于弹性结构13外的两端部中，其中一端部连接于外壳12沿轴向Z的其中一端，另一端部连接于外壳12沿轴向Z的另一端。在一些可能的设计中，连接件14包括两个部分，两个部分分别设于弹性结构13沿轴向Z的相对两端，连接件14的其中一个部分连接于外壳12沿轴向Z的其中一端，另一个部分连接于外壳12沿轴向Z的另一端。

作为一个示例，外壳12沿轴向Z的相对两端均设置有定位槽1201，沿轴向Z超出于弹性结构13的相对两端外的连接件14分别对应插接于外壳12两端的定位槽1201内。

如此设置，连接件14连接于外壳12沿轴向Z的相对两端，如此可以提高弹性结构13和外壳12的周向X限位强度，以改善弹性结构13沿周向X转动致使电极组件11的极片和隔膜剥离的问题。

通过采用上述技术方案，使得连接件14可以与外壳12沿轴线的其中一端或相对两端连接。

在此需要补充说明的是，连接件14沿轴向Z延伸设置，且伸出于弹性结构13的相对两端外的方案中，连接件14沿轴向Z的多个部位均可以和弹性结构13连接，如此可以提高弹性结构13和连接件14的连接强度，从而可以提高弹性结构13相对于外壳12形成周向X限位的强度。

在一些实施例中，连接件14可以与弹性结构13一体连接或分体连接。

在一些实施例中，请参阅图5，且结合其他附图，弹性结构13围绕连接件14卷绕设置，且能够沿中心孔1101的径向Y弹性扩张或收缩。

可以理解地，弹性结构13围绕自身的中心轴线卷绕设置，以形成卷绕结构。弹性结构13的中心轴线沿轴向Z穿过连接件14。

其中，弹性结构13可以沿径向Y弹性收缩，也可以沿径向Y弹性扩张。电池单体10在充电、放电的过程中，电极组件11朝向中心孔1101发生膨胀，以使中心孔1101的直径减小，弹性结构13可以在电极组件11的挤压作用下沿径向Y收缩。此时，弹性结构13具有沿径向Y向外扩张的趋势，以给电极组件11提供弹性力。当电池单体10处于满放状态，弹性结构13可以沿径向Y向内收缩。

如此设置，使得弹性结构13能够适应于电极组件11的膨胀，从而能够较佳地缓解电极组件11的膨胀，以改善电极组件11塌陷、极片断裂的问题，如此可以较好地保障电池单体10的使用性能。

在一些实施例中，弹性结构13的中心轴线可以设置为与连接件14沿径向Y间隔分布。

在一些实施例中，请参阅图5，且结合其他附图，弹性结构13的尾端朝向弹性结构13的次外圈逐渐靠拢设置。

需要说明的是，弹性结构13以连接件14为中心轴线卷绕设置，使得弹性结构13于径向Y上形成多圈结构。其中，弹性结构13的尾端位于弹性结构13的最外圈。弹性结构13的次外圈是指弹性结构13的沿径向Y最靠近最外圈的一圈。

可以理解地，在弹性结构13的卷绕方向上，弹性结构13的尾端与次外圈的径向Y距离逐渐减小，使得弹性结构13的尾端朝向次外圈逐渐靠拢。

如此设置，使得弹性结构13的外周壁大致形成一个完全的圆弧，如此有助于削弱弹性结构13的外周壁的锋利程度，如此可以改善弹性结构13刺伤电极组件11的问题。

在一些实施例中，请参阅图5，且结合其他附图，弹性结构13包括弹性层131和柔性层132，柔性层132包覆于弹性层131外。弹性层131围绕连接件14卷绕设置，且能够沿中心孔1101的径向Y弹性展开或收缩。

弹性层131是指弹性结构13中具有弹性性能的部分。其中，弹性层131围绕连接件14卷绕设置，以使得弹性结构13整体形成卷绕结构。弹性层131通过其弹性性能，能够沿径向Y弹性扩张或收缩，从而能够给中心孔1101的内侧壁提高弹性力。

柔性层132是指弹性结构13中具有柔性性能的部分。柔性层132包覆于弹性层131外，使得弹性结构13通过柔性层132抵压于中心孔1101的内侧壁，以给电极组件11提供弹性力。

其中，柔性层132包覆于弹性层131的厚度方向上的相对两侧。弹性层131的厚度方向是指弹性层131的径向Y尺寸。对应地，柔性层132的厚度尺寸也是指柔性层132的径向Y尺寸。基于此，柔性层132包覆于弹性层131沿径向Y的相对两侧。

如此设置，使得弹性结构13通过柔性层132接触于电极组件11，能够改善弹性结构13损伤电极组件11的问题。

需要说明的是，连接件14可以连接于弹性层131，也可以连接于柔性层132，甚至可以同时连接于弹性层131和柔性层132。其中，连接件14连接于弹性层131的情况下，连接件14可以和弹性层131一体设置。

在一些实施例中，弹性层131为金属层。如此使得弹性层131具有较佳的弹性性能。

在一些实施例中，弹性层131可以选用记忆金属。这样，电池单体10充电、放电过程中，电极组件11膨胀时，弹性层131可以利用其良好的弹性性能缓解电极组件11的膨胀。电池单体10处于满放状态时，弹性层131可以恢复至初始状态。

在一些实施例中，请参阅图5，且结合其他附图，柔性层132包括主体段1321和延伸段1322。主体段1321包覆于弹性层131外。延伸段1322与主体段1321沿弹性结构13的卷绕方向依次连接，且延伸段1322设于弹性结构13沿径向Y上的最外圈。

主体段1321包覆于弹性层131的厚度方向的相对两侧，即，主体段1321包覆于弹性层131沿径向Y的相对两侧。

延伸段1322是指弹性结构13的收尾部分。

如此设置，使得弹性结构13的收尾部分为柔性层132，这样可以较佳地减小弹性结构13的锋利程度，进而改善弹性结构13损伤电极组件11的问题。

在一些实施例中，请参阅图5，且结合其他附图，延伸段1322自主体段1321朝向弹性结构13的次外圈逐渐靠拢设置。

如图5所示，在弹性结构13的卷绕方向上，延伸段1322的一端连接于主体段1321，延伸段1322朝向弹性结构13的次外圈逐渐靠拢，使得延伸段1322与弹性结构13的次外圈的径向Y距离逐渐减小，延伸段1322远离主体段1321的一端与弹性结构13的此外圈的径向Y距离最小。

如此设置，使得弹性结构13的外周壁大致呈圆弧状，且弹性结构13的收尾部分为柔性结构，这样可以较好地减小弹性结构13的锋利程度，以较好地改善弹性结构13损伤电极组件11的问题。

在一些实施例中，柔性层132为导热材料件。

其中，柔性层132可以选用硅胶或高分子聚合物材料制成，使得柔性层132具有柔性性能的基础上，还可以具有导热性能。

如此设置，使得电极组件11产生的热量可以通过柔性层132传导至连接件14，或者通过柔性层132传导至弹性层131再传导至连接件14，进而传导至外壳12，以传导至电池单体10外，如此便于电极组件11的散热。

在一些实施例中，柔性层132为绝缘材料件。

其中，柔性层132可以选用硅胶或高分子聚合物材料制成，使得柔性层132具有柔性性能的基础上，还可以具有绝缘性能。

如此设置，能够改善弹性结构13致使电极组件11发生内短路的问题。

在一些实施例中，请参阅图5，且结合其他附图，柔性层132于弹性层131一侧的厚度是0.15mm~10mm。

柔性层132包覆于弹性层131沿径向Y上的相对两侧，柔性层132于弹性层131沿径向Y上的一侧的径向Y尺寸如图中示意的H1，H1的范围是0.15mm~10mm，例如可以是0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、1mm、1.5mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm等。

通过采用上述技术方案，使得柔性层132具有合适的径向Y尺寸，能够隔离电极组件11和弹性层131，从而可以改善弹性层131损伤电极组件11的问题。

在一些实施例中，弹性层131的厚度是0.3mm~10mm。

弹性层131的径向Y尺寸H2的范围是0.3mm~10mm，例如可以是0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、1mm、1.5mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm等。

如此设置，使得弹性层131具有较为合适的径向Y尺寸，使得弹性层131具有较为良好的弹性性能。

在一些实施例中，电极组件11在满放状态下，弹性结构13的卷绕长度大于中心孔1101的圆周长度之两倍。

如此设置，使得弹性结构13可以在中心孔1101内形成两圈以上的卷绕结构，这样使得弹性结构13具有较佳的弹性性能，从而能够给电极组件11提供较大的弹性力，如此能够良好地改善电极组件11塌陷、极片断裂的问题。此外，还可以改善弹性结构13因卷绕长度过小致使首端和尾端间隔形成缺口的问题，进而可以改善弹性结构13的首端和尾端形成缺口以容易损伤电极组件11的问题。

在一些实施例中，弹性结构13的卷绕长度大于电极组件11的极片的卷绕长度之0.001倍。

如此设置，使得弹性结构13具有较大的卷绕长度，从而能够卷绕形成多圈卷绕结构，如此利于提高弹性结构13的弹性力。

在一些实施例中，请参阅图6，且结合其他附图，弹性结构13和中心孔1101满足以下关系：

0.78*D2＜D1＜3*D2；

其中，D1为弹性结构13在未受力状态下的直径，D2为中心孔1101在电极组件11于满放状态下的直径。

通过采用上述技术方案，以使弹性结构13具有较为合适的直径，一方面，利于弹性结构13发挥其弹性性能，以给电极组件11提供弹性力，进而缓解电极组件11的膨胀。另一方面，可以便于弹性结构13装配至中心孔1101内。

其中，当D2小于D1，在装配弹性结构13时，需沿径向Y对弹性结构13进行压缩，使得弹性结构13能够装配至中心孔1101内。在弹性结构13装配至中心孔1101的情况下，弹性结构13持续地抵压于中心孔1101的内侧壁。

当D2大于D1，可以省去沿径向Y对弹性结构13进行压缩的操作，便于弹性结构13在中心孔1101内的装配。

在此需要补充说明的是，在装配电池单体10时，可以采用极片和隔膜卷绕形成电极组件11，再将弹性结构13设置于电极组件11的中心孔1101内；也可以以弹性结构13作为中心针来卷绕极片和隔膜，进而得到电极组件11和弹性结构13的配合结构。

以连接件14连接于端盖122为例：在装配电池单体10时，可以先将连接件14连接于端盖122，且将弹性结构13设置于中心孔1101内，连接件14连接于弹性结构13，再装配端盖122和壳体121；也可以先将电极组件11设置于壳体121内，且将弹性结构13设置于中心孔1101内，连接件14连接于弹性结构13，再将端盖122盖合壳体121，以实现端盖122和连接件14的连接。

基于上述构思，请参阅图2，且结合其他附图，本申请实施例还提供了一种电池100，电池100包括电池单体10。其中，本实施例中的电池单体10与上一实施例中的电池单体10相同，具体请参阅上一实施例中电池单体10的相关描述，此处不赘述。

本申请实施例提供的电池100，通过采用了以上涉及的电池单体10，能够改善弹性结构13在中心孔1101内转动的问题，进而能够改善隔膜与极片因弹性结构13的转动而产生的相互脱离、剥落的问题，从而可提高电池100的使用性能、延长电池100的使用寿命。

基于上述构思，请参阅图1，且结合其他附图，本申请实施例还提供了一种用电装置，用电装置包括电池单体10或者电池100。其中，本实施例中的电池单体10、电池100与上一实施例中的电池单体10、电池100相同，具体请参阅上一实施例中电池单体10、电池100的相关描述，此处不赘述。

本申请实施例提供的用电装置，通过采用了以上涉及的电池100，能够改善弹性结构13在中心孔1101内转动的问题，进而能够改善隔膜与极片因弹性结构13的转动而产生的相互脱离、剥落的问题，从而可提高电池100的使用性能、延长电池100的使用寿命，进而可以提高用电装置的供电性能。

作为本申请的其中一个实施例，如图3至图8所示，电池单体10包括电极组件11、外壳12、弹性结构13和连接件14。电极组件11具有沿轴向Z贯通设置的中心孔1101，弹性结构13的至少部分设置于中心孔1101内，并用于给中心孔1101的内侧壁提供弹性力。弹性结构13围绕连接件14卷绕设置，且连接件14沿轴向Z伸出于弹性结构13的至少一端外。外壳12沿轴向Z朝向连接件14的端部设有定位槽1201，连接件14沿轴向Z插接于定位槽1201内，且沿周向X限位于定位槽1201内。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：

外壳；

电极组件，设于所述外壳内，并设有中心孔；

弹性结构，至少部分设于所述中心孔内，并用于给所述中心孔的内侧壁提供弹性力；

连接件，连接于所述弹性结构和所述外壳，以限制所述弹性结构的转动。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述外壳开设有定位槽，所述连接件的至少部分沿所述中心孔的周向限位于所述定位槽内。

3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述定位槽设置于所述外壳沿所述中心孔的轴向的端部。

4.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，所述连接件和所述定位槽沿所述中心孔的轴向的投影均为多边形。

5.根据权利要求2-4任一项所述的电池单体，其特征在于，所述连接件的至少部分沿所述中心孔的轴向限位于所述定位槽内。

6.根据权利要求1-4任一项所述的电池单体，其特征在于，沿所述中心孔的轴向，所述连接件超出于所述弹性结构的其中一端外，并与所述外壳的一端连接；或者，沿所述中心孔的轴向，所述连接件超出于所述弹性结构的相对两端外，并分别与所述外壳的相对两端连接。

7.根据权利要求1-4任一项所述的电池单体，其特征在于，所述弹性结构围绕所述连接件卷绕设置，且能够沿所述中心孔的径向弹性扩张或收缩。

8.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述弹性结构的尾端朝向所述弹性结构的次外圈逐渐靠拢设置。

9.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述弹性结构包括弹性层和包覆于所述弹性层外的柔性层，所述弹性层围绕所述连接件卷绕设置，且能够沿所述中心孔的径向弹性扩张或收缩。

10.根据权利要求9所述的电池单体，其特征在于，所述柔性层包括：

主体段，包覆于所述弹性层外；

延伸段，与所述主体段沿所述弹性结构的卷绕方向依次连接，且设于所述弹性结构沿径向上的最外圈。

11.根据权利要求10所述的电池单体，其特征在于，所述延伸段自所述主体段朝向所述弹性结构的次外圈逐渐靠拢设置。

12.根据权利要求9所述的电池单体，其特征在于，所述柔性层为导热材料件；和/或，所述柔性层为绝缘材料件。

13.根据权利要求9所述的电池单体，其特征在于，所述柔性层于所述弹性层一侧的厚度是0.15mm~10mm。

14.根据权利要求9所述的电池单体，其特征在于，所述弹性层的厚度是0.3mm~10mm。

15.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件在满放状态下，所述弹性结构的卷绕长度大于所述中心孔的圆周长度之两倍；

和/或，所述弹性结构的卷绕长度大于所述电极组件的极片的卷绕长度之0.001倍。

16.根据权利要求1-4任一项所述的电池单体，其特征在于，所述弹性结构和所述中心孔满足以下关系：

0.78*D2＜D1＜3*D2；

其中，D1为所述弹性结构在未受力状态下的直径，D2为所述中心孔在所述电极组件于满放状态下的直径。

17.一种电池，其特征在于，包括根据权利要求1-16任一项所述的电池单体。

18.一种用电装置，其特征在于，包括根据权利要求1-16任一项所述的电池单体或根据权利要求17所述的电池。