CN220585291U - 一种电池单体、电池和用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池单体、电池和用电装置。该电池单体包括：电池外壳和传感器组件，传感器组件设置于电池外壳内，传感器组件包括光发射组和光接收组，光发射组包括光发射器和第一保护结构，光接收组包括光接收器和第二保护结构，第一保护结构设置有第一透光区，第一透光区至少部分位于气体检测光的光路上，第二保护结构设置有第二透光区，第二透光区至少部分位于气体检测光的光路上，光发射器用于发出气体检测光，光接收器位于气体检测光的光路上。由此，光发射器和光接收器单独保护，便于采集电池的内部信息，分析电池的工作状态。

Description

一种电池单体、电池和用电装置

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、电池和用电装置。

背景技术

节能减排是可持续发展的关键，也就促进了能源结构的调整，推动了电池技术的发展与应用。电池技术的发展关键在于电化学储能技术，由于其高能量密度、良好的循环能力、高工作电压、环保性以及低自放电等优点，已经广泛应用于便携式电子、电动车辆和储能系统中。

电池在充放电的过程中，会产生大量热量，如果不及时监测电池产生的热量，则难以实现电池热失控预警和/或电池寿命评估等。

实用新型内容

本申请的主要目的是提供一种电池单体、电池和用电装置，旨在解决现有技术中存在的上述技术问题。

为解决上述问题，本申请提供了一种电池单体，所述电池单体包括电池外壳和传感器组件，所述传感器组件设置于所述电池外壳内，所述传感器组件包括光发射组和光接收组，所述光发射组包括光发射器和第一保护结构，所述光发射器用于发出气体检测光，所述光接收组包括光接收器和第二保护结构，所述第一保护结构设置有第一透光区，所述第一透光区至少部分位于所述气体检测光的光路上，所述第二保护结构设置有第二透光区，所述第二透光区至少部分位于所述气体检测光的光路上，所述光接收器位于所述气体检测光的光路上。由此，光发射器通过第一保护结构单独保护，光接收器通过第二保护结构单独保护，同时光发射器能够发出气体检测光通过第一透光区和第二透光区以被光接收器接收，降低气体检测光在传输的过程中被过度损耗，便于采集电池的内部信息，分析电池的工作状态，降低电池热失控等问题发生。

在一些实施例中，所述第一保护结构包括第一保护罩，所述第一保护罩罩设所述光发射器；和/或，所述第二保护结构包括第二保护罩，所述第二保护罩罩设所述光接收器。由于，通过第一保护罩罩设光发射器即可单独保护光发射器，通过第二保护罩罩设光接收器即可单独保护光接收器，使得整个结构简单，且易于成型，降低生产难度。

在一些实施例中，所述传感器组件还包括滤光片，所述滤光片在所述气体检测光的的光路上位于所述光发射器和所述光接收器之间。由此，光接收器可以只接收特定波长的气体检测光，并通过分析特定波长的气体检测光的光强度生成电信号，以探测出特定波长对应的气体的浓度，能够提高检测结果的准确性。

在一些实施例中，所述第一保护结构包括第一保护罩，所述第一保护罩罩设所述光发射器，所述滤光片设置于所述第一保护罩用于容置所述光发射器的空间内，和/或，所述第二保护结构包括第二保护罩，所述第二保护罩罩设所述光接收器，所述第二保护罩用于容置所述光接收器的空间内。由此，光接收器可以只接收特定波长的气体检测光，并通过分析特定波长的气体检测光的光强度生成电信号，以探测出特定波长对应的气体的浓度，能够提高检测结果的准确性。

在一些实施例中，所述滤光片的外壁面涂设有防腐层，所述滤光片设置于所述光发射器朝向所述光接收器一侧，和/或设置于所述光接收器朝向所述光发射器一侧。由此，光接收器可以只接收特定波长的气体检测光，并通过分析特定波长的气体检测光的光强度生成电信号，以探测出特定波长对应的气体的浓度，能够提高检测结果的准确性。

在一些实施例中，所述滤光片的外壁面涂设有防腐层；所述第一保护结构包括第一保护罩，所述第一保护罩罩设所述光发射器，所述滤光片嵌设于所述第一保护罩内，并显露于所述第一保护罩朝向所述光发射器一侧以及所述第一保护罩朝向所述第二保护罩一侧；和/或，所述第二保护结构包括第二保护罩，所述第二保护罩罩设所述光接收器，所述滤光片嵌设于所述第二保护罩内，并显露于所述第二保护罩朝向所述光接收器一侧以及所述第二保护罩朝向所述第一保护罩一侧。由此，即使保护罩均为非透光材料制成，也可使气体检测光穿过保护罩，同时还可通过滤光片过滤除特定波长的气体检测光以外的其他波长的气体检测光，进而使得光接收器可以只接收特定波长的气体检测光，并通过分析特定波长的气体检测光的光强度生成电信号，以探测出特定波长对应的气体的浓度，提高检测结果的准确性。

在一些实施例中，所述电池外壳包括电池壳体和电池盖板，所述电池盖板用于封堵所述电池壳体的开口端，所述光发射组和所述光接收组设置于所述电池盖板朝向所述电池壳体一侧。由此，通过将光发射组和光接收组设置在电池盖板朝向电池壳体一侧，能够降低电池单体内部的电解液对气体检测时产生的影响，能够提高检测结果的准确性。

在一些实施例中，所述传感器组件还包括隔离层，所述隔离层位于所述光发射组和所述光接收组背离所述电池盖板一侧。由此，能够缓解电解液进入光发射组和光接收组之间，从而使得气体检测的结果更加准确。

在一些实施例中，所述隔离层分别与所述光发射组和所述光接收组间隔设置，所述传感器组件还包括连接层，所述连接层设置在所述气体检测光的光路范围外，所述连接层分别连接所述电池盖板和所述隔离层，所述连接层设有进气孔。由此，通过连接层将隔离层固定在电池外壳内，气体通过进气孔和隔离层与光发射组和光接收组之间的间隙进入到气体检测光的光路范围，能够进一步缓解电解液进入光发射组和光接收组之间，使得气体检测的结果更加准确。

在一些实施例中，所述进气孔靠近所述电池盖板设置。由此，能够进一步缓解电解液通过进气孔进入第一保护结构和第二保护结构之间，从而使得气体检测的结果更加准确。

在一些实施例中，所述电池单体还包括电极组件，所述电极组件包括第一电极、弹性电连接件和第二电极，所述第一电极与所述电池盖板固定，所述弹性电连接件弹性支撑于所述第一电极和所述第二电极之间，所述光发射器和所述光接收器通过所述第二电极、所述弹性电连接件与所述第一电极电连接。由此，传感器组件和第二电极中的一者与支撑件固定，第一电极和电池盖板固定，并将弹性电连接件弹性支撑于第一电极和第二电极之间，可无需添加其他电连接材料即可实现光发射器和光接收器与第一电极电连接，在降生产成本的同时实现可靠电连接的效果。

在一些实施例中，所述电池单体还包括支撑组件，所述支撑组件包括支撑件、防水透气膜和微孔透气层，所述支撑件与所述电池盖板配合形成有容置空间，所述传感器组件设置于所述容置空间内，所述支撑件具有连通口，所述容置空间通过所述连通口与所述电池单体的内部空间连通，所述防水透气膜用于封堵所述连通口，所述微孔透气层设置于所述防水透气膜背离所述容置空间一侧。由此，传感器组件设置于容置空间内，并通过防水透气膜和微孔透气层配合封堵连通口，从而允许容置空间外的气体从微孔透气层以及防水透气膜进入容置空间，以便于通过传感器组件对进入容置空间中的气体进行检测，以采集电池的内部信息，分析电池的工作状态。同时微孔透气层设置于防水透气膜背离容置空间一侧，容置空间外的大部分液体会接触微孔透气层，少量液体与防水透气膜接触，从而能够通过微孔透气层缓解液体施加给防水透气膜的压力，降低防水透气膜失效的可能性，缓解传感器组件被腐蚀的问题，提高传感器组件的使用寿命。

在一些实施例中，所述微孔透气层为多个，多个所述微孔透气层依次堆叠设置于所述防水透气膜背离所述容置空间一侧。由此，可以在电池单体的放置位置发生改变时大大降低防水透气膜所接触到的内部液体施加的压力，降低防水透气膜失效的可能性。

为解决上述问题，本申请提供了一种电池，电池包括上述的电池单体。

为解决上述问题，本申请提供了一种用电装置，用电装置包括上述的电池单体。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一个或多个实施例的车辆的结构示意图；

图2是根据一个或多个实施例的电池的分解结构示意图；

图3是根据一个或多个实施例的电池单体的结构示意图；

图4是根据一个或多个实施例的电池单体的局部剖切示意图；

图5是根据一个或多个实施例的电池单体的局部剖切示意图；

图6是根据一个或多个实施例的电池单体的局部剖切示意图；

图7是根据一个或多个实施例的电池单体的局部剖切示意图；

图8是根据一个或多个实施例的电池单体的局部剖切示意图；

图9是根据一个或多个实施例的电池单体的局部剖切示意图。

附图标号：车辆1；电池2；电池单体10；箱体20；第一部分21；第二部分22；电池外壳100；电池壳体110；电池盖板120；传感器组件200；光发射组210；光发射器211；第一保护罩212；光接收组220；光接收器221；第二保护罩222；气体检测光230；第一透光区241；第二透光区242；滤光片250；隔离层260；连接层270；进气孔271；支撑组件300；支撑件310；防水透气膜320；微孔透气层330；容置空间341；连通口342；电极组件400；第一电极410；第二电极420；弹性电连接件430；光路x。

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：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，从市场形势的发展来看，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。

本申请提供了一种用电装置，用电装置可以包括但不限于手机、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。其中，用电装置可包括电池，用电装置可通过电池提供电能以实现对应功能。

本申请还提供了一种电动车辆，电动车辆可包括电池。

请参照图1，图1是根据一个或多个实施例的车辆的结构示意图。

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的内部设置有电池，电池可以设置在车辆1的底部或头部或尾部。电池可以用于车辆1的供电，例如，电池可以作为车辆1的操作电源。车辆1还可以包括控制器马达，控制器用来控制电池为马达供电，例如，用于车辆1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，电池不仅可以作为车辆1的操作电源，还可以作为车辆1的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。

为了提高用电装置的性能，本申请还提供了一种电池，参见图2，图2是根据一个或多个实施例的电池的分解结构示意图。

电池的形状可以包括但不限于方形圆柱形或其他任意的形状。

在一些实施方式中，电池2可包括箱体20和电池单体10，电池单体10容纳于箱体20内。电池单体10可以是指组成电池2的最小单元。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21和第二部分22，第一部分21与第二部分22相互盖合，第一部分21和第二部分22共同限定出用于容纳电池单体10的容纳空间。第二部分22可以为一端开口的空心结构，第一部分21可以为板状结构，第一部分21盖合于第二部分22的开口侧，以使第一部分21与第二部分22共同限定出容纳空间；第一部分21和第二部分22也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分21的开口侧盖合于第二部分22的开口侧。

在电池2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2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2还可以包括其他结构，例如，该电池2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。

电池单体10的制作方式包括叠片式和卷绕式，即电池单体10分为叠片电池和卷绕电池两种。叠片电池集流效果均匀，电池内阻较小，比功率大，但为了保证精度，对模具精度要求极高，设备投入高，而且工艺较为复杂，生产效率低下。卷绕电池制作简单，制片、装配过程对设备精度要求一般，生产效率高，成本较低。在性能方面，卷绕电池拥有卓越的高低温性能，充电非常迅速，拥有超长寿命，平稳的高输出电压，结构坚固、抗震性强。

电池在充放电的过程中，每个电池单体10均会产生大量热量，如果不及时监测电池单体10产生的热量，则难以实现电池热失控预警和/或电池寿命评估等。在相关的一些实施例中，可通过设置气体传感器检测电池单体10所产生的特定气体，通过检测特定气体的含量可在电池单体10还未达到热失控等状态前发现问题，提前实现热失控预警和寿命评估等。然而电池单体10内部通常具有腐蚀性物质，若传感器长期处于腐蚀性的环境下工作，会出现传感器极易被腐蚀，使用寿命较低等问题。

为解决一些相关实施例中出现的技术问题，本申请提供了一种电池单体，参见图3和图4，图3是根据一个或多个实施例的电池单体的结构示意图；图4是根据一个或多个实施例的电池单体的局部剖切示意图。

电池单体10包括电池外壳100和传感器组件200，传感器组件200设置于电池外壳100内。电池外壳100可将电池单体10的内部环境与外部环境隔绝，电池外壳100可具有一定的硬度和强度，使得电池外壳100受挤压碰撞时就不易发生形变，提高电池单体10的安全性能。电池外壳100可以呈任意形状，例如电池外壳100的形状包括但不限于方形、圆柱形、棱柱形等。电池外壳100可以是内部中空结构，电池外壳100的内部可用于容纳电极、电解液和传感器组件200等物体。传感器组件200设置于电池外壳100内，可便于传感器组件200准确地检测出电池单体10的内部信息，如传感器组件200包括气体传感器时，传感器组件200可检测出电池单体10内部的特定气体的含量，其中，特定气体可以包括但不限于二氧化碳(CO₂)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH₄)和乙烷(C₂H₆)。

传感器组件200包括光发射组210和光接收组220，光发射组210包括光发射器211和第一保护结构，第一保护结构用于对光发射器211进行防腐保护，光接收组220包括光接收器221和第二保护结构，第二保护结构用于对光接收器221进防腐保护。第一保护结构和第二防腐结构可以包括但不限于防腐层、保护罩等等，防腐层可以涂设于光发射器211和光接收器221的表面。保护罩可以形成有保护空间，光发射器211和光接收器221分别位于各自的保护结构的保护空间内，以通过第一保护结构对光发射器211进行防腐保护，以及通过第二保护结构对光接收器221进行防腐保护。第一保护结构和第二保护结构可以由较好的防腐材料制成，示例性地，第一保护结构和第二保护结构可以由铬、镍、铌、钼、钌、铑、钽、钨、铱、铂、哈氏镍基合金、铁氟龙、亚克力、聚丙烯或氟橡胶钛等等具有较好耐腐蚀特性的材料制成。

光发射器211用于发出气体检测光230，光接收器221位于气体检测光的光路x上。光发射器211可以包括但不限于小型灯泡、发光二极管(light-emitting diode，LED)、微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)的红外芯片等。光发射器211可以发出气体检测光230，气体检测光230可包括但不限于可见光、红外光等等。气体检测光230的光路x可以理解为气体检测光230所出射的方向，进一步地，光接收器221可位于光发射器211的光轴x上，光发射器211的光轴可以理解为气体检测光230的中心线，即气体检测光230绕光发射器211的光轴转动时，不会有明显的光学特性变化。光接收器221可包括但不限于采用热电堆芯片制成的光探测器等，光接收器221能够接收气体检测光230，根据接收的气体检测光230的光强度生成电信号，以探测出气体的浓度。光发射器211和光接收器221可在气体检测光230的光路x上间隔设置，气体检测光230可经由光发射器211和光接收器221之间的介质被光接收器221接收。光发射器211和光接收器221之间的介质可以是空气介质等，当电池内部产生气体后，至少部分气体会进入光发射器211和光接收器221之间的空间，光发射器211发出气体检测光230，气体检测光230经由光发射器211和光接收器221之间的介质时，至少部分特定波长的气体检测光230会被特定气体吸收，当光接收器221接收到气体检测光230之后，可探测出气体检测光230中特定波长的光强度，从而探测出特定气体的浓度。示例性地，当需要检测的气体为二氧化碳时，由于二氧化碳的特定波长为4.26μm，因此光接收器221可通过接收气体检测光230，通过分析波长为4.26μm的气体检测光230的光强度生成电信号，以探测出二氧化碳的浓度。

为了使气体检测光230顺利被光接收器221接收，可为保护结构设置透光区。具体地，第一保护结构设置有第一透光区241，第一透光区241至少部分位于气体检测光230的光路上；第二保护结构设置有第二透光区242，第二透光区242至少部分位于气体检测光230的光路上。第一透光区241和第二透光区242能够允许气体检测光230穿过，使得光发射器211产生的气体检测光230能够通过第一透光区241顺利从第一保护结构的内侧出射至第一保护结构的外侧，并且气体检测光230也能够通过第二透光区242顺利从第二保护结构的外侧入射至第二保护结构的内侧，以被光接收器221接收。其中，第一透光区241和第二透光区242可以是由第一保护结构和第二保护结构的本身的材质形成，或者在第一保护结构和第二保护结构对应于气体检测光230的光路上设置有如滤光片等透光元件从而形成第一透光区241和第二透光区242。其中，第一保护结构和第二保护结构均可仅在气体检测光230的光路x上的部分区域设为透光区，其余部分设为非透光区；或者第一保护结构和第二保护结构整体均设为透光区。进一步地，可在第一透光区241涂设增透膜，增强第一透光区241的透光性能，和/或在第二透光区242涂设增透膜，增强第而透光区的透光性能。

通过上述实施方式，光发射器211通过第一保护结构单独保护，光接收器221通过第二保护结构单独保护，可以缓解电池内部的电解液和/或腐蚀气体对光发射器211和光接收器221产生腐蚀的问题，同时光发射器211能够发出气体检测光230通过第一透光241区和第二透光区242以被光接收器221接收，降低气体检测光在传输的过程中被过度损耗，便于采集电池的内部信息，分析电池的工作状态，降低电池热失控等问题发生。

在一些实施例中，所述第一保护结构包括第一保护罩212，第一保护罩212罩设光发射器211，和/或，第二保护结构包括第二保护罩222，第二保护罩222罩设光接收器221。第一保护罩212和第二保护罩222可以由具有较好的防腐蚀材料制成，其能够在腐蚀性的环境下长期保持原状，如第一保护罩212和第二保护罩222可相对于电解液和/或腐蚀气体为耐腐蚀性保护罩。由此，第一保护罩212罩设光发射器211，第二保护罩222罩设光接收器221，能够很好的缓解光发射器211和光接收器221与电解液接触而被腐蚀的问题。第一保护罩212和第二保护罩222可以配合电池外壳100分别罩设光发射器211和光接收器221，示例性地，以光发射组210中的第一保护罩212和光发射器211为例，第一保护罩212可以是呈中空的密封壳，光发射器211内置于第一保护罩212内，以通过第一保护罩212完全密封光发射器211，再通过将第一保护罩212固定在电池外壳100的内壁上，同时实现光发射组210与电池外壳100的固定效果和光发射器211的防腐效果。或者，第一保护罩212可以是呈中空的凹形壳，光发射器211内置于第一保护罩212的凹槽内，通过电池外壳100的内壁封堵第一保护罩212的开口端，以使第一保护罩212配合电池外壳100完全密封光发射器211，在实现通过将第一保护罩212固定在电池外壳100的内壁上的同时，实现光发射组210与电池外壳100的固定效果和光发射器211的防腐效果。同理，光接收组220中的第二保护罩222和光接收器221的设置方式可与光发射组210中的第一保护罩212和光发射器211相同，在此不再赘述。由于，通过第一保护罩212罩设光发射器211即可单独保护光发射器211，通过第二保护罩222罩设光接收器221即可单独保护光接收器221，使得整个结构简单，且易于成型，降低生产难度。

在一些实施例中，电池外壳100包括电池壳体110和电池盖板120，电池盖板120用于封堵电池壳体110的开口端，光发射组210和光接收组220设置于电池盖板120朝向电池壳体110一侧。电池壳体110可以呈中空且具有开口的结构，电池壳体110可用于容纳电极、电解液和传感器组件200等物体，电池盖板120封堵电池壳体110的开口端，以将电池壳体110的内部环境与外部环境隔绝。电池盖板120可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成，使电池盖板120在受挤压碰撞时不易发生形变，提高电池单体10的安全性能。电池盖板120上可以设置有如电极端子等的功能性部件，电极端子可以用于输出或输入电池单体10的电能等。电极端子可以包括极柱，极柱可包括正极极柱和负极极柱，用于电流的输出以及与外部电路的连接。电池盖板120上还可以设置有用于在电池单体10的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的防爆件。电池盖板120和电池壳体110的材质也可以是多种的，比如，电池盖板120和电池壳体110的材质包括但不限于铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等。电池单体10在正常使用时，通常是电池盖板120朝上，电池单体10内部的电解液在静置时，不会与电池盖板120接触，由此，通过将光发射组210和光接收组220设置在电池盖板120朝向电池壳体110一侧，能够降低电池单体10内部的电解液对气体检测时产生的影响，能够提高检测结果的准确性。

为了提高检测结果的准确性，还可在光路上设置滤光片250，以过滤除特定波长的气体检测光230以外的其他波长的气体检测光230，参见图5-图7，图5-图7分别是根据一个或多个实施例的电池单体10的局部剖切示意图。

传感器组件200还包括滤光片250，滤光片250在气体检测光230的光路x上位于光发射器211和光接收器221之间。滤光片250可以用于过滤除特定波长的气体检测光230以外的其他波长的气体检测光230，滤光片250的种类可根据实际所需要检测的气体进行选择，例如当需要检测二氧化碳的浓度时，即可选择用于过滤除波长约为4.26μm的气体检测光230以外的其他波长的气体检测光230的滤光片250，由此，光接收器221可以只接收特定波长的气体检测光230，并通过分析特定波长的气体检测光230的光强度生成电信号，以探测出特定波长对应的气体的浓度，能够提高检测结果的准确性。在其他的一些实施例中，也可不设定滤光片250，而直接通过调节光发射器211的工作模式，使得光发射器211直接出射特定波长的气体检测光230。

滤光片250可以通过多种方式设置在电池外壳100的内部，例如可与电池外壳100连接固定或者与第一保护罩212连接固定等等。

具体地，参见图5，滤光片250设置于第一保护罩212用于容置光发射器211的空间内，和/或第二保护罩222用于容置光接收器221的空间内。可仅在第一保护罩212或第二保护罩222内设置滤光片250，以简化滤光片250的数量，进而降低传感器组件200的生产成本，或者滤光片250的数目可以为多个，部分滤光片250位于第一保护罩212内，其余部分滤光片250位于第二保护罩222内，以使对气体检测光230的滤光效果更佳，提高检测结果的准确性。滤光片250可贴设于自身所在的保护罩的内壁面，实现滤光片250和保护罩的相对固定，示例性地，以第一保护罩212内设置滤光片250为例，滤光片250位于气体检测光230的光路上，并且贴设于第一保护罩212的内壁面，以使滤光片250和第一保护罩212的相对固定，或者在一些实施例中，还可使滤光片250直接与电池外壳100的固定连接，以使滤光片250和第一保护罩212的相对固定。同理，当第二保护罩222内设置滤光片250时，滤光片250的固定方式可与滤光片250位于第一保护罩212时的固定方式相同，在此不再赘述。由此，光接收器221可以只接收特定波长的气体检测光230，并通过分析特定波长的气体检测光230的光强度生成电信号，以探测出特定波长对应的气体的浓度，能够提高检测结果的准确性。

可选地，参见图6，滤光片250的外壁面涂设有防腐层，滤光片250设置于光发射器211朝向光接收器221一侧，和/或设置于光接收器221朝向光发射器211一侧。即滤光片250无需通过第一保护结构和/或第二保护结构进行防腐保护，同时为了缓解电解液或具有腐蚀性的气体腐蚀滤光片250，可在滤光片250的外周涂设防腐层。在一些实施例中，可仅在光发射器211朝向光接收器221一侧，或者光接收器221朝向光发射器211一侧设置滤光片250，以简化滤光片250的数量，进而降低传感器组件200的生产成本。或者滤光片250的数目可以为多个，部分滤光片250位于光发射器211朝向光接收器221一侧，其余部分滤光片250位于光接收器221朝向光发射器211一侧，以使对气体检测光230的滤光效果更佳，提高检测结果的准确性。滤光片250可贴设于保护结构的外壁面，实现滤光片250和保护结构的相对固定，示例性地，以第一保护结构为第一保护罩212，第二保护结构为第二保护罩222，且在第一保护罩212朝向第二保护罩222一侧设置滤光片250为例，滤光片250位于气体检测光230的光路上，并且贴设于第一保护罩212朝向第二保护罩222一侧的外壁面，以使滤光片250和第一保护罩212的相对固定，或者在一些实施例中，还可使滤光片250直接与电池外壳100的固定连接，以使滤光片250和第一保护罩212的相对固定。同理，当在第二保护罩222朝向第一保护罩212一侧设置滤光片250时，滤光片250的固定方式可与滤光片250位于第一保护罩212朝向第二保护罩222时的固定方式相同，在此不再赘述。由此，光接收器221可以只接收特定波长的气体检测光230，并通过分析特定波长的气体检测光230的光强度生成电信号，以探测出特定波长对应的气体的浓度，能够提高检测结果的准确性。

可选地，参见图7，滤光片250的外壁面涂设有防腐层，滤光片250嵌设于第一保护罩212内，并在光路x上显露于第一保护罩212朝向光发射器211一侧以及第一保护罩212朝向第二保护罩222一侧；和/或，滤光片250嵌设于第二保护罩222内，并在光路x上显露于第二保护罩222朝向光接收器221一侧以及第二保护罩222朝向第一保护罩212一侧。可仅在第一保护罩212或第二保护罩222内嵌设滤光片250，以简化滤光片250的数量，进而降低传感器组件200的生产成本，或者滤光片250的数目可以为多个，部分滤光片250嵌设于第一保护罩212内，其余部分滤光片250嵌设于第二保护罩222内，以使对气体检测光230的滤光效果更佳，提高检测结果的准确性。可在保护罩中开设连通保护罩内部和外部的通孔，然后将滤光片250嵌设于保护罩的通孔内，并使滤光片250显露于保护罩的内部和外部，同时为了缓解电解液或具有腐蚀性的气体腐蚀滤光片250，可至少在滤光片250显露在外部的侧面涂设防腐层，气体检测光230可直接穿过滤光片250即可实现出射至保护罩的外侧，由此，即使保护罩均为非透光材料制成，也可使气体检测光230穿过保护罩，同时还可通过滤光片250过滤除特定波长的气体检测光230以外的其他波长的气体检测光230，进而使得光接收器221可以只接收特定波长的气体检测光230，并通过分析特定波长的气体检测光230的光强度生成电信号，以探测出特定波长对应的气体的浓度，提高检测结果的准确性。

为了进一步降低电池单体10内的电解液对气体检测的结果造成影响，可通过设置隔离层260实现缓解电解液进入第一保护罩212和第二保护罩222之间的问题，参见图8，图8是根据一个或多个实施例的电池单体10的局部剖切示意图。

传感器组件200还包括隔离层260，隔离层260位于光发射组210和光接收组220背离电池盖板120一侧。光接收组220和光发射组210位于电池盖板120上，隔离层260位于光发射组210和光接收组220背离电池盖板120一侧，在一些应用场景中，电池单体10内的电解液静置时位于电池壳体110内，并与光发射组210和光接收组220存在间隔，但在电池单体10使用的过程中，内部的电解液可能出现波动，使得电解液进入光发射组210和光接收组220之间，由于电解液会吸收或反射部分气体检测光230，并且被吸收或反射的气体检测光230的含量难以估计，从而出现气体检测的结果与真实情况出现较大偏差等问题。在本实施例中，隔离层260位于光发射组210和光接收组220背离电池盖板120一侧，当电解液出现波动时，至少部分电解液会被隔离层260阻挡，从而缓解电解液进入光发射组210和光接收组220之间影响气体检测结果的问题，并且隔离层260还能反射被隔离层260接收的气体检测光230至光接收器221，由于气体检测光230存在扩散角，使得部分气体检测光230会出射至隔离层260，然后由隔离层260将接收的气体检测光230反射至光接收器221，由于隔离层260与光接收器221和光发射器211之间的距离是预知的，能够估算出被隔离层260所反射的气体检测光230的含量，使得气体检测的结果与真实结果更加接近。其中，隔离层260可以由耐腐蚀的非透光材料制成，可使隔离层260不易被电解液或腐蚀气体腐蚀，达到长时间的隔离效果。由此，能够缓解电解液进入光发射组210和光接收组220之间，从而使得气体检测的结果更加准确。

进一步地，隔离层260分别与光发射组210和光接收组220间隔设置，传感器组件200还包括连接层270，连接层270设置在气体检测光230的光路范围外，连接层270分别连接电池盖板120和隔离层260，连接层270设有进气孔271。连接层270能够将隔离层260固定在电池外壳100内，连接层270设置在气体检测光230的光路范围外，使连接层270不会对气体检测造成影响，如连接层270可以呈筒状，光接收组220和光发射组210位于连接层270的筒状内，使得连接层270可以环绕光发射组210和光接收组220设置。连接层270设有进气孔271，进气孔271为通孔，并可呈圆柱状、棱柱状等，电池外壳100内的气体能够通过进气孔271进入连接层270所围设的空间内，并且隔离层260分别与光发射组210和光接收组220间隔设置，气体能够从间隔处进入气体检测光230的光路范围内，以便于对气体的含量进行检测。由此，通过连接层270将隔离层260固定在电池外壳100内，气体通过进气孔271和隔离层260与光发射组210和光接收组220之间的间隙进入到气体检测光230的光路范围，能够进一步缓解电解液进入光发射组210和光接收组220之间，使得气体检测的结果更加准确。

在图8所示的剖视图中，连接层270分别连接隔离层260的左右两端，在其他的一些实施例中，连接层270可只连接隔离层260的一端，隔离层260的另一端直接连接在其临近的光发射组210或光接收组220上，示例性地，以图8所示的示例作为参照，连接层270可仅连接于隔离层260的左端，并使得左端的隔离层260与光发射组210间隔设置，隔离层260的右端直接与光接收组220连接。同理，连接层270也可仅连接于隔离层260的右端，并使得右端的隔离层260与光光接收组220间隔设置，隔离层260的左端直接与光发射组210连接。在图8所示的剖视图中，连接层270分别连接隔离层260和电池盖板120，在其他的一些实施例中，连接层270的一端连接光发射组210和光接收组220，另一端连接隔离层260，以固定隔离层260。

进一步地，进气孔271靠近电池盖板120设置。进气孔271的数量可以根据实际情况设定，例如进气孔271可以是一个或多个，由此，能够进一步缓解电解液通过进气孔271进入光发射组210和光接收组220之间，从而使得气体检测的结果更加准确。在其他的一些实施例中，进气孔271也可相较于电池盖板120和隔离层260居中设置，或者靠近隔离层260设置，以加快气体进入气体检测光230的光路范围。

参见图9，图9是根据一个或多个实施例的电池单体10的局部剖切示意图。

电池单体10还包括支撑组件300，支撑组件300包括支撑件310、防水透气膜320和微孔透气层330，支撑件310与电池盖板120配合形成有容置空间341，传感器组件200设置于容置空间341内，支撑件310具有连通口342，容置空间341通过连通口342与电池单体10的内部空间连通，防水透气膜320用于封堵连通口342，微孔透气层330设置于防水透气膜320背离容置空间341一侧。

支撑件310可固定连接于电池盖板120的内壁上，例如可通过焊接、粘接或卡扣连接等方式与电池盖板120保持相对固定，支撑件310可呈中空状，当支撑件310与电池盖板120的内壁固定时，即可与电池盖板120的内壁配合形成容置空间341，支撑件310可以由具有较好的防腐蚀材料制成，其能够在腐蚀性的环境下长期保持原状，如，支撑件310可相对于电解液和/或腐蚀气体为耐腐蚀性防腐支撑件310，传感器组件200设置于容置空间341内，即可便于通过支撑件310对传感器组件200进行防腐保护。

支撑件310具有连通口342，便于电池单体10中产生的气体能够进入容置空间341，以供容置空间341内的传感器组件200进行检测，同时为了缓解电池单体10中的电解液等腐蚀性液体进入容置空间341以腐蚀传感器组件200，本实施例通过设置防水透气膜320来封堵连通口342，防水透气膜320在正常工作状态下能够允许气体通过，液体不通过，电池单体10中产生的气体能够进入容置空间341以被传感器组件200检测，以及使电池单体10中的液体难以进入容置空间341，以缓解传感器组件200被液体腐蚀的情况。然而防水透气膜320通常呈膜片状，其在较大的压力下容易发生形变，导致防水透气膜320的功能失效，进而使得电池单体10中的液体透过防水透气膜320进入容置空间341，以腐蚀传感器组件200，并且若传感器组件200接触到液体，液体还可能黏附在传感器组件200的表面，从而产生挂壁的现象，此种情况也会影响传感器组件200的测试精度，示例性地，当电池单体10倒置时，导致防水透气膜320被电池单体10内部的液体挤压，当防水透气膜320被挤压的压力超过其能承受的压力时，防水透气膜320的功能会失效，进而使得电池单体10中的液体透过防水透气膜320进入容置空间341。

为了进一步稳定防水透气膜320的功能，本实施例通过在防水透气膜320背离容置空间341一侧设置微孔透气层330，微孔透气层330的厚度大于防水透气膜320的厚度，微孔透气层330具有微孔结构，微孔结构能够允许气体和少量的液体通过，即使电池单体10的放置位置发生改变，也主要是由微孔透气层330承受电池单体10内部液体施加的压力，只有少量的液体能够通过微孔透气层330的微孔结构与防水透气膜320接触，由此，可以在电池单体10的放置位置发生改变时大大降低防水透气膜320所接触到的内部液体施加的压力，降低防水透气膜320失效的可能性。

通过上述实施方式，传感器组件200设置于容置空间341内，并通过防水透气膜320和微孔透气层330配合封堵连通口342，从而允许容置空间341外的气体从微孔透气层330以及防水透气膜320进入容置空间341，以便于通过传感器组件200对进入容置空间341中的气体进行检测，以采集电池的内部信息，分析电池的工作状态。同时微孔透气层330设置于防水透气膜320背离容置空间341一侧，容置空间341外的大部分液体会接触微孔透气层330，少量液体与防水透气膜320接触，从而能够通过微孔透气层330缓解液体施加给防水透气膜320的压力，降低防水透气膜320失效的可能性，缓解传感器组件200被腐蚀的问题，提高传感器组件200的使用寿命。

在一些实施例中，微孔透气层330为多个，多个微孔透气层330依次堆叠设置于防水透气膜320背离容置空间341一侧。每个微孔透气层330可开设有贯穿微孔透气层330两侧表面的贯通孔，多个微孔透气层330可以是相同结构，多个微孔透气层330中的贯通孔可以呈一一对应关系，以使多个微孔透气层330中的贯通孔分别连通，便于气体穿过贯通孔并通过防水透气膜320进入容置空间341。在实际的加工场景中，若单层的微孔透气层330的厚度较大，可能难以在微孔透气层330中加工出符合要求的贯通孔，因此当需要在防水透气膜320背离容置空间341一侧设置更厚的微孔透气层330时，可以通过设置多个堆叠的微孔透气层330的方式实现。由此，同时设置多个微孔透气层330相较于设置一个微孔透气层330而言，能够增加微孔透气层330的总厚度，以能够承受更大的压力，进一步降低防水透气膜320失效的可能性。

在一些实施例中，电池单体10还包括电极组件400，电极组件400包括第一电极410、弹性电连接件430和第二电极420，第一电极410与电池盖板120固定，弹性电连接件430弹性支撑于第一电极410和第二电极420之间，光发射器211和光接收器221通过第二电极420、弹性电连接件430与第一电极410电连接。

第一电极410可以是金属电极，如第一电极410可以包括铜电极和/或铝电极等，第一电极410与电池盖板120固定，为了缓解第一电极410与电池盖板120出现导电的情况，可在第一电极410与电池盖板120的连接处进行绝缘处理，第一电极410可作为光发射器211和光接收器221的信号输入端口和信号输出端口。第二电极420可以是印刷电路板(PrintedCircuit Board，PCB)或者传感器支撑，如传感器支撑可以是陶瓷传感器支撑，以使传感器组件200可与第二电极420电连接的同时，还能通过第二电极420固定连接于容置空间341内。为了使传感器组件200和第二电极420固定在容置空间341内，可通过将第二电极420与支撑件310的内壁进行相对固定，然后再将传感器组件200与第二电极420保持相对固定，以使传感器组件200和第二电极420固定于容置空间341内；或者，可通过将传感器组件200与支撑件310的内壁进行相对固定，然后再将传感器组件200与第二电极420保持相对固定，以使传感器组件200和第二电极420固定于容置空间341内；或者，可同时将传感器组件200与支撑件310的内壁、第二电极420与支撑件310的内壁进行相对固定，然后再将传感器组件200与第二电极420保持电连接即可，以使传感器组件200和第二电极420固定于容置空间341内。其中，传感器组件200与支撑件310的固定方式、传感器组件200与第二电极420的固定方式以及第二电极420与支撑件310的固定方式可以包括但不限于焊接、粘接或卡扣连接等。

弹性电连接件430可使第一电极410和第二电极420实现电连接，弹性电连接件430具有弹性，弹性电连接件430能够在外力的挤压下被压缩，弹性电连接件430可以包括但不限于金属弹簧、金属弹片或金属插针。在本实施例中，弹性电连接件430位于第一电极410和第二电极420之间，由于第一电极410与电池盖板120固定，第二电极420与支撑件310固定，即可通过第一电极410和第二电极420压缩弹性电连接件430，使得弹性连接件分别弹性支撑在第一电极410和第二电极420之间，进而使得光发射器211和光接收器221通过第二电极420和弹性电连接件430与第一电极410电连接。

通过上述实施方式，传感器组件200和第二电极420中的一者与支撑件310固定，第一电极410和电池盖板120固定，并将弹性电连接件430弹性支撑于第一电极410和第二电极420之间，可无需添加其他电连接材料即可实现光发射器211和光接收器221与第一电极410电连接，在降生产成本的同时实现可靠电连接的效果。

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 (15)

1.一种电池单体，其特征在于，所述电池单体包括电池外壳和传感器组件，所述传感器组件设置于所述电池外壳内，所述传感器组件包括光发射组和光接收组，所述光发射组包括光发射器和第一保护结构，所述光发射器用于发出气体检测光，所述光接收组包括光接收器和第二保护结构，所述第一保护结构设置有第一透光区，所述第一透光区至少部分位于所述气体检测光的光路上，所述第二保护结构设置有第二透光区，所述第二透光区至少部分位于所述气体检测光的光路上，所述光接收器位于所述气体检测光的光路上。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，

所述第一保护结构包括第一保护罩，所述第一保护罩罩设所述光发射器；

和/或，所述第二保护结构包括第二保护罩，所述第二保护罩罩设所述光接收器。

3.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述传感器组件还包括滤光片，所述滤光片在所述气体检测光的光路上位于所述光发射器和所述光接收器之间。

4.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，所述第一保护结构包括第一保护罩，所述第一保护罩罩设所述光发射器，所述滤光片设置于所述第一保护罩用于容置所述光发射器的空间内，和/或，所述第二保护结构包括第二保护罩，所述第二保护罩罩设所述光接收器，所述第二保护罩用于容置所述光接收器的空间内。

5.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，所述滤光片的外壁面涂设有防腐层，所述滤光片设置于所述光发射器朝向所述光接收器一侧，和/或设置于所述光接收器朝向所述光发射器一侧。

6.根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，所述滤光片的外壁面涂设有防腐层；

所述第一保护结构包括第一保护罩，所述第一保护罩罩设所述光发射器，所述滤光片嵌设于所述第一保护罩内，并显露于所述第一保护罩朝向所述光发射器一侧以及所述第一保护罩朝向所述第二保护罩一侧；

和/或，所述第二保护结构包括第二保护罩，所述第二保护罩罩设所述光接收器，所述滤光片嵌设于所述第二保护罩内，并显露于所述第二保护罩朝向所述光接收器一侧以及所述第二保护罩朝向所述第一保护罩一侧。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的电池单体，其特征在于，所述电池外壳包括电池壳体和电池盖板，所述电池盖板用于封堵所述电池壳体的开口端，所述光发射组和所述光接收组设置于所述电池盖板朝向所述电池壳体一侧。

8.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述传感器组件还包括隔离层，所述隔离层位于所述光发射组和所述光接收组背离所述电池盖板一侧。

9.根据权利要求8所述的电池单体，其特征在于，所述隔离层分别与所述光发射组和所述光接收组间隔设置，所述传感器组件还包括连接层，所述连接层设置在所述气体检测光的光路范围外，所述连接层分别连接所述电池盖板和所述隔离层，所述连接层设有进气孔。

10.根据权利要求9所述的电池单体，其特征在于，所述进气孔靠近所述电池盖板设置。

11.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体还包括电极组件，所述电极组件包括第一电极、弹性电连接件和第二电极，所述第一电极与所述电池盖板固定，所述弹性电连接件弹性支撑于所述第一电极和所述第二电极之间，所述光发射器和所述光接收器通过所述第二电极、所述弹性电连接件与所述第一电极电连接。

12.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体还包括支撑组件，所述支撑组件包括支撑件、防水透气膜和微孔透气层，所述支撑件与所述电池盖板配合形成有容置空间，所述传感器组件设置于所述容置空间内，所述支撑件具有连通口，所述容置空间通过所述连通口与所述电池单体的内部空间连通，所述防水透气膜用于封堵所述连通口，所述微孔透气层设置于所述防水透气膜背离所述容置空间一侧。

13.根据权利要求12所述的电池单体，其特征在于，所述微孔透气层为多个，多个所述微孔透气层依次堆叠设置于所述防水透气膜背离所述容置空间一侧。

14.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1-13任意一项所述的电池单体。

15.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括权利要求1-13任意一项所述的电池单体。