CN220585292U - 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、传感器组件和支撑组件，传感器组件和支撑组件设置于电池外壳内，支撑组件包括防水透气膜和微孔透气层，电池外壳形成有容置空间，传感器组件设置于容置空间内，容置空间具有连通电池单体内部空间的连通口，防水透气膜用于封堵连通口，微孔透气层设置于防水透气膜背离容置空间一侧。由此，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。

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。

电池在使用的过程中，需要通过传感器监测电池的工作状态，然而，电池内部具有腐蚀性物质，传感器位于电池内部时容易被腐蚀，导致传感器失效的情况。

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、传感器组件和支撑组件，所述传感器组件和支撑组件设置于所述电池外壳内，所述支撑组件包括防水透气膜和微孔透气层，所述电池外壳形成有容置空间，所述传感器组件设置于所述容置空间内，所述容置空间具有连通所述电池单体内部空间的连通口，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，所述微孔透气层开设有贯穿所述微孔透气层两侧表面的贯通孔，所述微孔透气层的厚度与所述贯通孔的孔径比值介于250-70000之间。由此，通过设计微孔透气层的厚度与贯通孔的孔径比值，能够允许气体穿过贯通孔并通过防水透气膜进入容置空间，以及贯通孔仅允许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。

在一些实施例中，所述微孔透气层的厚度介于0.5mm-2mm之间。由此，可以便于在微孔透气层中加工形成贯通孔，以及便于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。

在一些实施例中，所述贯通孔的孔径介于30nm-2000nm之间。由此，可以通过设置孔径稍微偏大的贯通孔，以使贯通孔能够通过大量的气体，便于传感器组件更快地采集到电池单体的内部状况，同时可以通过设置孔径尺寸较小的贯通孔，以使流入贯通孔的液体更少，进一步降低防水透气膜失效的可能性。

在一些实施例中，所述贯通孔的孔径介于50nm-150nm之间。由此，通过设置孔径尺寸较小的贯通孔，以使流入贯通孔的液体更少，进一步降低防水透气膜失效的可能性。

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，同时设置多个微孔透气层相较于设置一个微孔透气层而言，能够增加微孔透气层的总厚度，以能够承受更大的压力，进一步降低防水透气膜失效的可能性。

在一些实施例中，支撑组件包括支撑件，支撑件与电池外壳的内壁配合形成容置空间，支撑件设有连通口。由此，通过支撑件能够便于电池外壳形成容置空间以及连通口，以便于安装防水透气膜和微孔透气层。

在一些实施例中，所述支撑件包括筒状支撑部，所述筒状支撑部沿远离所述电池外壳内壁的第一方向延伸，以使所述筒状支撑部与所述电池外壳的内壁配合形成所述容置空间，所述筒状支撑部形成所述连通口。由此，通过筒状支撑部能够便于电池外壳形成容置空间以及连通口，以便于安装防水透气膜和微孔透气层。

在一些实施例中，所述支撑件包括环形定位部，所述环形定位部连接所述筒状支撑部的内壁面，并沿垂直于所述第一方向的第二方向延伸，以通过所述环形定位部形成所述连通口。由此，可通过环形定位部缩小筒状支撑部远离电池外壳内壁一端口的口径大小，进而通过环形定位部配合筒状支撑部形成连通口，连通口相对于筒状支撑部原本的开口而言口径更小，更易于被防水透气膜密封。

在一些实施例中，所述防水透气膜设置于所述环形定位部背离所述容置空间一侧的第一环形台面。由此，将微孔透气层设置于防水透气膜背离第一环形台面一侧，从而可便于固定防水透气膜和微孔透气层。

在一些实施例中，所述支撑组件还包括透气固定层，所述透气固定层与所述筒状支撑部连接，并配合所述第一环形台面将所述防水透气膜和所述微孔透气层限制在所述环形定位部和所述透气固定层之间。由此，可通过简单且不损害防水透气膜和微孔透气层的方式将防水透气膜和微孔透气层进行固定，便于对防水透气膜和微孔透气层进行拆卸与维护。

在一些实施例中，所述筒状支撑部远离所述电池外壳的端面包括第二环形台面，所述第一环形台面和所述第二环形台面在所述第一方向上间隔设置，所述透气固定层连接于所述第二环形台面。由此，便于安装固定透气固定层，进而通过简单且不损害防水透气膜和微孔透气层的方式将防水透气膜和微孔透气层进行固定。

在一些实施例中，所述筒状支撑部的内壁面包括过渡连接面，所述过渡连接面分别连接所述第一环形台面和所述第二环形台面，所述防水透气膜和所述微孔透气层设置于所述过渡连接面所形成的空间内。由此，便于对防水透气膜和微孔透气层进行定位安装。

在一些实施例中，所述支撑件还包括筒状定位部，所述筒状定位部沿所述第一方向延伸，并环绕所述第二环形台面设置，所述透气固定层设置于所述筒状定位部所形成的空间内。由此，可通过简单结构固定透气固定层，从而便于将防水透气膜和微孔透气层固定在过渡连接面所形成的空间内。

在一些实施例中，所述防水透气膜具有油性。由此，通过具有油性的防水透气膜能够降低电池单体内部液体对防水透气膜的造成影响，提高防水透气膜的使用寿命等。

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，所述传感器组件设置于所述电池盖板朝向所述电池壳体一侧。由此，通过将传感器组件设置于电池盖板朝向电池壳体一侧，能够降低电池单体内部的液体进入容置空间的情况，提高防水效果，提高传感器组件的使用寿命。

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，所述第二电极和所述传感器组件位于所述容置空间内，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，所述传感器组件通过所述第二电极和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位于容置空间内，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传感器组件与第一电极电连接，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，所述传感器组件包括光发射器和光接收器，所述光发射器和所述光接收器间隔设置，所述光发射器用于发出气体检测光，所述光接收器用于接收所述光接收器。由此，光发射器能够发出气体检测光以被光接收器接收，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。

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微孔透气层的局部剖切示意图；

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。

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；光发射器210；光接收器220；气体检测光230；第一保护罩240；第二保护罩250；支撑组件300；支撑件310；筒状支撑部311；环形定位部312；筒状定位部313；防水透气膜320；微孔透气层330；贯通孔331；孔径D1；厚度D2；容置空间341；连通口342；内壁面351；第一环形台面352；过渡连接面353；第二环形台面354；透气固定层360；电极组件400；第一电极410；第二电极420；弹性电连接件430；第一方向x1；第二方向x2。

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)。

电池单体10还包括支撑组件300，支撑组件300设置于电池外壳100内，支撑组件300包括防水透气膜320和微孔透气层330，电池外壳100形成容置空间341，传感器组件200设置于容置空间341内，容置空间341具有连通容置空间341和电池单体10内部空间的连通口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。

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的放置位置发生改变(如连通口342朝向电池单体10底部，电池单体10倒置；或者连通口342朝向电池单体10的侧部，电池单体10侧放时等)，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D2大于防水透气膜320的厚度D2，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。

其中，防水透气膜320的材质可以包括但不限于膨体聚四氟乙烯、聚氨基甲酸酯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇或热塑性聚氨酯弹性体橡胶等。微孔透气层330的材质可以包括但不限于氧化铝、铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶、聚丙烯或氟橡胶钛等等。

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，防水透气膜320具有油性。由此，通过具有油性的防水透气膜320能够降低电池单体10内部液体对防水透气膜320的造成影响，提高防水透气膜320的使用寿命等。

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，传感器组件200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，通过将传感器组件200设置于电池盖板120朝向电池壳体110一侧，能够降低电池单体10内部的液体进入容置空间341的情况，提高防水效果，提高传感器组件200的使用寿命。

参见图3-图5，图5是根据一个或多个实施例的微孔透气层330的局部剖切示意图。

微孔透气层330开设有贯穿微孔透气层330两侧表面的贯通孔331，微孔透气层330的厚度D2与贯通孔331的孔径D1比值介于250-70000之间。贯通孔331的数量可根据实际情况设定，贯通孔331可以呈柱状孔，贯通孔331的延伸方向可垂直于微孔透气层330的两侧表面，此时每个贯通孔331的长度可为微孔透气层330的厚度D2，在其他的一些实施例中，贯通孔331的延伸方向也可非垂直于微孔透气层330的两侧表面，即贯通孔331相对于微孔透气层330的两侧表面倾斜。贯通孔331的孔径D1可为贯通孔331的直径，微孔透气层330的厚度D2与贯通孔331的孔径D1比值介于250-70000之间，具体地，微孔透气层330的厚度D2与贯通孔331的孔径D1比值可以介于10000-40000之间，或者比值可以介于5000-20000之间，或者比值可以3400-13400之间等等。进一步微孔透气层330的厚度D2与贯通孔331的孔径D1比值可以具体包括3333、6000、8000、10000、13333、15000、20000、30000或40000等等。由此，通过设计微孔透气层330的厚度D2与贯通孔331的孔径D1比值，能够允许气体穿过贯通孔331并通过防水透气膜320进入容置空间341，以及贯通孔331仅允许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。

进一步地，微孔透气层330的厚度D2介于0.5mm-2mm之间，具体地，微孔透气层330的可以介于0.5mm-1.5mm之间，或者可以介于0.5mm-1mm之间，或者可以介于1mm-2mm之间，或者可以介于1.5mm-2mm之间。进一步微孔透气层330的厚度D2可以具体包括0.5mm、0.6mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm或2mm等。由此，可以便于在微孔透气层330中加工形成贯通孔331，以及便于通过微孔透气层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。

可选地，贯通孔331的孔径D1介于30nm-2000nm之间，具体地，贯通孔331的孔径D1可以介于50nm-2000nm之间，或者可以介于100nm-2000nm之间，或者可以介于150nm-2000nm之间。进一步微孔透气层330的厚度D2可以具体包括50nm、100nm、150nm、200nm、500nm、800nm、1000nm、1500nm或200nm等。由此，可以通过设置孔径D1稍微偏大的贯通孔331，以使贯通孔331能够通过大量的气体，便于传感器组件200更快地采集到电池单体10的内部状况，同时可以通过设置孔径D1尺寸较小的贯通孔331，以使流入贯通孔331的液体更少，进一步降低防水透气膜320失效的可能性。

进一步地，贯通孔331的孔径D1介于50nm-150nm之间。具体地，贯通孔331的孔径D1可以介于50nm-100nm之间，或者可以介于100nm-150nm之间，或者可以介于70nm-120nm之间。进一步微孔透气层330的厚度D2可以具体包括50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、120nm或150nm等。由此，通过设置孔径D1尺寸较小的贯通孔331，以使流入贯通孔331的液体更少，进一步降低防水透气膜320失效的可能性。

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。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331可以呈一一对应关系，以使多个微孔透气层330中的贯通孔331分别连通，便于气体穿过贯通孔331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D2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331，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。

参见图3-图6，图6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。

支撑组件300包括支撑件310，支撑件310与电池外壳100的内壁配合形成容置空间341，支撑件310设有连通口342。支撑件310可固定连接于电池外壳100的内壁上，例如可通过焊接、粘接或卡扣连接等方式与电池外壳100保持相对固定，支撑件310可呈中空状，当支撑件310与电池外壳100的内壁固定时，即可与电池外壳100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。连通口342可开设于支撑件310的任意位置，如连通口342可开设于支撑件310朝向电池外壳100的侧壁和/或底壁等。连通口342的数量也可根据实际情况设定，如连通口342为一个或多个，当连通口342的数量为多个时，多个连通口342可同时朝向电池外壳100的侧壁或底壁等，或者部分连通口342朝向电池外壳100的侧壁，其余部分连通口342朝向底壁等。由此，通过支撑件310能够便于电池外壳100形成容置空间341以及连通口342，以便于安装防水透气膜320和微孔透气层330。

在一些实施例中，支撑件310包括筒状支撑部311，筒状支撑部311沿远离电池外壳100内壁的第一方向x1延伸，以使筒状支撑部311与电池外壳100的内壁配合形成容置空间341，筒状支撑部311形成连通口342。筒状支撑部311沿远离电池外壳100的内壁的第一方向x1延伸，可使筒状支撑部311呈圆筒状或棱柱筒状等，筒状支撑部311朝向电池外壳100内壁的一端可通过电池外壳100内壁密封，例如，可采用焊接、胶接或卡扣等形式实现密封，从而配合电池外壳100形成容置空间341。筒状支撑部311在第一方向x1的两端可为无端盖的通孔，以使筒状支撑部311在第一方向x1远离电池外壳100内壁的一端的开口即为连通口342，防水透气膜320和微孔透气层330只需要设置在筒状支撑部311远离电池外壳100内壁的一端的端面上即可，或者在其他实施例中，还可在筒状支撑部311的端面和侧面同时开设连通口342。由此，通过筒状支撑部311能够便于电池外壳100形成容置空间341以及连通口342，以便于安装防水透气膜320和微孔透气层330。

进一步地，支撑件310包括环形定位部312，环形定位部312连接筒状支撑部311的内壁面，并沿垂直于第一方向x1的第二方向x2延伸，以通过环形定位部312形成连通口342。环形定位部312的外环壁面可与筒状支撑部311的内壁面351相匹配，如环形定位部312的外环壁面与筒状支撑部311的内壁面351均呈圆柱状、或者均呈棱柱状等，可使得环形定位部312与筒状支撑部311的连接处完全密封，环形定位部312可与筒状支撑部311一体成型，或采用焊接、胶接或卡扣等形式连接。环形定位部312可为圆环状、半圆环状等等，环形定位部312沿第二方向x2延伸，增加环形定位部312端面的面积，以在环形定位部312背离容置空间341一侧形成第一环形台面352，并且可通过环形定位部312缩小筒状支撑部311远离电池外壳100内壁一端口的口径大小，进而通过环形定位部312配合筒状支撑部311形成连通口342，连通口342相对于筒状支撑部311原本的开口而言口径更小，更易于被防水透气膜320密封。

在一些实施例中，防水透气膜320设置于环形定位部312背离容置空间341一侧的第一环形台面352。防水透气膜320可承载在第一环形台面352，便于采用粘接等方式将防水透气膜320固定于第一环形台面352，或者便于采用其他固定结构将防水透气膜320固定于第一环形台面352。由此，将微孔透气层330设置于防水透气膜320背离第一环形台面352一侧，从而可便于固定防水透气膜320和微孔透气层330，能在方便通过防水透气膜320密封连通口342的同时，将防水透气膜320固定于第一环形台面352。在其他的一些实施例中，还可采用其他方式使防水透气膜320和环形定位部312相对固定，如将防水透气膜320嵌入第一环形台面352等等。

在一些实施例中，支撑组件300还包括透气固定层360，透气固定层360与筒状支撑部311连接，并配合第一环形台面352将防水透气膜320和微孔透气层330限制在环形定位部312和透气固定层360之间。透气固定层360可设有通孔，以显露部分微孔透气层330，便于气体进入容置空间341内。透气固定层360可焊接、螺纹连接、卡扣连接、胶接等方式与筒状支撑部311相对固定，如将透气固定层360固定于筒状支撑部311的端面固定连接。示例性地，微孔透气层330背离防水透气膜320的端面可与筒状支撑部311的端面处于同一平面，然后通过将透气固定层360与筒状支撑部311的端面固定连接，以通过透气固定层360配合环形定位部312将防水透气膜320和微孔透气层330夹持在两者之间。在其他的一些实施例中，也可不将透气固定层360固定于筒状支撑部311的端面，而是直接与筒状支撑部311的的侧壁固定连接。示例性地，微孔透气层330背离防水透气膜320的端面可低于筒状支撑部311的端面，透气固定层360至少部分与筒状支撑部311的侧壁固定连接，以通过透气固定层360配合环形定位部312将防水透气膜320和微孔透气层330夹持在两者之间。由此，可通过简单且不损害防水透气膜320和微孔透气层330的方式将防水透气膜320和微孔透气层330进行固定，便于对防水透气膜320和微孔透气层330进行拆卸与维护。

在一些实施例中，筒状支撑部311远离电池外壳100的端面包括第二环形台面354，第一环形台面352和第二环形台面354在第一方向x1上间隔设置，透气固定层360连接于第二环形台面354。微孔透气层330背离防水透气膜320的侧面可与第二环形台面354平齐或略高于第二环形台面354，当透气固定层360连接于第二环形台面354时，可通过透气固定层360配合环形定位部312将防水透气膜320和微孔透气层330夹持在两者之间，从而配合第一环形台面352将防水透气膜320和微孔透气层330限制在环形定位部312和透气固定层360之间。由此，便于安装固定透气固定层360，进而通过简单且不损害防水透气膜320和微孔透气层330的方式将防水透气膜320和微孔透气层330进行固定。

在一些实施例中，筒状支撑部311的内壁面包括过渡连接面353，过渡连接面353分别连接第一环形台面352和第二环形台面354，防水透气膜320和微孔透气层330设置于过渡连接面353所形成的空间内。第一环形台面352的外环尺寸可与第二环形台面354的内环尺寸相同，过渡连接面353可同时垂直于第一环形台面352和第二环形台面354。防水透气膜320和微孔透气层330设置于过渡连接面353所形成的空间内时，防水透气膜320和微孔透气层330朝向过渡连接面353的侧面可与过渡连接面353接触，由此，便于对防水透气膜320和微孔透气层330进行定位安装。

进一步地，支撑件310还包括筒状定位部313，筒状定位部313沿第一方向x1延伸，并环绕第二环形台面354设置，透气固定层360设置于筒状定位部313所形成的空间内。

筒状定位部313沿第一方向x1延伸，使筒状支撑部311呈圆筒状或棱柱筒状等，筒状定位部313可与筒状支撑部311一体成型，或采用焊接、胶接或卡扣等形式连接。筒状定位部313的内侧面可与第二环形台面354相互垂直，筒状定位部313与透气固定层360之间可通过焊接、螺纹连接、卡扣连接、胶接等方式连接。具体地，以筒状定位部313与透气固定层360之间通过螺纹连接为例，可在筒状定位部313的内侧面以及透气固定层360的外侧面设置相互配合的螺纹，在需要将透气固定层360设置于筒状定位部313所形成的空间内时，可通过旋转透气固定层360实现。由此，可通过简单结构固定透气固定层360，从而便于将防水透气膜320和微孔透气层330固定在过渡连接面353所形成的空间内。

参见图7，图7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，第二电极420和传感器组件200位于容置空间内341，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，传感器组件200通过第二电极420和弹性电连接件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可作为传感器组件200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(Printed CircuitBoard，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，进而使得传感器组件200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传感器组件200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。

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包括光发射器210和光接收器220，光发射器210和光接收器220间隔设置，光发射器210用于发出气体检测光230，光接收器220用于接收光接收器220。光发射器210用于发出气体检测光230，气体检测光230经由光发射器210和光接收器220之间的介质光接收器220接收。光发射器210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210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。光发射器210和光接收器220可沿气体检测光230的光路方向间隔设置，气体检测光230的光路方向可以理解为气体检测光230所出射的方向，进一步地，光发射器210和光接收器220可以在光发射器210的光轴方向上间隔设置，光发射器210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210的光轴转动时，不会有明显的光学特性变化，光轴的延伸方向即可认定为光发射器210的光轴方向。光接收器220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220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。当电池内部产生气体后，至少部分气体会进入光发射器210和光接收器220之间的空间，光发射器210发出气体检测光230，气体检测光230经由光发射器210和光接收器220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220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220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。由此，光发射器210能够发出气体检测光230以被光接收器220接收，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，可在气体检测光230的光路方向上设置滤光片，滤光片允许特定波长的气体检测光230通过。滤光片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，由此，光接收器220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，而直接通过调节光发射器210的工作模式，使得光发射器210直接出射特定波长的气体检测光230。

进一步地，传感器组件200包括第一保护罩240和第二保护罩250，第一保护罩240和第二保护罩250在气体检测光230的光路方向上间隔设置，第一保护罩240配合电池外壳100密封光发射器210，第二保护罩250配合电池外壳100密封光接收器220。

第一保护罩240和第二保护罩250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240和第二保护罩250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240罩设光发射器210，第二保护罩250罩设光接收器220，能够很好的缓解光发射器210和光接收器220与电解液和/或腐蚀气体接触而被腐蚀的问题。第一保护罩240和第二保护罩250可以配合电池外壳100分别罩设光发射器210和光接收器220，示例性地，以第一保护罩240和光发射器210为例，第一保护罩240可以是呈中空的密封壳，光发射器210内置于第一保护罩240内，以通过第一保护罩240完全密封光发射器210，再通过将第一保护罩240固定在电池外壳100的内壁上。或者，第一保护罩240可以是呈中空的凹形壳，光发射器210内置于第一保护罩240的凹槽内，通过电池外壳100的内壁封堵第一保护罩240的开口端，以使第一保护罩240配合电池外壳100完全密封光发射器210。同理，第二保护罩250和光接收器220的设置方式可与第一保护罩240和光发射器210相同，在此不再赘述。

第一保护罩240和第二保护罩250在气体检测光230的光路方向上间隔设置，气体检测光230可经由第一保护罩240、第一保护罩240和第二保护罩250之间的介质和第二保护罩250被光接收器220接收。进一步地，第一保护罩240和第二保护罩250可以在光发射器210的光轴方向上间隔设置。第一保护罩240和第二保护罩250在光发射器210的光路方向上间隔设置，使得第一保护罩240和第二保护罩250之间形成允许气体经过的空间。第一保护罩240和第二保护罩250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第一保护罩240和第二保护罩250之间的空间，光发射器210发出气体检测光230，气体检测光230经由第一保护罩240和第二保护罩250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220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。

通过上述实施方式，光发射器210通过第一保护罩240单独保护，光接收器220通过第二保护罩250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210和光接收器220产生腐蚀的问题。

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 (20)

1.一种电池单体，其特征在于，所述电池单体包括电池外壳、传感器组件和支撑组件，所述传感器组件和支撑组件设置于所述电池外壳内，所述支撑组件包括防水透气膜和微孔透气层，所述电池外壳形成有容置空间，所述传感器组件设置于所述容置空间内，所述容置空间具有连通所述电池单体内部空间的连通口，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。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述微孔透气层开设有贯穿所述微孔透气层两侧表面的贯通孔，所述微孔透气层的厚度与所述贯通孔的孔径比值介于250-70000之间。

3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述微孔透气层的厚度介于0.5mm-2mm之间。

4.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述贯通孔的孔径介于30nm-2000nm之间。

5.根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，所述贯通孔的孔径介于50nm-150nm之间。

6.根据权利要求1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。

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，所述支撑组件包括支撑件，所述支撑件与所述电池外壳的内壁配合形成所述容置空间，所述支撑件设有所述连通口。

8.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述支撑件包括筒状支撑部，所述筒状支撑部沿远离所述电池外壳内壁的第一方向延伸，以使所述筒状支撑部与所述电池外壳的内壁配合形成所述容置空间，所述筒状支撑部形成所述连通口。

9.根据权利要求8所述的电池单体，其特征在于，所述支撑件包括环形定位部，所述环形定位部连接所述筒状支撑部的内壁面，并沿垂直于所述第一方向的第二方向延伸，以通过所述环形定位部形成所述连通口。

10.根据权利要求9所述的电池单体，其特征在于，所述防水透气膜设置于所述环形定位部背离所述容置空间一侧的第一环形台面。

11.根据权利要求10所述的电池单体，其特征在于，所述支撑组件还包括透气固定层，所述透气固定层与所述筒状支撑部连接，并配合所述第一环形台面将所述防水透气膜和所述微孔透气层限制在所述环形定位部和所述透气固定层之间。

12.根据权利要求11所述的电池单体，其特征在于，所述筒状支撑部远离所述电池外壳的端面包括第二环形台面，所述第一环形台面和所述第二环形台面在所述第一方向上间隔设置，所述透气固定层连接于所述第二环形台面。

13.根据权利要求12所述的电池单体，其特征在于，所述筒状支撑部的内壁面包括过渡连接面，所述过渡连接面分别连接所述第一环形台面和所述第二环形台面，所述防水透气膜和所述微孔透气层设置于所述过渡连接面所形成的空间内。

14.根据权利要求13所述的电池单体，其特征在于，所述支撑件还包括筒状定位部，所述筒状定位部沿所述第一方向延伸，并环绕所述第二环形台面设置，所述透气固定层设置于所述筒状定位部所形成的空间内。

15.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述防水透气膜具有油性。

16.根据权利要求1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，所述传感器组件设置于所述电池盖板朝向所述电池壳体一侧。

17.根据权利要求16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，所述第二电极和所述传感器组件位于所述容置空间内，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，所述传感器组件通过所述第二电极和所述弹性电连接件与所述第一电极电连接。

18.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述传感器组件包括光发射器和光接收器，所述光发射器和所述光接收器间隔设置，所述光发射器用于发出气体检测光，所述光接收器用于接收所述光接收器。

19.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1-18任意一项所述的电池单体。

20.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括权利要求1-18任意一项所述的电池单体。