WO2024259692A1 - 电池单体、电池、用电装置及储能装置 - Google Patents

电池单体、电池、用电装置及储能装置 Download PDF

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Definitions

  • the embodiments of the present application provide a battery cell, a battery, an electrical device and an energy storage device, which can effectively improve the volume energy density of the battery cell.
  • the dimensions of the inner space of the housing in three directions can be increased, further improving the volume energy density of the battery cell.
  • the shell includes the first wall, the second wall, the third wall, the fourth wall and the fifth wall that are integrally formed, and the end cap is the sixth wall.
  • the battery cell further includes a first insulating member and a second insulating member, wherein the first insulating member is disposed between the fifth wall and the electrode assembly and abuts against the fifth wall; the second insulating member is disposed between the sixth wall and the electrode assembly and abuts against the sixth wall; the maximum dimension of the first insulating member in the third direction is d 1 , and the maximum dimension of the second insulating member in the third direction is d 2 , satisfying: (W 1 -a-1.6mm)*(T 1 -b-1.6mm)*(H 1 -cd 1 -d 2 )/(W 1 *T 1 *H 1 ) ⁇ 88%, 0.3mm ⁇ d 1 ⁇ 1.2mm, and 2mm ⁇ d 2 ⁇ 10mm. In this way, the space left for the electrode assembly inside the housing becomes larger, allowing a larger electrode assembly to be placed, so that the volume energy density of the battery cell is further improved.
  • the battery cell further includes a first insulating member and a second insulating member, the first insulating member is disposed between the fifth wall and the electrode assembly and abuts against the fifth wall; the second insulating member is disposed between the sixth wall and the electrode assembly and abuts against the sixth wall; the maximum dimension of the first insulating member in the third direction is d 1 , and the maximum dimension of the second insulating member in the third direction is d 2 , satisfying: (W 1 -a-4mm)*(T 1 -b-4mm)*(H 1 -cd 1 -d 2 )/(W 1 *T 1 *H 1 ) ⁇ 85%, 0.3mm ⁇ d 1 ⁇ 1.2mm, and 2mm ⁇ d 2 ⁇ 10mm.
  • the outer shell includes a shell and two end covers, the shell having two openings relatively arranged along the third direction, and the two end covers respectively cover the openings on the corresponding sides;
  • the shell includes the first wall, the second wall, the third wall and the fourth wall which are integrally formed, and the two end covers are the fifth wall and the sixth wall respectively.
  • the battery cell further includes a third insulating member and a fourth insulating member, the third insulating member is disposed between the fifth wall and the electrode assembly and abuts against the fifth wall; the fourth insulating member is disposed between the sixth wall and the electrode assembly and abuts against the sixth wall; the maximum dimension of the third insulating member in the third direction is d 3 , and the maximum dimension of the fourth insulating member in the third direction is d 4 , satisfying: (W 1 -a-1.6mm)*(T 1 -b-1.6mm)*(H 1 -cd 3 -d 4 )/(W 1 *T 1 *H 1 ) ⁇ 88%, 2mm ⁇ d 3 ⁇ 10mm, and 2mm ⁇ d 4 ⁇ 10mm.
  • the battery cell further includes a third insulating member and a fourth insulating member, the third insulating member is disposed between the fifth wall and the electrode assembly and abuts against the fifth wall; the fourth insulating member is disposed between the sixth wall and the electrode assembly and abuts against the sixth wall; the maximum dimension of the third insulating member in the third direction is d 3 , and the maximum dimension of the fourth insulating member in the third direction is d 4 , satisfying: (W 1 -a-4mm)*(T 1 -b-4mm)*(H 1 -cd 3 -d 4 )/(W 1 *T 1 *H 1 ) ⁇ 85%, 2mm ⁇ d 3 ⁇ 10mm, and 2mm ⁇ d 4 ⁇ 10mm.
  • 3000 cm 3 ⁇ W 1 *T 1 *H 1 ⁇ 40000 cm 3 when the ratio of the volume to the volume of the housing is above 90%, the wall thickness of the housing is not too small, thereby meeting the requirements for the structural strength and rigidity of the housing; on the other hand, the capacity and current of the battery cell can be controlled within a suitable range, reducing the heat generated by the battery cell and reducing the risk of damage to components in the circuit.
  • the electrode assembly includes a body and an electrode ear extending from the body, the body is flat, the maximum dimension of the body in the first direction is W 2 , the maximum dimension of the body in the second direction is T 2 , and the maximum dimension of the body in the third direction is The size is H 2 , satisfying: (W 2 *T 2 *H 2 )/(W 1 *T 1 *H 1 ) ⁇ 80%.
  • the electrode assembly can make full use of the internal space of the shell, and the case where the volume of the shell is large and the volume of the electrode assembly is small will not occur, thereby improving the volume energy density of the battery cell and reducing the movement of the electrode assembly in the shell.
  • W 2 /(W 1 -a) ⁇ 91.5%
  • T 2 /(T 1 -b) ⁇ 93.2%
  • H 2 /(H 1 -c) ⁇ 94.0%.
  • the electrode assembly is a winding structure
  • the main body includes a straight area, a first bending area and a second bending area, along the first direction, the first bending area and the second bending area are respectively located at two ends of the straight area
  • the first bending area includes a plurality of first bending portions arranged in a stacked manner, along the first direction, the distance between the inner vertex of the innermost first bending portion of the plurality of first bending portions and the outer vertex of the outermost first bending portion is W 3
  • the second bending area includes a plurality of second bending portions arranged in a stacked manner, along the first direction, the distance between the inner vertex of the innermost second bending portion of the plurality of second bending portions and the outer vertex of the outermost second bending portion is W 4 ; satisfying: (W 3 +W 4 )/W 2 ⁇ 30%.
  • the proportion of the size of the first bending area and the second bending area in the first direction is reduced, and the proportion of the size of the straight area in the first direction is increased, thereby reducing the volume proportion of the gap between the bending area and the inner surface of the shell, thereby improving the effective utilization rate of the internal space of the shell and improving the volume energy density of the battery cell.
  • the first wall, the second wall, the third wall, the fourth wall, the fifth wall and the sixth wall are all made of aluminum alloy, and the aluminum alloy includes the following components in percentage by mass: aluminum ⁇ 96.7%, 0.05% ⁇ copper ⁇ 0.2%, iron ⁇ 0.7%, manganese ⁇ 1.5%, silicon ⁇ 0.6%, zinc ⁇ 0.1%, other single element components ⁇ 0.05%, and other elements in total ⁇ 0.15%. In this way, a stronger aluminum alloy can be obtained. Using the aluminum alloy as the material of the shell can significantly improve the shell's ability to resist impact and improve the reliability of the battery cell.
  • the housing includes a shell and an end cover, the shell has an opening, the end cover covers the opening, and the end cover is welded to the shell; the shell includes the first wall, the second wall, the third wall, the fourth wall and the fifth wall formed in one piece, and the end cover is the sixth wall; the thickness of the first wall and the second wall is a 1 , the thickness of the third wall and the fourth wall is b 1 , the thickness of the fifth wall is c 1 , and the thickness of the sixth wall is c 2 , satisfying: c 2 >c 1 , c 1 >a 1 , c 1 >b 1 .
  • the battery cell includes an electrode terminal, the electrode terminal is disposed on the end cover or the fifth wall, and the electrode terminal is electrically connected to the electrode assembly.
  • the battery cell includes an electrode terminal, the electrode terminal is disposed on the end cover, and the electrode terminal is electrically connected to the electrode assembly.
  • 40 mm ⁇ T 1 ⁇ 150 mm In some embodiments, 40 mm ⁇ T 1 ⁇ 150 mm.
  • the wall thickness of the shell 1 needs to be designed to be smaller, which will result in a smaller load it can withstand.
  • the structural strength and rigidity of the shell 1 are insufficient, and it is easy to deform or break, which is not conducive to the safety of the battery cell 10.
  • Figure 13 is a front view of two electrode assemblies 2 in Figure 6
  • Figure 14 is a side view of two electrode assemblies 2 in Figure 6
  • Figure 15 is a top view of two electrode assemblies 2 in Figure 6
  • Figure 16 is a cross-sectional view of one electrode assembly 2 in Figure 6.
  • the negative electrode active material layer and the area of the negative electrode collector coated with the negative electrode active material layer form a negative electrode coating area, and the area of the negative electrode collector not coated with the negative electrode active position layer forms a negative electrode ear 23, and the negative electrode ear 23 protrudes from the negative electrode coating area.
  • the positive electrode coating region and the negative electrode coating region are disposed opposite to each other, and the positive electrode coating region, the negative electrode coating region, and the separator form a body 21 of the electrode assembly 2 .
  • the electrode assembly 2 may be a wound structure formed by winding a positive electrode sheet, a separator and a negative electrode sheet, or a laminated structure formed by stacking a positive electrode sheet, a separator and a negative electrode sheet. It is understood that no matter whether the electrode assembly 2 is a wound structure or a laminated structure, the main body 21 may be a flat body.
  • the electrode assembly 2 can fully utilize the internal space of the housing 1, and the situation where the volume of the housing 1 is large and the volume of the electrode assembly 2 is small will not occur.
  • the volume energy density of the battery cell 10 is improved, and the movement of the electrode assembly 2 in the housing 1 is reduced.
  • the ratio of W2 to W1 -a By setting the ratio of W2 to W1 -a to be above 91.5%, the space utilization rate inside the housing 1 in the first direction X can be improved; under the same chemical material system, the volume energy density of the battery cell 10 can be improved.
  • the ratio of W2 to W1- a can be any value above 91.5%, for example, 91.6%, 91.8%, 92.0%, 92.5%, 93.0%, 93.5%, 94.0%, 94.5%, 95.0%, etc.
  • the ratio of T2 to T2 - b can be any value above 93.2%, for example, 93.5%, 94.0%, 94.5%, 95.0%, 95.5%, 96.0%, 96.5%, 97.0%, 97.5%, etc.
  • the ratio of H2 to H1 - c By setting the ratio of H2 to H1 - c to be above 94.0%, the space utilization rate inside the housing 1 in the third direction Z can be improved; under the same chemical material system, the volume energy density of the battery cell 10 can be improved.
  • the ratio of H2 to H1 - c can be any value above 94.0%, for example, 94.5%, 95.0%, 95.5%, 96.0%, 96.5%, 97.0%, 97.5%, 98.0%, 98.5%, etc.
  • the electrode assembly 2 is a wound structure, the winding center line of the electrode assembly 2 is arranged along the third direction Z, and the positive electrode tab 22 and the negative electrode tab 23 are located at the same end of the body 21 and are both arranged toward the end cap 12.
  • the embodiments of the present application are not limited thereto.
  • Figure 17 is an exploded view of a battery cell provided in some other embodiments of the present application
  • Figure 18 is a front view of the electrode assembly in Figure 17
  • Figure 19 is a top view of the electrode assembly in Figure 17.
  • the electrode assembly 2 is a wound structure, the winding center line of the electrode assembly 2 is arranged along the first direction X, the positive electrode ear 22 and the negative electrode ear 23 are located at opposite ends of the main body 21, the positive electrode ear 22 is arranged toward the first wall 101, and the negative electrode ear 23 is arranged toward the second wall 102.
  • the first bending zone B1 and the second bending zone B2 are respectively located at the two ends of the straight zone A, that is, the first bending zone B1, the straight zone A and the second bending zone B2 are arranged along the first direction X, and the winding centerline direction of the electrode assembly 2 is the third direction Z.
  • the first bending zone B1 includes a plurality of first bending portions arranged in a stacked manner, and along the first direction X, the distance between the inner vertex of the innermost first bending portion of the plurality of first bending portions and the outer vertex of the outermost first bending portion is W 3 ;
  • the second bending zone B2 includes a plurality of second bending portions arranged in a stacked manner, and along the first direction X, the distance between the inner vertex of the innermost second bending portion of the plurality of second bending portions and the outer vertex of the outermost second bending portion is W 4 ; satisfying: (W 3 +W 4 )/W 2 ⁇ 30%.
  • the first bend in the innermost layer among the plurality of first bends refers to a first bend that is closest to the winding center line of the electrode assembly 2. If the innermost layer of the electrode assembly 2 is the separator 26, the first bend in the innermost layer is the bend of the separator 26. If the innermost layer of the electrode assembly 2 is the positive electrode sheet 24, the first bend in the innermost layer is the bend of the positive electrode sheet 24. If the innermost layer of the electrode assembly 2 is the negative electrode sheet 25, the first bend in the innermost layer is the bend of the negative electrode sheet 25.
  • the “inner vertex of the innermost first bend portion” refers to the point on the inner surface of the innermost first bend portion (i.e., the surface facing the winding center line of the electrode assembly 2) that is farthest from the winding center line of the electrode assembly 2.
  • the innermost second bend among the plurality of second bends refers to a second bend that is closest to the winding center line of the electrode assembly 2. If the innermost layer of the electrode assembly 2 is the separator 26, the innermost second bend is the bend of the separator 26. If the innermost layer of the electrode assembly 2 is the positive electrode sheet 24, the innermost second bend is the bend of the positive electrode sheet 24. If the innermost layer of the electrode assembly 2 is the negative electrode sheet 25, the innermost second bend is the bend of the negative electrode sheet 25.
  • the “inner vertex of the innermost second bend portion” refers to the point on the inner surface of the innermost second bend portion (i.e., the surface facing the winding center line of the electrode assembly 2) that is farthest from the winding center line of the electrode assembly 2.
  • the housing 1 is in the shape of a straight parallelepiped, unlike the straight area A, the bending area cannot be completely fitted with the inner surface of the housing 1, and there is a gap between the two.
  • W3 is approximately equal to the size of the first bending area B1 in the first direction X
  • W4 is approximately equal to the size of the second bending area B2 in the first direction X.
  • the material of the first wall 101, the second wall 102, the third wall 103, the fourth wall 104, the fifth wall 105 and the sixth wall 106 all include aluminum alloy, and the aluminum alloy includes the following components in mass percentage: aluminum ⁇ 96.7%, 0.05% ⁇ copper ⁇ 0.2%, iron ⁇ 0.7%, manganese ⁇ 1.5%, silicon ⁇ 0.6%, zinc ⁇ 0.1%, other single element components ⁇ 0.05%, and other elements The total composition is ⁇ 0.15%.
  • an aluminum alloy with higher strength can be obtained.
  • Using the aluminum alloy as the material of the shell 1 can significantly improve the ability of the shell 1 to resist impact and improve the reliability of the battery cell 10.
  • the housing 1 includes a shell 11 and an end cover 12.
  • the shell 11 has an opening.
  • the end cover 12 covers the opening, and the end cover 12 is welded to the shell 11.
  • the first wall 101, the second wall 102, the third wall 103, the fourth wall 104 and the fifth wall 105 are integrally formed and serve as the shell 11.
  • the sixth wall 106 is separately formed from the other five walls, and the sixth wall 106 serves as the end cover 12.
  • the thickness of the first wall 101 and the second wall 102 is a 1
  • the thickness of the third wall 103 and the fourth wall 104 is b 1
  • the thickness of the fifth wall 105 is c 1
  • the thickness of the sixth wall 106 is c 2 , satisfying: c 2 >c 1 , c 1 >a 1 , c 1 >b 1 .
  • the battery cell 10 is usually used with the end cover facing upward or downward.
  • the particles such as carbon powder, metal chips, etc.
  • the strength of the bottom of the shell will be weakened, which is not conducive to resisting the impact from the electrode assembly 2 or the outside, and affecting the reliability of the battery cell 10.
  • the thickness of the fifth wall 105 is designed to be thicker, so that the thickness of the fifth wall 105 is greater than the thickness of the first wall 101 and the second wall 102, and greater than the thickness of the third wall 103 and the fourth wall 104 (i.e., c 1 >a 1 , c 1 >b 1 ).
  • the volume of the battery cell 10 is larger, and the volume of the electrode assembly 2 is also larger. Under the same chemical material system, the larger the volume of the electrode assembly 2, the greater the gas generation of the battery cell 10 during the cycle, and the greater the internal gas pressure of the battery cell 10.
  • the thickness of the end cap 12 is designed to be thicker, so that the thickness of the end cap 12 is greater than the thickness of the fifth wall 105 (i.e., c 2 >c 1 ), which can allow a weld with a larger width or thickness to be formed between the end cap 12 and the shell 11, thereby improving the welding strength, reducing the risk of tearing of the weld, and improving the reliability of the battery cell 10.
  • increasing the thickness of the end cap 12 can reduce the amount of material and reduce costs compared to increasing the thickness of the shell 11.
  • Increasing the thickness of the shell 11 means that at least the thickness of the first wall 101, the second wall 102, the third wall 103 and the fourth wall 104 welded to the end cap 12 must be increased, which significantly increases the amount of material and is costly.
  • the areas of the third wall 103 and the fourth wall 104 are greater than the areas of the first wall 101 and the second wall 102, and the areas of the third wall 103 and the fourth wall 104 are greater than the areas of the fifth wall 105 and the sixth wall 106, satisfying: b 1 ⁇ a 1 .
  • the third wall 103 and the fourth wall 104 are the two walls with the largest area of the housing 1, that is, the large surface of the battery cell 10.
  • the expansion amount of the electrode assembly 2 in the large surface direction is much larger than the expansion amount in other directions.
  • the thickness of the third wall 103 and the fourth wall 104 is designed to be smaller, so that the thickness of the third wall 103 and the fourth wall 104 is smaller than the thickness of the first wall 101 and the second wall 102 (that is, b 1 ⁇ a 1 ).
  • the sixth wall 106 serves as the end cover 12, in some embodiments of the present application, 0.5 mm ⁇ a 1 ⁇ 1.5 mm, 0.5 mm ⁇ b 1 ⁇ 1.5 mm, 1.0 mm ⁇ c 1 ⁇ 2.5 mm, and 1.5 mm ⁇ c 2 ⁇ 4 mm.
  • a1 can be any value between 0.5mm and 1.5mm, for example, 0.5mm, 0.6mm, 0.7mm, 0.8mm, 0.9mm, 1.0mm, 1.1mm, 1.2mm, 1.3mm, 1.4mm, 1.5mm, etc.
  • a 1 is set to 0.5 mm to 1.5 mm, which can ensure the volume energy density of the battery cell 10 while ensuring the structural strength of the housing 1 in the third direction Z.
  • b1 can be any value between 0.5mm and 1.5mm, for example, 0.5mm, 0.6mm, 0.7mm, 0.8mm, 0.9mm, 1.0mm, 1.1mm, 1.2mm, 1.3mm, 1.4mm, 1.5mm, etc.
  • the thickness of the third wall 103 and the fourth wall 104 is too small, and when the electrode assembly 2 expands, the third wall 103 and the fourth wall 104 are easily squeezed and broken; when b 1 >1.5 mm, the thickness of the third wall 103 and the fourth wall 104 is large, and the structural strength and rigidity are also large, which makes it difficult to absorb the expansion of the electrode assembly 2, resulting in stress concentration inside the electrode assembly 2, the "lithium precipitation" phenomenon, and the cycle life decay.
  • b 1 is set to 0.5 mm to 1.5 mm, so that the structural strength and rigidity of the third wall 103 and the fourth wall 104 are moderate, which can allow the electrode assembly 2 to expand and will not be squeezed and broken by the electrode assembly 2.
  • c1 can be any value between 1.0mm and 2.5mm, for example, 1.0mm, 1.1mm, 1.2mm, 1.3mm, 1.4mm, 1.5mm, 1.6mm, 1.7mm, 1.8mm, 1.9mm, 2.0mm, 2.1mm, 2.2mm, 2.3mm, 2.4mm, 2.5mm, etc.
  • c 1 When c 1 ⁇ 1.0 mm, the thickness of the fifth wall 105 is too small. After long-term corrosion by the particles deposited thereon, the residual thickness of the fifth wall 105 is even smaller. When the electrode assembly 2 moves in the housing 1, the fifth wall 105 is difficult to resist the impact of the electrode assembly 2 and is prone to rupture. When c 1 >2.5 mm, the thickness of the fifth wall 105 is too large, which is not conducive to improving the volume energy density of the battery cell 10 and has a high cost. In this embodiment, c 1 is set to 1.0 mm to 2.5 mm, which can ensure the volume energy density of the battery cell 10 while ensuring the ability of the fifth wall 105 to resist the impact of the electrode assembly 2.
  • the electrode terminal can be provided on the end cap 12 or on the fifth wall 105.
  • the electrode terminal is electrically connected to the electrode assembly 2.
  • the sixth wall 106 serves as an end cover, in order to further increase the volume ratio of the internal space of the shell 1 and improve the volume energy density of the battery cell 10, in some embodiments of the present application, ( W1-2 * a1 )*( T1-2 * b1 )*( H1 - c1 - c2 )/( W1 * T1 * H1 ) ⁇ 95%.
  • the housing 1 includes a shell 11 and two end covers 12.
  • the shell 11 has a Two openings are arranged opposite to each other in the three directions Z, and two end covers 12 are respectively covered on the openings on the corresponding sides, and the end covers 12 are welded to the shell 11;
  • the first wall 101, the second wall 102, the third wall 103 and the fourth wall 104 are integrally formed and serve as the shell 11, and the fifth wall 105 and the sixth wall 106 serve as two end covers 12 respectively;
  • the thickness of the first wall 101 and the second wall 102 is a 1
  • the thickness of the third wall 103 and the fourth wall 104 is b 1
  • the thickness of the fifth wall 105 is c 1
  • the two end caps 12 required for the battery cell 10 can be produced using the same set of molds, thereby reducing the number of molds and production costs.
  • increasing the thickness of the end cap 12 can reduce the amount of material used and reduce costs.
  • the width and height of the battery cell 10 are both greater than or equal to twice the thickness of the battery cell 10 , that is, W 1 /T 1 ⁇ 2, H 1 /T 1 ⁇ 2.
  • the width of the battery cell 10 is much larger than its height.
  • the third wall 103 and the fourth wall 104 are narrow and long plates, and it is difficult to ensure the structural strength and rigidity of the battery cell 10 in the height direction.
  • the fifth wall 105 and/or the sixth wall 106 are subjected to external force in the height direction of the battery cell 10, the third wall 103 and the fourth wall 104 are prone to bending and deformation.
  • the width and height of the battery cell 10 are close to each other, thereby improving the structural strength and rigidity of the battery cell 10 in the width and height directions and reducing the possibility of deformation of the battery cell 10.
  • 40 mm ⁇ T 1 ⁇ 150 mm 40 mm ⁇ T 1 ⁇ 150 mm.
  • T1 between 40 mm and 150 mm, it is possible to increase the size ratio of the internal space of the shell 1 in the thickness direction of the battery cell 10, thereby increasing the volume energy density of the battery cell 10, while ensuring the timely heat dissipation of the inner electrode sheet of the electrode assembly 2.
  • the height direction of the battery cell 10 is parallel to the gravity direction, the battery cell 10 includes an electrolyte, and 120 mm ⁇ H 1 ⁇ 400 mm.
  • the heights of the battery cell 10 and the electrode assembly 2 are too high. Since the height direction of the battery cell 10 is parallel to the gravity direction, the excessive height of the electrode assembly 2 will make it difficult for the electrolyte to reach the top of the electrode assembly 2. The top of the electrode assembly 2 cannot be fully infiltrated by the electrolyte and cannot function, resulting in a decrease in the energy density of the battery cell 10.
  • the internal space of the housing 1 can be increased in the width direction of the battery cell 10 to increase the volume energy density of the battery cell 10, while ensuring the overall structural strength and rigidity of the battery cell 10.
  • the battery cell 10 is a lithium-ion battery
  • the positive electrode active material of the battery cell 10 includes a lithium-containing phosphate
  • the capacity of the battery cell 10 is C, and the following conditions are satisfied: C ⁇ 350 Ah, C/((W 1 -a)*(T 1 -b)*(H 1 -c)) ⁇ 118 Ah/L.
  • the lithium-containing phosphate may include, but is not limited to, one or more of lithium iron phosphate, lithium manganese phosphate, lithium cobalt phosphate, and lithium nickel phosphate.
  • the positive electrode active material of the battery cell 10 includes a lithium transition metal oxide
  • the capacity of the battery cell 10 is C, satisfying: C ⁇ 650Ah, C/((W 1 -a)*(T 1 -b)*(H 1 -c)) ⁇ 190Ah/L.
  • the lithium transition metal oxide may include, but is not limited to, one or more of lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium manganese oxide, lithium nickel cobalt oxide, lithium manganese cobalt oxide, lithium nickel manganese oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide, and lithium nickel cobalt aluminum oxide.
  • the battery cell 10 is a sodium ion battery, and the capacity of the battery cell 10 is C, satisfying: C ⁇ 260Ah, C/((W 1 -a)*(T 1 -b)*(H 1 -c)) ⁇ 87Ah/L.
  • An embodiment of the present application provides a battery 100 , including a battery case 20 and a battery cell 10 provided in any one of the above embodiments, wherein the battery cell 10 is accommodated in the battery case 20 .
  • An embodiment of the present application provides an electrical device, comprising a battery provided by any one of the above embodiments.
  • An embodiment of the present application provides an energy storage device 2000 , including an energy storage box 400 and a battery cell 10 provided in any one of the above embodiments.
  • the energy storage box 400 includes a battery compartment 401 , and the battery cell 10 is accommodated in the battery compartment 401 .
  • the sum of the volumes of the plurality of battery cells 10 is V 1
  • the volume of the battery compartment 401 is V 2 , satisfying: 0.5 ⁇ V 1 /V 2 ⁇ 0.95.
  • V1 is the sum of the volumes of all battery cells 10 in the battery compartment. If the volumes of all battery cells 10 in the battery compartment 401 are equal, V1 is the product of the volume of each battery cell 10 and the number of battery cells 10.
  • V2 is the volume of the three-dimensional space defined by the inner contour of the battery compartment 401. In the energy storage device 2000, V1 / V2 can be defined as the space utilization rate.
  • the The space utilization rate of the energy storage device 2000 is improved by arranging more battery cells 10 in the battery compartment 401 of the energy storage box 400, that is, arranging more energy providing structures in a unit space, thereby improving the energy density and thus increasing the capacity without expanding the occupied space.
  • the ratio of the sum of the volumes of the plurality of battery cells 10 to the volume of the battery compartment 401 satisfies: V 1 /V 2 ⁇ 0.55.
  • the ratio of the sum of the volumes of the plurality of battery cells 10 to the volume of the battery compartment 401 satisfies: V 1 /V 2 ⁇ 0.65.
  • the ratio of the sum of the volumes of the plurality of battery cells 10 to the volume of the battery compartment 401 satisfies: V 1 /V 2 ⁇ 0.75.
  • V 1 /V 2 is usually 95%, ie, V 1 /V 2 ⁇ 95%.

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Abstract

本申请实施例提供了一种电池单体、电池、用电装置及储能装置。电池单体包括外壳和至少一个电极组件，电极组件容纳于外壳内，外壳呈直平行六面体，外壳在第一方向上的尺寸为W1，外壳在第二方向上的尺寸为T1，外壳在第三方向上的尺寸为H1，第一方向、第二方向和第三方向相互垂直；外壳包括沿第一方向相对设置的第一壁和第二壁、沿第二方向相对设置的第三壁和第四壁、沿第三方向相对设置的第五壁和第六壁，第一壁和第二壁的厚度之和为a，第三壁和第四壁的厚度之和为b，第五壁和第六壁的厚度之和为c，(W1-a)*(T1-b)*(H1-c)/(W1*T1*H1)≥90％。这样，在相同的化学材料体系下，电池单体的体积能量密度可以得到提高。

Description

电池单体、电池、用电装置及储能装置 技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池单体、电池、用电装置及储能装置。
背景技术
随着新能源技术的发展，电池的应用越来越广泛，例如应用于手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、储能装置、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等上。
在电池技术的发展中，如何提高电池单体的体积能量密度，是电池技术中一个亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种电池单体、电池、用电装置及储能装置，能够有效提高电池单体的体积能量密度。
第一方面，本申请实施例提供一种电池单体，包括：外壳，所述外壳呈直平行六面体，所述外壳在第一方向上的尺寸为W1，所述外壳在第二方向上的尺寸为T1，所述外壳在第三方向上的尺寸为H1，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向相互垂直；至少一个电极组件，所述电极组件容纳于所述外壳内；所述外壳包括沿所述第一方向相对设置的第一壁和第二壁、沿所述第二方向相对设置的第三壁和第四壁、沿所述第三方向相对设置的第五壁和第六壁，所述第一壁和所述第二壁的厚度之和为a，所述第三壁和所述第四壁的厚度之和为b，所述第五壁和所述第六壁的厚度之和为c，满足：(W1-a)*(T1-b)*(H1-c)/(W1*T1*H1)≥90％。
上述技术方案中，将电池单体的外壳的容积与外壳的体积的比值设定为90％以上，使得外壳的内部空间变大，外壳内部可以容纳更大的电极组件和更多的电解液，在相同的化学材料体系下，电池单体的体积能量密度可以得到提高。
在一些实施例中，(W1-a)/W1≥97.0％，(T1-b)/T1≥96.5％，且(H1-c)/H1≥96.5％。这样，可以提高外壳内部空间在三个方向上尺寸占比，进一步提高电池单体的体积能量密度。
在一些实施例中，所述壳体包括一体成型的所述第一壁、所述第二壁、所述第三壁、所述第四壁和所述第五壁，所述端盖为所述第六壁。
在一些实施例中，所述电池单体还包括第一绝缘件和第二绝缘件，所述第一绝缘件设置于所述第五壁和所述电极组件之间，并与所述第五壁抵接；所述第二绝缘件设置于所述第六壁和所述电极组件之间，并与所述第六壁抵接；所述第一绝缘件在所述第三方向上的最大尺寸为d1，所述第二绝缘件在所述第三方向上的最大尺寸为d2，满足：(W1-a-1.6mm)*(T1-b-1.6mm)*(H1-c-d1-d2)/(W1*T1*H1)≥88％，0.3mm≤d1≤1.2mm，且2mm≤d2≤10mm。这样使得外壳的内部留给电极组件的空间变大，允许放置体积更大的电极组件，以使电池单体的体积能量密度进一步得到提高。
在一些实施例中，所述电池单体还包括第一绝缘件和第二绝缘件，所述第一绝缘件设置于所述第五壁和所述电极组件之间，并与所述第五壁抵接；所述第二绝缘件设置于所述第六壁和所述电极组件之间，并与所述第六壁抵接；所述第一绝缘件在所述第三方向上的最大尺寸为d1，所述第二绝缘件在所述第三方向上的最大尺寸为d2，满足：(W1-a-4mm)*(T1-b-4mm)*(H1-c-d1-d2)/(W1*T1*H1)≥85％，0.3mm≤d1≤1.2mm，且2mm≤d2≤10mm。
在一些实施例中，所述外壳包括壳体和两个端盖，所述壳体具有沿所述第三方向相对设置的两个开口，两个所述端盖分别盖合于对应侧的所述开口；所述壳体包括一体成型的所述第一壁、所述第二壁、所述第三壁和所述第四壁，两个所述端盖分别为所述第五壁和所述第六壁。
在一些实施例中，所述电池单体还包括第三绝缘件和第四绝缘件，所述第三绝缘件设置于所述第五壁和所述电极组件之间，并与所述第五壁抵接；所述第四绝缘件设置于所述第六壁和所述电极组件之间，并与所述第六壁抵接；所述第三绝缘件在所述第三方向上的最大尺寸为d3，所述第四绝缘件在所述第三方向上的最大尺寸为d4，满足：(W1-a-1.6mm)*(T1-b-1.6mm)*(H1-c-d3-d4)/(W1*T1*H1)≥88％，2mm≤d3≤10mm，且2mm≤d4≤10mm。
在一些实施例中，所述电池单体还包括第三绝缘件和第四绝缘件，所述第三绝缘件设置于所述第五壁和所述电极组件之间，并与所述第五壁抵接；所述第四绝缘件设置于所述第六壁和所述电极组件之间，并与所述第六壁抵接；所述第三绝缘件在所述第三方向上的最大尺寸为d3，所述第四绝缘件在所述第三方向上的最大尺寸为d4，满足：(W1-a-4mm)*(T1-b-4mm)*(H1-c-d3-d4)/(W1*T1*H1)≥85％，2mm≤d3≤10mm，且2mm≤d4≤10mm。
在一些实施例中，3000cm3≤W1*T1*H1≤40000cm3。这样，一方面使得在满足外壳的容积与体积的比值在90％以上时，外壳的壁厚不至于太小，从而能够满足对外壳的结构强度和刚度的要求；另一方面可以将电池单体的容量和电流控制在合适的范围内，减少电池单体的发热量，降低电路中的元器件损坏的风险。
在一些实施例中，3200cm3≤W1*T1*H1≤32000cm3。
在一些实施例中，3720cm3≤W1*T1*H1≤12500cm3。
在一些实施例中，4000cm3≤W1*T1*H1≤6000cm3。
在一些实施例中，所述电极组件包括主体和从所述主体伸出的极耳，所述主体呈扁平体，所述主体在所述第一方向上的最大尺寸为W2，所述主体在所述第二方向上的最大尺寸为T2，所述主体在所述第三方向上的最大 尺寸为H2，满足：(W2*T2*H2)/(W1*T1*H1)≥80％。这样，电极组件能够充分利用外壳的内部空间，不会出现外壳的容积大，而电极组件的体积小的情况，提高电池单体的体积能量密度，减小电极组件在外壳内的窜动。
在一些实施例中，W2/(W1-a)≥91.5％，T2/(T1-b)≥93.2％，且H2/(H1-c)≥94.0％。
在一些实施例中，所述电极组件为卷绕式结构，所述主体包括平直区、第一弯折区和第二弯折区，沿所述第一方向，所述第一弯折区和所述第二弯折区分别位于所述平直区的两端；所述第一弯折区包括层叠设置的多个第一弯折部，沿所述第一方向，多个所述第一弯折部中最内层的第一弯折部的内侧顶点与最外层的第一弯折部的外侧顶点之间的距离为W3；所述第二弯折区包括层叠设置的多个第二弯折部，沿所述第一方向，多个所述第二弯折部中最内层的第二弯折部的内侧顶点与最外层的第二弯折部的外侧顶点之间的距离为W4；满足：(W3+W4)/W2≤30％。这样，第一弯折区和第二弯折区在第一方向上的尺寸所占的比例减小，平直区在第一方向上的尺寸所占的比例增大，从而使弯折区与外壳内表面的空隙的体积占比减小，从而提高外壳的内部空间的有效利用率，提升电池单体的体积能量密度。
在一些实施例中，所述第一壁、所述第二壁、所述第三壁、所述第四壁、所述第五壁和所述第六壁的材质均包括铝合金，所述铝合金包括以下质量百分含量的成分：铝≥96.7％，0.05％≤铜≤0.2％，铁≤0.7％，锰≤1.5％，硅≤0.6％，锌≤0.1％，其他单个元素成分≤0.05％，其他元素总成分≤0.15％。这样可以获得一种强度更高的铝合金，采用该铝合金作为外壳的材料，能够显著提升外壳抵抗冲击的能力，提高电池单体的可靠性
在一些实施例中，所述外壳包括壳体和端盖，所述壳体具有开口，所述端盖盖合于所述开口，所述端盖与所述壳体焊接连接；所述壳体包括一体成型的所述第一壁、所述第二壁、所述第三壁、所述第四壁和所述第五壁，所述端盖为所述第六壁；所述第一壁与所述第二壁的厚度均为a1，所述第三壁和所述第四壁的厚度均为b1，所述第五壁的厚度为c1，所述第六壁的厚度为c2，满足：c2＞c1，c1＞a1，c1＞b1。
在一些实施例中，0.5mm≤a1≤1.5mm，0.5≤b1≤1.5mm，1.0mm≤c1≤2.5mm，1.5mm≤c2≤4mm。
在一些实施例中，所述电池单体包括电极端子，所述电极端子设置于所述端盖或所述第五壁，所述电极端子与所述电极组件电连接。
在一些实施例中，(W1-2*a1)*(T1-2*b1)*(H1-c1-c2)/(W1*T1*H1)≥95％。
在一些实施例中，所述外壳包括壳体和两个端盖，所述壳体具有沿所述第三方向相对设置的两个开口，两个所述端盖分别盖合于对应侧的所述开口，所述端盖与所述壳体焊接连接；所述壳体包括一体成型的所述第一壁、所述第二壁、所述第三壁和所述第四壁，两个所述端盖分别为所述第五壁和所述第六壁；所述第一壁与所述第二壁的厚度均为a1，所述第三壁和所述第四壁的厚度均为b1，所述第五壁的厚度为c1，所述第六壁的厚度为c2，满足：c2＝c1，c1＞a1，c1＞b1。
在一些实施例中，0.5mm≤a1≤1.5mm，0.5≤b1≤1.5mm，1.5mm≤c2≤4mm。
在一些实施例中，所述电池单体包括电极端子，所述电极端子设置于所述端盖，所述电极端子与所述电极组件电连接。
在一些实施例中，(W1-2*a1)*(T1-2*b1)*(H1-2*c1)/(W1*T1*H1)≥95％。
在一些实施例中，T1＜W1，T1＜H1，2≤W1/T1≤10，2≤H1/T1≤10，0.7≤W1/H1≤1.6。
在一些实施例中，40mm≤T1≤150mm。
在一些实施例中，所述第三方向平行于重力方向，所述电池单体包括电解液，120mm≤H1≤400mm。
在一些实施例中，150mm≤W1≤1500mm。
在一些实施例中，所述电池单体的正极材料包括含锂磷酸盐，所述电池单体的容量为C，满足：C≥350Ah，C/((W1-a)*(T1-b)*(H1-c))≥118Ah/L。
在一些实施例中，所述电池单体的正极材料包括锂过渡金属氧化物，所述电池单体的容量为C，满足：C≥650Ah，C/((W1-a)*(T1-b)*(H1-c))≥190Ah/L。
在一些实施例中，所述电池单体为钠离子电池，所述电池单体的容量为C，满足：C≥260Ah，C/((W1-a)*(T1-b)*(H1-c))≥87Ah/L。
第二方面，本申请实施例提供一种电池，包括电池箱体和第一方面任意一个实施例提供的电池单体，电池单体容纳于电池箱体内。
第三方面，本申请实施例提供一种用电装置，包括第二方面任意一个实施例提供的电池。
第四方面，本申请实施例提供一种储能装置，包括储能箱体和多个第一方面任意一个实施例提供的电池单体，储能箱体包括电池仓，多个电池单体容纳于电池仓内。
在一些实施例中，所述电池单体包括电极端子，所述电极端子设置于所述外壳，多个所述电池单体的所述外壳的体积之和为V1，所述电池仓的体积为V2，满足：0.5≤V1/V2≤0.95。这样，可以提高储能装置的空间利用率，在储能箱体的电池仓内布置更多的电池单体，即在单位空间内布置更多的能量提供结构，由此可以提高能量密度，从而在不扩大占用空间的情况下提高容量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图；
图2为本申请一些实施例提供的电池的爆炸图；
图3为本申请一些实施例提供的储能装置的结构示意图；
图4为图3所示的储能装置的内部结构示意图；
图5为本申请一些实施例提供的电池单体的结构示意图；
图6为图5所示的电池单体的爆炸图；
图7为图5所示的电池单体沿XZ平面剖切的剖视爆炸图；
图8为图5所示的电池单体沿YZ平面剖切的剖视爆炸图；
图9为本申请另一些实施例提供的电池单体的结构示意图；
图10为图9所示的电池单体的爆炸图。
图11为图10所示的电池单体沿XZ平面剖切的剖视爆炸图；
图12为图10所示的电池单体沿YZ平面剖切的剖视爆炸图；
图13为图6所示的电极组件的正视图；
图14为图6所示的电极组件的侧视图；
图15为图6所示的电极组件的俯视图；
图16为图6所示的电极组件的剖视图；
图17为本申请再一些实施例提供的电池单体的爆炸图；
图18为图17所示的电极组件的正视图；
图19为图17所示的电极组件的侧视图。
图标：1-外壳；11-壳体；12-端盖；101-第一壁；102-第二壁；103-第三壁；104-第四壁，105-第五壁；106-第六壁；121-正电极端子；122-负电极端子；141-第一绝缘件；142-第二绝缘件；143-第三绝缘件；144-第四绝缘件；2-电极组件；21-主体；22-正极耳；23-负极耳；24-正极片；25-负极片；26-隔离膜；10-电池单体；20-电池箱体；201-第一部分；202-第二部分；100-电池；200-控制器；300-马达；400-储能箱体；401-电池仓；402-电气仓；403-立柱；404-电池托架；1000-车辆；2000-储能装置；A-平直区；B1-第一弯折区；B2-第二弯折区；X-第一方向；Y-第二方向；Z-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。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。
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块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的电池箱体。电池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。
电池单体包括外壳、电极组件和电解液，外壳用于收容电极组件和电解液。电极组件由正极片、负极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极片和负极片之间移动来工作。正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，未涂覆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，未涂覆正极活性物质层的正极集流体作为正极耳。以锂离子电池为例，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，未涂覆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，未涂覆负极活性物质层的负极集流体作为负极耳。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，正极耳的数量为多个且层叠在一起，负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。
电池单体还可以包括电极端子，电极端子设置于外壳上，电极端子用于与电极组件的极耳电连接，以输出电池单体的电能。电极端子与极耳可以直接连接，比如，电极端子与极耳直接焊接。电极端子与极耳也可以间接连接，比如，电极端子与极耳通过集流构件间接连接。集流构件可以是金属导体，比如，铜、铁、铝、钢、铝合金等。
电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素，例如，安全性、循环寿命、放电容量、充放电倍率等性能参数。另外，体积能量密度也是评价电池性能优劣的重要参数。
在电池单体中，为了提高安全性，降低电池单体受到外部冲击时或电池单体内部压力较大时外壳破裂的风险，通常将外壳设计的较厚。然而，较厚的外壳会导致外壳内部空间减小。并且，为了降低电池单体发生内部短路的可能性，通常会在外壳内部设置一些绝缘件，这些绝缘件不可避免地会占用一部分空间，使得留给电极组件的空间十分有限，导致电池单体的体积能量密度较低。
鉴于此，本申请实施例提供一种电池单体，在该电池单体中，外壳的容积与外壳的体积的比值在90％以上，从而使外壳的内部空间变大，以容纳更大的电极组件和更多的电解液，在相同的化学材料体系下，电池单体的体积能量密度可以得到提高。
本申请实施例描述的电池单体适用于电池以及使用电池的用电装置。
用电装置可以是车辆、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装置不做特殊限制。
以下实施例为了方便说明，以用电装置为车辆为例进行说明。
请参照图1，图1为本申请一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。车辆1000的内部设置有电池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。
在本申请一些实施例中，电池100不仅仅可以作为车辆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。
请参照图2，图2为本申请一些实施例提供的电池100的爆炸图。电池100包括电池单体10和电池箱体20，电池单体10容纳于电池箱体20内。
其中，电池箱体20是容纳电池单体10的部件，电池箱体20为电池单体10提供收容空间，电池箱体20可以采用多种结构。在一些实施例中，电池箱体20可以包括第一部分201和第二部分202，第一部分201与第二部分202相互盖合，以限定出用于容纳电池单体10的收容空间。第一部分201和第二部分202可以是多种形状，比如，长方体、圆柱体等。第一部分201可以是一侧开放的空心结构，第二部分202也可以是一侧开放的空心结构，第二部分202的开放侧盖合于第一部分201的开放侧，则形成具有收容空间的电池箱体20。也可以是第一部分201为一侧开放的空心结构，第二部分202为板状结构，第二部分202盖合于第一部分201的开放侧，则形成具有收容空间的电池箱体20。第一部分201与第二部分202可以通过密封元件来实现密封，密封元件可以是密封圈、密封胶等。
在电池100中，电池单体10可以是一个、也可以是多个。若电池单体10为多个，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。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，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于电池箱体20内。也可以是所有电池单体10之间直接串联或并联或混联在一起，再将所有电池单体10构成的整体容纳于电池箱体20内。
在一些实施例中，电池100还可以包括汇流部件(未图示)，多个电池单体10之间可通过汇流部件实现电连接，以实现多个电池单体10的串联或并联或混联。汇流部件可以是金属导体，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等。
本申请实施例描述的电池单体还适用于储能装置。
储能装置在未来能源应用场景中的作用越来越突出。一方面，在新能源发电中，风能、太阳能发电具有间歇性、不稳定性的特点，引入储能装置可以有效抑制发电功率波动，从而提高电能质量。另一方面，储能装置还可以“削峰填谷”，即在电网处于输出功率低谷时期吸收电网多余的功率，然后在电网处于输出功率高峰时期主动给电网供电，这样一来，便可大大降低电网的峰值功率，提升电力需求侧管理能力，促进可再生能源的应用等。
请参照图3和图4，图3为本申请一些实施例提供的储能装置2000的结构示意图，图4为图3所示的储能装置2000的内部结构示意图。
储能装置2000包括储能箱体400、电池100和控制模块(未图示)，储能箱体400的内部空间分为电池仓401和电气仓402，电池100放置于电池仓401内，控制模块放置于电气仓402。电池仓401内设置有立柱403和电池托架404，立柱403通常沿储能箱体400的高度方向设置，电池托架404固定于立柱403，电池101放置于电池托架404上，以便于多个电池100在电池仓401内排列。当然，在其他实施例中，也可以将电池单体10直接放置于电池仓401内，而不需要先将电池单体10放置于电池箱体20内，再将电池箱体20放置于电池仓401内，由此也不需要在电池仓401内设置立柱403和电池托架404，提高了储能装置2000的能量密度。
请参照图5和图6，图5为本申请一些实施例提供的电池单体10的结构示意图，图6为图5所示的电池单体10的爆炸图。
电池单体10可以包括外壳1和电极组件2。电极组件2可以是一个，也可以是多个。
电极组件2是电池单体10中发生电化学反应的部件。电极组件2可以包括正极片、负极片和隔离膜。
外壳1是用于容纳电极组件2的部件。外壳1可以是直平行六面体形状，例如，长方体、正方体等。
外壳1在第一方向X上的尺寸为W1，外壳1在第二方向Y上的尺寸为T1，外壳1在第三方向Z上的尺寸为H1。第一方向X、第二方向Y和第三方向Z相互垂直。
以下实施例为了方便说明，将第一方向X定义为电池单体10的宽度方向，第二方向Y定义为电池单体10的厚度方向，第三方向Z定义为电池单体10的高度方向。在这种情况下，W1为电池单体10的宽度，T1为电池单体10的厚度，H1为电池单体10的高度。
请参照图5至图8，图7为图5所示的电池单体10的沿XZ平面剖切的剖视爆炸图，图8为图5所示的电池单体10的沿YZ平面剖切的剖视爆炸图。
外壳1包括沿第一方向X相对设置的第一壁101和第二壁102、沿第二方向Y相对设置的第三壁103和第四壁104、沿第三方向Z相对设置的第五壁105和第六壁106，六个壁共同围成容纳电极组件2的空间。
其中，第一壁101和第二壁102的厚度之和为a，第三壁103和第四壁104的厚度之和为b，第五壁105和第六壁106的厚度之和为c，满足：(W1-a)*(T1-b)*(H1-c)/(W1*T1*H1)≥90％。
在本实施例中，第一壁101和第二壁102的厚度可以相等，也可以不等；第三壁103和第四壁104的厚度可以相等，也可以不等；第五壁105和第六壁106的厚度可以相等，也可以不等。
由于a、b、c均大于0，可理解的，90％≤(W1-a)*(T1-b)*(H1-c)/(W1*T1*H1)＜100％。
(W1-a)*(T1-b)*(H1-c)/(W1*T1*H1)可以是90％～100％之间的任意值，例如，90％、90.5％、91％、91.5％、92％、92.5％、93％、93.5％、94％、94.5％、95％、95.5％、96％、96.5％、97％、97.5％、98％、98.5％、99％、99.5％等。
其中，(W1-a)*(T1-b)*(H1-c)可以理解为外壳1的容积，也就是外壳1的内表面围成的空间的体积；W1*T1*H1为外壳1的体积，近似等于电池单体10的体积。
如果外壳1的六个壁的外表面均为平面，则以各个壁的外表面为基准测量出W1、T1和H1。举例而言，如果第五壁105的外表面和第六壁106的外表面均为平面，则H1为沿第三方向Z，第五壁105的外表面和第六壁106的外表面之间的距离。
如果外壳1的某一个壁的外表面形成有凸部或凹部，则以该外表面的平面区域(即，凸部或凹部以外的区域)为基准测量出W1、T1和H1。举例而言，如果第五壁105的外表面为平面，第六壁106的外表面形成有第一凸部，则H1为沿第三方向Z，第六壁106的外表面除第一凸部以外的平面区域和第五壁105的外表面之间的距离。如果第六壁106的外表面形成有第一凸部，第五壁105的外表面形成有第二凸部，则H1为沿电池单体10的高度方向，第五壁105的外表面除第二凸部以外的平面区域和第六壁106的外表面除第一凸部以外的平面区域之间的距离。
如果外壳1的六个壁均为厚度均匀的壁，则可以从各个壁的任意位置测量该壁的外表面与内表面之间的距离，从而得到该壁的厚度。
如果外壳1的某一个壁为厚度不均匀的壁，则从该壁的厚度最大处测量该壁的外表面与内表面之间的距离，从而得到该壁的厚度。也就是说，如果某一个壁的厚度不均匀，则取该壁的最大厚度来计算a或b或c。
本申请实施例通过将电池单体10的外壳1的容积与外壳1的体积的比值设置为90％以上，使得外壳1的内部空间变大，可以容纳更大的电极组件2；在相同的化学材料体系下，电池单体10的体积能量密度可以得到提高。
以下通过具体实验数据进行具体说明：
在实验中，电池单体21选用方壳电池单体，壳体11为一端开口的空心结构，端盖12的数量为一个。
表1

根据上述表1，对比实施例1-4和对比例1可知，在电池单体10的正极材料包括含锂磷酸盐的情况下，(W1-a)*(T1-b)*(H1-c)/(W1*T1*H1)≥0.9，能够有效提高电池单体10的体积能量密度。对比实施例5-8和对比例2可知，在电池单体10的正极材料包括锂过渡金属氧化物的情况下，(W1-a)*(T1-b)*(H1-c)/(W1*T1*H1)≥0.9，能够有效提高电池单体10的体积能量密度。对比实施例9-12和对比例3可知，在电池单体10为钠离子电池单体的情况下，(W1-a)*(T1-b)*(H1-c)/(W1*T1*H1)≥0.9，能够有效提高电池单体10的体积能量密度。
为了使外壳1的容积与外壳1的体积的比值能够在90％以上，并且使三个方向上外壳1的壁厚的占比较为均匀，提高外壳1在三个方向上的受力均衡性。
在一些实施例中，W1和a满足(W1-a)/W1≥97.0％。
通过将W1-a和W1的比值设定为97.0％以上，使得在电池单体10宽度不变的情况下，外壳1的内部空间的宽度变大，从而可以容纳更宽的电极组件2；在相同的化学材料体系下，电池单体10的体积能量密度可以得到提高。(W1-a)/W1可以是97.0％～100％之间的任意值，例如，97.0％、97.5％、98％、98.5％、99％、99.5％等。
在一些实施例中，T1和b满足(T1-b)/T1≥96.5％。
通过将T1-b和T1的比值设定为96.5％以上，使得在电池单体10厚度不变的情况下，外壳1内部空间的宽度变大，从而可以容纳更厚的电极组件2；在相同的化学材料体系下，电池单体10的体积能量密度可以得到提高。(T1-b)/T1可以是96.5％～100％之间的任意值，例如，96.5％、97％、97.5％、98％、98.5％、99％、99.5％等。
在一些实施例中，H1和c满足(H1-c)/H1≥96.5％。
通过将H1-c和H1的比值设定为96.5％以上，使得在电池单体10高度不变的情况下，外壳1内部空间的高度变大，从而可以容纳更高的电极组件2；在相同的化学材料体系下，电池单体10的体积能量密度可以得到提高。(H1-c)/H1可以是96.5％～100％之间的任意值，例如，96.5％、97％、97.5％、98％、98.5％、99％、99.5％等。
在一些实施例中，W1和a满足(W1-a)/W1≥97.0％，T1和b满足(T1-b)/T1≥96.5％，H1和c满足(H1-c)/H1≥96.5％。
作为示例，外壳1可以包括壳体11和端盖12。
壳体11可以是一端形成开口、另一端封闭的空心结构，壳体11也可以是相对的两端形成开口的空心结构。开口用于供电极组件2进入壳体11的内部空间。端盖12是封闭壳体11的开口以将电池单体10的内部环境与外部环境隔绝的部件。端盖12与壳体11共同限定出用于容纳电极组件22、电解液以及其他部件的密封空间。端盖12可以通过焊接或卷封的方式连接于壳体11，以封闭壳体11的开口。端盖12的形状可以与外壳11的形状相适配，比如，壳体11为长方体结构，端盖12为与外壳11相适配的矩形板状结构。
在电池单体10中，端盖12可以是一个，也可以是两个。
如图6所示，在壳体11为一端形成开口的空心结构的实施例中，端盖12可以对应设置一个，端盖12封闭壳体11一端的开口，一个端盖12与壳体11共同限定出密封空间。在该实施例中，壳体11包括一体成型的第一壁101、第二壁102、第三壁103、第四壁104和第五壁105，其中，第一壁101、第二壁102、第三壁103和第四壁104作为壳体11的侧壁，第五壁105作为壳体11的底壁；第六壁106与其他五个壁分体设置，第六壁106作为端盖12。
如图10所示，在壳体11为两端形成开口的空心结构的实施例中，端盖12可以对应设置两个，两个端盖12分别封闭壳体11的两个开口，两个端盖12与壳体11共同限定出密封空间。在该实施例中，壳体11包括一体成型的第一壁101、第二壁102、第三壁103和第四壁104，第五壁105与其他五个壁分体设置，第六壁106也与其他五个壁分体设置，第五壁105作为一个端盖12，第六壁106作为另一个端盖12。
为了减小电极组件2在装入壳体11的过程中与壳体11发生干涉的可能性，降低电极组件2受损的风险，在设计壳体11时会为电极组件2留出一定的装配间隙(即，入壳间隙)，该装配间隙可以为0.8-2mm。
另外，为了降低电池单体10发生内部短路的可能性，可以在外壳1内部设置绝缘件，但绝缘件不可避免地会占用一部分外壳1的内部空间，从而导致留给电极组件2的空间减小。
请参照图7和图8，在本申请的一些实施例中，外壳1包括壳体11和端盖12，壳体11具有开口，端盖12盖合于开口；壳体11包括一体成型的第一壁101、第二壁102、第三壁103、第四壁104和第五壁105，端盖12为第六壁106；电池单体10还包括第一绝缘件141和第二绝缘件142，第一绝缘件141设置于第五壁105和电极组件2之间，并与第五壁105抵接；第二绝缘件142设置于第六壁106和电极组件2之间，并与第六壁106抵接；第一绝缘件141在第三方向Z上的最大尺寸为d1，第二绝缘件142在第三方向Z上的最大尺寸为d2，满足：(W1-a-1.6mm)*(T1-b-1.6mm)*(H1-c-d1-d2)/(W1*T1*H1)≥88％，0.3mm≤d1≤1.2mm，且2mm≤d2≤10mm。
在本实施例中，W1-a-1.6mm表示的含义是：在电极组件2与第一壁101的装配间隙和电极组件2与第二壁102的装配间隙之和取1.6mm时，沿第一方向X，外壳1的内部空间留给电极组件2的最大尺寸。T1-b-1.6mm表示的含义是：在电极组件2与第三壁103的装配间隙和电极组件2与第四壁104的装配间隙之和取1.6mm时，沿第二方向Y，外壳1的内部空间留给电极组件2的最大尺寸。H1-c-d1-d2表示的含义是：在第五壁105和电极组件2之间设置有与第五壁105抵接的第一绝缘件141，并且第六壁106和电极组件2之间设置有与第六壁106抵接的第二绝缘件142时，沿第三方向Z，外壳1的内部空间留给电极组件2的最大尺寸。第一绝缘件141可以是底托板，第二绝缘件142可以是下塑胶。
通过将(W1-a-1.6mm)*(T1-b-1.6mm)*(H1-c-d1-d2)和W1*T1*H1的比值设定为88％以上，使得外壳1的内部留给电极组件2的空间变大，允许放置体积更大的电极组件2，以使电池单体10的体积能量密度进一步得到提高。
在本申请的一些实施例中，满足：(W1-a-4mm)*(T1-b-4mm)*(H1-c-d1-d2)/(W1*T1*H1)≥85％，0.3mm≤d1≤10mm，且2mm≤d2≤10mm。
在本实施例中，W1-a-4mm表示的含义是：在电极组件2与第一壁101的装配间隙和电极组件2与第二壁102的装配间隙之和取4mm时，沿第一方向X，外壳1的内部空间留给电极组件2的最大尺寸。T1-b-4mm表示的含义是：在电极组件2与第三壁103的装配间隙和电极组件2与第四壁104的装配间隙之和取4mm时，沿第二方向Y，外壳1的内部空间留给电极组件2的最大尺寸。H1-c-d1-d2表示的含义是：在第五壁105和电极组件2之间设置有与第五壁105抵接的第一绝缘件141，并且第六壁106和电极组件2之间设置有与第六壁106抵接的第二绝缘件 142时，沿第三方向Z，外壳1的内部空间留给电极组件2的最大尺寸。
通过将(W1-a-4mm)*(T1-b-4mm)*(H1-c-d1-d2)和W1*T1*H1的比值设定为85％以上，使得外壳1的内部留给电极组件2的空间变大，允许放置更大体积的电极组件2，以使电池单体10的体积能量密度进一步得到提高。
请参照图9至图12，图9为本申请另一些实施例提供的电池单体的结构示意图，图10为图9所示的电池单体的爆炸图，图11为图9所示的电池单体沿XZ平面剖切的剖视图，图12为图9所示的电池单体沿YZ平面剖切的剖视图。
在本申请的一些实施例中，外壳1包括壳体11和两个端盖12，壳体11具有沿第三方向Z相对设置的两个开口，两个端盖12分别盖合于对应侧的开口；壳体11包括一体成型的第一壁101、第二壁102、第三壁103和第四壁104，两个端盖12分别为第五壁和第六壁；电池单体10还包括第三绝缘件143和第四绝缘件144，第三绝缘件143设置于第五壁105和电极组件2之间，并与第五壁105抵接；第四绝缘件144设置于第六壁106和电极组件2之间，并与第六壁106抵接；第三绝缘件143在第三方向Z上的最大尺寸为d3，第四绝缘件144在第三方向Z上的最大尺寸为d4，满足：(W1-a-1.6mm)*(T1-b-1.6mm)*(H1-c-d3-d4)/(W1*T1*H1)≥88％，2mm≤d3≤10mm，且2mm≤d4≤10mm。
在本实施例中，第三绝缘件和第四绝缘件可以是下塑胶。
通过将(W1-a-1.6mm)*(T1-b-1.6mm)*(H1-c-d3-d4)和W1*T1*H1的比值设定为88％以上，使得外壳1的内部留给电极组件2的空间变大，允许放置体积更大的电极组件2，以使电池单体10的体积能量密度进一步得到提高。
在本申请的一些实施例中，满足：(W1-a-4mm)*(T1-b-4mm)*(H1-c-d3-d4)/(W1*T1*H1)≥85％，2mm≤d3≤10mm，且2mm≤d4≤10mm。
通过将(W1-a-4mm)*(T1-b-4mm)*(H1-c-d3-d4)和W1*T1*H1的比值设定为85％以上，使得外壳1的内部留给电极组件2的空间变大，允许放置更大体积的电极组件2，以使电池单体10的体积能量密度进一步得到提高。
在本申请的一些实施例中，W1、T1和H1满足：3000cm3≤W1*T1*H1≤40000cm3，即，外壳1的体积在3000cm3～40000cm3之间。
当W1*T1*H1＜3000cm3时，为了使外壳1的容积与外壳1的体积的比值在90％以上，需要将外壳1的壁厚设计的较小，会导致其所能承受的载荷也较小，外壳1的结构强度和刚度不足，容易发生变形或破损，不利于电池单体10的安全性。
当W1*T1*H1＞40000cm3时，电池单体10的体积较大，容量较大，电池单体10放电时的电流较大，使得电路中的过流元件发热量较大，容易造成过流元件损坏。
在本实施例中，通过将外壳1的体积设置在3000cm3～40000cm3之间，一方面使得在满足外壳1的容积与体积的比值在90％以上时，外壳1的壁厚不至于太小，从而能够满足对外壳1的结构强度和刚度的要求；另一方面可以将电池单体10的容量和电流控制在合适的范围内，降低电路中的过流元件损坏的风险。
W1*T1*H1可以是3000cm3～40000cm3之间的任意值，例如，3000cm3，3100cm3，3200cm3，3300cm3，3400cm3，3500cm3，3600cm3，3700cm3，3800cm3，3900cm3，4000cm3，4050cm3，4100cm3，4200cm3，4500cm3，5000cm3，10000cm3，15000cm3，20000cm3，25000cm3，30000cm3，35000cm3，40000cm3等。
在一些实施例中，3200cm3≤W1*T1*H1≤32000cm3。
示例性的，W1*T1*H1可以是3200cm3～32000cm3之间的任意值，例如，3250cm3，3350cm3，3450cm3，3550cm3，3650cm3，3750cm3，3850cm3，3950cm3，4650cm3，6650cm3，9500cm3，12000cm3，18000cm3，31000cm3等。
在一些实施例中，3720cm3≤W1*T1*H1≤12500cm3。
在一些实施例中，4000cm3≤W1*T1*H1≤6000cm3。
请参考图6、图13至图16。图13为图6中的两个电极组件2的正视图，图14为图6中的两个电极组件2的侧视图，图15为图6中的两个电极组件2的俯视图，图16为图6中的一个电极组件2的剖视图。
在本申请的一些实施例中，电极组件2包括主体21、正极耳22和负极耳23，正极极耳22和负极耳23从主体21伸出，主体21呈扁平体，主体21在第一方向X上的最大尺寸为W2，主体21在第二方向Y上的最大尺寸为T2，主体21在第三方向Z上的最大尺寸为H2，满足：(W2*T2*H2)/(W1*T1*H1)≥80％。
电极组件2包括正极片、负极片和隔离膜。正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部分区域。正极活性物质层和正极集流体的涂覆有正极活性物质层的区域形成正极涂覆区，正极集流体的未涂覆正极活性位置层的区域形成正极耳22，正极耳22凸出于正极涂覆区。负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部分区域。负极活性物质层和负极集流体的涂覆有负极活性物质层的区域形成负极涂覆区，负极集流体的未涂覆负极活性位置层的区域形成负极耳23，负极耳23凸出于负极涂覆区。
正极涂覆区和负极涂覆区彼此相对设置，正极涂覆区、负极涂覆区和隔离膜形成电极组件2的主体21。
电极组件2可以是由正极片、隔离膜和负极片通过卷绕形成的卷绕式结构，也可以是由正极片、隔离膜和负极片通过层叠布置形成的叠片式结构。可以理解的是，无论电极组件2是卷绕式结构还是叠片式结构，主体21均可以呈扁平体。
需要说明的是，电池单体10中设置有多个电极组件2时，W2为由该多个电极组件2的主体21所组成的整体在第一方向X上的最大尺寸，T2为由该多个电极组件2的主体21所组成的整体在第二方向Y上的最大尺寸，H2为由该多个电极组件2的主体21所组成的整体在第三方向Z上的最大尺寸。作为示例，如图6和图15所示，外壳1内设置有两个电极组件2，两个电极组件2沿第二方向Y堆叠设置，此时，T2为两个电极组件2的主体21所组成的整体在第二方向Y上的最大尺寸。
在本实施例中，通过将(W2*T2*H2)/(W1*T1*H1)设定为80％以上，使得电极组件2能够充分利用外壳1的内部空间，不会出现外壳1的容积大，而电极组件2的体积小的情况，提高电池单体10的体积能量密度，减小电极组件2在外壳1内的窜动。
(W2*T2*H2)/(W1*T1*H1)可以是80％～100％之间的任意值，比如，80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、92％、94％、96％等。
为了使W2*T2*H2与W1*T1*H1的比值能够在80％以上，并且使电极组件2的主体21在各个方向上的尺寸与外壳1内部空间在各个方向上的尺寸相匹配，以进一步减小电极组件2在外壳1内的窜动，在一些实施例中，满足：W2/(W1-a)≥91.5％，T2/(T1-b)≥93.2％，且H2/(H1-c)≥94.0％。
通过将W2和W1-a的比值设定为91.5％以上，可以提高外壳1内部在第一方向X上的空间利用率；在相同的化学材料体系下，电池单体10的体积能量密度可以得到提高。W2和W1-a的比值可以是91.5％以上的任意值，比如，91.6％、91.8％、92.0％、92.5％、93.0％、93.5％、94.0％、94.5％、95.0％等。
通过将T2和T2-b的比值设定为93.2％以上，可以提高外壳1内部在第二方向Y上的空间利用率；在相同的化学材料体系下，电池单体10的体积能量密度可以得到提高。T2和T2-b的比值可以是93.2％以上的任意值，比如，93.5％、94.0％、94.5％、95.0％、95.5％、96.0％、96.5％、97.0％、97.5％等。
通过将H2和H1-c的比值设定为94.0％以上，可以提高外壳1内部在第三方向Z上的空间利用率；在相同的化学材料体系下，电池单体10的体积能量密度可以得到提高。H2和H1-c的比值可以是94.0％以上的任意值，比如，94.5％、95.0％、95.5％、96.0％、96.5％、97.0％、97.5％、98.0％、98.5％等。
在图6、图13至图16示出的实施例中，电极组件2为卷绕式结构，电极组件2的卷绕中心线沿第三方向Z设置，正极耳22和负极耳23位于主体21的同一端，且均朝向端盖12设置。然而，本申请的实施例不限于此。
请参照图17至图19，图17为本申请的又一些实施例提供的电池单体的爆炸图，图18为图17中的电极组件的正视图，图19为图17中的电极组件的俯视图。
在本申请的又一些实施例中，电极组件2为卷绕式结构，电极组件2的卷绕中心线沿第一方向X设置，正极耳22和负极耳23位于主体21的相对两端，正极耳22朝向第一壁101设置，负极耳23朝向第二壁102设置。
请参考图16，当电极组件2为卷绕式结构时，主体21可以包括平直区A、第一弯折区B1和第二弯折区B2，第一弯折区B1和第二弯折区B2分别位于平直区A的两端。在平直区A，正极片24、负极片25和隔离膜26大体呈平面形状。在第一弯折区B1和第二弯折区B2，正极片24、负极片25和隔离膜26均呈弯折面或弧面形状。
在本申请的一些实施例中，沿第一方向X，第一弯折区B1和第二弯折区B2分别位于平直区A的两端，即，第一弯折区B1、平直区A和第二弯折区B2沿第一方向X排列，电极组件2的卷绕中心线方向为第三方向Z。在本实施例中，第一弯折区B1包括层叠设置的多个第一弯折部，沿第一方向X，多个第一弯折部中最内层的第一弯折部的内侧顶点与最外层的第一弯折部的外侧顶点之间的距离为W3；第二弯折区B2包括层叠设置的多个第二弯折部，沿第一方向X，多个第二弯折部中最内层的第二弯折部的内侧顶点与最外层的第二弯折部的外侧顶点之间的距离为W4；满足：(W3+W4)/W2≤30％。
“多个第一弯折部中最内层的第一弯折部”是指多个第一弯折部中最靠近电极组件2的卷绕中心线的一个第一弯折部。如果电极组件2的最内层是隔离膜26，则该最内层的第一弯折部是隔离膜26的弯折部。如果电极组件2的最内层是正极片24，则该最内层的第一弯折部是正极片24的弯折部。如果电极组件2的最内层是负极片25，则该最内层的第一弯折部是负极片25的弯折部。
“最内层的第一弯折部的内侧顶点”是指最内层的第一弯折部的内表面(即，面向电极组件2的卷绕中心线的表面)上距离电极组件2的卷绕中心线最远的点。
“多个第二弯折部中最内层的第二弯折部”是指多个第二弯折部中最靠近电极组件2的卷绕中心线的一个第二弯折部。如果电极组件2的最内层是隔离膜26，则该最内层的第二弯折部是隔离膜26的弯折部。如果电极组件2的最内层是正极片24，则该最内层的第二弯折部是正极片24的弯折部。如果电极组件2的最内层是负极片25，则该最内层的第二弯折部是负极片25的弯折部。
“最内层的第二弯折部的内侧顶点”是指最内层的第二弯折部的内表面(即，面向电极组件2的卷绕中心线的表面)上距离电极组件2的卷绕中心线最远的点。
由于外壳1呈直平行六面体形状，因此，不同于平直区A，弯折区与外壳1的内表面之间无法完全贴合，二者之间存在空隙。弯折区在第一方向X上的尺寸越大，则上述空隙越大，外壳1内部空间的有效利用率越低。
在本实施例中，W3近似等于第一弯折区B1在第一方向X上的尺寸，W4近似等于第二弯折区B2在第一方向X上的尺寸。通过将W3、W4之和与W2的比值设定为30％以下，使得第一弯折区B1和第二弯折区B2在第一方向X上的尺寸所占的比例减小，平直区A在第一方向X上的尺寸所占的比例增大，从而使上述空隙的体积占比减小，从而提高外壳1内部空间的有效利用率，提升电池单体10的体积能量密度。
在3000cm3≤W1*T1*H1≤40000cm3，且(W2*T2*H2)/(W1*T1*H1)≥80％的情况下，电池单体10的体积较大，电极组件2的体积也较大。在相同的化学材料体系下，电极组件2的体积越大，电极组件2的质量越大。然而，当电池单体10发生跌落、碰撞时，电极组件2会在外壳1内窜动，此时，质量越大的电极组件2，其对外壳1的冲击越大。
为了使外壳1的各个壁都能够承受较大的冲击，减小外壳1变形的风险，提高电池单体10的可靠性，在本申请的一些实施例中，第一壁101、第二壁102、第三壁103、第四壁104、第五壁105和第六壁106的材质均包括铝合金，该铝合金包括以下质量百分含量的成分：铝≥96.7％，0.05％≤铜≤0.2％，铁≤0.7％，锰≤1.5％，硅≤0.6％，锌≤0.1％，其他单个元素成分≤0.05％，其他元素总成分≤0.15％。
在本实施例中，通过将各种元素的质量百分比控制在上述区间，可以获得一种强度更高的铝合金，采用该铝合金作为外壳1的材料，能够显著提升外壳1抵抗冲击的能力，提高电池单体10的可靠性。
请参照图7和图8，在本申请的一些实施例中，外壳1包括壳体11和端盖12，壳体11具有开口，端盖12盖合于开口，端盖12与壳体11焊接连接；第一壁101、第二壁102、第三壁103、第四壁104和第五壁105一体成型并且作为壳体11，第六壁106与其他五个壁分体成型，第六壁106作为端盖12；第一壁101与第二壁102的厚度均为a1，第三壁103和第四壁104的厚度均为b1，第五壁105的厚度为c1，第六壁106的厚度为c2，满足：c2＞c1，c1＞a1，c1＞b1。
对于只有一个端盖的电池单体10而言，电池单体10使用时通常是端盖朝上或端盖朝下。当电池单体10以端盖朝上的姿态使用时，电池单体10内部的颗粒物(例如碳粉、金属屑等)由于重力作用会沉积在壳体的底部(即，第五壁105)，导致壳体的底部被腐蚀。长期受到腐蚀之后，会导致壳体底部的强度减弱，不利于抵抗来自电极组件2或外部的冲击，影响电池单体10的可靠性。因此，在本实施例中，将第五壁105的厚度设计的较厚，使第五壁105的厚度大于第一壁101和第二壁102的厚度，并且大于第三壁103和第四壁104的厚度(即，c1＞a1，c1＞b1)。
另外，在3000cm3≤W1*T1*H1≤40000cm3，且(W2*T2*H2)/(W1*T1*H1)≥80％的情况下，电池单体10的体积较大，电极组件2的体积也较大。在相同的化学材料体系下，电极组件2的体积越大，电池单体10循环时的产气量越大，电池单体10的内部气压也越大。
为了减小因内部气压增大导致端盖12与壳体11之间的焊缝撕裂的风险，在本实施例中，将端盖12的厚度设计的较厚，使端盖12的厚度大于第五壁105的厚度(即，c2＞c1)，能够允许在端盖12和壳体11之间形成宽度或厚度更大的焊缝，从而提高焊接强度，降低焊缝撕裂的风险，提升电池单体10的可靠性。另外，为了形成宽度或厚度更大的焊缝，相比增加壳体11的厚度，增加端盖12的厚度可以减少材料的用量，降低成本。而增加壳体11的厚度，意味着至少要增加与端盖12焊接的第一壁101、第二壁102、第三壁103和第四壁104这四个壁的厚度，材料用量显著增加，成本较高。
在第一壁101、第二壁102、第三壁103、第四壁104和第五壁105一体成型设置并且作为壳体，第六壁106作为端盖12的情况下，在本申请的一些实施例中，第三壁103和第四壁104的面积大于第一壁101和第二壁102的面积，并且第三壁103和第四壁104的面积大于第五壁105和第六壁106的面积，满足：b1＜a1。
在本实施例中，第三壁103和第四壁104为外壳1的面积最大的两个壁，即，电池单体10的大面。电池单体10循环时，电极组件2在大面方向上的膨胀量相比其他方向上的膨胀量大很多。为了允许电极组件2在大面方向上膨胀，在本实施例中，将第三壁103和第四壁104的厚度设计的较小，使第三壁103和第四壁104的厚度小于第一壁101和第二壁102的厚度(即，b1＜a1)。
在第一壁101、第二壁102、第三壁103、第四壁104和第五壁105一体成型设置并且作为壳体11，第六壁106作为端盖12的情况下，在本申请的一些实施例中，0.5mm≤a1≤1.5mm，0.5mm≤b1≤1.5mm，1.0mm≤c1≤2.5mm，1.5mm≤c2≤4mm。
a1可以是0.5mm～1.5mm之间的任意值，例如，0.5mm，0.6mm，0.7mm，0.8mm，0.9mm，1.0mm，1.1mm，1.2mm,1.3mm，1.4mm，1.5mm等。
当a1＜0.5mm时，第一壁101和第二壁102的厚度过小，由于第三壁103和第四壁104的厚度比第一壁101和第二壁102更小，因此难以保证外壳1在第三方向Z上的结构强度，电池单体10容易发生变形；当a1＞1.5mm时，第一壁101和第二壁102的厚度过大，不利于提高电池单体10的体积能量密度，且成本较高。在本实施例中，将a1设置为0.5mm～1.5mm，可以在保证电池单体10的体积能量密度的同时，保证外壳1在第三方向Z上的结构强度。
b1可以是0.5mm～1.5mm之间的任意值，例如，0.5mm，0.6mm，0.7mm，0.8mm，0.9mm，1.0mm，1.1mm，1.2mm,1.3mm，1.4mm，1.5mm等。
当b1＜0.5mm时，第三壁103和第四壁104的厚度过小，当电极组件2膨胀时，第三壁103和第四壁104容易被挤压破裂；当b1＞1.5mm时，第三壁103和第四壁104的厚度较大，结构强度和刚度也较大，难以吸收电极组件2的膨胀，导致电极组件2内部容易产生应力集中，出现“析锂”现象，造成循环寿命衰减。在本实施例中，将b1设置为0.5mm～1.5mm，使得第三壁103和第四壁104的结构强度和刚度适中，既能允许电极组件2膨胀，又不会被电极组件2挤压破裂。
c1可以是1.0mm～2.5mm之间的任意值，例如，1.0mm，1.1mm，1.2mm,1.3mm，1.4mm，1.5mm，1.6mm，1.7mm，1.8mm，1.9mm，2.0mm，2.1mm，2.2mm，2.3mm，2.4mm，2.5mm等。
当c1＜1.0mm时，第五壁105的厚度过小，第五壁105经过沉积在其上的颗粒物长期腐蚀后，残余厚度更小，电极组件2在外壳1内窜动时，第五壁105难以抵抗电极组件2的冲击，容易产生破裂；当c1＞2.5mm时，第五壁105的厚度过大，不利于提高电池单体10的体积能量密度，且成本较高。在本实施例中，将c1设置为1.0mm～2.5mm，可以在保证电池单体10的体积能量密度的同时，保证第五壁105抵抗电极组件2冲击的能力。
在第一壁101、第二壁102、第三壁103、第四壁104和第五壁105一体成型设置并且作为壳体11，第六壁106作为端盖12的情况下，电极端子可以设置于端盖12上，也可以设置于第五壁105上。电极端子与电极组件2电连接。
在第一壁101、第二壁102、第三壁103、第四壁104和第五壁105一体成型设置并且作为壳体，第六壁106作为端盖的情况下，为了进一步提高外壳1内部空间的体积占比，提高电池单体10的体积能量密度，在本申请的一些实施例中，(W1-2*a1)*(T1-2*b1)*(H1-c1-c2)/(W1*T1*H1)≥95％。
请参照图10至图12，在本申请的一些实施例中，外壳1包括壳体11和两个端盖12，壳体11具有沿第 三方向Z相对设置的两个开口，两个端盖12分别盖合于对应侧的开口，端盖12与壳体11焊接连接；第一壁101、第二壁102、第三壁103和第四壁104一体成型并作为壳体11，第五壁105和第六壁106分别作为两个端盖12；第一壁101与第二壁102的厚度均为a1，第三壁103和第四壁104的厚度均为b1，第五壁105的厚度为c1，第六壁106的厚度为c2，满足：c1＝c2，c1＞a1，c2＞b1。
在本实施例中，通过将第五壁105和第六壁106设置为厚度相等(即，c1＝c2)，使得可以采用同一套模具生产出电池单体10所需的两个端盖12，减少模具数量，降低生产成本。
对于有两个端盖12的电池单体10而言，为了减小因内部气压增大导致端盖12与壳体11之间的焊缝撕裂的风险，在本实施例中，将端盖12的厚度设计的较厚，使端盖12的厚度大于第一壁101和第二壁102的厚度，并且大于第三壁103和第四壁104的厚度(即，c1＞a1，c1＞b1，c2＞a1，c2＞b1)，能够允许在端盖12和壳体11之间形成宽度或厚度更大的焊缝，从而提高焊接强度，降低焊缝撕裂的风险，提升电池单体10的可靠性。另外，为了形成宽度或厚度更大的焊缝，相比增加第一壁101、第二壁102、第三壁103和第四壁104的厚度，增加端盖12的厚度可以减少材料的用量，降低成本。
在第一壁101、第二壁102、第三壁103和第四壁104一体成型设置并且作为壳体11，第五壁105和第六壁106分别作为端盖12的情况下，在本申请的一些实施例中，第三壁103和第四壁104的面积大于第一壁101和第二壁102的面积，并且第三壁103和第四壁104的面积大于第五壁105和第六壁106的面积，满足：b1＜a1。
在本实施例中，第三壁103和第四壁104为外壳1面积最大的两个壁，即，电池单体10的大面。通常，电池单体10循环时，电极组件2在大面方向上的膨胀量相比其他方向上的膨胀量大很多。为了允许电极组件2在大面方向上膨胀，在本实施例中，将第三壁103和第四壁104的厚度设计的较小，使第三壁103和第四壁104的厚度小于第一壁101和第二壁102的厚度(即，b1＜a1)。
在第一壁101、第二壁102、第三壁103和第四壁104一体成型设置并且作为壳体11，第五壁105和第六壁106分别作为端盖12的情况下，在本申请的一些实施例中，0.5mm≤a1≤1.5mm，0.5≤b1≤1.5mm，1.5mm≤c1≤4mm。
a1可以是0.5mm～1.5mm之间的任意值，例如，0.5mm，0.6mm，0.7mm，0.8mm，0.9mm，1.0mm，1.1mm，1.2mm,1.3mm，1.4mm，1.5mm等。
当a1＜0.5mm时，第一壁101和第二壁102的厚度过小，由于第三壁103和第四壁104的厚度比第一壁101和第二壁102更小，因此难以保证外壳1在第三方向Z上的结构强度，电池单体10容易发生变形；当a1＞1.5mm时，第一壁101和第二壁102的厚度过大，不利于提高电池单体10的体积能量密度，且成本较高。在本实施例中，将a1设置为0.5mm～1.5mm，可以在保证电池单体10的体积能量密度的同时，保证外壳1在第三方向Z上的结构强度。
b1可以是0.5mm～1.5mm之间的任意值，例如，0.5mm，0.6mm，0.7mm，0.8mm，0.9mm，1.0mm，1.1mm，1.2mm,1.3mm，1.4mm，1.5mm等。
当b1＜0.5mm时，第三壁103和第四壁104的厚度过小，当电极组件2膨胀时，第三壁103和第四壁104容易被挤压破裂；当b1＞1.5mm时，第三壁103和第四壁104的厚度较大，结构强度和刚度也较大，难以吸收电极组件2的膨胀，导致电极组件2内部容易产生应力集中，出现“析锂”现象，造成循环寿命衰减。在本实施例中，将b1设置为0.5mm～1.5mm，使得第三壁103和第四壁104的结构强度和刚度适中，既能允许电极组件2膨胀，又不会被电极组件2挤压破裂。
c1和c2可以是1.5mm～4.0mm之间的任意值，例如，1.5mm，1.6mm，1.7mm，1.8mm，1.9mm，2.0mm，2.1mm，2.2mm，2.4mm，2.6mm，2.8mm，3.0mm，3.2mm，3.5mm，3.8mm，4.0mm等。
当c1和c2小于1.5mm时，端盖12的厚度过小，端盖12经过沉积在其上的颗粒物长期腐蚀后，残余厚度更小，电极组件2在外壳1内窜动时，端盖12难以抵抗电极组件2的冲击，容易产生破裂；当c1和c2大于4mm时，端盖12的厚度过大，不利于提高电池单体10的体积能量密度，且成本较高。在本实施例中，将c1和c2设置为1.5mm～4mm，可以在保证电池单体10的体积能量密度的同时，保证端盖抵抗电极组件2冲击的能力。
在第一壁101、第二壁102、第三壁103和第四壁104一体成型设置并且作为壳体11，第五壁105和第六壁106分别作为端盖12的情况下，电极端子设置于端盖12，电极端子与电极组件2电连接。进一步的，可以是正电极端子121设置于一个端盖12上，负电极端子122设置于另一个端盖12上。
在第一壁101、第二壁102、第三壁103和第四壁104一体成型设置以作为壳体11，第五壁105和第六壁106分别作为端盖12的情况下，为了进一步提高外壳1内部空间的体积占比，提高电池单体10的体积能量密度，在本申请的一些实施例中，(W1-2*a1)*(T1-2*b1)*(H1-2*c1)/(W1*T1*H1)≥95％。
在本申请的一些实施例中，W1、T1和H1满足：T1＜W1，T1＜H1，即，第三壁103和第四壁104是外壳1的面积最大的两个壁。
在本实施例中，电池单体10的厚度小于电池单体10的宽度和高度，电池单体10呈扁平状，电池组件也呈扁平状，电极组件2的厚度方向与电池单体10的厚度方向相同。对于叠片式电极组件2而言，电极组件2的厚度方向为极片的层叠方向。对于卷绕式电极组件2而言，电极组件2的主体21包括平直区A、第一弯折区B1和第二弯折区B2，电极组件2的厚度方向为极片在平直区A的层叠方向。
无论是叠片式电极组件还是卷绕式电极组件，电极组件2的厚度都不能过大，过大会导致内层极片的热量无法及时向外扩散，造成内层极片的温度过高，容易引起热失控。由于电极组件2的厚度不能过大，使得电池单体10的厚度也不能过大。
在电池单体10的厚度受限的情况下，为了使电池单体10的体积能够达到3000cm3以上，在本申请的一些实施例中，电池单体10的宽度和高度均大于等于电池单体10的厚度的两倍，即，W1/T1≥2，H1/T1≥2。
然而，当电池单体10的宽度超过厚度的十倍，或者高度超过厚度的十倍时，电池单体10呈长且薄的长方体，电池单体10整体刚度不足，容易发生变形。为此，在本申请的一些实施例中，W1、T1和H1满足：2≤W1/T1≤10，2≤H1/T1≤10，这样既能使电池单体10具有较大的体积，又能保证电池单体10的整体刚度较大，不易发生变形。
在本申请的一些实施例中，W1和H1满足：0.7≤W1/H1≤1.6。
当W1/H1＜0.7时，电池单体10的宽度比高度小很多，作为外壳1面积最大的两个壁，第三壁103和第四壁104呈窄长的板，难以保证电池单体10在宽度方向上的结构强度和刚性，当第一壁101和/或第二壁102受到沿电池单体10的宽度方向的外力时，第三壁103和第四壁104容易发生弯折变形。
当W1/H1＞1.6时，电池单体10的宽度比高度大很多，作为外壳1面积最大的两个壁，第三壁103和第四壁104呈窄长的板，难以保证电池单体10在高度方向上的结构强度和刚性，当第五壁105和/或第六壁106受到沿电池单体10的高度方向的外力时，第三壁103和第四壁104容易发生弯折变形。
在本实施例中，通过将W1和H1的比值设定在0.7～1.6之间，使得电池单体10的宽度和高度较为接近，从而提升电池单体10在宽度方向和高度方向上的结构强度和刚性，减小电池单体10发生形变的可能性。
W1/H1可以是0.7～1.6之间的任意值，例如，0.7，0.8，0.9，1.0，1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6等。
在本申请的一些实施例中，40mm≤T1≤150mm。
当T1＜40mm时，如果要满足(T1-b)/T1≥96.5％，则需要将b的值设定的很小。然而，当b的值过小时，难以保证第三壁103和第四壁104的结构强度和刚性。
当T1＞150mm时，容易导致电极组件2内层极片的散热路径过长，内层极片的热量无法及时向外扩散，造成内层极片的温度过高，容易引起热失控。
在本实施例中，通过将T1设定在40mm～150mm之间，既能允许提高外壳1内部空间在电池单体10厚度方向上的尺寸占比，提高电池单体10的体积能量密度，又能保证电极组件2内层极片的散热及时性。
在本申请的一些实施例中，电池单体10的高度方向平行于重力方向，电池单体10包括电解液，120mm≤H1≤400mm。
当H1＜120mm时，如果要满足(H1-c)/H1≥96.5％，则需要将c的值设定的很小。然而，第五壁105和/或第六壁106为端盖，如果c的值过小，会导致端盖与壳体之间的焊缝较小，焊接强度难以保证。
当H1＞400mm时，电池单体10和电极组件2的高度过高，由于电池单体10的高度方向平行于重力方向，电极组件2过高会导致电解液难以到达电极组件2的顶部，电极组件2的顶部不能被电解液充分浸润，无法发挥作用，导致电池单体10的能量密度降低。
在本实施例中，通过将H1设定在120mm～400mm之间，既能允许提高外壳1内部空间在电池单体10高度方向上的尺寸占比，提高电池单体10的体积能量密度，又能够保证电极组件2的顶部能够被电解液充分浸润。
在本申请的一些实施例中，150mm≤W1≤1500mm。
当W1＜150mm时，如果要满足(W1-a)/W1≥97.0％，则需要将a的值设定的很小。然而，当a的值过小时，难以保证第一壁101和第二壁102的结构强度和刚性；另外，受限于电极组件2的散热,T1不能太大，受限于电极组件2的浸润，H1不能太大，如果T1也比较小，则不能满足电池单体10的体积大于等于3000cm3，难以保证电池单体10的体积能量密度。
当W1＞1500mm时，由于T1和H1受限，会导致W1与T1相差较大，W1与H1相差较大，使电池单体10整体呈细长的长方体结构，电池单体10整体的结构强度和刚度不足。
在本实施例中，通过将W1设定在150mm～1500mm之间，既能允许提高外壳1内部空间在电池单体10宽度方向上的尺寸占比，以提高电池单体10的体积能量密度，又能保证电池单体10整体的结构强度和刚度。
在本申请的一些实施例中，电池单体10为锂离子电池，电池单体10的正极活性材料包括含锂磷酸盐，电池单体10的容量为C，满足：C≥350Ah，C/((W1-a)*(T1-b)*(H1-c))≥118Ah/L。作为具体的示例，含锂磷酸盐可以包括但不限于磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸钴锂、磷酸镍锂中的一种或几种。
在本申请的一些实施例中，电池单体10的正极活性材料包括锂过渡金属氧化物，电池单体10的容量为C，满足：C≥650Ah，C/((W1-a)*(T1-b)*(H1-c))≥190Ah/L。作为具体的示例，锂过渡金属氧化物可以包括但不限于锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物中的一种或几种。
在本申请的一些实施例中，电池单体10为钠离子电池，电池单体10的容量为C，满足：C≥260Ah，C/((W1-a)*(T1-b)*(H1-c))≥87Ah/L。
本申请实施例提供一种电池100，包括电池箱体20和上述任意一个实施例提供的电池单体10，电池单体10容纳于电池箱体20内。
本申请实施例提供一种用电装置，包括上述任意一个实施例提供的电池。
本申请实施例提供一种储能装置2000，包括储能箱体400和上述任意一个实施例提供的电池单体10，储能箱体400包括电池仓401，电池单体10容纳于电池仓401内。
在本申请的一些实施例中多个所述电池单体10的体积之和为V1，电池仓401的体积为V2，满足：0.5≤V1/V2≤0.95。
V1为电池仓内所有电池单体10的体积之和，如果电池仓401内所有的电池单体10的体积均相等，则V1为每个电池单体10的体积与电池单体10的数量的乘积。V2为电池仓401的内轮廓所限定的立体空间的体积。在储能装置2000中，可以将V1/V2定义为空间利用率。
在本实施例中，通过限定电池单体10的体积之和与电池仓的体积的比例，即V1/V2≥0.5，从而可以提高 储能装置2000的空间利用率，在储能箱体400的电池仓401内布置更多的电池单体10，即在单位空间内布置更多的能量提供结构，由此可以提高能量密度，从而在不扩大占用空间的情况下提高容量。
在本申请的一些实施例中，多个电池单体10的体积之和与电池仓401的体积的比例满足：V1/V2≥0.55。
在本申请的一些实施例中，多个电池单体10的体积之和与电池仓401的体积的比例满足：V1/V2≥0.65。
在本申请的一些实施例中，多个电池单体10的体积之和与电池仓401的体积的比例满足：V1/V2≥0.75。
本领域的技术人员可以理解的是，由于与电池单体10配合使用的其他零部件会占用电池仓的内部空间，包括液冷系统、控制系统、线束等，因此V1/V2的峰值通常在95％，即V1/V2≤95％。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。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，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (35)

  1. 一种电池单体，其特征在于，包括：
    外壳，所述外壳呈直平行六面体，所述外壳在第一方向上的尺寸为W1，所述外壳在第二方向上的尺寸为T1，所述外壳在第三方向上的尺寸为H1，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向相互垂直；
    至少一个电极组件，所述电极组件容纳于所述外壳内；
    所述外壳包括沿所述第一方向相对设置的第一壁和第二壁、沿所述第二方向相对设置的第三壁和第四壁、沿所述第三方向相对设置的第五壁和第六壁，所述第一壁和所述第二壁的厚度之和为a，所述第三壁和所述第四壁的厚度之和为b，所述第五壁和所述第六壁的厚度之和为c，满足：(W1-a)*(T1-b)*(H1-c)/(W1*T1*H1)≥90％。
  2. 根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，(W1-a)/W1≥97.0％，(T1-b)/T1≥96.5％，且(H1-c)/H1≥96.5％。
  3. 根据权利要求1或2所述的电池单体，其特征在于，所述外壳包括壳体和端盖，所述壳体具有开口，所述端盖盖合于所述开口；
    所述壳体包括一体成型的所述第一壁、所述第二壁、所述第三壁、所述第四壁和所述第五壁，所述端盖为所述第六壁。
  4. 根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体还包括第一绝缘件和第二绝缘件，所述第一绝缘件设置于所述第五壁和所述电极组件之间，并与所述第五壁抵接；所述第二绝缘件设置于所述第六壁和所述电极组件之间，并与所述第六壁抵接；
    所述第一绝缘件在所述第三方向上的最大尺寸为d1，所述第二绝缘件在所述第三方向上的最大尺寸为d2，满足：(W1-a-1.6mm)*(T1-b-1.6mm)*(H1-c-d1-d2)/(W1*T1*H1)≥88％，0.3mm≤d1≤1.2mm，且2mm≤d2≤10mm。
  5. 根据权利要求3或4所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体还包括第一绝缘件和第二绝缘件，所述第一绝缘件设置于所述第五壁和所述电极组件之间，并与所述第五壁抵接；所述第二绝缘件设置于所述第六壁和所述电极组件之间，并与所述第六壁抵接；
    所述第一绝缘件在所述第三方向上的最大尺寸为d1，所述第二绝缘件在所述第三方向上的最大尺寸为d2，满足：(W1-a-4mm)*(T1-b-4mm)*(H1-c-d1-d2)/(W1*T1*H1)≥85％，0.3mm≤d1≤1.2mm，且2mm≤d2≤10mm。
  6. 根据权利要求1或2所述的电池单体，其特征在于，所述外壳包括壳体和两个端盖，所述壳体具有沿所述第三方向相对设置的两个开口，两个所述端盖分别盖合于对应侧的所述开口；
    所述壳体包括一体成型的所述第一壁、所述第二壁、所述第三壁和所述第四壁，两个所述端盖分别为所述第五壁和所述第六壁。
  7. 根据权利要求6所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体还包括第三绝缘件和第四绝缘件，所述第三绝缘件设置于所述第五壁和所述电极组件之间，并与所述第五壁抵接；所述第四绝缘件设置于所述第六壁和所述电极组件之间，并与所述第六壁抵接；
    所述第三绝缘件在所述第三方向上的最大尺寸为d3，所述第四绝缘件在所述第三方向上的最大尺寸为d4，满足：(W1-a-1.6mm)*(T1-b-1.6mm)*(H1-c-d3-d4)/(W1*T1*H1)≥88％，2mm≤d3≤10mm，且2mm≤d4≤10mm。
  8. 根据权利要求6或7所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体还包括第三绝缘件和第四绝缘件，所述第三绝缘件设置于所述第五壁和所述电极组件之间，并与所述第五壁抵接；所述第四绝缘件设置于所述第六壁和所述电极组件之间，并与所述第六壁抵接；
    所述第三绝缘件在所述第三方向上的最大尺寸为d3，所述第四绝缘件在所述第三方向上的最大尺寸为d4，满足：(W1-a-4mm)*(T1-b-4mm)*(H1-c-d3-d4)/(W1*T1*H1)≥85％，2mm≤d3≤10mm，且2mm≤d4≤10mm。
  9. 根据权利要求1-8任一项所述的电池单体，其特征在于，3000cm3≤W1*T1*H1≤40000cm3。
  10. 根据权利要求9所述的电池单体，其特征在于，3200cm3≤W1*T1*H1≤32000cm3。
  11. 根据权利要求10所述的电池单体，其特征在于，3720cm3≤W1*T1*H1≤12500cm3。
  12. 根据权利要求11所述的电池单体，其特征在于，4000cm3≤W1*T1*H1≤6000cm3。
  13. 根据权利要求9-12任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件包括主体和从所述主体伸出的极耳，所述主体呈扁平体，所述主体在所述第一方向上的最大尺寸为W2，所述主体在所述第二方向上的最大尺寸为T2，所述主体在所述第三方向上的最大尺寸为H2，满足：(W2*T2*H2)/(W1*T1*H1)≥80％。
  14. 根据权利要求13所述的电池单体，其特征在于，W2/(W1-a)≥91.5％，T2/(T1-b)≥93.2％，且H2/(H1-c)≥94.0％。
  15. 根据权利要求13或14所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件为卷绕式结构，所述主体包括平直区、第一弯折区和第二弯折区，沿所述第一方向，所述第一弯折区和所述第二弯折区分别位于所述平直区的两端；
    所述第一弯折区包括层叠设置的多个第一弯折部，沿所述第一方向，多个所述第一弯折部中最内层的第一弯折部的内侧顶点与最外层的第一弯折部的外侧顶点之间的距离为W3；
    所述第二弯折区包括层叠设置的多个第二弯折部，沿所述第一方向，多个所述第二弯折部中最内层的第二弯折 部的内侧顶点与最外层的第二弯折部的外侧顶点之间的距离为W4；
    满足：(W3+W4)/W2≤30％。
  16. 根据权利要求13-15任一项所述的电池单体，其特征在于，所述第一壁、所述第二壁、所述第三壁、所述第四壁、所述第五壁和所述第六壁的材质均包括铝合金，所述铝合金包括以下质量百分含量的成分：铝≥96.7％，0.05％≤铜≤0.2％，铁≤0.7％，锰≤1.5％，硅≤0.6％，锌≤0.1％，其他单个元素成分≤0.05％，其他元素总成分≤0.15％。
  17. 根据权利要求16所述的电池单体，其特征在于，所述外壳包括壳体和端盖，所述壳体具有开口，所述端盖盖合于所述开口，所述端盖与所述壳体焊接连接；
    所述壳体包括一体成型的所述第一壁、所述第二壁、所述第三壁、所述第四壁和所述第五壁，所述端盖为所述第六壁；
    所述第一壁与所述第二壁的厚度均为a1，所述第三壁和所述第四壁的厚度均为b1，所述第五壁的厚度为c1，所述第六壁的厚度为c2，满足：c2＞c1，c1＞a1，c1＞b1。
  18. 根据权利要求17所述的电池单体，其特征在于，0.5mm≤a1≤1.5mm，0.5≤b1≤1.5mm，1.0mm≤c1≤2.5mm，1.5mm≤c2≤4mm。
  19. 根据权利要求17或18所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体包括电极端子，所述电极端子设置于所述端盖或所述第五壁，所述电极端子与所述电极组件电连接。
  20. 根据权利要求17-19任一项所述的电池单体，其特征在于，(W1-2*a1)*(T1-2*b1)*(H1-c1-c2)/(W1*T1*H1)≥95％。
  21. 根据权利要求16所述的电池单体，其特征在于，所述外壳包括壳体和两个端盖，所述壳体具有沿所述第三方向相对设置的两个开口，两个所述端盖分别盖合于对应侧的所述开口，所述端盖与所述壳体焊接连接；
    所述壳体包括一体成型的所述第一壁、所述第二壁、所述第三壁和所述第四壁，两个所述端盖分别为所述第五壁和所述第六壁；
    所述第一壁与所述第二壁的厚度均为a1，所述第三壁和所述第四壁的厚度均为b1，所述第五壁的厚度为c1，所述第六壁的厚度为c2，满足：c2＝c1，c1＞a1，c1＞b1。
  22. 根据权利要求21所述的电池单体，其特征在于，0.5mm≤a1≤1.5mm，0.5≤b1≤1.5mm，1.5mm≤c2≤4mm。
  23. 根据权利要求21或22所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体包括电极端子，所述电极端子设置于所述端盖，所述电极端子与所述电极组件电连接。
  24. 根据权利要求21-23任一项所述的电池单体，其特征在于，(W1-2*a1)*(T1-2*b1)*(H1-2*c1)/(W1*T1*H1)≥95％。
  25. 根据权利要求9-24任一项所述的电池单体，其特征在于，T1＜W1，T1＜H1，2≤W1/T1≤10，2≤H1/T1≤10，0.7≤W1/H1≤1.6。
  26. 根据权利要求25所述的电池单体，其特征在于，40mm≤T1≤150mm。
  27. 根据权利要求25所述的电池单体，其特征在于，所述第三方向平行于重力方向，所述电池单体包括电解液，120mm≤H1≤400mm。
  28. 根据权利要求25所述的电池单体，其特征在于，150mm≤W1≤1500mm。
  29. 根据权利要求1-28任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体的正极材料包括含锂磷酸盐，所述电池单体的容量为C，满足：C≥350Ah，C/((W1-a)*(T1-b)*(H1-c))≥118Ah/L。
  30. 根据权利要求1-28任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体的正极材料包括锂过渡金属氧化物，所述电池单体的容量为C，满足：C≥650Ah，C/((W1-a)*(T1-b)*(H1-c))≥190Ah/L。
  31. 根据权利要求1-28任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体为钠离子电池，所述电池单体的容量为C，满足：C≥260Ah，C/((W1-a)*(T1-b)*(H1-c))≥87Ah/L。
  32. 一种电池，其特征在于，包括如权利要求1-31任一项所述的电池单体。
  33. 一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求32所述的电池，所述电池用于为所述用电装置提供电能。
  34. 一种储能装置，其特征在于，包括:
    储能箱体，所述储能箱体具有电池仓；
    多个如权利要求1-31任一项所述的电池单体，多个所述电池单体设置于所述电池仓内。
  35. 根据权利要求34所述的储能装置，其特征在于，所述电池单体包括电极端子，所述电极端子设置于所述外壳，多个所述电池单体的所述外壳的体积之和为V1，所述电池仓的体积为V2，满足：0.5≤V1/V2≤0.95。
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