本技术属于电池膨胀,尤其涉及一种电池单体、电池及用电装置。
背景技术:
1、电池通常设置有一个或者多个电池单体,电池单体在充放电的循环过程中,电池单体内的电极组件也会随之膨胀,但电极组件侧面的膨胀力通常分布不均,使得电极组件内的极片容易出现析锂问题,影响电池单体的循环性能。
2、上述的陈述仅用于提供与本技术有关的背景技术信息,而不必然地构成现有技术。
技术实现思路
1、本技术实施例的目的在于提供一种电池单体、电池及用电装置,可以缓解电池单体中的电极组件侧面膨胀力分布不均。
2、本技术实施例采用的技术方案是:
3、第一方面,提供了一种电池单体,该电池单体包括外壳、电极组件和缓冲件,外壳具有安装腔;电极组件位于安装腔,电极组件具有在其厚度方向上分布的侧面;缓冲件位于安装腔;缓冲件包括第一缓冲部和第二缓冲部,第一缓冲部至少一个边部连接有第二缓冲部,第一缓冲部至少部分覆盖于侧面的中心区域,第二缓冲部覆盖于侧面的边缘区域;其中,在相同的压力下,第一缓冲部的压缩量大于第二缓冲部的压缩量。
4、本技术实施例的电池单体,在相同的压力下,第一缓冲部的压缩量大于第二缓冲部的压缩量,第一缓冲部与第二缓冲部相比更容易挤压变形,而膨胀力较小的边缘区域挤压第二缓冲部,膨胀力较大的中心区域挤压第一缓冲部,使得中心区域较大的膨胀力减少比边缘区域较小的膨胀力减少更明显,从而减少侧面中心区域膨胀力与侧面边缘区域的膨胀力之间的差值,缓解侧面中心区域和边缘区域膨胀力分布不均,减少电极组件的析锂风险,提高电池单体的循环性能和使用寿命。
5、在一实施例中,在0.5mpa~1mpa的压力下,第一缓冲部的压缩率大于或等于40%,这样设置,可以使得第一缓冲部能够较好地缓冲中心区域,降低中心区域的膨胀力。
6、在一实施例中,在0.5mpa的压力下,第一缓冲部的压缩率大于或等于40%;和/或,在0.8mpa的压力下,第一缓冲部的压缩率大于或等于60%;和/或,在1mpa的压力下,第一缓冲部的压缩率大于或等于85%;第一缓冲部的压缩率可灵活设置,满足不同膨胀力下的缓冲需求,更好缓解膨胀力分布不均。
7、在一实施例中,在0.5mpa~1mpa的压力下,第二缓冲部的压缩率大于或等于20%,这样设置,可以使得第二缓冲部能够较好地缓冲边缘区域,降低边缘区域的膨胀力。
8、在一实施例中,在0.5mpa的压力下,第二缓冲部的压缩率大于或等于20%;和/或,在0.8mpa的压力下,第二缓冲部的压缩率大于或等于30%;和/或,在1mpa的压力下,第二缓冲部的压缩率大于或等于50%,这样可灵活设置第二缓冲部的压缩率,满足不同膨胀力下的缓冲需求,更好缓解膨胀力分布不均。
9、在一实施例中,第一缓冲部的孔隙率范围为40%~95%,一方面,第一缓冲部具有孔隙,改善电解液的循环,提高电池单体的性能;另一方面,还可以使得第一缓冲部具有良好的压缩性能,能够较好地减少中心区域的膨胀力,减少析锂风险。
10、在一实施例中,第一缓冲部的孔隙率范围为75%~90%,可以使得第一缓冲部具有更好的压缩性能,更好地减少中心区域的膨胀力,减少析锂风险。
11、在一实施例中,第二缓冲部的孔隙率范围为5%~60%,一方面,第二缓冲部具有孔隙,改善电解液的循环,提高电池单体的性能,另一方面,还可以使得第二缓冲部具有一定的压缩性能,缓解边缘区域的膨胀力,减少析锂风险。
12、在一实施例中,第二缓冲部的孔隙率范围为10%~40%,可以使得第一缓冲部具较好的压缩性能,更好地缓解边缘区域的膨胀力,减少析锂风险。
13、在一实施例中,第一缓冲部的弹性模量小于第二缓冲部的弹性模量,可使得第一缓冲部比第二缓冲部更容易被压缩,更好地缓解中心区域和边缘区域的膨胀力差。
14、在一实施例中,第一缓冲部的材质与第二缓冲部的材质相同;或者,第一缓冲部的材质与第二缓冲部的材质不同;第一缓冲部和第二缓冲部的材质可灵活选择,方便加工制作。
15、在一实施例中,第一缓冲部的面积为s1,所有的第二缓冲部的面积之和为s2,0.3≤s1/(s1+s2)≤0.9,可使得第一缓冲部的面积和第二缓冲部的面积分配合理,从而较好地缓解侧面的膨胀力分布不均。
16、在一实施例中,0.5≤s1/(s1+s2)≤0.85,可使得第一缓冲部的面积和第二缓冲部的面积分配合理,从而更好地缓解侧面的膨胀力分布不均。
17、在一实施例中,第一缓冲部未受压状态下的厚度大于第二缓冲部未受压状态下的厚度,使得第一缓冲部可为膨胀力较大的中心区域提供的缓冲空间大于第二缓冲部可为膨胀力较小的边缘区域提供的缓冲空间,从而能够更好地缓解侧面膨胀力分布不均。
18、在一实施例中,安装腔的厚度为t1,电极组件的厚度为t2,电极组件的数量为n1,缓冲件的数量为n2,第一缓冲部未受压状态下的厚度为t3,其中,0.85≤(n1*t2+n2*t3)/t1≤0.95,这样设计,使得电极组件和缓冲件顺利装入外壳内,电极组件和缓冲件也能够填满安装腔大部分空间,电极组件和缓冲件能够稳定地位于外壳内。
19、在一实施例中,缓冲件的宽度为h1,第一缓冲部的宽度为h2,3.5mm≤h1-h2≤5.5mm,可使得第一缓冲部和第二缓冲部均具有合适的宽度,从而缓解侧面膨胀力分布不均。
20、在一实施例中,第一缓冲部的任一个边部连接有第二缓冲部;或者,第一缓冲部的相邻两个边部均连接有第二缓冲部;或者,第一缓冲部的相对两个边部均连接有第二缓冲部;或者,第一缓冲部的任意三个边部均连接有第二缓冲部;或者,第一缓冲部的四个边部均连接有第二缓冲部;这样设计,第二缓冲部相对于第一缓冲部可灵活分布,可与不同类型的电池单体进行适配,以更好地缓解膨胀力分布不均,减少析锂风险。
21、在一实施例中,电极组件包括主体部、正极耳和负极耳,正极耳和负极耳连接于主体部的同一端;第一缓冲部靠近正极耳的边部连接有第二缓冲部,第二缓冲部可能够改善靠近正极耳的边缘区域的膨胀力和中心区域之间的膨胀力差异,缓解侧面膨胀力的分布不均,减少析锂风险。
22、在一实施例中,电极组件包括主体部、正极耳和负极耳;主体部具有相对设置的第一端和第二端,第一端与正极耳连接,第二端与负极耳连接;第一缓冲件靠近正极耳的边部连接有第二缓冲部,以及第一缓冲件靠近负极耳的边部连接有第二缓冲部,两个第二缓冲部中一个改善靠近正极耳的边缘区域的膨胀力和中心区域之间的膨胀力差异,另一个改善靠近负极耳的边缘区域的膨胀力和中心区域之间的膨胀力差异,缓解侧面膨胀力的分布不均,减少析锂风险。
23、在一实施例中,第一缓冲部的另一相对两侧的边部均连接有第二缓冲部,侧面膨胀时,侧面周围的四个边缘区域分别挤压四个第二缓冲部,这样可缓解四个边缘区域与中心区域之间的膨胀力差异,更好地缓解侧面膨胀力分布不均,减少析锂风险。
24、在一实施例中,四个第二缓冲部依次首尾相接,以环设于第一缓冲部的周围,相邻两个边缘区域的连接处均能够挤压第二缓冲部,这样可更全面地缓解位于中心区域的边缘区域的膨胀力与中心区域之间的膨胀力差异,更好地缓解侧面膨胀力分布不均,减少析锂风险。
25、在一实施例中,主体部包括正极片、负极片和隔膜,正极片、负极片和隔膜卷绕设置或叠片设置,正极片与正极耳连接,负极片与负极耳连接;第一缓冲部至少覆盖正极片在侧面上的投影区域,使得第一缓冲部能够将正极片与侧面相对设置的部分完全覆盖,使得正极片在侧面上对应的中心区域整个面上均能够挤压第一缓冲部,从而能够更好地缓解中心区域的膨胀力,缓解整个侧面的膨胀力分布不均。
26、在一实施例中,缓冲件至少覆盖负极片在侧面上的投影区域,使得负极片凸伸出正极片的部分也可挤压缓冲件,使得侧面膨胀力缓解更为全面,缓解侧面膨胀力分布不均效果更好。
27、在一实施例中,隔膜的宽度为h3,缓冲件的宽度为h1,-2.5mm≤h3-h1≤14.5mm,缓冲件的宽度设置合理,电极组件的膨胀力能够得到良好缓解,也可以减少缓冲件与外壳干涉的风险。
28、在一实施例中,6.5mm≤h3-h1≤10mm,缓冲件凸伸出隔膜外,且凸出的长度合理,不至于过短而无法较好地覆盖负极片,也不至于过长而增加与端盖等部件干涉的风险。
29、在一实施例中,缓冲件位于侧面和外壳之间,缓冲件位于外壳和侧面之间,侧面朝向外壳膨胀时,可挤压该缓冲件,从而缓解侧面的膨胀力。
30、在一实施例中,电极组件的数量为多个,缓冲件位于相邻两个电极组件之间,相邻两个电极组件膨胀时可挤压位于中间的缓冲件,从而缓解了相邻两个电极组件之间膨胀力,有利于提高电池单体的性能。
31、第二方面,提供了一种电池,包括上述的电池单体。
32、本技术实施例的电池,采用了上述的电池单体,电池单体的循环性能好且使用寿命好,有利于提高电池的使用性能和使用寿命。
33、第三方面,提供了一种用电装置,包括上述的电池。
34、本技术实施例的用电装置,采用了上述的电池,电池的使用寿命长且性能好,有利于提高用电装置的性能。
1.一种电池单体,其特征在于:包括,
2.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于:在0.5mpa~1mpa的压力下,所述第一缓冲部的压缩率大于或等于40%。
3.根据权利要求2所述的电池单体,其特征在于:在0.5mpa的压力下,所述第一缓冲部的压缩率大于或等于40%;
4.根据权利要求1~3中任一项所述的电池单体,其特征在于:在0.5mpa~1mpa的压力下,所述第二缓冲部的压缩率大于或等于20%。
5.根据权利要求4所述的电池单体,其特征在于:在0.5mpa的压力下,所述第二缓冲部的压缩率大于或等于20%;
6.根据权利要求1~5中任一项所述的电池单体,其特征在于:所述第一缓冲部的孔隙率范围为40%~95%。
7.根据权利要求6所述的电池单体,其特征在于:所述第一缓冲部的孔隙率范围为75%~90%。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的电池单体,其特征在于:所述第二缓冲部的孔隙率范围为5%~60%。
9.根据权利要求8所述的电池单体,其特征在于:所述第二缓冲部的孔隙率范围为10%~40%。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的电池单体,其特征在于:所述第一缓冲部的弹性模量小于所述第二缓冲部的弹性模量。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的电池单体,其特征在于:所述第一缓冲部的材质与所述第二缓冲部的材质相同;或者,所述第一缓冲部的材质与所述第二缓冲部的材质不同。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的电池单体,其特征在于:所述第一缓冲部的面积为s1,所有的所述第二缓冲部的面积之和为s2,0.3≤s1/(s1+s2)≤0.9。
13.根据权利要求12所述的电池单体,其特征在于:0.5≤s1/(s1+s2)≤0.85。
14.根据权利要求1~13中任一项所述的电池单体,其特征在于:所述第一缓冲部未受压状态下的厚度大于所述第二缓冲部未受压状态下的厚度。
15.根据权利要求1~14中任一项所述的电池单体,其特征在于:所述安装腔的厚度为t1,所述电极组件的厚度为t2,所述电极组件的数量为n1,所述缓冲件的数量为n2,所述第一缓冲部未受压状态下的厚度为t3,其中,0.85≤(n1*t2+n2*t3)/t1≤0.95。
16.根据权利要求1~15中任一项所述的电池单体,其特征在于:所述缓冲件的宽度为h1,所述第一缓冲部的宽度为h2,3.5mm≤h1-h2≤5.5mm。
17.根据权利要求1~16中任一项所述的电池单体,其特征在于:所述第一缓冲部的任一个边部连接有所述第二缓冲部;或者,所述第一缓冲部的相邻两个边部均连接有所述第二缓冲部;或者,所述第一缓冲部的相对两个所述边部均连接有所述第二缓冲部;或者,所述第一缓冲部的任意三个边部均连接有所述第二缓冲部;或者,所述第一缓冲部的四个边部均连接有所述第二缓冲部。
18.根据权利要求1~16中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部、正极耳和负极耳,所述正极耳和所述负极耳连接于所述主体部的同一端;所述第一缓冲部靠近所述正极耳的边部连接有所述第二缓冲部。
19.根据权利要求1~16中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部、正极耳和负极耳;所述主体部具有相对设置的第一端和第二端,所述第一端与所述正极耳连接,所述第二端与所述负极耳连接;所述第一缓冲件靠近所述正极耳的边部连接有所述第二缓冲部,以及所述第一缓冲件靠近所述负极耳的边部连接有所述第二缓冲部。
20.根绝权利要求19所述电池单体,其特征在于:所述第一缓冲部的另一相对两侧的边部均连接有所述第二缓冲部。
21.根绝权利要求20所述电池单体,其特征在于:四个所述第二缓冲部依次首尾相接,以环设于所述第一缓冲部的周围。
22.根据权利要求18~21中任一项所述的电池单体,其特征在于:所述主体部包括正极片、负极片和隔膜,所述正极片、所述负极片和所述隔膜卷绕设置或叠片设置,所述正极片与所述正极耳连接,所述负极片与所述负极耳连接;所述第一缓冲部至少覆盖所述正极片在所述侧面上的投影区域。
23.根据权利要求22所述的电池单体,其特征在于:所述缓冲件至少覆盖所述负极片在所述侧面上的投影区域。
24.根据权利要求22或23中任一项所述的电池单体,其特征在于:所述隔膜的宽度为h3,所述缓冲件的宽度为h1,-2.5mm≤h3-h1≤14.5mm。
25.根据权利要求24所述的电池单体,其特征在于:6.5mm≤h3-h1≤10mm。
26.根据权利要求1~25中任一项所述的电池单体,其特征在于:所述缓冲件位于所述侧面和所述外壳之间。
27.根据权利要求1~26中任一项所述的电池单体,其特征在于:所述电极组件的数量为多个,所述缓冲件位于相邻两个所述电极组件之间。
28.一种电池,其特征在于:包括权利要求1~27中任一项所述的电池单体。
29.一种用电装置,其特征在于:包括权利要求28所述的电池。
