CN221327947U - 电池和用电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电池和用电装置。电池包括电池单体和多个换热板。电池单体包括外壳和容纳于外壳内的电极单元，电极单元包括多个第一极片层，多个第一极片层的极性相同并沿第一方向层叠，一部分的第一极片层设有第一极耳并形成两个第一极耳组，各第一极耳组包括层叠且连接多个第一极耳，两个第一极耳组之间设置有未设置第一极耳的第一极片层。多个换热板沿第一方向设置，外壳设置于相邻的换热板之间并能够与换热板换热，在第一方向上，各第一极片层与换热板至少部分地重叠。
Description
技术领域
本申请涉及电池领域，特别是涉及一种电池和用电装置。
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、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。
电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素，如何改善电池的循环寿命，是电池领域的一个重要研究方向。
实用新型内容
本申请提供一种电池以及用电装置，其能改善电池的循环寿命。
第一方面，本申请提供一种电池，其包括电池单体和多个换热板。电池单体包括外壳和容纳于外壳内的电极单元，电极单元包括多个第一极片层，多个第一极片层的极性相同并沿第一方向层叠，一部分的第一极片层设有第一极耳并形成两个第一极耳组，各第一极耳组包括层叠且连接多个第一极耳，两个第一极耳组之间设置有未设置第一极耳的第一极片层。多个换热板沿第一方向设置，外壳设置于相邻的换热板之间并能够与换热板换热，在第一方向上，各第一极片层与换热板至少部分地重叠。
位于外壳的两侧的换热板分别靠近两个第一极耳组设置，在电池的充放电过程中，换热板可以通过外壳吸收两个第一极耳组的产热，从而减小各第一极耳的温升，并降低多个第一电极层的温度差异。位于两个第一极耳组之间的第一极片层未设置第一极耳，因此，即使位于两个第一极耳组之间的第一极片层距离换热板较远，位于两个第一极耳组之间的第一极片层的温升也较小，从而降低多个第一极片层的温度差异。本申请实施例通过在外壳的两侧同时设置换热板，并去除电极单元中部的部分第一极耳，以降低不同第一极片层的温度差异和阻抗差异，提高电流一致性，改善电池单体的充放电性能，延长电池单体的循环寿命。
在一些实施例中，第一极片层的总数量为N，每一个第一极耳组的第一极耳的数量为K1，K1和N满足：1/4≤K1/N≤7/16。
将K1/N限定为大于或等于1/4，可以增大第一极耳的总数量，提高电极组件的过流能力，减小每个第一极耳的电流和温升，提高电池单体的快充能力。本申请实施例将K1/N限定为小于或等于7/16，可以减少在第一方向上远离换热板的第一极耳，从而降低多个第一极片层的温度差异和阻抗差异，提高电流一致性。
在一些实施例中，5/16≤K1/N≤7/16，从而进一步平衡电极组件的过流能力以及第一极片层之间的温度差异，提高电极组件的电流一致性，提升电池单体的快充能力，延长电池单体的循环寿命。
在一些实施例中，位于两个第一极耳组之间且未设置第一极耳的第一极片层的数量为K2，K2和N满足：1/8≤K2/N≤1/2。
将K2/N限定为小于或等于1/2，以为电极单元预留较多的设有第一极耳的第一极片层，增大第一极耳的总数量，提高电极组件的过流能力，减小每个第一极耳的电流和温升，提高电池单体的快充能力。本申请实施例将K2/N限定为大于或等于1/8，可以减少在第一方向上远离换热板的第一极耳，从而降低多个第一极片层的温度差异和阻抗差异，提高电流一致性。
在一些实施例中，1/8≤K2/N≤3/8，从而进一步平衡电极组件的过流能力以及第一极片层之间的温度差异，提高电极组件的电流一致性，提升电池单体的快充能力，延长电池单体的循环寿命。
在一些实施例中，外壳包括沿第一方向相对设置的两个第一壳壁，各第一壳壁用于与换热板换热。在第一方向上，第一壳壁的外表面与最靠近第一壳壁的第一极耳之间的最小间距为D1mm。K1、N以及D1满足：21≤88×K1/N-D1/5≤38.4。
将88×K1/N-D1/5限定为大于或等于21，以增大第一极耳的数量或缩短第一极耳与换热板之间的导热路径，从而减少第一极耳的产热，降低第一极耳的温升，提升电池单体的充放电性能。本申请实施例将88×K1/N-D1/5限定为小于或等于38.4，以减小第一极耳组的最内侧的第一极耳和换热板之间的导热路径与第一极耳组的最外侧的第一极耳和换热板之间的导热路径之间的差异，降低多个第一极片层之间的最大温差，提高电极组件的电流一致性，提升电池单体的快充能力，延长电池单体的循环寿命。
在一些实施例中，26.9≤88×K1/N-D1/5≤38.3。
在一些实施例中，外壳包括沿第一方向相对设置的两个第一壳壁，各第一壳壁用于与换热板换热。在第一方向上，第一壳壁的外表面与最靠近第一壳壁的第一极耳之间的最小间距为D1mm。D1为0.5-5。
将D1限定为大于或等于0.5，以使第一壳壁的厚度和强度满足要求，提高电池单体的可靠性。本申请实施例将D1限定为小于或等于5，以缩短第一极耳与换热板之间的导热路径，减少第一极耳的产热，降低第一极耳的温升，提升电池单体的充放电性能。
在一些实施例中，D1为1-3。
在一些实施例中，两个第一极耳组沿第一方向间隔设置。两个第一极耳组的端部沿彼此靠近的方向弯折且两个第一极耳组的端部沿第一方向相对设置。通过折弯两个第一极耳组，可以节省空间，提高空间利用率。
在一些实施例中，多个第一极片层中最中部的第一极片层未设置第一极耳，与两个第一极耳组对应的第一极片层分别位于最中部的第一极片层的两侧。
在所有的第一极片层中，最中部的第一极片层距离换热板最远，本申请实施例使最中部的第一极片层不设置第一极耳，可以减小最中部的第一极片层的温升，降低最中部的第一极片层与其它第一极片层之间的温差，提高电流一致性。将两个第一极耳组对应的第一极片层设置于最中部的第一极片层的两侧，可以缩短各第一极耳组与对应的换热板之间的导热路径，从而减小各第一极耳的温升，并降低两个第一极耳组的温度差异，提升电池单体的充放电能力。
在一些实施例中，电极单元包括至少一个电极组件，每个电极组件包括极性相反的第一极片和第二极片。第一极片包括多个第一极片层的至少部分，第一极片的多个第一极片层形成至少一个第一极耳组。
第一极片为连续设置的整体，因此，未设置第一极耳的第一极片层可以通过设置于第一极耳的极片层将电流导出。
在一些实施例中，第一极片和第二极片卷绕设置。在另一些实施例中，电极组件包括多个第二极片，第一极片的第一极片层和第二极片沿第一方向交替设置，第一极片包括弯折层，弯折层连接相邻的两个第一极片层。
在一些实施例中，电极单元包括两个电极组件，两个电极组件沿第一方向设置。每个电极组件包括一个第一极耳组。
将电极组件设置为两个，可以减小单个电极组件的第一极片层的层数，减小第一极耳在电极组件的成型过程中错位的风险。
在一些实施例中，第一极片为负极极片。在对电池单体进行快速充电时，第一极耳产热较多。本申请实施例通过设置换热板和两个第一极耳组，可在快充过程中降低第一极耳的温升，提升电极组件的温度一致性，改善电池单体的快充性能。
在一些实施例中，第一极片包括负极活性材料。负极活性材料的体积分布粒径Dv50≤15μm。
负极活性材料的体积分布粒径较小，负极活性材料的活性反应位点多，可以更快地接收离子，从而提高电池单体的充电效率，提升电池单体的快充能力。
在一些实施例中，第一极片包括负极活性材料，负极活性材料包括石墨、硬碳、软碳、硅氧或硅碳中的至少一种。
在一些实施例中，负极活性材料的比表面积为0.5m2/g-5m2/g。本申请实施例可以增加负极活性材料的离子嵌入点位，提升离子嵌入负极活性材料的速率，从而提高电池单体的充电效率，提升电池单体的快充能力。
在一些实施例中，第一极片包括负极集流体和涂覆于负极集流体表面的负极活性物质层；负极活性物质层的单位面积涂布重量小于或等于150mg/1540.25mm2。
负极活性物质层的单位面积涂布重量小，负极活性物质层可以具有更小的厚度，从而在充电时减小离子嵌入负极活性物质层的阻力，提高电池单体的充电效率。
在一些实施例中，电极单元包括多个第二极片层，第二极片层的极性与第一极片层的极性相反，第二极片层和第一极片层沿第一方向层叠。一部分的第二极片层设有第二极耳并形成两个第二极耳组，各第二极耳组包括层叠且连接多个第二极耳，两个第二极耳组之间设置有未设置第二极耳的第二极片层。
位于外壳的两侧的换热板分别靠近两个第二极耳组设置，在电池的充放电过程中，换热板可以通过外壳吸收两个第二极耳组的产热，从而减小各第二极耳的温升，并降低多个第二极片层的温度差异。位于两个第二极耳组之间的第二极片层未设置第二极耳，因此，即使位于两个第二极耳组之间的第二极片层距离换热板较远，位于两个第二极耳组之间的第二极片层的温升也较小，从而降低多个第二极片层的温度差异。本申请实施例通过在外壳的两侧同时设置换热板，并去除电极单元中部的部分第二极耳，以降低不同第二极片层的温度差异和阻抗差异，提高电流一致性，改善电池单体的充放电性能，延长电池单体的循环寿命。
在一些实施例中，第二极片层的总数量为M，每一个第二极耳组的第二极耳的数量为K3，K3和M满足：1/4≤K3/M≤7/16。可选地，5/16≤K3/M≤7/16。
将K3/M限定为大于或等于1/4，可以增大第二极耳的总数量，提高电极组件的过流能力，减小每个第二极耳的电流和温升，提高电池单体的快充能力。本申请实施例将K3/M限定为小于或等于7/16，可以减少在第一方向上远离换热板的第二极耳，从而降低多个第二极片层的温度差异和阻抗差异，提高电流一致性。
在一些实施例中，位于两个第二极耳组之间且未设置第二极耳的第二极片层的数量为K4，K4和M满足：1/8≤K4/M≤1/2。可选地，1/8≤K4/M≤3/8。
将K4/M限定为小于或等于1/2，以为电极单元预留较多的设有第二极耳的第二极片层，增大第二极耳的总数量，提高电极组件的过流能力，减小每个第二极耳的电流和温升，提高电池单体的快充能力。本申请实施例将K4/M限定为大于或等于1/8，可以减少在第一方向上远离换热板的第二极耳，从而降低多个第二极片层的温度差异和阻抗差异，提高电流一致性。
在一些实施例中，第一极耳为负极极耳，第二极耳为正极极耳。第一极耳组的第一极耳的数量大于第二极耳组的第二极耳的数量。
第一极耳的数量与第二极耳的数量不同，这样可以根据需要对正极的过流能力和负极的过流能力进行差异化设计，满足设计需求。
在一些实施例中，第一极耳为铜极耳，第二极耳为铝极耳，所有第二极耳的横截面积之和为A1，单位为mm2，所有第一极耳的横截面积之和为A2，单位为mm2。A1≤2.5A2；可选的，A1≤1.5A2。
综合考虑铜极耳和铝极耳的熔点、电阻率以及过流面积，将A1/A2限定为小于等于2.5，可以在电流过大(例如在短路时)时可以使铝极耳先于铜极耳熔断，从而及时切断电路，降低安全风险。
在一些实施例中，电池单体还包括容纳于外壳内的电解质，电解质的离子电导率为9mS/cm-16mS/cm。电解质具有较好的离子电导率，可以减小电池单体的阻抗，提升离子的迁移速率，从而提高电池单体的充电效率，提升电池单体的快充能力。
在一些实施例中，电池单体的直流阻抗小于或等于0.4毫欧。电池单体具有较小的直流阻抗，从而提升离子的迁移速率，从而提高电池单体的充电效率，提升电池单体的快充能力。
在一些实施例中，各第一极片层均包括极片主体，一部分的第一极片层设有从极片主体沿第二方向的端部延伸出的第一极耳，第二方向垂直于第一方向。第一方向上，各极片主体与换热板至少部分地重叠。
在一些实施例中，换热板的尺寸为H1，极片主体的尺寸为H2，0.6≤H1/H2≤1.2；可选地，0.8≤H1/H2≤1.1。
将H1/H2设置为大于或等于0.6,以增大换热板与极片主体之间的换热面积，增大换热效率，降低极片主体在充放电过程中的温度变化，改善电池单体的充放电能力。本申请实施例将H1/H2设置为小于或等于1.2,以减少换热板的换热能力的浪费，减小换热板的重量和体积，提升电池的能量密度。
在一些实施例中，在第二方向上，极片主体靠近第一极耳的边缘与换热板靠近第一极耳的边缘的间距为L1，L1≤20mm；可选地，L1≤15mm。
在极片主体靠近第一极耳的边缘超出换热板靠近第一极耳的边缘的情况下，本申请实施例将L1限定为小于或等于20mm，可以使换热板尽可能的靠近第一极耳与极片主体的连接处，也就是使换热板尽快能靠近温升较大的位置，从而减小电极组件的温升，改善电池单体的循环性能。在换热板靠近第一极耳的边缘超出极片主体靠近第一极耳的边缘的情况下，本申请实施例将L1限定为小于或等于20mm，可以减小换热板的过量设计，降低换热板的空间和重量，提高能量密度。
在一些实施例中，在第二方向上，换热板靠近第一极耳的边缘超出极片主体靠近第一极耳的边缘；或者，在第二方向上，换热板靠近第一极耳的边缘与极片主体靠近第一极耳的边缘齐平。
换热板可以覆盖主体部与第一极耳的连接处，从而缩短第一极耳与换热板之间的传热路径，减小主体部与第一极耳的连接处的温升，改善电池单体的循环性能。
在一些实施例中，外壳包括沿第一方向相对的两个第一壳壁、沿第二方向相对设置的两个第二壳壁以及沿第三方向相对设置的两个第三壳壁，第一方向、第二方向以及第三方向两两垂直。第一壳壁的面积大于第二壳壁的面积，第一壳壁的面积大于第三壳壁的面积。
第一壳壁为外壳面积较大的壳壁，利用第一壳壁与换热板换热，可以增大换热面积，提高换热效率，降低电极组件的不同区域的温度差异，提升电池单体的充放电性能。
在一些实施例中，相邻的换热板之间设有多个依次排列的电池单体，多个电池单体的排列方向垂直于所述第一方向。换热板能够同时与多个电池单体换热，从而提升换热效率，简化电池的结构。
第二方面，本申请提供一种用电装置，其包括第一方面任一实施例提供的电池，电池用于提供电能。
附图说明
下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。
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示意图；
图3为本申请一些实施例提供的电池的剖视示意图；
图4为本申请一些实施例提供的电池单体的爆炸示意图；
图5为图3在方框处的放大示意图；
图6为图5在方框处的放大示意图；
图7为本申请一些实施例提供的电极组件的结构示意图；
图8为图7沿E-E方向作出的剖视示意图；
图9为本申请另一些实施例提供的电池的局部剖视示意图；
图10为本申请另一些实施例提供的电池单体的电极组件的示意图；
图11为本申请又一些实施例提供的电池单体的电极组件的示意图；
图12至图14为本申请一些实施例的电池单体在不同角度下的示意图，其示出了多个检测位点。
附图标记如下：
1、车辆；2、电池；3、控制器；4、马达；5、箱体；5a、第一箱体部；5b、第二箱体部；5c、容纳空间；6、电池单体；7、换热板；
10、电极组件；11、第一极片；111、第一极片层；111a、第一极耳；111b、第一极耳组；111c、极片主体；112、弯折层；11a、负极集流体；11b、负极活性物质层；12、第二极片；121、第二极片层；121a、第二极耳；121b、第二极耳组；13、隔离件；10a、平直区；10b、弯折区；
20、外壳；21、壳体；211、第一壳壁；211a、外表面；212、第二壳壁；213、第三壳壁；214、底壁；22、端盖；
30、电极单元；
40、电极端子；
Y、第一方向；Z、第二方向；X、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。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请中术语“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，本申请中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
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。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。
在本申请的实施例中，“平行”不仅包括绝对平行的情况，也包括了工程上常规认知的大致平行的情况；同时，“垂直”也不仅包括绝对垂直的情况，还包括工程上常规认知的大致垂直的情况。示例性地，两个方向的夹角为85°-90°，可认为两个方向垂直；两个方向的夹角为0°-5°，可认为两个方向平行。
本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
本申请实施例中，电池单体可以为二次电池单体，二次电池单体是指在电池单体放电后可通过充电的方式使活性材料激活而继续使用的电池单体。
电池单体可以为锂离子电池单体、钠离子电池单体、钠锂离子电池单体、锂金属电池单体、钠金属电池单体、锂硫电池单体、镁离子电池单体、镍氢电池单体、镍镉电池单体、铅蓄电池单体等，本申请实施例对此并不限定。
电池单体一般包括电极组件。电极组件包括正极极片和负极极片。在电池单体充放电过程中，活性离子(例如锂离子)在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。
在一些实施例中，正极极片可以包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极活性物质层。
作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极活性物质层设置在正极集流体相对的两个表面的任意一者或两者上。
作为示例，正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用银表面处理的铝或不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、碳、镍或钛等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料(铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材)上而形成。
作为示例，正极活性物质层包括正极活性材料，正极活性材料可包括以下材料中的至少一种：含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。其中，含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂(如LiFePO4(也可以简称为LFP))、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂(如LiMnPO4)、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种。锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物(如LiCoO2)、锂镍氧化物(如LiNiO2)、锂锰氧化物(如LiMnO2、LiMn2O4)、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(如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(也可以简称为NCM333)、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(也可以简称为NCM523)、LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2(也可以简称为NCM211)、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(也可以简称为NCM622)、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(也可以简称为NCM811)、锂镍钴铝氧化物(如LiNi0.85Co0.15Al0.05O2)及其改性化合物等中的至少一种。
在一些实施例中，负极极片可以包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极活性材料。
作为示例，负极集流体可采用金属箔片、泡沫金属或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用银表面处理的铝或不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、用碳、镍或钛等。泡沫金属可以为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、泡沫合金、或泡沫碳等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料(铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材)上而形成。
作为示例，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极活性材料设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。
作为示例，负极活性材料可采用本领域公知的用于电池单体的负极活性材料。作为示例，负极活性材料可包括以下材料中的至少一种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种。锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池负极活性材料的传统材料。这些负极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。
在一些实施例中，正极集流体的材料可以为铝，负极集流体的材料可以为铜。
在一些实施方式中，电极组件还包括隔离件，隔离件设置在正极极片和负极极片之间。隔离件可以起到防止正负极短路的作用，同时可以使活性离子通过。
在一些实施方式中，隔离件为隔离膜。本申请对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。
作为示例，隔离膜的主要材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯，陶瓷中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，没有特别限制。在隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同，没有特别限制。隔离件可以是单独的一个部件位于正负极之间，也可以附着在正负极的表面。
在一些实施方式中，隔离件为固态电解质。固态电解质设于正极极片和负极极片之间，同时起到传输离子和隔离正负极的作用。
在一些实施方式中，电池单体还包括电解质，电解质在正、负极之间起到传导离子的作用。本申请对电解质的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。电解质可以是液态的、凝胶态的或固态的。
在一些实施方式中，液态电解质包括电解质盐和溶剂。
在一些实施方式中，电解质盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂及四氟草酸磷酸锂中的至少一种。
在一些实施方式中，溶剂可选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的至少一种。溶剂也可选醚类溶剂。醚类溶剂可以包括乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二苯醚及冠醚中的一种或多种。
凝胶态电解质包括以聚合物作为电解质的骨架网络，搭配离子液体-锂盐。
固态电解质包括聚合物固态电解质、无机固态电解质、复合固态电解质。
作为示例，聚合物固态电解质可以为聚醚(聚氧化乙烯)、聚硅氧烷、聚碳酸酯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、单离子聚合物、聚离子液体-锂盐、纤维素等。
作为示例，无机固态电解质可以为氧化物固体电解质(晶态的钙钛矿、钠超导离子导体、石榴石、非晶态的LiPON薄膜)、硫化物固体电解质(晶态的锂超离子导体(锂锗磷硫、硫银锗矿)、非晶体硫化物)以及卤化物固体电解质、氮化物固体电解质及氢化物固体电解质中的一种或多种。
作为示例，复合固态电解质通过在聚合物固体电解质中增加无机固态电解质填料形成。
在一些实施方式中，电极组件的形状可以为圆柱状、扁平状或多棱柱状等。
在一些实施方式中，电池单体可以包括外壳。外壳用于封装电极组件及电解质等部件。外壳可以为钢壳、铝壳、塑料壳(如聚丙烯)、复合金属壳(如铜铝复合外壳)或铝塑膜等。
作为示例，电池单体可以为棱柱电池单体、软包电池单体或其它形状的电池单体，棱柱电池单体包括方壳电池单体、刀片形电池单体、多棱柱电池单体，多棱柱电池单体例如为六棱柱电池单体等，本申请没有特别的限制。
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。
在一些实施例中，电池可以为电池模块，电池单体有多个时，多个电池单体排列并固定形成一个电池模块。
在一些实施例中，电池可以为电池包，电池包包括箱体和电池单体，电池单体或电池模块容纳于箱体中。
在一些实施例中，箱体可以作为车辆的底盘结构的一部分。例如，箱体的部分可以成为车辆的地板的至少一部分，或者，箱体的部分可以成为车辆的横梁和纵梁的至少一部分。
在一些实施例中，电池可以为储能装置。储能装置包括储能集装箱、储能电柜等。
在电池的充电过程中，电池单体会产生热量；电池单体的产热容易累积，造成电池单体的温度升高。通常，电池单体的工作温度一般在20～40度范围内时，电池单体的充放电性能和循环寿命较好。
在一些实施例中，电池包括换热板，换热介质可以在流经换热板时，通过换热板与电池单体换热，以调节电池单体的温度，使电池单体在合适的温度范围内充放电。
在一些实施例中，电极组件通常设有极耳，极耳的包括正极耳和负极耳。正极耳和负极耳可以将电流从电极组件中导出。电极组件通常设有多个正极耳和多个负极耳，多个正极耳层叠设置，多个负极耳层叠设置。
在充电或放电时，电流通过极耳时，极耳会产生热量；换热板可以通过外壳与极耳换热，以降低极耳的温度。
在一些实施例中，极片(正极极片或负极极片)通过卷绕或折叠的方式形成多个极片层；为了提高过流能力，可以在每个极片层上设置极耳。
然而，极耳的层数较多，且多个极耳的散热效率会因换热板的位置而产生差异，因此，电极组件不同位置的温度会因为极耳的层数和位置而产生较大的差异，从而影响电极组件的阻抗，降低电极组件电流分布的一致性，影响电池单体的充放电性能和循环寿命。
鉴于此，本申请实施例提供了一种技术方案，其通过在电池单体的两侧设置换热板，并去除电极组件中部的部分极耳，以降低电极组件的不同区域的温度差异，减小电极组件的不同区域的阻抗差异，提高电流一致性，改善电池单体的充放电性能，延长电池单体的循环寿命。
本申请实施例描述的电池适用于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。
图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图。
如图1所示，车辆1的内部设置有电池2，电池2可以设置在车辆1的底部或头部或尾部。电池2可以用于车辆1的供电，例如，电池2可以作为车辆1的操作电源。
车辆1还可以包括控制器3和马达4，控制器3用来控制电池2为马达4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2不仅仅可以作为车辆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。
图2为本申请一些实施例提供的电池的爆炸示意图。如图2所示，电池2包括箱体5和电池单体6，电池单体6容纳于箱体5内。电池单体6可为组成电池的最小单元。
箱体5用于容纳电池单体6，箱体5可以是多种结构。在一些实施例中，箱体5可以包括第一箱体部5a和第二箱体部5b，第一箱体部5a与第二箱体部5b相互盖合，第一箱体部5a和第二箱体部5b共同限定出用于容纳电池单体6的容纳空间5c。第二箱体部5b可以是一端开口的空心结构，第一箱体部5a为板状结构，第一箱体部5a盖合于第二箱体部5b的开口侧，以形成具有容纳空间5c的箱体5；第一箱体部5a和第二箱体部5b也均可以是一侧开口的空心结构，第一箱体部5a的开口侧盖合于第二箱体部5b的开口侧，以形成具有容纳空间5c的箱体5。当然，第一箱体部5a和第二箱体部5b可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
为提高第一箱体部5a与第二箱体部5b连接后的密封性，第一箱体部5a与第二箱体部5b之间也可以设置密封件，比如，密封胶、密封圈等。
假设第一箱体部5a盖合于第二箱体部5b的顶部，第一箱体部5a亦可称之为上箱盖，第二箱体部5b亦可称之为下箱体。
在电池2中，电池单体6可以是一个，也可以是多个。若电池单体6为多个，多个电池单体6之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体6中既有串联又有并联。多个电池单体6之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体6构成的整体容纳于箱体5内；当然，也可以是多个电池单体6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，并容纳于箱体5内。
图3为本申请一些实施例提供的电池的剖视示意图；图4为本申请一些实施例提供的电池单体的爆炸示意图；图5为图3在方框处的放大示意图；图6为图5在方框处的放大示意图；图7为本申请一些实施例提供的电极组件的结构示意图；图8为图7沿E-E方向作出的剖视示意图。
参照图3至图8，本申请实施例提供了一种电池2，其包括电池单体6。电池单体6包括外壳20和容纳于外壳20内的电极单元30。
电池单体6可以为一个，也可以为多个。
外壳20为空心结构，其内部形成用于容纳电极单元30的容纳空间。外壳20的形状可根据电极组件的具体形状来确定。比如，若电极组件为长方体结构，则可选用长方体外壳。
作为示例，外壳20包括壳体21和端盖22，壳体21具有开口，端盖22用于盖合开口。
壳体21是用于配合端盖22以形成电池单体6的内部空腔的部件，形成的内部空腔可以用于容纳电极组件、电解质以及其他部件。
壳体21和端盖22可以是独立的部件。示例性的，可以于壳体21上设置开口，通过在开口处使端盖22盖合开口，以形成电池单体6的内部空腔。
壳体21可以是多种形状和多种尺寸的，例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地，壳体21的形状可以根据电极组件的具体形状和尺寸大小来确定。壳体21的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等，本申请实施例对此不作特殊限制。
端盖22的形状可以与壳体21的形状相适应以配合壳体21。端盖22的材质与壳体21的材质可以相同，也可以不同。可选地，端盖22可以由具有一定硬度和强度的材质(比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等)制成，这样，端盖22在受挤压碰撞时就不易发生形变，使电池单体6能够具备更高的结构强度，可靠性能也可以有所提高。
端盖22通过焊接、粘接、卡接或其它方式连接于壳体21。
壳体21可以一端开口，也可以两端开口。在一些示例中，壳体21可为一侧开口的结构，端盖22设置为一个并盖合于壳体21。在另一些示例中，壳体21也可为两侧开口的结构，端盖22设置为两个，两个端盖22分别盖合于壳体21的两个开口。
在一些实施例中，电极单元30包括多个第一极片层111，多个第一极片层111的极性相同并沿第一方向Y层叠。一部分的第一极片层111设有第一极耳111a并形成两个第一极耳组111b，各第一极耳组111b包括层叠且连接多个第一极耳111a，两个第一极耳组111b之间设置有未设置第一极耳111a的第一极片层111。
第一极片层111可为正极性，也可以为负极性。
电极单元30是电池单体6中发生电化学反应的部件。示例性地，电极单元30包括一个或多个电极组件10。电极组件10包括极性相反的第一极片11和第二极片12。各第一极片11通过卷绕或折叠的方式形成至少两个第一极片层111。当第一极片11通过卷绕或折叠的方式形成至少两个第一极片层111时，第一极片11还会在弯折的位置形成弯折层112，弯折层112连接第一极片层111。第一极片11可为正极极片，也可以为负极极片。
在所有的第一极片层111中，一部分的第一极片层111设有第一极耳111a，而剩余部分的第一极片层111未设置第一极耳111a。
各第一极耳组111b的多个第一极耳111a可通过焊接、粘接或其它工艺连接。
两个第一极耳组111b之间设置有未设置第一极耳111a的第一极片层111，可以理解为，与两个所述第一极耳组对应的两组第一极片层之间设置有未设置所述第一极耳的所述第一极片层。
两个第一极耳组111b的第一极耳111a的数量可以相同，也可以不相同。
示例性地，电极单元30包括j个第一极耳111a。沿第一方向Y，第一极耳111a的编号可为第1个第一极耳、第2个第一极耳、……、第i个第一极耳、第i+1个第一极耳、……、第j个第一极耳，i、j均为正整数，且i≥2，j≥i+2。一个第一极耳组111b包括第1至i个第一极耳，另一个第一极耳组111b包括第i+1至j个第一极耳。与第i个第一极耳对应的第一极片层111与第i+1个第一极耳对应的第一极片层111之间设置有未设置第一极耳的第一极片层111。
设置有第1个第一极耳的第一极片层111的外侧可以具有未设置第一极耳的第一极片层111，也可以不具有未设置第一极耳的第一极片层111，即外壳沿第一方向Y最靠近第1个第一极耳的的壳壁与第1个第一极耳之间可具有未设置第一极耳的第一极片层，或者，设置有第1个第一极耳的第一极片层为电极单元最外侧的第一极片层。
设置有第j个第一极耳的第一极片层111的外侧可以具有未设置第一极耳111a的第一极片层111，也可以不具有未设置第一极耳111a的第一极片层111，即外壳沿第一方向Y最靠近第j个第一极耳的壳壁与第j个第一极耳之间可具有未设置第一极耳的第一极片层，或者设置有第j个第一极耳的第一极片层为电极单元最外侧的第一极片层。
第一极耳组111b的两个相邻第一极耳111a，可以设置于相邻的两个第一极片层111，也可以设置于不相邻的两个第一极片层111。换言之，在第一极耳组111b的两个相邻第一极耳111a之间，可以具有未设置第一极耳111a的第一极片层111，也可以不具有未设置第一极耳111a的第一极片层111。
两个第一极耳组111b电连接，以将所有的第一极片层111电连接。示例性地，两个第一极耳组111b可以直接连接，也可以通过其它导电结构(例如后述的电极端子)间接地连接。
在一些实施例中，电池2还包括沿第一方向Y设置的多个换热板7。外壳20设置于相邻的换热板7之间并能够与换热板7换热。在第一方向Y上，各第一极片层111与换热板7至少部分地重叠。换热板7可用于调节电池单体6的温度。示例性地，换热板7内部具有流道，换热介质能够在流道中流动并通过换热板7与外壳20换热。
多个换热板7可以是一体设计的换热板；多个换热板7也可以是分体设置，多个换热板7的流道之间可以连通也可以不连通。
相邻的换热板7之间可以设置一个电池单体6，也可以同时设置多个电池单体6。示例性地，相邻的换热板7之间可以设置有多个依次排列的电池单体6，多个电池单体6的排列方向垂直于第一方向Y。
第一极片层111沿第一方向Y的投影与换热板7沿第一方向Y的投影至少部分地重叠。
在本申请实施例中，位于外壳20的两侧的换热板7分别靠近两个第一极耳组111b设置，在电池2的充放电过程中，换热板7可以通过外壳20吸收两个第一极耳组111b的产热，从而减小各第一极耳111a的温升，并降低多个第一电极层111的温度差异。位于两个第一极耳组111b之间的第一极片层111未设置第一极耳111a，因此，即使位于两个第一极耳组111b之间的第一极片层111距离换热板7较远，位于两个第一极耳组111b之间的第一极片层111的温升也较小，从而降低多个第一极片层111的温度差异。本申请实施例通过在外壳20的两侧同时设置换热板7，并去除电极单元30中部的部分第一极耳111a，以降低不同第一极片层111的温度差异和阻抗差异，提高电流一致性，改善电池单体6的充放电性能，延长电池单体6的循环寿命。
在一些实施例中，相邻的换热板7之间设有多个依次排列的电池单体6，位于相邻的换热板7之间的多个电池单体6的排列方向垂直于所述第一方向Y。
可选地，多个电池单体6的排列方向可以平行于第二方向Z，也可以平行于第三方向X。第一方向Y、第二方向Z以及第三方向X两两垂直。
本申请实施例的换热板7能够同时与多个电池单体5换热，从而提升换热效率，简化电池的结构。
在一些实施例中，第一极片层111的总数量为N，每一个第一极耳组111b的第一极耳111a的数量为K1，K1和N满足：1/4≤K1/N≤7/16。
作为示例，N为正整数且大于j。
在本申请实施例中，两个第一极耳组111b的第一极耳111a的数量K1可以相同，也可以不同。示例性地，一个第一极耳组111b的第一极耳111a的数量K1等于i，另一个第一极耳组111b的第一极耳111a的数量K1等于j-i。j-i可以等于i，也可以不等于i。
虽然两个第一极耳组111b的第一极耳111a的数量K1可以不同，但每一个第一极耳组111b的第一极耳111a的数量K1均满足1/4≤K1/N≤7/16。
可选地，K1/N为1/4、9/32、5/16、11/32、6/16、13/32或7/16。
本申请实施例将K1/N限定为大于或等于1/4，可以增大第一极耳111a的总数量，提高电极组件10的过流能力，减小每个第一极耳111a的电流和温升，提高电池单体6的快充能力。本申请实施例将K1/N限定为小于或等于7/16，可以减少在第一方向Y上远离换热板7的第一极耳111a，从而降低多个第一极片层111的温度差异和阻抗差异，提高电流一致性。
在一些实施例中，5/16≤K1/N≤7/16，从而进一步平衡电极组件10的过流能力以及第一极片层111之间的温度差异，提高电极组件10的电流一致性，提升电池单体6的快充能力，延长电池单体6的循环寿命。
在一些实施例中，K1/N可为6/16。
在一些实施例中，两个第一极耳组111b的第一极耳111a的数量相同。示例性地，两个第一极耳组111b的第一极耳111a对称分布。
在一些实施例中，第一极耳组111b的任意两个相邻第一极耳111a设置于相邻的两个第一极片层111。本申请实施例可以使第一极耳组111b的多个第一极耳111a分布更为集中，从而减小第一极片层111的温度差异。
在一些实施例中，位于两个第一极耳组111b之间且未设置第一极耳111a的第一极片层111的数量为K2，K2和N满足：1/8≤K2/N≤1/2。
示例性地，2×K1+K2≤N。
示例性地，K2/N可为1/8、3/16、4/16、5/16、6/16、7/16或1/2。
本申请实施例将K2/N限定为小于或等于1/2，以为电极单元30预留较多的设有第一极耳111a的第一极片层111，增大第一极耳111a的总数量，提高电极组件10的过流能力，减小每个第一极耳111a的电流和温升，提高电池单体6的快充能力。本申请实施例将K2/N限定为大于或等于1/8，可以减少在第一方向Y上远离换热板7的第一极耳111a，从而降低多个第一极片层111的温度差异和阻抗差异，提高电流一致性。
在一些实施例中，1/8≤K2/N≤3/8，从而进一步平衡电极组件10的过流能力以及第一极片层111之间的温度差异，提高电极组件10的电流一致性，提升电池单体6的快充能力，延长电池单体6的循环寿命。
在一些实施例中，外壳20包括沿第一方向Y相对设置的两个第一壳壁211，各第一壳壁211用于与换热板7换热。在第一方向Y上，第一壳壁211的外表面211a与最靠近第一壳壁211的第一极耳111a之间的最小间距为D1mm。K1、N以及D1满足：21≤88×K1/N-D1/5≤38.4。
第一壳壁211的外表面211a可以直接与换热板7接触。可替代地，第一壳壁211的外表面211a与换热板7之间也可以设置导热结构(例如导热胶)，导热结构可以在第一壳壁211与换热板7之间传导热量。
示例性地，D1可为最靠近第一壳壁211的第一极耳111a的根部与第一壳壁211在第一方向Y上的距离。
可选地，88×K1/N-D1/5可为21、22、23、24、25、25.5、26、26.9、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、38.1、38.3或38.4。
D1会影响换热板7与第一极耳111a之间的传热效率。可以理解地，D1越小，换热板7与第一极耳111a之间的换热路径越短，换热板7与第一极耳111a之间的换热效率越高，第一极耳111a的温升越低。
本申请实施例将88×K1/N-D1/5限定为大于或等于21，以增大第一极耳111a的数量或缩短第一极耳111a与换热板7之间的导热路径，从而减少第一极耳111a的产热，降低第一极耳111a的温升，提升电池单体6的充放电性能。本申请实施例将88×K1/N-D1/5限定为小于或等于38.4，以减小第一极耳组111b的最内侧的第一极耳111a和换热板7之间的导热路径与第一极耳组111b的最外侧的第一极耳111a和换热板7之间的导热路径之间的差异，降低多个第一极片层111之间的最大温差，提高电极组件10的电流一致性，提升电池单体6的快充能力，延长电池单体6的循环寿命。
在一些实施例中，26.9≤88×K1/N-D1/5≤38.3，从而进一步平衡多个第一极耳111a的温升和温差，提高电极组件10的电流一致性，提升电池单体6的充放电性能，延长电池单体6的循环寿命。
在一些实施例中，外壳20包括沿第一方向Y相对设置的两个第一壳壁211，各第一壳壁211用于与换热板7换热。在第一方向Y上，第一壳壁211的外表面211a与最靠近第一壳壁211的第一极耳111a之间的最小间距为D1mm。D1为0.5-5。
本申请实施例将D1限定为大于或等于0.5，以使第一壳壁211的厚度和强度满足要求，提高电池单体6的可靠性。本申请实施例将D1限定为小于或等于5，以缩短第一极耳111a与换热板7之间的导热路径，减少第一极耳111a的产热，降低第一极耳111a的温升，提升电池单体6的充放电性能。
可选地，D1可为0.5、0.8、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5或5。
在一些实施例中，D1为1-3，以进一步平衡电池单体6的可靠性和电池单体6的充放电性能。
在一些实施例中，外壳20可为方形外壳。
在一些实施例中，外壳20包括沿第一方向Y相对的两个第一壳壁211、沿第二方向Z相对设置的两个第二壳壁212以及沿第三方向X相对设置的两个第三壳壁213，第一方向Y、第二方向Z以及第三方向X两两垂直。第一壳壁211的面积大于第二壳壁212的面积，第一壳壁211的面积大于第三壳壁213的面积。
第一壳壁211为外壳20面积较大的壳壁，利用第一壳壁211与换热板7换热，可以增大换热面积，提高换热效率，降低电极组件10的不同区域的温度差异，提升电池单体6的充放电性能。
在一些实施例中，第一壳壁211的外表面211a为垂直于第一方向Y的平面。可选地，第一壳壁211为垂直于第一方向Y的平板结构。
在一些实施例中，外壳20包括壳体21和端盖22。壳体21沿第二方向Z的一端具有开口，端盖22盖合开口。示例性地，壳体21包括两个第一壳壁211、两个第三壳壁213以及与端盖22沿第二方向Z相对的底壁。两个第二壳壁212可分别为底壁214和端盖22。
在一些实施例中，两个第一极耳组111b沿第一方向Y间隔设置。两个第一极耳组111b的端部沿彼此靠近的方向弯折且两个第一极耳组111b的端部沿第一方向Y相对设置。
通过折弯两个第一极耳组111b，可以节省空间，提高空间利用率。
示例性地，第一极耳111a可设置于第一极片层111沿第二方向Z的端部。通过折弯两个第一极耳组111b，可以减小第一极耳组111b在第二方向Z上占用的空间，提高空间利用率。
在一些实施例中，电池单体6还包括电极端子40，电极端子40电连接于两个第一极耳组111b，以使所有的第一极片层111与电极端子40电连接。
在一些实施例中，电极端子40与第一极耳组111b直接连接。示例性地，第一极耳组111b的多个第一极耳111a层叠在电极端子40上并与电极端子40焊接。两个第一极耳组111b连接于电极端子40的不同位置。
示例性地，电极端子40包括沿第一方向Y设置的两个连接部，两个第一极耳组111b分别连接于两个连接部。
在另一些实施例中，电极端子40通过转接片与两个第一极耳组111b连接。示例性地，转接片包括端子连接部和两个极耳连接部，端子连接部连接于电极端子40，两个极耳连接部沿第一方向Y间隔设置并连接于端子连接部。
两个第一极耳组111b分别连接于两个极耳连接部。
在一些实施例中，多个第一极片层111中最中部的第一极片层111未设置第一极耳111a，与两个第一极耳组111b对应的第一极片层111分别位于最中部的第一极片层111的两侧。
示例性地，在第一极片层111为奇数时，最中部的第一极片层111为一个；在第一极片层111为偶数时，最中部的第一极片层111为两个。
在所有的第一极片层111中，最中部的第一极片层111距离换热板7最远，本申请实施例使最中部的第一极片层111不设置第一极耳111a，可以减小最中部的第一极片层111的温升，降低最中部的第一极片层111与其它第一极片层111之间的温差，提高电流一致性。将两个第一极耳组111b对应的第一极片层111设置于最中部的第一极片层111的两侧，可以缩短各第一极耳组111b与对应的换热板7之间的导热路径，从而减小各第一极耳111a的温升，并降低两个第一极耳组111b的温度差异，提升电池单体6的充放电能力。
在一些实施例中，各第一极片层111均包括极片主体111c，一部分的第一极片层111设有从极片主体111c沿第二方向Z的端部延伸出的第一极耳111a。示例性地，极片主体111c为平直结构，第一方向Y可为多个第一极片层111的极片主体111c的层叠方向。可选地，极片主体111c垂直于第一方向Y。
在一些实施例中，电极单元30包括至少一个电极组件10，每个电极组件10包括极性相反的第一极片11和第二极片12。第一极片11包括多个第一极片层111的至少部分，第一极片11的多个第一极片层111形成至少一个第一极耳组111b。
示例性地，电极单元30包括一个电极组件10或两个电极组件10。在电极单元30包括一个电极组件10的情况下，第一极片11可以包括所有的第一极片层111；在电极单元30包括两个电极组件10的情况下，一个电极组件10的第一极片11可以包括一部分的第一极片层111，另一个电极组件10的第一极片11可以包括剩余部分的第一极片层111，对应地，两个电极组件10的第一极片11分别形成两个第一极耳组111b。
第一极片11可通过卷绕、折叠或其它方式形成至少两个第一极片层111。
在本申请实施例中，第一极片11为连续设置的整体，因此，未设置第一极耳111a的第一极片层111可以通过设置于第一极耳111a的第一极片层111将电流导出。
在一些实施例中，第一极片11和第二极片12卷绕设置。示例性地，电极组件10为卷绕结构。
在一些实施例中，第一极片11、第二极片12以及隔离件13沿卷绕方向卷绕，示例性地，如图7所示，卷绕方向可为逆时针方向。
在一些实施例中，第一极片11包括弯折层112，弯折层112连接沿卷绕方向相邻的两个第一极片层111。示例性地，弯折层112连接于极片主体111c。
在一些实施例中，电极组件10包括平直区10a和两个弯折区10b，两个弯折区10b位与平直区10a沿第三方向X的两侧。第一极片11的弯折层112可位于弯折区10b，极片主体111c位于平直区10a。
平直区10a沿第三方向X的尺寸可为W。示例性地，以在第三方向X上的尺寸超过0.5W作为标准统计第一极片层111的数量，换言之，第一极片层111沿第三方向X的尺寸至少要大于0.5W。
在一些实施例中，电极单元30包括两个电极组件10，两个电极组件10沿第一方向Y设置。每个电极组件10包括一个第一极耳组111b。
示例性地，每个电极组件10包括一个第一极片11，一个第一极片11包括一个第一极耳组111b。
将电极组件10设置为两个，可以减小单个电极组件10的第一极片层111的层数，减小第一极耳111a在电极组件10的成型过程中错位的风险。
在一些实施例中，两个电极组件10的第一极片层111的层数相同。
在一些实施例中，两个电极组件10关于垂直于第一方向Y的一平面对称。
在一些实施例中，电极单元30包括多个第二极片层121，第二极片层121的极性与第一极片层111的极性相反，第二极片层121和第一极片层111沿第一方向Y层叠。一部分的第二极片层121设有第二极耳121a并形成两个第二极耳组121b，各第二极耳组121b包括层叠且连接多个第二极耳121a，两个第二极耳组121b之间设置有未设置第二极耳121a的第二极片层121。
示例性地，第二极片12通过卷绕或折叠的方式形成至少两个第二极片层121。
在所有的第二极片层121中，一部分的第二极片层121设有第二极耳121a，而剩余部分的第二极片层121未设置第二极耳121a。
各第二极耳组121b的多个第二极耳121a可通过焊接、粘接或其它工艺连接。
两个第二极耳组121b的第二极耳121a的数量可以相同，也可以不相同。
两个第二极耳组121b电连接，以将所有的第二极片层121电连接。示例性地，两个第二极耳组121b可以直接连接，也可以通过其它导电结构间接地连接。
位于外壳20的两侧的换热板7分别靠近两个第二极耳组121b设置，在电池2的充放电过程中，换热板7可以通过外壳20吸收两个第二极耳组121b的产热，从而减小各第二极耳121a的温升，并降低两个多个第二极片层的温度差异。位于两个第二极耳组121b之间的第二极片层121未设置第二极耳121a，因此，即使位于两个第二极耳组121b之间的第二极片层121距离换热板7较远，位于两个第二极耳组121b之间的第二极片层121的温升也较小，从而降低多个第二极片层121的温度差异。本申请实施例通过在外壳20的两侧同时设置换热板7，并去除电极单元中部的部分第二极耳121a，以降低不同第二极片层121的温度差异和阻抗差异，提高电流一致性，改善电池单体6的充放电性能，延长电池单体6的循环寿命。
在一些实施例中，在第一方向Y上，各第二极片层121与换热板7至少部分地重叠。
在一些实施例中，第二极片层121的总数量为M，每一个第二极耳组121b的第二极耳121a的数量为K3，K3和M满足：1/4≤K3/M≤7/16。
M和N可以相同，也可以不相同。
两个第二极耳组121b的第二极耳121a的数量K3可以相同，也可以不同。虽然两个第二极耳组121b的第二极耳121a的数量K3可以不同，但每一个第二极耳组121b的第二极耳121a的数量K3均满足1/4≤K3/M≤7/16。
可选地，K3/M为1/4、9/32、5/16、11/32、6/16、13/32或7/16。
本申请实施例将K3/M限定为大于或等于1/4，可以增大第二极耳121a的总数量，提高电极组件10的过流能力，减小每个第二极耳121a的电流和温升，提高电池单体6的快充能力。本申请实施例将K3/M限定为小于或等于7/16，可以减少在第一方向Y上远离换热板7的第二极耳121a，从而降低多个第二极片层121的温度差异和阻抗差异，提高电流一致性。
在一些实施例中，5/16≤K3/M≤7/16，从而进一步平衡电极组件10的过流能力以及第二极片层121之间的温度差异，提高电极组件10的电流一致性，提升电池单体6的快充能力，延长电池单体6的循环寿命。
在一些实施例中，两个第二极耳组121b的第二极耳121a的数量相同。
在一些实施例中，第二极耳组121b的任意两个相邻第二极耳121a设置于相邻的两个第二极片层121。本申请实施例可以使第二极耳组121b的多个第二极耳121a分布更为集中，从而减小第二极片层121的温度差异。
在一些实施例中，位于两个第二极耳组121b之间且未设置第二极耳121a的第二极片层121的数量为K4，K4和M满足：1/8≤K4/M≤1/2。
示例性地，K2/N可为1/8、3/16、4/16、5/16、6/16、7/16或1/2。
本申请实施例将K4/M限定为小于或等于1/2，以为电极单元30预留较多的设有第二极耳121a的第二极片层121，增大第二极耳121a的总数量，提高电极组件10的过流能力，减小每个第二极耳121a的电流和温升，提高电池单体6的快充能力。本申请实施例将K4/M限定为大于或等于1/8，可以减少在第一方向Y上远离换热板7的第二极耳121a，从而降低多个第二极片层121的温度差异和阻抗差异，提高电流一致性。
在一些实施例中，1/8≤K4/M≤3/8，从而进一步平衡电极组件10的过流能力以及第二极片层121之间的温度差异，提高电极组件10的电流一致性，提升电池单体6的快充能力，延长电池单体6的循环寿命。
在一些实施例中，在第一方向Y上，第一壳壁211的外表面211a与最靠近第一壳壁211的第二极耳121a之间的最小间距为0.5mm-5mm。可选地，第一壳壁211的外表面211a与最靠近第一壳壁211的第二极耳121a之间的最小间距为1mm-3mm。
在一些实施例中，第一极耳111a为负极极耳，第二极耳121a为正极极耳。第一极耳组111b的第一极耳111a的数量大于第二极耳组121b的第二极耳121a的数量。
在本申请实施例中，第一极耳111a的数量与第二极耳121a的数量不同，这样可以根据需要对正极的过流能力和负极的过流能力进行差异化设计，满足设计需求。
在一些实施例中，第一极耳111a为铜极耳，第二极耳121a为铝极耳，所有第二极耳121a的横截面积之和为A1，单位为mm2。所有第一极耳111a的横截面积之和为A2，单位为mm2。A1≤2.5A2。
本申请实施例综合考虑铜极耳和铝极耳的熔点、电阻率以及过流面积，将A1/A2限定为小于等于2.5，可以在电流过大(例如在短路时)时可以使铝极耳先于铜极耳熔断，从而及时切断电路，降低安全风险。
在一些实施例中，A1≤1.5A2，以在铝极耳满足正常过流的前提下，使铝极耳在电流过大时更快熔断，从而及时切断电路，降低安全风险。
在一些实施例中，电池单体6可为快充电池单体。
在一些实施例中，电池单体6的平均充电倍率为x，即电池单体6可实现xC快充。可选地，x≥2，例如，x为2、3、4、5或6。
示例性地，以4C快充为例，电池单体6可按照下述方法进行快充测试：
(ⅰ)将电池单体6静置10min，再以等效4C电流将电池单体6充电至97％SOC(StateOf Charge)；
(ⅱ)静置30min，再以恒定电流1C将电池单体6放电至3％SOC；
(ⅲ)重复步骤(ⅰ)和(ⅱ)50次；
(ⅳ)将以等效4C电流将电池单体6充电至97％SOC；
(ⅴ)拆解电池单体6，以锂离子电池单体6为例，观察负极极片的表面的析锂情况。示例性地，将负极极片展平，测量负极极片一侧的负极活性物质层的总面积S1；测量这个负极活性物质层上的每个析锂点(析锂点的周围均未析锂)沿负极极片的长度方向的最大尺寸a，测量每个析锂点沿负极极片的宽度方向的最大尺寸b，以a/2作为析锂点在长度方向上的中位值，以b/2作为析锂点在宽度方向上的中位值，析锂点的面积为a×b/4。所有的析锂点的面积之和为S2，如果S2/S1≤5％，则认为该电池单体6满足4C快充要求。
将一个电池单体6以一恒定电流或变化电流从F1SOC充至F2SOC，充电时间仅需1/4h，则将此电流大小称为等效4C电流。(例如，在上述的测试方法中：将电池单体6从3％SOC充至97％SOC仅需15min，对应电流大小称为等效4C电流)。
可以理解地，xC快充的测试方法同上，将在充电时以等效xC电流充电。
在一些实施例中，第一极片11为负极极片。在对电池单体6进行快速充电时，第一极耳111a产热较多。本申请实施例通过设置换热板7和两个第一极耳组111b，可在快充过程中降低第一极耳111a的温升，提升电极组件10的温度一致性，改善电池单体6的快充性能。
在一些实施例中，第一极片11包括负极集流体11a和涂覆于负极集流体11a表面的负极活性物质层11b。
示例性地，各第一极片层111包括负极集流体11a的一部分和负极活性物质层11b的一部分。负极集流体11a包括多个未涂覆活性物质层的未涂覆区，未涂覆区即可为第一极耳111a。
在一些实施例中，负极活性物质层11b包括负极活性材料、粘接剂以及导电剂。
在一些实施例中，负极活性物质层11b的单位面积涂布重量小于或等于150mg/1540.25mm2。
示例性地，在负极极片上截取仅单面涂覆负极活性物质层11b的试样，试样为1540.25mm2的圆片。测量试样的重量G1，单位mg。然后，去除试样的负极活性物质层11b，并对残留的负极集流体11a进行称重，得到重量G2，单位mg。负极活性物质层11b的单位面积涂布重量可为G1-G2。
在本申请实施例中，负极活性物质层11b的单位面积涂布重量小，负极活性物质层11b可以具有更小的厚度，从而在充电时减小离子嵌入负极活性物质层11b的阻力，提高电池单体6的充电效率。
在一些实施例中，第一极片11包括负极活性材料。
示例性地，负极活性材料包括石墨、硬碳、软碳、硅氧或硅碳中的至少一种。
在一些实施例中，负极活性材料的体积分布粒径为Dv50≤15μm。负极活性材料的体积分布粒径较小，负极活性材料的活性反应位点多，可以更快地接收离子，从而提高电池单体6的充电效率，提升电池单体6的快充能力。
如无特别说明，在本申请中由粒度分布测量值确定的负极活性材料粒度分布参数Dv50是采用粒度仪-激光衍射法确定的，具体的，可以参考标准GB/T 19077-2016，采用马尔文激光粒度分析仪(型号：Master Size 3000)，按照制造商的说明书进行测量。
可选地，负极活性材料的体积分布粒径Dv50可为1μm、3μm、5μm、8μm、10μm、12μm、14μm或15μm。
在一些实施例中，负极活性材料的体积分布粒径Dv50≤10μm。
在一些实施例中，负极活性材料的比表面积为0.5m2/g-5m2/g。可选地，负极活性材料的比表面积为0.5m2/g、1m2/g、1.5m2/g、2m2/g、2.5m2/g、3m2/g、3.5m2/g、4m2/g、4.5m2/g或5m2/g。
如无特别说明，在本申请中比表面积是参考标准GB/T 19587-2017采用比表面仪-静态容量法确定的，具体的，根据本申请的实施例，可以采用比表面及孔隙度分析仪(仪器型号:美国麦克TriStar 3020)，按照制造商的说明书进行测量。
本申请实施例可以增加负极活性材料的离子嵌入点位，提升离子嵌入负极活性材料的速率，从而提高电池单体6的充电效率，提升电池单体6的快充能力。
在一些实施例中，电池单体6还包括容纳于外壳20内的电解质，电解质的离子电导率为9mS/cm-16mS/cm。
根据本申请的实施例，可以参考标准HG/T 4067-2015采用电导率仪检测电解质的电导率，具体的，可以在恒温温度25±0.1℃，交流阻抗1kHz条件下，测试电解质的电阻，从而计算电解质的电导率。
可选地，电解质的离子电导率可为9mS/cm、10mS/cm、11mS/cm、12mS/cm、13mS/cm、14mS/cm、15mS/cm或16mS/cm。
本申请实施例的电解质具有较好的离子电导率，可以减小电池单体6的阻抗，提升离子的迁移速率，从而提高电池单体6的充电效率，提升电池单体6的快充能力。
在一些实施例中，电解质包括低黏溶剂，以降低离子迁移的阻力。
在一些实施例中，电池单体6的直流阻抗(Directive Current Resistance，DCR)小于或等于0.4毫欧。
示例性地，电池单体6的直流阻抗可按照下述方法测得：
(ⅰ)在25℃下，将容量为Cn(单位为Ah)的电池单体，以0.33Cn(单位为A)的电流将电池单体充电至100％SOC；
(ⅱ)静置30min，然后以0.33Cn的电流将电池单体放电至50％SOC；
(ⅲ)静置60min之后，电池单体以4Cn(单位为A)电流放电30s后结束；提取放电前的电池单体电压V0(单位为mV)、放电第10s时的电池单体电压V1(单位为mV)；
(ⅳ)计算可得，DCR＝(V0-V1)/4Cn。
在本申请实施例中，电池单体6具有较小的直流阻抗，从而提升离子的迁移速率，从而提高电池单体6的充电效率，提升电池单体6的快充能力。
在一些实施例中，各第一极片层111均包括极片主体111c，一部分的第一极片层111设有从极片主体111c沿第二方向Z的端部延伸出的第一极耳111a，第二方向Z垂直于第一方向Y。第一方向Y上，各极片主体111c与换热板7至少部分地重叠。
示例性地，极片主体111c设置有活性物质层。极片主体111c的厚度大于第一极耳111a的厚度。
极片主体111c可为第一极片层111与电解质发生反应的部分，第一极耳111a的产生热量可以通过极片主体111c传导至换热板7。本申请实施例通过调整第一极耳111a的布置方式，可以减小多个极片主体111c的温度差，降低温度对极片主体111c的阻抗的影响，提升电流一致性，改善电池单体6的充放电能力。
在一些实施例中，第一极耳组111b最靠近一第一壳壁211的第一极耳111a可称为最外侧第一极耳，最外侧第一极耳的连接于极片主体111c的根部与对应的第一壳壁211的外表面211a之间的间距为D1。
在一些实施例中，在第二方向Z上，换热板7的尺寸为H1，极片主体111c的尺寸为H2，0.6≤H1/H2≤1.2。
本申请实施例将H1/H2设置为大于或等于0.6,以增大换热板7与极片主体111c之间的换热面积，增大换热效率，降低极片主体111c在充放电过程中的温度变化，改善电池单体6的充放电能力。本申请实施例将H1/H2设置为小于或等于1.2,以减少换热板7的换热能力的浪费，减小换热板7的重量和体积，提升电池2的能量密度。
可选地，H1/H2可为0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1或1.2。
在一些实施例中，0.8≤H1/H2≤1.1，以进一步平衡换热板7的换热能力和换热板7的体积，在换热能力满足要求的前提下，减小换热板7的体积，提升电池2的能量密度。
在一些实施例中，在第二方向Z上，极片主体111c靠近第一极耳111a的边缘与换热板7靠近第一极耳111a的边缘的间距为L1，L1≤20mm。
示例性地，在第二方向Z上，换热板7靠近第一极耳111a的边缘可以超出极片主体111c，也可以不超出极片主体111c。
在极片主体111c靠近第一极耳111a的边缘超出换热板7靠近第一极耳111a的边缘的情况下，本申请实施例将L1限定为小于或等于20mm，可以使换热板7尽可能的靠近第一极耳111a与极片主体111c的连接处，也就是使换热板7尽快能靠近温升较大的位置，从而减小电极组件10的温升，改善电池单体6的循环性能。在换热板7靠近第一极耳111a的边缘超出极片主体111c靠近第一极耳111a的边缘的情况下，本申请实施例将L1限定为小于或等于20mm，可以减小换热板7的过量设计，降低换热板7的空间和重量，提高能量密度。
可选地，L1可为0mm、1mm、3mm、5mm、8mm、10mm、13mm、15mm、18mm或20mm。
在一些实施例中，L1≤15mm，以进一步减小电极组件10的温升，改善电池单体6的循环性能，并提高能量密度。
图9为本申请另一些实施例提供的电池的局部剖视示意图。
如图9所示，在一些实施例中，在第二方向Z上，换热板7靠近第一极耳111a的边缘超出极片主体111c靠近第一极耳111a的边缘。
在第一方向Y上，换热板7可以覆盖主体部与第一极耳111a的连接处，从而缩短第一极耳111a与换热板7之间的传热路径，减小主体部与第一极耳111a的连接处的温升，改善电池单体6的循环性能。
可替代地，在一些实施例中，在第二方向Z上，换热板7靠近第一极耳111a的边缘与极片主体111c靠近第一极耳111a的边缘齐平，这样可以提高换热效率，并减小换热板7的尺寸，提高能量密度。
图10为本申请另一些实施例提供的电池单体的电极组件的示意图。
如图10所示，在一些实施例中，电极单元30包括一个电极组件10。电极组件10的第一极片11包括所有的第一极片层111，对应地，第一极片11包括两个第一极耳组111b。
第二极片12包括所有的第二极片层121，对应地，第二极片12包括两个第二极耳组121b。
在一些实施例中，电极组件10为卷绕结构。第一极片11卷绕的最内几圈不设置第一极耳111a。第二极片12卷绕的最内几圈不设置第二极耳。
图11为本申请又一些实施例提供的电池单体的电极组件的示意图。
如图11所示，在一些实施例中，电极组件10包括多个第二极片12，第一极片11的第一极片层111和第二极片12沿第一方向Y交替设置，第一极片11包括弯折层112，弯折层112连接相邻的两个第一极片层111。
第一极片11采用连续折弯结构，以形成多个第一极片层111。
在一些实施例中，电极单元30包括两个的电极组件10。
在一些实施例中，多个第二极片12均独立设置，各第二极片12设有第二极耳121a。
根据本申请的一些实施例，本申请还提供了一种用电装置，包括以上任一实施例的电池，电池用于为用电装置提供电能。用电装置可以是前述任一应用电池的设备或系统。
参照图4至图8，本申请实施例提供了一种电池2，其包括换热板7和电池单体6。
电池单体6包括外壳20和容纳于外壳20内的两个电极组件10，两个电极组件10沿第一方向Y设置。电极组件10包括卷绕设置的第一极片11和第二极片12，第一极片11和第二极片12的极性相反。
每个第一极片11包括0.5N个沿第一方向Y层叠设置的第一极片层111。第一极片11的K1个第一极片层111设有第一极耳111a，K1小于0.5N，N为正偶数，K1为大于1的正整数。每个第一极片11的K1个第一极耳111a层叠并连接，以形成第一极耳组111b。
每个第一极片11还包括0.5K2个未设置第一极耳111a的第一极片层111，K2为正偶数。一个电极组件10的这0.5K2个第一极片层111位于K1个第一极片层111沿第一方向Y靠近另一个电极组件10的一侧。
1/8≤K2/N≤3/8，5/16≤K1/N≤7/16。
多个换热板7沿第一方向Y设置。外壳20设置于相邻的换热板7之间并能够与换热板7换热。在第一方向Y上，各第一极片层111与换热板7至少部分地重叠。
外壳20包括沿第一方向Y相对设置的两个第一壳壁211，各第一壳壁211用于与换热板7换热。在第一方向Y上，第一壳壁211的外表面211a与最靠近第一壳壁211的第一极耳111a之间的最小间距为D1mm。D1为0.5-5。
各第一极片层111均包括极片主体111c，一部分的第一极片层111设有从极片主体111c沿第二方向Z的端部延伸出的第一极耳111a，第二方向Z垂直于第一方向Y。第一方向Y上，各极片主体111c与换热板7至少部分地重叠。
在第二方向Z上，换热板7的尺寸为H1，极片主体111c的尺寸为H2，0.8≤H1/H2≤1.1。
实施例
下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比和比值都是基于质量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。
实施例1
(i)将负极活性物质石墨或石墨与其它活性物质按不同质量比得到的混合物、导电剂乙炔黑、增稠剂CMC、粘结剂SBR按质量比96.4:1:1.2:1.4进行混合，加入溶剂去离子水，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在铜箔上，室温晾干后转移至烘箱继续干燥，然后经过冷压、分切、裁片得到第一极片。
(ii)将正极活性材料NCM523、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按质量比96:2:2进行混合，加入溶剂NMP，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得正极浆料；将正极浆料均匀涂覆在铜箔上，室温晾干后转移至烘箱继续干燥，然后经过冷压、分切、裁片得到第二极片。正极浆料固化后形成活性物质层。
(iii)将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)按照按体积比1:1:1进行混合得到有机溶剂，接着将充分干燥的锂盐LiPF6溶解于混合后的有机溶剂中，配制成浓度为1mol/L的电解液。
(iv)以12μm厚的聚丙烯膜作为隔离件。
(v)将第一极片、隔离件及第二极片层叠在一起并卷绕为扁平状电极组件。
(ⅵ)将两个电极组件装入外壳，然后经过注液、静置、化成、整形等工序，获得电池单体。
(ⅶ)将电池单体设置两个换热板之间，并通过导热胶将换热板与电池单体粘接。
在获得电池单体的每个电极组件中，第一极片包括0.5N个沿第一方向层叠设置的第一极片层。第一极片的K1个第一极片层设有第一极耳，K1小于0.5N，N为正偶数，K1为大于1的正整数。每个第一极片的K1个第一极耳层叠并连接，以形成第一极耳组。每个第一极片还包括0.5K2个未设置第一极耳的第一极片层，K2为正偶数。一个电极组件的这0.5K2个第一极片层位于K1个第一极片层沿第一方向靠近另一个电极组件的一侧。K1/N为9/32,K2/N为7/16。
在获得电池单体的每个电极组件中，第二极片包括0.5M个沿第一方向层叠设置的第二极片层。第二极片的K3个第二极片层设有第二极耳，K3小于0.5M，M为正偶数，K3为大于1的正整数。每个第二极片的K3个第二极耳层叠并连接，以形成第二极耳组。每个第二极片还包括0.5K4个未设置第二极耳的第二极片层，K4为正偶数。一个电极组件的这0.5K4个第二极片层位于K3个第二极片层沿第一方向靠近另一个电极组件的一侧。K3/M为1/4,K4/M为1/2。
另外，参考附图3-8，D1为0.7mm，H1/H2为1。
实施例2-12
实施例2-12的电池的制备方法可参照实施例1。实施例2-12与实施例1的区别如表1。
对比例1
对比例1的电池单体的制备方法可参照实施例1。对比例1与实施例1的区别如表1。
测试部分
在制备电池单体时，在电极组件的多个检测位点处布置感温线，感温线能够检测电池单体在20°、等效4C快充时检测并记录电池单体内部各个检测位点处的实际温度，以得到多个检测位点的最高温度、最低温度以及最大温差。在充电时，换热板内部通过20℃、流速为2L/min的冷却水。实施例1-12以及对比例1得到的数据如表1。
图12至图14为本申请一些实施例的电池单体在不同角度下的示意图，其示出了多个检测位点。示例性地，检测位点P1、P2、P3在第一方向Y上位于两个电极组件10之间、在第二方向Z上从上到下排列、在第三方向X上位于电极组件10的中部。检测位点P4、P5、P6位于图12的右侧电极组件10的外侧、在第二方向Z上从上到下排列、在第三方向X上位于电极组件10的中部。检测位点P7位于图12的左侧电极组件10的外侧表面的中心。检测位点P8位于图12的左侧电极组件10的外侧表面且靠近第一极耳组111b设置。检测位点P9位于左侧电极组件10的外侧表面且靠近第二极耳组121b设置。
表1
参照表1，对比例1的每个第一极片层都设置第一极耳，造成电池单体内部的最大温差较大。参照对比例1和实施例1-12，在电极组件上去除部分的第一极耳，可以减小温差，降低阻抗差异，提高电流一致性，改善电池单体的充放电性能，延长电池单体的循环寿命。
参照实施例1-12，将K1/N限定在1/4-7/16，可以减小最大温差。进一步地，将K1/N限定在5/16-7/16，可以降低电极组件的最高温度，并减小电极组件的温差。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (30)
1.一种电池，其特征在于，包括：
电池单体，包括外壳和容纳于所述外壳内的电极单元，所述电极单元包括多个第一极片层，所述多个第一极片层的极性相同并沿第一方向层叠，一部分的所述第一极片层设有第一极耳并形成两个第一极耳组，各所述第一极耳组包括层叠且连接多个所述第一极耳，两个所述第一极耳组之间设置有未设置所述第一极耳的所述第一极片层；
多个换热板，沿所述第一方向设置，所述外壳设置于相邻的所述换热板之间并能够与所述换热板换热，在所述第一方向上，各所述第一极片层与所述换热板至少部分地重叠。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一极片层的总数量为N，每一个所述第一极耳组的所述第一极耳的数量为K1，K1和N满足：1/4≤K1/N≤7/16；
可选地，5/16≤K1/N≤7/16。
3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，位于两个所述第一极耳组之间且未设置所述第一极耳的所述第一极片层的数量为K2，K2和N满足：1/8≤K2/N≤1/2；
可选地，1/8≤K2/N≤3/8。
4.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述外壳包括沿所述第一方向相对设置的两个第一壳壁，各所述第一壳壁用于与所述换热板换热；
在所述第一方向上，所述第一壳壁的外表面与最靠近所述第一壳壁的所述第一极耳之间的最小间距为D1 mm；
K1、N以及D1满足：21≤88×K1/N-D1/5≤38.4；可选地，26.9≤88×K1/N-D1/5≤38.3。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电池，其特征在于，所述外壳包括沿所述第一方向相对设置的两个第一壳壁，各所述第一壳壁用于与所述换热板换热；
在所述第一方向上，所述第一壳壁的外表面与最靠近所述第一壳壁的所述第一极耳之间的最小间距为D1 mm；
D1为0.5-5；可选地，D1为1-3。
6.根据权利要求1-4任一项所述的电池，其特征在于，两个所述第一极耳组沿所述第一方向间隔设置；
两个所述第一极耳组的端部沿彼此靠近的方向弯折且两个所述第一极耳组的端部沿所述第一方向相对设置。
7.根据权利要求1-4任一项所述的电池，其特征在于，所述多个第一极片层中最中部的所述第一极片层未设置所述第一极耳，与两个所述第一极耳组对应的所述第一极片层分别位于最中部的所述第一极片层的两侧。
8.根据权利要求1-4任一项所述的电池，其特征在于，所述电极单元包括至少一个电极组件，每个所述电极组件包括极性相反的第一极片和第二极片；
所述第一极片包括所述多个第一极片层的至少部分，所述第一极片的多个所述第一极片层形成至少一个所述第一极耳组。
9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述第一极片和所述第二极片卷绕设置；或者
所述电极组件包括多个所述第二极片，所述第一极片的所述第一极片层和所述第二极片沿所述第一方向交替设置，所述第一极片包括弯折层，所述弯折层连接相邻的两个所述第一极片层。
10.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述电极单元包括两个所述电极组件，两个所述电极组件沿所述第一方向设置；
每个所述电极组件包括一个所述第一极耳组。
11.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述第一极片为负极极片。
12.根据权利要求11所述的电池，其特征在于，所述第一极片包括负极活性材料；
所述负极活性材料的体积分布粒径Dv50≤15μm，和/或，所述负极活性材料的比表面积为0.5m2/g-5m2/g。
13.根据权利要求11或12所述的电池，其特征在于，所述第一极片包括负极活性材料，所述负极活性材料包括石墨、硬碳、软碳、硅氧或硅碳。
14.根据权利要求11所述的电池，其特征在于，所述第一极片包括负极集流体和涂覆于所述负极集流体表面的负极活性物质层；所述负极活性物质层的单位面积涂布重量小于或等于150mg/1540.25mm2。
15.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电极单元包括多个第二极片层，所述第二极片层的极性与所述第一极片层的极性相反，所述第二极片层和所述第一极片层沿第一方向层叠；
一部分的所述第二极片层设有第二极耳并形成两个第二极耳组，各所述第二极耳组包括层叠且连接多个所述第二极耳，两个所述第二极耳组之间设置有未设置所述第二极耳的所述第二极片层。
16.根据权利要求15所述的电池，其特征在于，所述第二极片层的总数量为M，每一个所述第二极耳组的所述第二极耳的数量为K3，K3和M满足：1/4≤K3/M≤7/16；
可选地，5/16≤K3/M≤7/16。
17.根据权利要求16所述的电池，其特征在于，位于两个所述第二极耳组之间且未设置所述第二极耳的所述第二极片层的数量为K4，K4和M满足：1/8≤K4/M≤1/2；
可选地，1/8≤K4/M≤3/8。
18.根据权利要求15-17任一项所述的电池，其特征在于，所述第一极耳为负极极耳，所述第二极耳为正极极耳；
所述第一极耳组的所述第一极耳的数量大于所述第二极耳组的所述第二极耳的数量。
19.根据权利要求18所述的电池，其特征在于，所述第一极耳为铜极耳，所述第二极耳为铝极耳，所有所述第二极耳的横截面积之和为A1，单位为mm2，所有所述第一极耳的横截面积之和为A2，单位为mm2，满足：A1≤2.5A2；可选的，A1≤1.5A2。
20.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池单体还包括容纳于所述外壳内的电解质，所述电解质的离子电导率为9mS/cm-16mS/cm。
21.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池单体的直流阻抗小于或等于0.4毫欧。
22.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，
各所述第一极片层均包括极片主体，一部分的所述第一极片层设有从所述极片主体沿第二方向的端部延伸出的所述第一极耳，所述第二方向垂直于所述第一方向；
所述第一方向上，各所述极片主体与所述换热板至少部分地重叠。
23.根据权利要求22所述的电池，其特征在于，在所述第二方向上，所述换热板的尺寸为H1，所述极片主体的尺寸为H2，0.6≤H1/H2≤1.2；可选地，0.8≤H1/H2≤1.1。
24.根据权利要求22所述的电池，其特征在于，在所述第二方向上，所述极片主体靠近所述第一极耳的边缘与所述换热板靠近所述第一极耳的边缘的间距为L1，L1≤20mm；可选地，L1≤15mm。
25.根据权利要求22-24任一项所述的电池，其特征在于，
在所述第二方向上，所述换热板靠近所述第一极耳的边缘超出所述极片主体靠近所述第一极耳的边缘；或者
在所述第二方向上，所述换热板靠近所述第一极耳的边缘与所述极片主体靠近所述第一极耳的边缘齐平。
26.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述外壳包括沿所述第一方向相对的两个第一壳壁、沿第二方向相对设置的两个第二壳壁以及沿第三方向相对设置的两个第三壳壁，所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向两两垂直；
所述第一壳壁的面积大于所述第二壳壁的面积，所述第一壳壁的面积大于所述第三壳壁的面积。
27.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，相邻的所述换热板之间设有多个依次排列的所述电池单体，多个所述电池单体的排列方向垂直于所述第一方向。
28.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池单体的平均充电倍率为x，x≥2。
29.根据权利要求28所述的电池，其特征在于，x为2、3、4、5或6。
30.一种用电装置，其特征在于，包括根据权利要求1-29任一项所述的电池，所述电池用于提供电能。
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| CN202322655888.XU CN221327947U (zh) | 2023-09-28 | 2023-09-28 | 电池和用电装置 |
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