本技術(shù)涉及電池，更為具體地，涉及一種殼體、電池單體、電池和用電裝置。

背景技術(shù)：

1、通常，電池單體的殼體對(duì)電池單體自身的性能具有很大的影響。因此，如何通過對(duì)殼體的改進(jìn)以提高電池單體的性能是一直研究的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種殼體、電池單體、電池和用電裝置，有助于平衡殼體的加工難度與電池單體的空間容量以及強(qiáng)度。

2、第一方面，提供了一種殼體，殼體具有開口，殼體包括與開口相對(duì)的第一壁和至少一個(gè)第二壁，第一壁和第二壁相交設(shè)置；第一壁與第二壁之間通過第一圓角連接，第一圓角的內(nèi)徑r1與至少一個(gè)第二壁中厚度最小的第二壁的最小厚度t2之間滿足：2.0≤r1/t2≤30；殼體在溫度為25℃條件下的屈服強(qiáng)度為re，其中，re滿足：140mpa≤re≤1000mpa。

3、在該實(shí)施例中，通過采用屈服強(qiáng)度re滿足140mpa≤re≤1000mpa的材料制備殼體，能夠提高殼體的強(qiáng)度，并且通過將第一壁和第二壁之間的第一圓角的內(nèi)徑r1與厚度最小的第二壁的最小厚度t2的比值設(shè)置在[2.0，30]之間，有助于平衡高強(qiáng)度殼體的加工難度與電池單體的空間容量。

4、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，r1與t2滿足：2.5≤r1/t2≤10。

5、在該實(shí)施例中，通過將第一圓角的內(nèi)徑r1與厚度最小的第二壁的最小厚度t2設(shè)置在[2.5，10]之間，一方面，能夠?qū)﹄姵貑误w的空間能量密度不造成過大影響，另一方面，還能夠保持殼體的抗變形能力。

6、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，第一圓角的內(nèi)徑r1滿足：0.8mm≤r1≤1.5mm。

7、在該實(shí)施例中，通過將第一圓角的內(nèi)徑r1設(shè)置在[0.8mm，1.5mm]內(nèi)，一方面，不會(huì)因?yàn)閞1過小而增加殼體的制作難度，另一方面，不會(huì)因?yàn)閞1過大而減少電極組件與第一圓角之間的干涉，即無需通過降低電極組件的高度，犧牲電極組件的容量來滿足殼體與電極組件的裝配，此外，若r1過大，殼體也容易變形。

8、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，第一圓角的外徑r2滿足：1.0mm≤r2≤2.5mm。

9、在該實(shí)施例中，通過將第一圓角的外徑r2設(shè)置在[1.0mm，2.5mm]內(nèi)，一方面，不會(huì)因?yàn)閞2太小造成電池單體外部的絕緣膜被尖點(diǎn)刺破，從而導(dǎo)致絕緣失效；另一方面不會(huì)因?yàn)閞2太大造成第一圓角厚度過薄影響殼體的強(qiáng)度。

10、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，殼體的深度h與厚度最小的第二壁的最小厚度t2之間滿足：300≤h/t2≤800。

11、在該實(shí)施例中，通過將殼體的深度h與厚度最小的第二壁的最小厚度t2之間的比值設(shè)置在[300，800]之間，能夠兼顧電池單體的體積利用率以及強(qiáng)度。

12、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，第一圓角的最大厚度t3與厚度最小的第二壁的最小厚度t2之間的關(guān)系滿足：0.8≤t2/t3≤2。

13、通過將第一圓角34的最大厚度t3和厚度最小的第二壁32的最小厚度t2之間的比值設(shè)置在[0.8，2]，能夠在殼體30的強(qiáng)度和可制造性達(dá)到均衡。即既不會(huì)因?yàn)榈谝粓A角34減薄過量導(dǎo)致殼體30強(qiáng)度不足，又不會(huì)因?yàn)榈谝粓A角34減薄過小導(dǎo)致殼體30不易制造。

14、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，至少一個(gè)第二壁中相鄰的兩個(gè)第二壁之間具有過渡區(qū)域，過渡區(qū)域的最大厚度t1與兩個(gè)第二壁中厚度最大的第二壁的最大厚度t0之間滿足：t1＞t0。

15、在該實(shí)施例中，通過在相鄰的兩個(gè)第二壁之間設(shè)置過渡區(qū)域，能夠減少相鄰的兩個(gè)第二壁之間的應(yīng)力集中，降低因應(yīng)力集中而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)失效風(fēng)險(xiǎn)；另外，將過渡區(qū)域的最大厚度t1設(shè)置為大于相鄰的兩個(gè)第二壁中厚度最大的第二壁的最大厚度t0，增厚的過渡區(qū)域可以增強(qiáng)殼體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，有利于解決在電池單體的生產(chǎn)裝配過程中殼體發(fā)生變形的問題，以及電池單體在使用過程中由于產(chǎn)氣膨脹導(dǎo)致的殼體發(fā)生形變的問題。

16、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，殼體為一體成型結(jié)構(gòu)，至少一個(gè)第二壁中的兩個(gè)第二壁之間通過第二圓角連接，第二圓角的內(nèi)徑為r1，r1滿足：2.5mm≤r1≤20mm。

17、在該實(shí)施例中，在采用屈服強(qiáng)度re滿足140mpa≤re≤1000mpa的材料制作殼體的情況下，通過將相鄰的第二壁之間的第一圓角的內(nèi)徑r1設(shè)置為滿足2.5mm≤r1≤20mm，盡可能降低殼體在一體成型過程中因受力造成的開裂風(fēng)險(xiǎn)，并降低殼體的成型難度。

18、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，殼體的深度h滿足：50mm<h≤250mm。

19、在該實(shí)施例中，通過將殼體的深度h與第一圓角的內(nèi)徑r1設(shè)置為滿足2.5mm≤r1≤20mm，50mm<h≤250mm，能夠在不影響電池單體的能量密度的情況下，盡可能降低殼體在一體成型過程中因受力造成的開裂風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而降低了殼體的成型難度。

20、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，殼體的壁厚均勻。

21、在該實(shí)施例中，通過將殼體的壁厚設(shè)置為均勻的，一方面，可以降低殼體的加工難度，另一方面，還可以將殼體的每個(gè)壁均設(shè)置為最小加工壁厚，有助于充分提高殼體的空間利用率。

22、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，殼體的至少部分區(qū)域的材料包括以下至少一種：不銹鋼和碳鋼。

23、在該實(shí)施例中，采用不銹鋼材質(zhì)或者碳鋼材質(zhì)制備殼體，能夠增強(qiáng)殼體的強(qiáng)度。

24、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，殼體的至少部分區(qū)域的材料中鉻元素的質(zhì)量含量為m，m滿足：10％≤m≤30％。

25、在該實(shí)施例中，在殼體的至少部分區(qū)域的材料中適量增加鉻元素，能夠提高該殼體的強(qiáng)度，另外，由于鉻元素能夠與氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化鉻膜，所以還可以使得殼體表面形成一種耐腐蝕的保護(hù)膜，提高殼體的耐腐蝕性能。

26、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，殼體的至少部分區(qū)域包括殼體的全部壁。

27、在該實(shí)施例中，將殼體的全部壁采用碳鋼或者不銹鋼，和/或，在殼體的全部壁的材料中適量增加鉻元素，能夠提高該殼體的強(qiáng)度。

28、第二方面，提供了一種電池單體，包括電極組件和如第一方面及其任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的殼體，電極組件容納于殼體內(nèi)。

29、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，電極組件包括負(fù)極極片，負(fù)極極片包括能夠可逆脫出-嵌入金屬離子的負(fù)極活性材料，負(fù)極活性材料包括硅基材料；殼體的至少部分區(qū)域在溫度為25℃的條件下的抗拉強(qiáng)度為rm，rm滿足：250mpa≤rm≤2000mpa。

30、在該實(shí)施例中，在負(fù)極極片上設(shè)置硅基材料可以容納更多金屬離子，可以有效增加電池單體的能量密度。另外，在負(fù)極極片的負(fù)極活性材料具有硅基材料的情況下，還會(huì)增加電池單體內(nèi)電極組件在使用過程中的變形量，尤其是電池單體的充電過程中，金屬離子嵌入負(fù)極極片的硅基材料，會(huì)使得電極組件發(fā)生體積膨脹，進(jìn)而增加了該電極組件對(duì)電池單體的殼體的壓力。因此，增加殼體的至少部分區(qū)域在常溫25℃條件下的抗拉強(qiáng)度rm，可以提高殼體的變形能力，使得殼體在電池單體的使用過程中不易發(fā)生破損，進(jìn)而提高電池單體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進(jìn)而提高電池單體的使用壽命。但該殼體的至少部分區(qū)域的常溫25℃條件下的抗拉強(qiáng)度rm也不宜過大，以降低該殼體的材料的選擇難度和加工難度，節(jié)省成本，便于加工。

31、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，電極組件包括負(fù)極極片，負(fù)極極片包括能夠可逆脫出-嵌入金屬離子的負(fù)極活性材料，負(fù)極活性材料包括硅基材料；殼體的至少部分區(qū)域在溫度為25℃的條件下的屈服強(qiáng)度為re，re滿足：140mpa≤re≤1000mpa。

32、在該實(shí)施例中，在負(fù)極極片上設(shè)置硅基材料可以容納更多金屬離子，可以有效增加電池單體的能量密度。另外，在負(fù)極極片的負(fù)極活性材料具有硅基材料的情況下，還會(huì)增加電池單體內(nèi)電極組件在使用過程中的變形量，尤其是電池單體的充電過程中，金屬離子嵌入負(fù)極極片的硅基材料，會(huì)使得電極組件發(fā)生體積膨脹，進(jìn)而增加了該電極組件對(duì)電池單體的殼體的壓力。因此，增加殼體的至少部分區(qū)域在常溫25℃條件下的屈服強(qiáng)度re，可以提高殼體的變形能力，進(jìn)而提高電池單體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進(jìn)而提高電池單體的使用壽命。在電池單體充放電過程中，電極組件會(huì)循環(huán)發(fā)生體積膨脹和體積縮小的情況下，增加殼體的至少部分區(qū)域的常溫屈服強(qiáng)度re，能夠提高殼體承受的最大擠壓力，不超過該殼體的屈服強(qiáng)度的極限的情況下，殼體不易被破壞，且殼體的變形可恢復(fù)，提高了殼體的使用壽命。但該殼體的至少部分區(qū)域的常溫條件下的屈服強(qiáng)度re也不宜過大，以降低該殼體的材料的選擇難度和加工難度，節(jié)省成本，便于加工。

33、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，電極組件包括正極極片，正極極片包括能夠可逆脫出-嵌入金屬離子的正極活性材料，正極活性材料包括含鎳元素化合物；殼體的至少部分區(qū)域的熔點(diǎn)為p，p滿足：1200℃≤p≤2000℃。

34、在該實(shí)施例中，在正極極片的正極活性材料包括含鎳元素化合物的情況下，可以有效增加電池單體的能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命，也會(huì)增加電池單體使用過程中產(chǎn)生的氣體，尤其是電池單體發(fā)生熱失控的情況下，電池單體內(nèi)部溫度迅速增加并會(huì)產(chǎn)生大量氣體。因此，適當(dāng)提高該殼體的至少部分區(qū)域的熔點(diǎn)p，會(huì)使得殼體不易被熔化，減少該電池單體發(fā)生爆炸的可能，進(jìn)而減少相鄰電池單體發(fā)生熱失控的風(fēng)險(xiǎn)，以提高電池的可靠性。但該殼體的熔點(diǎn)p也不宜過大，以降低該殼體的材料的選擇難度和加工難度，節(jié)省成本，便于加工。

35、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，電極組件包括正極極片，正極極片包括能夠可逆脫出-嵌入金屬離子的正極活性材料，正極活性材料包括含鎳元素化合物；殼體的至少部分區(qū)域在溫度為500℃的條件下的抗拉強(qiáng)度為rn，rn滿足：100mpa≤rn≤1200mpa。

36、在該實(shí)施例中，在正極極片的正極活性材料包括含鎳元素化合物的情況下，可以有效增加電池單體的能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命，也會(huì)增加電池單體使用過程中產(chǎn)生的氣體，尤其是電池單體發(fā)生熱失控的情況下，電池單體內(nèi)部溫度迅速增加并會(huì)產(chǎn)生大量氣體。因此，適當(dāng)提高該殼體的至少部分區(qū)域在高溫500℃條件下抗拉強(qiáng)度rn，可以提高該部分殼體在電池單體發(fā)生熱失控時(shí)的變形能力，會(huì)使得殼體不易被迅速破壞和爆炸，進(jìn)而減少相鄰電池單體發(fā)生熱失控的風(fēng)險(xiǎn)，以提高電池的可靠性。但該殼體的至少部分區(qū)域在高溫500℃條件下抗拉強(qiáng)度rn也不宜過大，以節(jié)省成本，便于加工。

37、第三方面，提供了一種電池，包括多個(gè)如第二方面及其任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的電池單體。

38、第四方面，提供了一種用電裝置，包括電池，該電池包括多個(gè)如第二方面及其任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的電池單體。