本技術(shù)涉及電池領(lǐng)域，更為具體地，涉及一種電池單體、電池和用電設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、節(jié)能減排是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。在這種情況下，電動(dòng)車(chē)輛由于其節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)成為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。而對(duì)于電動(dòng)車(chē)輛而言，電池技術(shù)又是關(guān)乎其發(fā)展的一項(xiàng)重要因素。

2、在電池技術(shù)的發(fā)展中，除了提高電池的性能外，安全問(wèn)題也是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。如果電池的安全問(wèn)題不能保證，那該電池就無(wú)法使用。因此，如何既能提高電池的性能，又可以保證電池的安全性，已經(jīng)成為電池技術(shù)發(fā)展中尤為重要的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實(shí)施例提供了一種電池單體、電池和用電設(shè)備，能夠提高電池單體的可靠性。

2、第一方面，提供了一種電池單體，該電池單體包括：電極組件，該電極組件包括第一極耳；第一電極端子；殼體，該殼體包括筒體和連接于該筒體的蓋體，該筒體環(huán)繞該電極組件的外周設(shè)置，該蓋體包括該第一電極端子，該第一極耳通過(guò)該筒體與該第一電極端子電連接，該殼體為多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)的電阻率不同。

3、因此，本技術(shù)實(shí)施例的電池單體，第一極耳通過(guò)筒體與第一電極端子電連接，可以簡(jiǎn)化電池單體的結(jié)構(gòu)；設(shè)置殼體為多層結(jié)構(gòu)，多層結(jié)構(gòu)的電阻率不同，可以通過(guò)較低電阻率的一層結(jié)構(gòu)提高電池單體的過(guò)流能力，并通過(guò)較高電阻率的一層結(jié)構(gòu)提高殼體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，既可以提高電池單體的性能，又可以提高電池單體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，進(jìn)而增加電池單體的使用壽命。

4、在一些實(shí)施例中，該殼體包括第一殼體層，該第一殼體層的電阻率為k1，k1滿足：1×10^-8ω·m≤k1≤6×10^-8ω·m。通過(guò)設(shè)置殼體包括的第一殼體層的電阻率k1較小，可以提高殼體的過(guò)流能力，進(jìn)而提高電池單體的性能。

5、在一些實(shí)施例中，該第一殼體層的平均厚度為t13，該殼體的平均厚度為t10，t13和t10滿足：0.15≤t13/t10≤0.85。若t13/t10設(shè)置過(guò)小，在殼體的平均厚度t10一定的情況下，t13會(huì)過(guò)小，會(huì)增加加工難度，也會(huì)使得過(guò)流熱度會(huì)過(guò)大，容易發(fā)生熱失控。相反地，若t13/t10設(shè)置過(guò)大，在殼體的平均厚度t10一定的情況下，t13會(huì)過(guò)大，則其他結(jié)構(gòu)層厚度會(huì)過(guò)小，會(huì)影響殼體211的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

6、在一些實(shí)施例中，該第一殼體層的材料包括以下至少一種：銀、銅、鋁、鎂和黃銅，以滿足上述第一殼體層的低電阻率k1的設(shè)計(jì)需求。

7、在一些實(shí)施例中，該殼體包括第二殼體層，該第二殼體層在溫度為25℃的條件下的抗拉強(qiáng)度為rm2，rm2滿足：250mpa≤rm2≤2000mpa。通過(guò)設(shè)置殼體包括的第二殼體層在溫度為25℃的條件下的抗拉強(qiáng)度rm2較大，可以提高殼體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和變形能力，使得殼體在電池單體的使用過(guò)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)定性和使用壽命。但該第二殼體層的常溫25℃條件下的抗拉強(qiáng)度rm2也不宜過(guò)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。

8、在一些實(shí)施例中，該第二殼體層的平均厚度為t14，該殼體的平均厚度為t10，t14和t10滿足：0.15≤t14/t10≤0.85。若t14/t10設(shè)置過(guò)小，在殼體的平均厚度t10一定的情況下，t14會(huì)過(guò)小，會(huì)影響殼體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。相反地，若t14/t10設(shè)置過(guò)大，在殼體的平均厚度t10一定的情況下，會(huì)過(guò)大，則其他結(jié)構(gòu)層厚度會(huì)過(guò)小，例如，第一殼體層的厚度t13會(huì)過(guò)小，進(jìn)而增加加工難度，也會(huì)使得過(guò)流熱度會(huì)過(guò)大，容易發(fā)生熱失控。

9、在一些實(shí)施例中，該第二殼體層的電阻率為k2，k2與k1滿足：2≤k2/k1≤40，以限制第一殼體層的電阻率k1，進(jìn)而提高殼體的過(guò)流能力。

10、在一些實(shí)施例中，該第二殼體層的材料包括以下至少一種：鈦、鋼、硅鋼以及不銹鋼，以滿足第二殼體層的強(qiáng)度設(shè)計(jì)需求。

11、在一些實(shí)施例中，該殼體包括多個(gè)該第一殼體層和/或多個(gè)該第二殼體層，以滿足不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

12、在一些實(shí)施例中，該電極組件還包括第二極耳，該第二極耳和該第一極耳極性相反，該第一極耳和該第二極耳位于該電極組件的不同端面，以便于加工。

13、在一些實(shí)施例中，該第一極耳和該第二極耳分別位于該電極組件的相對(duì)設(shè)置的端面，以便于加工。

14、在一些實(shí)施例中，該電池單體包括：第二電極端子，該第二電極端子與該第二極耳電連接，該第一電極端子與該第二電極端子位于該電池單體的同一壁，以提高電池單體的集成度，提高電池單體在電池內(nèi)的空間利用率，便于加工和組裝。

15、在一些實(shí)施例中，該蓋體為該第一電極端子，該蓋體設(shè)有電極引出孔，該第二電極端子絕緣設(shè)置于該蓋體并安裝于該電極引出孔，該蓋體和該第二電極端子兩者中的一者為該電池單體的正輸出極，另一者為該電池單體的負(fù)輸出極。將殼體本身的至少部分可以作為電池單體的一個(gè)的輸出電極，從而省去一個(gè)傳統(tǒng)的電極端子，能夠簡(jiǎn)化電池單體的結(jié)構(gòu)。在多個(gè)電池單體裝配成組時(shí)，殼體可以與匯流部件電連接，這樣既可以增大過(guò)流面積，還可以使匯流部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為靈活。

16、在一些實(shí)施例中，該蓋體和該筒體為一體形成結(jié)構(gòu)。這樣可以省去蓋體和筒體的連接工序。

17、在一些實(shí)施例中，該電極組件包括負(fù)極極片，該負(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，該負(fù)極活性材料包括硅基材料；該殼體的至少部分區(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。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(guò)程中的變形量，尤其是電池單體的充電過(guò)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(guò)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(guò)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。

18、在一些實(shí)施例中，該電極組件包括負(fù)極極片，該負(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，該負(fù)極活性材料包括硅基材料；該殼體的至少部分區(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。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(guò)程中的變形量，尤其是電池單體的充電過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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。

19、在一些實(shí)施例中，該電極組件還包括正極極片，該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，該正極活性材料包括含鎳元素化合物；該殼體的至少部分區(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。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(guò)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(guò)大，以節(jié)省成本，便于加工。

20、在一些實(shí)施例中，該電極組件還包括正極極片，該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，該正極活性材料包括含鎳元素化合物；該殼體的至少部分區(qū)域的熔點(diǎn)為p，p滿足：1200℃≤p≤2000℃。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(guò)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(guò)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。

21、在一些實(shí)施例中，該電極組件包括第一極耳；該殼體包括筒體和連接于該筒體的蓋體，該筒體環(huán)繞該電極組件的外周設(shè)置，該蓋體包括第一電極端子，該第一極耳通過(guò)該筒體與該第一電極端子電連接，該殼體為多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)的電阻率不同。第一極耳通過(guò)筒體與第一電極端子電連接，可以簡(jiǎn)化電池單體的結(jié)構(gòu)；設(shè)置殼體為多層結(jié)構(gòu)，多層結(jié)構(gòu)的電阻率不同，可以通過(guò)較低電阻率的一層結(jié)構(gòu)提高電池單體的過(guò)流能力，并通過(guò)較高電阻率的一層結(jié)構(gòu)提高殼體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，既可以提高電池單體的性能，又可以提高電池單體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，進(jìn)而增加電池單體的使用壽命。

22、在一些實(shí)施例中，該殼體具有開(kāi)口，該殼體包括與該開(kāi)口相對(duì)設(shè)置的第一殼體壁和至少兩個(gè)第二殼體壁，該第一殼體壁和該第二殼體壁相交設(shè)置；該至少兩個(gè)第二殼體壁中相鄰的兩個(gè)第二殼體壁之間具有過(guò)渡區(qū)域，該過(guò)渡區(qū)域的最大厚度t1與該兩個(gè)第二殼體壁中厚度最大的第二殼體壁的最大厚度t0之間滿足：t1＞t0。

23、在該實(shí)施例中，通過(guò)在相鄰的兩個(gè)第二殼體壁之間設(shè)置過(guò)渡區(qū)域，能夠減少相鄰的兩個(gè)第二殼體壁之間的應(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(guò)渡區(qū)域的最大厚度t1設(shè)置為大于相鄰的兩個(gè)第二殼體壁中厚度最大的第二殼體壁的最大厚度t0，增厚的過(guò)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(guò)程中殼體發(fā)生變形的問(wèn)題，以及電池單體在使用過(guò)程中由于產(chǎn)氣膨脹導(dǎo)致的殼體發(fā)生形變的問(wèn)題。

24、在一些實(shí)施例中，該殼體為一體成型結(jié)構(gòu)，該殼體具有開(kāi)口，該殼體包括與該開(kāi)口相對(duì)設(shè)置的第一殼體壁和至少兩個(gè)第二殼體壁，該第一殼體壁和該第二殼體壁相交設(shè)置，該至少兩個(gè)第二殼體壁中的兩個(gè)第二殼體壁通過(guò)第一圓角連接，該殼體的深度h與該第一圓角的內(nèi)徑r1之間滿足：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(guò)程中因受力造成的開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而降低了殼體的成型難度。

25、在一些實(shí)施例中，該殼體為一體成型結(jié)構(gòu)，該殼體具有開(kāi)口，該殼體包括與該開(kāi)口相對(duì)設(shè)置的第一殼體壁和至少兩個(gè)第二殼體壁，該第一殼體壁和該第二殼體壁相交設(shè)置，該至少兩個(gè)第二殼體壁中的兩個(gè)第二殼體壁通過(guò)第一圓角連接，該殼體在溫度為25℃的條件下的屈服強(qiáng)度re與該第一圓角的內(nèi)徑r1之間滿足：140mpa≤re≤1000mpa，2.5mm≤r1≤20mm。

26、在該實(shí)施例中，通過(guò)采用屈服強(qiáng)度re滿足140mpa≤re≤1000mpa的材料制作殼體，能夠在不降低殼體的強(qiáng)度的情況下減薄殼體的壁厚，從而可以提高電池單體的容量空間；此外，通過(guò)將相鄰的第二殼體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(guò)程中因受力造成的開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)，并降低殼體的成型難度。

27、在一些實(shí)施例中，該殼體具有開(kāi)口，該殼體包括與該開(kāi)口相對(duì)設(shè)置的第一殼體壁和第二殼體壁，該第一殼體壁和該第二殼體壁相交設(shè)置，該第一殼體壁與該第二殼體壁之間通過(guò)第二圓角連接，該第二圓角的內(nèi)徑r1與該至少兩個(gè)第二殼體壁中厚度最小的第二殼體壁的最小厚度t2之間滿足：2.0≤r1/t2≤30。通過(guò)將第一殼體壁和第二殼體壁之間的第二圓角的內(nèi)徑r1與壁厚最小的第二殼體壁的最小厚度t2的比值設(shè)置在[2.0，30]之間，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。

28、在一些實(shí)施例中，該殼體的最外層殼體的材料包括以下至少一種：鋁、鋁合金、銅、銅合金和鉻。在最外層殼體的材料含鋁的情況下，鋁會(huì)被氧化成致密的氧化鋁，能夠防腐蝕；最外層殼體的材料含銅的情況下，銅會(huì)被氧化成氧化銅，即銅綠，能夠防腐蝕；最外層殼體的材料含鉻的情況下，鉻會(huì)被氧化成氧化鉻，也能夠防腐蝕。因此，最外層殼體的材料采用上述能夠防腐蝕的材料時(shí)，可以通過(guò)該最外層殼體保護(hù)位于其內(nèi)側(cè)的其他殼體層，既可以提高殼體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，又可以提高殼體的使用壽命。