CN115832443B - 用电设备、电池、电池单体及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用电设备、电池、电池单体及其制造方法，一种电池单体包括外壳、电极端子、多个电芯及集流件，电极端子设于外壳的顶部，多个电芯容置于外壳内，极耳连接部用于连接极耳，端子连接部用于连接电极端子；至少两个电芯的高度不同，集流件设于高度最小的电芯的主体与外壳的顶部形成的容置空间内。一种电池包括上述的电池单体。一种用电设备包括上述的电池。一种上述的电池单体的制造方法包括：将极耳连接部连接极耳，将端子连接部连接电极端子，使集流件位于高度最小的电芯的主体与外壳的顶部形成的容置空间内。上述的用电设备、电池、电池单体及其制造方法，提高了空间利用率及能量密度。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种用电设备、电池、电池单体及其制造方法。
背景技术
动力电池为一种可充电的电池，是新能源汽车等用电设备的动力来源，在新能源汽车领域中被广泛应用。
随着新能源汽车的普及和推广，新能源汽车的充放电性能、续航能力等日益引起人们的关注和重视，当电池内部的空间利用率较低时，会损失较多的能量密度，影响其使用性能。
发明内容
基于此，有必要针对现有的电池单体内部的空间利用率及能量密度低的问题，提供一种用电设备、电池、电池单体及其制造方法。
一种电池单体包括外壳、电极端子、多个电芯及集流件，电极端子设于外壳的顶部，多个电芯容置于外壳内，每一电芯包括主体及连接于主体的极耳，集流件包括极耳连接部和端子连接部，极耳连接部用于连接极耳，端子连接部用于连接电极端子；其中，至少两个电芯的高度不同，集流件设于高度最小的电芯的主体与外壳的顶部形成的容置空间内。上述的电池单体，至少两个电芯之间会存在高度差，通过将集流件设于高度最小的电芯的主体与外壳的顶部形成的容置空间内，能够充分利用电池单体在高度方向上的空间，提高空间利用率及能量密度。
在其中一实施例中，各电芯沿外壳的宽度方向并排设置，位于最外侧的两个电芯为第一电芯组，位于最外侧的两个电芯之间的各电芯为第二电芯组。通过该设置，各电芯沿同一方向并排设置，减小占用空间，且有利于提高外壳的空间利用率。
在其中一实施例中，第一电芯组中的各电芯的高度相等，第二电芯组中的各电芯的高度相等，且第二电芯组的高度不等于第一电芯组的高度。通过该设置，两组电芯组存在高度差，通过将集流件设于高度最小的电芯组与外壳的顶部形成的容置空间内，能够提高电池单体的空间利用率及能量密度，同时便于同一电芯组中的各电芯生产加工，有利于节约加工成本。
在其中一实施例中，第二电芯组与第一电芯组的高度差的绝对值至多为20mm。通过该设置，能够使容置空间有效容纳集流件且电池单体整体体积不会过大。
在其中一实施例中，第二电芯组的高度小于第一电芯组的高度，集流件设于第二电芯组与外壳的顶部形成的容置空间内。通过该设置，集流件位于第二电芯组与外壳的顶部形成的容置空间内，能够充分利用电池单体在高度方向上的空间，提高空间利用率及能量密度。
在其中一实施例中，极耳包括沿外壳的长度方向间隔排布的正极耳及负极耳，电芯的正极耳折弯并与一集流件的极耳连接部连接，电芯的负极耳折弯并与另一集流件的极耳连接部连接，两个集流件沿外壳的长度方向间隔设置。通过该设置，能够使各电芯的极耳与集流件顺畅地连接。
在其中一实施例中，第二电芯组的高度大于第一电芯组的高度，集流件设于第一电芯组与外壳的顶部形成的容置空间内，且所述容置空间被第一电芯组划分为第一容置空间和第二容置空间。通过该设置，集流件位于第一电芯组与外壳的顶部形成的容置空间内，能够充分利用电池单体在高度方向上的空间，提高空间利用率及能量密度。
在其中一实施例中，集流件包括第一集流件、第二集流件、第三集流件和第四集流件，极耳包括沿所述外壳的长度方向间隔排布的正极耳及负极耳，部分电芯的正极耳折弯并与第一集流件的极耳连接部连接，剩余的电芯的正极耳折弯并与第二集流件的极耳连接部连接，部分电芯的负极耳折弯并与第三集流件的极耳连接部连接，剩余电芯的负极耳折弯并与第四集流件的极耳连接部连接；
第一集流件和第三集流件位于第一容置空间内，第二集流件和第四集流件位于第二容置空间内。通过该设置，能够使各电芯的极耳与集流件顺畅地连接。
在其中一实施例中，第一电芯组中的电芯的宽度相等，第二电芯组中的电芯的宽度相等，且第二电芯组中各电芯的宽度不等于第一电芯组中各电芯的宽度。通过该设置，充分利用电池单体在高度方向及宽度方向上的空间，进一步提高空间利用率及能量密度。
在其中一实施例中，各电芯的宽度均相等。通过该设置，在提高空间利用率及能量密度的基础上，便于各电芯的生产加工，有利于节约生产成本。
在其中一实施例中，电池单体还包括绝缘件，绝缘件设于外壳的顶部朝向电芯的一侧，绝缘件包括绝缘本体及支撑部，支撑部凸设于绝缘本体朝向电芯的一侧，支撑部抵接于电芯的主体，以使绝缘本体朝向电芯的一侧与电芯分离。通过该设置，绝缘件起到绝缘作用，同时绝缘件朝向电芯的一侧能形成容纳极耳的空间，提高空间利用率。
在其中一实施例中，支撑部呈阶梯状且包括多个台阶部，高度不同的电芯对应的台阶部凸出于绝缘本体朝向电芯的一侧的尺寸不同，以使台阶部均抵接于对应的电芯的主体。通过该设置，能够使台阶部均抵接于对应的电芯的主体，台阶部起到较好的支撑作用。
在其中一实施例中，外壳包括壳本体及端盖，壳本体内设具有开口的容腔，端盖盖设于容腔开口处，且端盖为外壳的顶部，电芯容置于容腔内，电极端子设于端盖。通过该设置，壳本体及端盖能够拆卸，便于各电芯的快速拆装。通过该设置，
一种电池包括上述的电池单体。上述的电池，能够提高空间利用率及能量密度。
一种用电设备包括上述的电池。上述的用电设备，能够提高用电设备的续航能力。
一种上述的电池单体的制造方法，包括：提供外壳，外壳的顶部设有电极端子；提供多个电芯，至少两个电芯的高度不同，每一电芯包括主体及连接于主体的极耳；提供集流件，包括极耳连接部和端子连接部；将极耳连接部连接极耳；将端子连接部连接电极端子；将多个电芯容置于外壳内，使集流件位于高度最小的电芯的主体与所述外壳的顶部形成的容置空间内。上述的电池单体的制造方法，至少两个电芯之间会存在高度差，通过将集流件设于高度最小的电芯的主体与外壳的顶部形成的容置空间内，能够充分利用电池单体在高度方向上的空间，提高空间利用率及能量密度。
附图说明
图1为一实施例中用电设备的示意图；
图2为一实施例中电池单体的组合示意图；
图3为图2所示电池单体的***图；
图4为图2所示电池单体的第一实施例的A-A面剖视图；
图5为图2所示电池单体的第二实施例的A-A面剖视图；
图6为图2所示电池单体的第三实施例的A-A面剖视图；
图7为图2所示电池单体的B-B面剖视图；
图8为电池单体的制造方法的示意图。
附图标记：
10、车辆；11、控制器；12、马达；20、电池；100、外壳；101、容置空间；102、第一容置空间；103、第二容置空间；110、壳本体；111、容腔；120、端盖；200、电极端子；210、正极端子；220、负极端子；300、电芯；300a、第一电芯；300b、第二电芯；300c、第三电芯；300d、第四电芯；301、第一电芯组；302、第二电芯组；310、主体；320、极耳；321、正极耳；322、负极耳；400、集流件；410、极耳连接部；420、端子连接部；500、绝缘件；510、绝缘本体；520、支撑部。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
除非另有定义，本文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；本文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。
在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“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。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中，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，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。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实施例中的具体含义。
随着新能源汽车的普及和推广，新能源汽车的充放电性能、续航能力等日益引起人们的关注和重视。动力电池为一种可充电的电池是新能源汽车的动力来源，在新能源汽车领域中被广泛应用。
电池或电池单体通常包括外壳、电极端子、电芯和集流件，电极端子设于外壳的顶部，电芯被容置于外壳内，每一电芯均包括主体及连接于主体的极耳，集流件包括极耳连接部和端子连接部，极耳连接部用于连接极耳，端子连接部用于连接电极端子。
但是发明人发现，集流件以及集流件和极耳和/或电极端子的连接需要电芯主体和外壳顶部之间具有一定的空间，当电芯个数越多，为容纳集流件而浪费的空间就越大。
基于上述考虑，经深入研究，发明人设计了一种空间利用率高，且能量密度高的电池单体。当电池单体外壳中容纳有多个电芯时，将集流件设置在部分电芯的主体上方，升高其余电芯的高度，使得至少两个电芯的高度不同，且集流件设于高度较小的电芯的主体与外壳的顶部形成的容置空间内，从而避免因为多个电芯尺寸一致，导致外壳内部的空间利用率低，减少能量密度的损失。
需说明的是，本申请中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箱体。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。
为了满足不同的电力需求，电池可以包括多个电池单体，其中，多个电池单体之间可以串联或并联或混联，混联是指串联和并联的混合。可选地，多个电池单体可以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组成电池。也就是说，多个电池单体可以直接组成电池，也可以先组成电池模块，电池模块再组成电池。电池再进一步设置于用电设备中，为用电设备提供电能。
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。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体，本申请实施例对此也不限定。
电池单体包括电极组件和电解液，电极组件由正极极片、负极极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极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，未涂敷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，未涂敷正极活性物质层的正极集流体作为正极极耳。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，未涂敷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，未涂敷负极活性物质层的负极集流体作为负极极耳。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，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极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。
本申请中提供一种用电池作为电源的用电设备，用电设备可以为但不限于车辆、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。
以下实施例为了方便说明，以本申请一实施例的一种用电设备为车辆10为例进行说明。
请参考图1，图1为本申请一些实施例提供的车辆10的结构示意图。车辆10可以为燃油汽车、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。车辆10的内部设置有电池20，电池20可以设置在车辆10的底部或头部或尾部。电池20可以用于车辆10的供电，例如，电池20可以作为车辆10的操作电源。车辆10还可以包括控制器11和马达12，控制器11用来控制电池20为马达12供电，例如，用于车辆10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20不仅可以作为车辆10的操作电源，还可以作为车辆10的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆10提供驱动力。
请参考图2及图3，一实施例中的电池单体包括外壳100、电极端子200、多个电芯300及集流件400，电极端子200设于外壳100的顶部，多个电芯300容置于外壳100内。每一电芯300包括主体310及连接于主体310的极耳320，集流件400包括极耳连接部410和端子连接部420，极耳连接部410用于连接极耳320，端子连接部420用于连接电极端子200；
其中，至少两个电芯300的高度不同，集流件400设于高度最小的电芯300的主体310与外壳100的顶部形成的容置空间101内。
通过上述设置，至少两个电芯300之间会存在高度差，通过将集流件400设于高度最小的电芯300的主体310与外壳100的顶部形成的容置空间101内，能够充分利用电池单体在高度方向上的空间，提高空间利用率及能量密度。
此处需说明的是，高度是指图2所示Z方向上的尺寸，宽度是指图2所示X方向上的尺寸，长度是指图2所示Y方向上的尺寸。
在具体实施方式中，如图3所示，极耳320包括沿外壳100的长度方向间隔排布的正极耳321及负极耳322，每一电芯300均具有正极耳321及负极耳322。电极端子200包括沿外壳100的长度方向间隔排布的正极端子210及负极端子220，正极端子210与正极耳321通过一集流件400连接，负极端子220与负极耳322通过另一集流件400连接。
在本实施方式中，如图3所示，极耳320由主体310的顶部延伸而成，也即极耳320与主体310为一体成型结构。在其他实施方式中，极耳320还可以通过焊接方式连接于主体310的顶部。
在本实施方式中，如图3所示，极耳连接部410呈U形，端子连接部420呈圆形，端子连接部420与极耳连接部410可以处于同一平面或不同平面。在其他实施方式中，极耳连接部410还可以呈圆形、矩形或其他形状，端子连接部420还可以呈矩形或其他形状。
在本实施方式中，如图3所示，极耳连接部410与端子连接部420固定连接。在其他实施方式中，端子连接部420与极耳连接部4100还可以通过熔断部或过渡部连接。
请参考图3，各电芯300沿外壳100的宽度方向并排设置，位于最外侧的两个电芯300为第一电芯组301，位于最外侧的两个电芯300之间的各电芯300为第二电芯组302。
通过该设置，各电芯300沿同一方向并排设置，减小占用空间，且有利于提高外壳100的空间利用率。
在本实施方式中，各电芯300沿外壳100的宽度方向(即图3所示X方向)并排设置。在其他实施方式中，各电芯300还可以沿外壳100的长度方向(即图3所示Y方向)并排设置。
请参考图3及图4，第一电芯组301中的各电芯300的高度相等，第二电芯组302中的各电芯300的高度相等，且第二电芯组302的高度不等于第一电芯组301的高度。
可以理解的是，相同尺寸的电芯300在加工时可以重复使用同一加工设备及辅助夹具。通过上述设置，两组电芯300组存在高度差，通过将集流件400设于高度最小的电芯300组与外壳100的顶部形成的容置空间101内，能够提高电池单体的空间利用率及能量密度，同时便于同一电芯300组中的各电芯300生产加工，有利于节约加工成本。
当两组电芯300组的高度差的绝对值过大时，虽然能够使容纳集流件400的容置空间101变大，但会导致电池单体整体体积过大，占用空间大；当两组电芯300组的高度差的绝对值过小时，虽然能够减小电池单体整体体积，但会导致容纳集流件400的容置空间101过小，而无法容置集流件400。
基于上述考虑，在图4示出的实施方式中，第二电芯组302与第一电芯组301的高度差的绝对值至多为20mm。通过该设置，能够使容置空间101有效容纳集流件400且电池单体整体体积不会过大。
例如，在一些实施例中，第二电芯组302与第一电芯组301的高度差的绝对值为10mm。在另一些实施例中，第二电芯组302与第一电芯组301的高度差的绝对值为5mm。
在其他实施例中，第二电芯组302与第一电芯组301的高度差的绝对值还可以为根据实际需求设计为其他数值。
此处需说明的是，高度差的绝对值是指第二电芯组302的高度减去第一电芯组301的高度的绝对值。
如图4示出的一实施例中，第二电芯组302的高度小于第一电芯组301的高度，集流件400设于第二电芯组302与外壳100的顶部形成的容置空间101内。
此处需说明的是，第二电芯组302中各电芯300的高度为正常高度H，第一电芯组301中的各电芯300的高度为正常高度H加高后的高度H1，H1与H的差值至多为20mm。
通过上述设置，集流件400位于第二电芯组302与外壳100的顶部形成的容置空间101内，能够充分利用电池单体在高度方向上的空间，提高空间利用率及能量密度。
具体地，如图4及图3所示，电芯300的正极耳321折弯并与一集流件400的极耳连接部410连接，电芯300的负极耳322折弯并与另一集流件400的极耳连接部410连接，两个集流件400沿外壳100的长度方向间隔设置。通过该设置，能够使各电芯300的极耳320与集流件400顺畅地连接。
例如，如图4及图3所示，多个电芯300包括第一电芯300a、第二电芯300b、第三电芯300c及第四电芯300d，第一电芯300a、第二电芯300b、第三电芯300c及第四电芯300d沿外壳100的宽度方向依次并排设置，位于最外侧的第一电芯300a及第四电芯300d为第一电芯组301，位于第一电芯300a及第四电芯300d之间的第二电芯300b及第三电芯300c为第二电芯组302。第一电芯300a与第四电芯300d的高度相等，第二电芯300b与第三电芯300c的高度相等，第二电芯300b、第三电芯300c的高度小于第一电芯300a、第四电芯300d的高度。
其中，第一电芯300a、第二电芯300b、第三电芯300c及第四电芯300d的正极耳321折弯并与一集流件400的极耳连接部410连接，第一电芯300a、第二电芯300b、第三电芯300c及第四电芯300d的负极耳322折弯并与另一集流件400的极耳连接部410连接，两个集流件400设于第二电芯300b、第三电芯300c与外壳100的顶部形成的容置空间101内。
通过设置一个正极端子210及一个负极端子220，一集流件400的端子连接部420与正极端子210连接，另一集流件400的端子连接部420与负极端子220连接。
需说明的是，如图4及图3所示，第一电芯300a和第二电芯300b的正极耳弯折汇集在一起，第三电芯300c和第四电芯300d的正极耳弯折汇集在一起，两个汇集的正极耳对称设置；第一电芯300a和第二电芯300b的负极耳弯折汇集在一起，第三电芯300c和第四电芯300d的负极耳弯折汇集在一起，两个汇集的负极耳对称设置。
通过上述设置，极耳两个两个地汇集然后对称设置，分别与集流件400的两个极耳连接部410连接，这样相较于四个汇集在一起，其极耳叠加的厚度更小，减小虚焊的风险和空间的占用。
如图5及图7示出的另一实施例中，第二电芯组302的高度大于第一电芯组301的高度，集流件400设于第一电芯组301与外壳100的顶部形成的容置空间101内，且容置空间101被第一电芯组301划分为第一容置空间102和第二容置空间103。
此处需说明的是，第一电芯组301中各电芯300的高度为正常高度H，第二电芯组302中的各电芯300的高度为正常高度H加高后的高度H2，H2与H的差值至多为20mm。
通过上述设置，集流件400位于第一电芯组301与外壳100的顶部形成的容置空间101内，能够充分利用电池单体在高度方向上的空间，提高空间利用率及能量密度。
可以理解的是，各电芯300沿外壳100的宽度方向并排设置，位于最外侧的两个电芯300为第一电芯组301，位于最外侧的两个电芯300中的一个电芯300与与外壳100的顶部形成第一容置空间102，位于最外侧的两个电芯300中的另一个电芯300与与外壳100的顶部形成第二容置空间103。
具体在该实施例中，如图5及图3所示，集流件400包括第一集流件、第二集流件、第三集流件和第四集流件，部分电芯300的正极耳321折弯并与第一集流件的极耳连接部410连接，剩余的电芯300的正极耳321折弯并与第二集流件的极耳连接部410连接，部分电芯300的负极耳322折弯并与第三集流件的极耳连接部410连接，剩余电芯300的负极耳322折弯并与第四集流件的极耳连接部410连接；第一集流件和第三集流件位于第一容置空间102内，第二集流件和第四集流件位于第二容置空间103内。通过该设置，能够使各电芯300的极耳320与集流件400顺畅地连接。
例如，如图5及图3所示，多个电芯300包括第一电芯300a、第二电芯300b、第三电芯300c及第四电芯300d，第一电芯300a、第二电芯300b、第三电芯300c及第四电芯300d沿外壳100的宽度方向依次并排设置，位于最外侧的第一电芯300a及第四电芯300d为第一电芯组301，位于第一电芯300a及第四电芯300d之间的第二电芯300b及第三电芯300c为第二电芯组302。第一电芯300a与第四电芯300d的高度相等，第二电芯300b与第三电芯300c的高度相等，第二电芯300b、第三电芯300c的高度大于第一电芯300a、第四电芯300d的高度。
其中，第一电芯300a、第二电芯300b的正极耳321折弯并与第一集流件的极耳连接部410连接，第三电芯300c及第四电芯300d的正极耳321折弯并与与第二集流件的极耳连接部410连接；第一电芯300a、第二电芯300b的负极耳322折弯并与第三集流件的极耳连接部410连接，第三电芯300c及第四电芯300d的负极耳322折弯并与第四集流件的极耳连接部410连接。第一集流件和第三集流件位于第一容置空间102内，第二集流件和第四集流件位于第二容置空间103内。
通过设置两个正极端子210及两个负极端子220，使第一集流件的端子连接部420连接一正极端子210，第二集流件的端子连接部420连接另一正极端子210，第三集流件的端子连接部420连接一负极端子220，第四集流件的端子连接部420连接另一负极端子220，以实现极耳320与电极端子200的电连接；或者，通过设置一个正极端子210及一个负极端子220，使第一集流件的端子连接部420与第二集流件的端子连接部420连接一集流公共件，一集流公共件连接一正极端子210，第三集流件的端子连接部420与第四集流件的端子连接部420通过另一集流公共件连接，另一集流公共件连接一负极端子220，以实现极耳320与电极端子200的电连接。
发明人注意到，各电芯300的宽度对电池单体的容量及体积有影响，在进行电池单体的设计时，也应考虑各电芯300的宽度设置。
如图4及图5示出的一实施例中，各电芯300的宽度均相等。
该实施例中，如图4及图5所示，各电芯300的宽度均相等，至少两个电芯300的高度不相等。通过该设置，在提高空间利用率及能量密度的基础上，便于各电芯300的生产加工，有利于节约生产成本。
如图6示出的另一实施例中，第一电芯组301中的电芯300的宽度相等，第二电芯组302中的电芯300的宽度相等，且第二电芯组302中各电芯300的宽度不等于第一电芯组301中各电芯300的宽度。
该实施例中，如图6所示，两个电芯300组中各电芯300的宽度不相等，两个电芯300组的高度不相等。通过该设置，充分利用电池单体在高度方向及宽度方向上的空间，进一步提高空间利用率及能量密度。
具体在一实施方式中，参考图6，第二电芯组302中各电芯300的宽度大于第一电芯组301中各电芯300的宽度。优选地，第二电芯组302中各电芯300的宽度为第一电芯组301中各电芯300的宽度的1.1倍-2倍。
例如，多个电芯300包括第一电芯300a、第二电芯300b、第三电芯300c及第四电芯300d，第一电芯300a、第二电芯300b、第三电芯300c及第四电芯300d沿外壳100的宽度方向依次并排设置，位于最外侧的第一电芯300a及第四电芯300d为第一电芯组301，位于第一电芯300a及第四电芯300d之间的第二电芯300b及第三电芯300c为第二电芯组302。
其中，第一电芯300a与第四电芯300d的宽度相等，第二电芯300b与第三电芯300c的宽度相等，第二电芯300b与第三电芯300c的宽度大于第一电芯300a、第四电芯300d的宽度；第一电芯300a与第四电芯300d的高度相等，第二电芯300b与第三电芯300c的高度相等，第二电芯300b与第三电芯300c的高度大于或小于第一电芯300a、第四电芯300d的高度。
具体在另一实施方式中，参考图6，第二电芯组302中各电芯300的宽度小于第一电芯组301中各电芯300的宽度。优选地，第二电芯组302中各电芯300的宽度为第一电芯组301中各电芯300的宽度的0.3倍-0.9倍。
例如，多个电芯300包括第一电芯300a、第二电芯300b、第三电芯300c及第四电芯300d，第一电芯300a、第二电芯300b、第三电芯300c及第四电芯300d沿外壳100的宽度方向依次并排设置，位于最外侧的第一电芯300a及第四电芯300d为第一电芯组301，位于第一电芯300a及第四电芯300d之间的第二电芯300b及第三电芯300c为第二电芯组302。
其中，第一电芯300a与第四电芯300d的宽度相等，第二电芯300b与第三电芯300c的宽度相等，第二电芯300b与第三电芯300c的宽度小于第一电芯300a、第四电芯300d的宽度；第一电芯300a与第四电芯300d的高度相等，第二电芯300b与第三电芯300c的高度相等，第二电芯300b与第三电芯300c的高度大于或小于第一电芯300a、第四电芯300d的高度。
如图3示出的实施例中，电池单体还包括绝缘件500，绝缘件500设于外壳100的顶部朝向电芯300的一侧。
该实施例中，如图3所示，绝缘件500包括绝缘本体510及支撑部520，支撑部520凸设于绝缘本体510朝向电芯300的一侧，支撑部520抵接于电芯300的主体310，以使绝缘本体510朝向电芯300的一侧与电芯300分离。通过该设置，绝缘件500起到绝缘作用，同时绝缘件500朝向电芯300的一侧能形成容纳极耳320的空间，提高空间利用率。
在本实施方式中，绝缘件500为塑胶件，通过注塑方式使绝缘本体510及支撑部520为一体成型结构，整体性好且便于加工。在其他实施方式中，绝缘本体510及支撑部520还可以为分体式结构。
在本实施方式中，支撑部520的数量为多个，且多个支撑部520沿绝缘本体510朝向电芯300的一侧间隔设置。在其他实施方式中，支撑部520的数量还可以为一，支撑部520沿绝缘本体510朝向电芯300的一侧的边缘凸出设置。
具体在该实施例中，如图3所示，支撑部520呈阶梯状且包括多个台阶部，高度不同的电芯300对应的台阶部凸出于绝缘本体510朝向电芯300的一侧的尺寸不同，以使台阶部均抵接于对应的电芯300的主体310。
通过该设置，能够使台阶部均抵接于对应的电芯300的主体310，台阶部起到较好的支撑作用。
在本实施方式中，台阶部朝向电芯300的主体310的一侧呈平面状，以便于与电芯300的主体310更好地抵接。在其他实施方式中，台阶部朝向电芯300的主体310的一侧还可以弧面状或其他形状。
如图3所示的实施例中，外壳100包括壳本体110及端盖120，壳本体110内设具有开口的容腔111，端盖120盖设于容腔111开口处，且端盖120为外壳100的顶部，电芯300容置于容腔111内，电极端子200设于端盖120。
通过该设置，壳本体110及端盖120能够拆卸，便于各电芯300的快速拆装。
在本实施方式中，壳本体110及端盖120通过焊接方式固定连接，机械强度高且不易松脱。在其他实施方式中，壳本体110及端盖120还可以为通过卡接或扣接方式实现可拆卸连接，或者壳本体110及端盖120为一体成型结构。
在本实施方式中，壳本体110呈长方体状，端盖120呈矩形。在其他实施方式中，壳本体110及端盖120还可以呈其他形状。
请参考图2，一实施例中的电池20包括上述的电池单体。通过该设置，能够提高电池20的能量密度。
请参考图1，一实施例中的用电设备包括上述的电池20，电池20用于提供电能。通过该设置，能够提高用电设备的续航能力。
请参考图8，一实施例中的电池单体的制造方法，包括如下步骤：
提供外壳100，外壳100的顶部设有电极端子200；
提供多个电芯300，至少两个电芯300的高度不同，每一电芯300包括主体310及连接于主体310的极耳320；
提供集流件400，包括极耳连接部410和端子连接部420；
将极耳连接部410连接极耳320；
将端子连接部420连接电极端子200；
将多个电芯300容置于外壳100内，使集流件400位于高度最小的电芯300的主体310与所述外壳100的顶部形成的容置空间101内。
通过上述步骤，至少两个电芯300之间会存在高度差，通过将集流件400设于高度最小的电芯300的主体310与外壳100的顶部形成的容置空间101内，能够充分利用电池单体在高度方向上的空间，提高空间利用率及能量密度。
如图8示出的实施例中，电池单体的制造方法中，极耳连接部410及极耳320通过焊接方式连接，端子连接部420及电极端子200通过焊接方式连接，焊接后需要去除焊渣。
如图8示出的实施例中，电池单体的制造方法中，将多个电芯300容置于外壳100的壳本体110内，再将端盖120焊接于壳本体110的顶部。
根据本申请的一些实施例，参见图1，本申请提供了一种电池单体，包括外壳100、电极端子200、多个电芯300及集流件400，电极端子200设于外壳100的顶部，多个电芯300容置于外壳100内。每一电芯300包括主体310及连接于主体310的极耳320，集流件400包括极耳连接部410和端子连接部420，极耳连接部410用于连接极耳320，端子连接部420用于连接电极端子200；其中，多个电芯300包括包括第一电芯300a、第二电芯300b、第三电芯300c及第四电芯300d，第一电芯300a、第二电芯300b、第三电芯300c及第四电芯300d沿外壳100的宽度方向依次并排设置，第一电芯300a与第四电芯300d的宽度及高度相等，第二电芯300b与第三电芯300c的宽度及高度相等，第一电芯300a、第四电芯300d的高度大于或小于第二电芯300b、第三电芯300c的高度。
根据本申请的一些实施例，参见图2，本申请提供了一种电池20，包括上述的电池单体。
根据本申请的一些实施例，参见图1，本申请提供了一种电池20用电设备，包括上述的电池20。
根据本申请的一些实施例，参见图2及图3，本申请提供了一种电池单体的制造方法，包括如下步骤：提供外壳100，外壳100的顶部设有电极端子200；提供多个电芯300，至少两个电芯300的高度不同，每一电芯300包括主体310及连接于主体310的极耳320；提供集流件400，包括极耳连接部410和端子连接部420；将极耳连接部410焊接于极耳320；将端子连接部420焊接于电极端子200；将多个电芯300容置于外壳100内，使集流件400位于高度最小的电芯300的主体310与所述外壳100的顶部形成的容置空间101内。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。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 (13)
1.一种电池单体，其特征在于，包括：
外壳（100）；
电极端子（200），设于所述外壳（100）的顶部；
多个电芯（300），容置于所述外壳（100）内，每一所述电芯（300）包括主体（310）及连接于所述主体（310）的极耳（320）；
集流件（400），包括极耳连接部（410）和端子连接部（420），所述极耳连接部（410）用于连接所述极耳（320），所述端子连接部（420）用于连接所述电极端子（200）；
其中，至少两个所述电芯（300）的高度不同，所述集流件（400）设于高度最小的所述电芯（300）的主体（310）与所述外壳（100）的顶部形成的容置空间内；
各所述电芯（300）沿所述外壳（100）的宽度方向并排设置，位于最外侧的两个所述电芯（300）为第一电芯组（301），位于最外侧的两个所述电芯（300）之间的各所述电芯（300）为第二电芯组（302）；
第二电芯组（302）中各电芯（300）的宽度小于第一电芯组（301）中各电芯（300）的宽度，所述集流件（400）设于第二电芯组（302）的主体（310）与所述外壳（100）的顶部形成的容置空间内；
所述电池单体还包括绝缘件（500），所述绝缘件（500）设于所述外壳（100）的顶部朝向所述电芯（300）的一侧，所述绝缘件（500）包括绝缘本体（510）及支撑部（520），所述支撑部（520）凸设于所述绝缘本体（510）朝向所述电芯（300）的一侧，所述支撑部（520）抵接于所述电芯（300）的主体（310）。
2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述第一电芯组（301）中的各所述电芯（300）的高度相等，所述第二电芯组（302）中的各所述电芯（300）的高度相等，且所述第二电芯组（302）的高度不等于所述第一电芯组（301）的高度。
3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述第二电芯组（302）与所述第一电芯组（301）的高度差的绝对值至多为20mm。
4.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述第二电芯组（302）的高度小于所述第一电芯组（301）的高度，所述集流件（400）设于所述第二电芯组（302）与所述外壳（100）的顶部形成的容置空间内。
5.根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，所述极耳（320）包括沿所述外壳（100）的长度方向间隔排布的正极耳（321）及负极耳（322），所述电芯（300）的正极耳（321）折弯并与一所述集流件（400）的所述极耳连接部（410）连接，所述电芯（300）的负极耳（322）折弯并与另一所述集流件（400）的所述极耳连接部（410）连接，两个所述集流件（400）沿所述外壳（100）的长度方向间隔设置。
6.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述第二电芯组（302）的高度大于所述第一电芯组（301）的高度，所述集流件（400）设于所述第一电芯组（301）与所述外壳（100）的顶部形成的容置空间（101）内，且所述容置空间被第一电芯组（301）划分为第一容置空间（102）和第二容置空间（103）。
7.根据权利要求6所述的电池单体，其特征在于，所述集流件（400）包括第一集流件、第二集流件、第三集流件和第四集流件，所述极耳（320）包括沿所述外壳（100）的长度方向间隔排布的正极耳（321）及负极耳（322），部分所述电芯（300）的正极耳（321）折弯并与所述第一集流件的所述极耳连接部（410）连接，剩余的所述电芯（300）的正极耳（321）折弯并与所述第二集流件的所述极耳连接部（410）连接，部分所述电芯（300）的负极耳（322）折弯并与所述第三集流件的所述极耳连接部（410）连接，剩余的所述电芯（300）的负极耳（322）折弯并与所述第四集流件的所述极耳连接部（410）连接；
所述第一集流件和所述第三集流件位于所述第一容置空间（102）内，所述第二集流件和所述第四集流件位于所述第二容置空间（103）内。
8.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述第一电芯组（301）中的所述电芯（300）的宽度相等，所述第二电芯组（302）中的所述电芯（300）的宽度相等，且所述第二电芯组（302）中所述电芯（300）的宽度不等于所述第一电芯组（301）中所述电芯（300）的宽度。
9.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述支撑部（520）呈阶梯状且包括多个台阶部，高度不同的所述电芯（300）对应的所述台阶部凸出于所述绝缘本体（510）朝向所述电芯（300）的一侧的尺寸不同，以使所述台阶部均抵接于对应的所述电芯（300）的主体（310）。
10.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述外壳（100）包括壳本体（110）及端盖（120），所述壳本体（110）内设具有开口的容腔（111），所述端盖（120）盖设于所述容腔（111）开口处，且所述端盖（120）为所述外壳（100）的顶部，所述电芯（300）容置于容腔（111）内，所述电极端子（200）设于所述端盖（120）。
11.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的电池单体。
12.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求11所述的电池。
13.一种如权利要求1-10任一项所述的电池单体的制造方法，其特征在于，包括：
提供外壳（100）和绝缘件（500），所述外壳（100）的顶部设有电极端子（200），所述绝缘件（500）包括绝缘本体（510）及支撑部（520）；
提供多个电芯（300），至少两个所述电芯（300）的高度不同，每一所述电芯（300）包括主体（310）及连接于所述主体（310）的极耳（320）；各所述电芯（300）沿所述外壳（100）的宽度方向并排设置，位于最外侧的两个所述电芯（300）为第一电芯组（301），位于最外侧的两个所述电芯（300）之间的各所述电芯（300）为第二电芯组（302）；
第二电芯组（302）中各电芯（300）的宽度小于第一电芯组（301）中各电芯（300）的宽度；提供集流件（400），包括极耳连接部（410）和端子连接部（420）；
将所述极耳连接部（410）连接所述极耳（320）；
将所述端子连接部（420）连接所述电极端子（200）；
将所述多个电芯（300）容置于所述外壳（100）内，使所述集流件（400）位于高度最小和宽度较小的所述电芯（300）的主体（310）与所述外壳（100）的顶部形成的容置空间内，并使所述绝缘件（500）设于所述外壳（100）的顶部朝向所述电芯（300）的一侧且所述支撑部（520）凸设于所述绝缘本体（510）朝向所述电芯（300）的一侧，所述支撑部（520）抵接于所述电芯（300）的主体（310）。
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