CN116802878A - 电池单体、电池、用电设备、制备电池的方法和设备 - Google Patents

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李星
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Abstract

本申请实施例提供一种电池单体、电池、用电设备、制备电池的方法和设备。该电池单体包括第一电极组件和第二电极组件，其中第一电极组件和第二电极组件的尺寸和/或容量不同，以适配电池单体的结构。上述技术方案能够提升电池的空间利用率，从而提升电池的性能。

Description

电池单体、电池、用电设备、制备电池的方法和设备
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2021年10月12日提交的名称为“电池单体、电池和用电装置”的中国专利申请202111188271.0的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本申请涉及电池技术领域，并且更具体地，涉及一种电池单体、电池、用电设备、制备电池的方法和设备。
背景技术
节能减排是汽车产业可持续发展的关键。在这种情况下，电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。而对于电动车辆而言，电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。
电池的空间利用率对电池的性能，例如电池的容量、能量密度、结构强度等，具有重要影响。因此，如何提升电池的空间利用率以提升电池的性能，是电池技术中一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种电池单体、电池、用电设备、制备电池的方法和设备，能够提升电池的空间利用率，从而提升电池的性能。
第一方面，提供一种电池单体，包括：第一电极组件和第二电极组件，所述第一电极组件和所述第二电极组件的尺寸和/或容量不同，以适配所述电池单体的结构。
基于本申请实施例的技术方案，电池单体内部设置有多个电极组件时，该多个电极组件可以具有不同的尺寸、结构、形状或容量。相应地，电池单体的形状可以根据实际需要进行灵活设计，而不必须设计为规则的方形电池单体，或者将多个电池单体设计为统一形状且具有相同的容量。进一步地，由于电池单体的形状可以灵活设计，则由电池单体封装而成的电池，在空间利用上可以更加灵活，可以提升电池的空间利用率，从而提升电池的性能。
在一些可能的实施方式中，所述第一电极组件和所述第二电极组件的材料 不同。
电极组件的材料和尺寸影响着电极组件的容量。本申请实施例中，第一电极组件和第二电极组件采用不同的材料时，若需要两个电极组件具有相同容量，则可以将第一电极组件和第二电极组件的尺寸设计为不同。这样，若根据实际需要将电池单体的形状设计为不规则形状或非常用的规则形状时，可以充分利用容量相同但材料不同的电极组件所需空间不同的设计特点，将电池单体内部不同位置的电极组件设置为不同材料，以使不同电极组件具有相同的容量。
在一些可能的实施方式中，所述第一电极组件或所述第二电极组件包括钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂中的一种活性材料，且所述第一电极组件中的活性材料与所述第二电极组件中的活性材料不同。
在一些可能的实施方式中，所述第一电极组件或所述第二电极组件为以下结构中的任意一种：圆柱卷绕式结构，椭圆形卷绕式结构或叠片式结构。
本申请实施例中，第一电极组件和第二电极组件的结构可以相同，也可以不同。若两个电极组件的结构相同，则可以通过一种工艺制备电极组件，可以简化工艺流程。若两个电极组件的结构不同，则可以利用不同结构的电极组件所需空间不同的特点，合理设计各个电极组件的尺寸以充分利用电池单体内部的空间，从而提高电池单体内的空间利用率，以提高电池单体的能量密度。
在一些可能的实施方式中，所述电池单体为多面体结构，所述电池单体包括相互连接的第一壁和第二壁，所述第一壁为所述电池单体中面积最大的壁，其中，所述第一壁相对于第一方向垂直设置，所述第二壁相对于所述第一壁倾斜设置，所述电池单体在垂直于所述第一壁和所述第二壁的平面上的截面为梯形。
由于电池单体内部的电极组件可以具有不同尺寸和/或不同容量，因此电池单体可以根据实际需求设计为截面为梯形的多面体结构。多面体结构的电池单体比较稳定，也便于加工、组装和排列，从而能够提高电池的组装效率。
在一些可能的实施方式中，所述第一电极组件和所述第二电极组件为椭圆形卷绕式结构，所述第一电极组件和所述第二电极组件沿所述第一方向堆叠设置，所述第一电极组件靠近所述第一壁；其中，所述第一电极组件沿第二方向的宽度大于所述第二电极组件沿所述第二方向的宽度，所述第二方向与所述第一方向相垂直。
本申请实施例中，第一壁为电池单体上面积最大的壁，因而在电池单体内部，越靠近第一壁，空间越大。本申请实施例中，第一电极组件和第二电极组件在第二方向上宽度参数不同，靠近第一壁的电极组件可以设置更大的宽度，从而可以充分利用电池单体内部的空间，提高电池单体内的空间利用率。相应地，电池单体的能量密度以及由电池单体封装而成的电池的能量密度可以得到提升。
在一些可能的实施方式中，所述第一电极组件和所述第二电极组件的材料相同时，所述第一电极组件沿所述第一方向的厚度小于所述第二电极组件沿所述第一方向的厚度；或者，所述第一电极组件和所述第二电极组件的材料不同时，所述第一电极组件沿所述第一方向的厚度小于或等于所述第二电极组件沿所述第一方向的厚度。
本申请实施例中，第一电极组件和第二电极组件的材料相同时，两个电极组件的宽度和厚度均不同，从而容易满足第一电极组件和第二电极组件容量相同的需求。
本申请实施例中，第一电极组件和第二电极组件的材料不同时，该两个电极组件的宽度不同，厚度可能不同，也可能相同，从而容易满足第一电极组件和第二电极组件容量相同的需求。
在一些可能的实施方式中，所述第一电极组件和所述第二电极组件为叠片式结构，所述第一电极组件靠近所述第一壁；所述第一电极组件包括由第一隔离膜分隔的第一阳极极片和第一阴极极片，所述第二电极组件包括由第二隔离膜分隔的第二阳极极片和第二阴极极片，所述第一阳极极片与所述第二阴极极片相对且由第三隔离膜分隔；其中，所述第二阳极极片、所述第二隔离膜、所述第二阴极极片、所述第三隔离膜、所述第一阳极极片、所述第一隔离膜和所述第一阴极极片沿所述第一方向依次层叠设置，且在第二方向上的宽度依次递增，所述第二方向与所述第一方向相垂直。
本申请实施例中，第一壁为电池单体上面积最大的壁，因而在电池单体内部，越靠近第一壁空间越大。本申请实施例中，第一电极组件和第二电极组件均为叠片式结构，每层叠片在第二方向上宽度参数不同，靠近第一壁的叠片可以设置更大的宽度，从而可以充分利用电池单体内部的空间，提高电池单体内的空间利用率。相应地，电池单体的能量密度以及由电池单体封装而成的电池的能量密度可以得到提升。
在一些可能的实施方式中，所述电池单体还包括与所述第一壁相连接的第三壁，所述第三壁与所述第二壁相对设置；所述第二阳极极片、所述第二隔离膜、所述第二阴极极片、所述第三隔离膜、所述第一阳极极片、所述第一隔离膜和所述第一阴极极片上面向所述第二壁的边缘所在的平面与所述第二壁相平行；所述第二阳极极片、所述第二隔离膜、所述第二阴极极片、所述第三隔离膜、所述第一阳极极片、所述第一隔离膜和所述第一阴极极片上面向所述第三壁的边缘所在的平面与所述第三壁相平行。
电池单体内各个叠片的宽度可以根据第二壁以及第三壁相对于第一壁的设置方向变化。例如，各个叠片在第二方向上的两端可以分别与第二壁以及第三壁直接接触或者预留有较小的间隙。这种情况下，电池单体内部的空间可以得到充分利用。
在一些可能的实施方式中，所述电池单体还包括第一电极端子和第二电极端子，所述第一电极端子和所述第二电极端子设置于所述电池单体的不同的两个壁上。
这样，在对多个电池单体进行封装时，可以节省汇流部件，也无需为汇流部件设置预留空间，方便实现多个电池单体之间的电连接。
在一些可能的实施方式中，所述电池单体还包括相对设置的第五壁和第六壁，所述第五壁与所述第一壁及所述第二壁相连接，所述第六壁与所述第一壁及所述第二壁相连接；所述第一电极端子设置于所述第五壁；所述第二电极端子设置于所述第六壁。
在一些可能的实施方式中，所述电池单体还包括第一电极端子和第二电极端子，所述第一电极端子和所述第二电极端子设置于所述电池单体的同一个壁上。
在一些可能的实施方式中，所述第一电极端子和所述第二电极端子设置于所述电池单体上同时与所述第一壁和所述第二壁相连接的壁上。
第二方面，提供一种电池，包括：箱体；多列电池单体，容纳于所述箱体中，所述电池单体为上述第一方面或第一方面中任一可能的实施方式中的电池单体。所述电池单体为多面体结构，所述电池单体包括相互连接的第一壁和第二壁，所述第一壁为所述电池单体中面积最大的壁，其中，所述第一壁相对于第一方向垂直设置，所述第二壁相对于所述第一壁倾斜设置，所述电池单体在垂直于所述第一壁和所述第二壁的平面上的截面为梯形。所述多列电池单体沿第二方向排列，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述第一方向平行于重力方向，其中，所述多列电池单体包括沿所述第二方向相邻设置的第一列电池单体和第二列电池单体，所述第一列电池单体和所述第二列电池单体通过所述第二壁相互附接，以在所述第一列电池单体和所述第二列电池单体之间形成在所述第一方向上的相互作用力。
本申请实施例中，第一列电池单体和第二列电池单体在使用过程中，可能由于电池的振动冲击产生重力方向上的作用力，也就产生了第一方向上的作用力，或者电池单体在充电和放电过程中可能发生膨胀变形，进而产生第一方向上的作用力。那么，第一列电池单体和第二列电池单体可以通过第二壁承接部分第一方向上的作用力，以减少该作用力对第一列电池单体和第二列电池单体的影响，例如可以减少电池单体的变形量，尤其是减少了第一方向上的变形量。一般地，减少内部电池单体的变形量可以提高整个电池的刚度和强度，避免电池在使用过程中由于振动冲击等原因造成的安全风险。另外，电池内部设置的多列电池单体之间相互配合，可以提高电池的箱体内部的空间利用率，进而提高电池的能量密度。
在一些可能的实施方式中，所述电池单体还包括与所述第一壁相连接的第三壁，所述第三壁与所述第二壁相对设置且不平行；所述多列电池单体还包括第三列电池单体，所述第三列电池单体与所述第二列电池单体沿所述第二方向相邻设置，所述第三列电池单体和所述第二列电池单体通过所述第三壁相互附接。
本申请实施例中，第一列电池单体与第二列电池单体通过第二壁相附接，第二列电池单体与第三列电池单体通过第三壁相附接。该多列电池单体通过相互配合设置于箱体中，可以提高箱体内部的空间利用率，进而提高电池的能量密度。
在一些可能的实施方式中，所述第三壁相对于所述第一壁垂直设置或倾斜设置。
考虑到箱体通常为长方体，第三壁垂直于第一壁设置时，可以将靠近箱体内壁的电池单体的第三壁面向箱体内壁设置，安装方便，能够提高电池的组装效率。另外，该多列电池单体经过排列组合后，可以形成规则的长方体，从而适配长方体的箱体。箱体的内部空间得以充分利用，可以提高箱体内的空间利用率，从而提高电池的能量密度。
第三壁相对于第一壁倾斜设置时，该多列电池单体中的每两列相邻的电池 单体均形成相互制约和束缚，可以提高整个电池的刚度和强度，避免电池在使用过程中由于振动冲击等原因造成的安全风险。
在一些可能的实施方式中，所述第三壁相对于所述第一壁倾斜设置时，所述第三壁与所述第一壁之间的夹角等于所述第二壁与所述第一壁之间的夹角。
在一些可能的实施方式中，所述第二壁与所述第一壁之间的夹角大于或等于30°且小于90°；和/或，所述第三壁与所述第一壁之间的夹角大于或等于30°且小于150°。
设置合适的倾斜角度，能够在不增加电池单体内部电极组件的尺寸的设计难度的基础上，充分利用电池单体的内部空间。
在一些可能的实施方式中，所述箱体包括第一箱体内壁，所述第一箱体内壁与所述第一壁相垂直且与所述第三壁相平行，其中所述第三壁垂直于所述第一壁设置。
该第一箱体内壁可以与电池单体直接接触，而无需设置端板，既方便组装，且能够节省箱体的内部空间，从而提高电池的能量密度。
在一些可能的实施方式中，所述电池单体还包括与所述第一壁相平行的第四壁，所述第四壁与所述第二壁相连接；所述多列电池单体中的每列电池单体沿所述第一方向堆叠设置，在所述每列电池单体中，相邻的所述电池单体通过所述第一壁和/或所述第四壁相互附接。
在每列电池单体中，相邻的两个电池单体可以通过相互平行的壁附接，有利于电池单体的排列组合，从而能够提高电池的组装效率。
在一些可能的实施方式中，在每列电池单体中，任意两个所述电池单体的所述第一壁沿所述第一方向的投影重合。
在一些可能的实施方式中，所述电池单体还包括与所述第一壁相连接的第三壁，所述第三壁与所述第二壁相对设置；所述多列电池单体中的每列电池单体沿所述第一方向堆叠设置，在每列电池单体中，任意两个所述电池单体的所述第三壁处于同一平面。
在实际设计中，可以将箱体内壁设置有倾斜角度，当该多列电池单体安装于箱体中时，可以实现电池单体与箱体内壁间良好的配合，并且箱体内壁与电池单体之间为面接触，既能够充分利用箱体内的空间，并且利用箱体内壁可以对电池单体形成约束作用。
在一些可能的实施方式中，所述电池包括：N列所述电池单体，N列所述电池单体中每列所述电池单体包括M个电池单体，其中，N和M为大于1的正整数，且N大于或等于M。
在一些可能的实施方式中，所述多列电池单体之间设置有垂直于所述第一方向的隔离部件，所述隔离部件为下列结构中的至少一种：横梁、热管理部件和结构胶。
该隔离部件可以包括横梁，该横梁可以支撑多个电池单体，以增加箱体的强度，提高电池的强度和稳定性。
隔离部件还可以包括热管理部件，即该隔离部件可以容纳流体以给多个电池单体调节温度。
隔离部件还可以包括结构胶，以使得与该隔离部件直接接触的多个电池单体能够与隔离部件相对固定，尤其是多个电池单体的面积最大的壁设置于结构胶的表面时，能够极大的增加电池单体的稳定性，进而提高了电池的强度和稳定性。
在一些可能的实施方式中，所述电池单体的尺寸满足以下条件中的至少一个：所述电池单体在所述第一方向上的厚度T满足：6mm≤T≤150mm；所述电池单体在第三方向上的长度W满足：100mm≤W≤1200mm。
第三方面，提供一种用电设备，包括：上述第二方面或第二方面中任一可能的实施方式中的电池，所述电池用于为用电设备提供电能。
第四方面，提供一种制备电池的方法，包括：提供箱体；提供多列电池单体；其中，所述电池单体为多面体结构，所述电池单体包括第一电极组件和第二电极组件，所述第一电极组件和所述第二电极组件的尺寸和/或容量不同，以适配所述电池单体的结构；所述电池单体包括相互连接的第一壁和第二壁，所述第一壁为所述电池单体中面积最大的壁，其中，所述第一壁相对于第一方向垂直设置，所述第二壁相对于所述第一壁倾斜设置，所述电池单体在垂直于所述第一壁和所述第二壁的平面上的截面为梯形；所述多列电池单体沿第二方向排列，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述第一方向平行于重力方向，其中，所述多列电池单体包括沿所述第二方向相邻设置的第一列电池单体和第二列电池单体，所述第一列电池单体和所述第二列电池单体通过所述第二壁相互附接，以在所述第一列电池单体和所述第二列电池单体之间形成在所述第一方向上的相互作用力；将所述多列电池单体容纳于所述箱体中。
第五方面，提供一种制备电池的设备，包括：提供模块，用于：提供箱体；提供多列电池单体；其中，所述电池单体为多面体结构，所述电池单体包括第一电极组件和第二电极组件，所述第一电极组件和所述第二电极组件的尺寸和/或容量不同，以适配所述电池单体的结构；所述电池单体包括相互连接的第一壁和第二壁，所述第一壁为所述电池单体中面积最大的壁，其中，所述第一壁相对于第一方向垂直设置，所述第二壁相对于所述第一壁倾斜设置，所述电池单体在垂直于所述第一壁和所述第二壁的平面上的截面为梯形；所述多列电池单体沿第二方向排列，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述第一方向平行于重力方向，其中，所述多列电池单体包括沿所述第二方向相邻设置的第一列电池单体和第二列电池单体，所述第一列电池单体和所述第二列电池单体通过所述第二壁相互附接，以在所述第一列电池单体和所述第二列电池单体之间形成在所述第一方向上的相互作用力。安装模块，用于：将所述多列电池单体容纳于所述箱体中。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些 实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例公开的一种车辆的结构示意图；
图2是本申请一实施例公开的一种电池的分解结构示意图；
图3-4是本申请一实施例公开的一种电池单体的结构示意图；
图5是本申请一实施例公开的一种电池单体的截面示意图；
图6-8是本申请一实施例公开的一种电池单体内电极组件的结构示意图；
图9是本申请一实施例公开的一种电池单体的示意性立体图；
图10是本申请一实施例公开的一种电池的结构示意图；
图11是本申请一实施例公开的一种电池的示意性俯视图和剖面图；
图12是本申请一实施例公开的一种电池的示意性剖面图；
图13-14是本申请一实施例公开的一种电池的局部结构示意图；
图15是本申请一实施例公开的一种电池单体的尺寸示意图；
图16是本申请一实施例公开的一种电池的截面示意图；
图17是本申请一实施例公开的制备电池的方法的示意性流程图；
图18是本申请一实施例公开的制备电池的设备的示意性框图。
在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。
标记说明：
1-车辆；10-电池；11-箱体；111-第一部分；112-第二部分；20-电池单体；20a-第一列电池单体；20b-第二列电池单体；20c-第三列电池单体；201-第一壁；202-第二壁；203-第三壁；204-第四壁；205-第五壁；206-第六壁；21-电池盒；211-壳体；212-盖板；213-泄压机构；214-电极端子；214a-正电极端子；214b-负电极端子；2141-第一电极端子；2142-第二电极端子；215-底壁；22-电极组件；221-第一电极组件；221a-第一阳极极片；221b-第一隔离膜；221c-第一阴极极片；221d-第三隔离膜；222-第二电极组件；222a-第二阳极极片；222b-第二隔离膜；222c-第二阴极极片；22a-第一极耳；22b-第二极耳；23-连接构件；24-垫板；25-隔离部件；30-控制器；40-马达。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述，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的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平 行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的具体结构进行限定。在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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。对于本领域的普通技术人员而言，可视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：存在A，同时存在A和B，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。
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。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本申请中出现的“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)，多列指的是两列以上(包括两列)。
本申请中，电池是指包括一个或多个电池单体以提供电能的物理模块。例如，本申请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。
可选地，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。在一些实施方式中，电池单体也可称之为电芯。
电池单体包括电极组件和电解液，电极组件由正极片、负极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极片和负极片之间移动来工作。正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聚丙烯(polypropylene，PP)或聚乙烯(polyethylene，PE)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。
本申请实施例中的电池的箱体用于容纳多个电池单体、汇流部件以及电池的其他部件。在一些实施例中，箱体中还可以设置用于固定电池单体的结构。箱体的形状可以根据所容纳的多个电池单体而定。在一些实施例中，箱体可以为方形，具有六个壁。
本申请中所提到的汇流部件用于实现多个电池单体之间的电连接，例如并联、串联或混联。汇流部件可通过连接电池单体的电极端子实现电池单体之间的电连接。在一些实施例中，汇流部件可通过焊接固定于电池单体的电极端子。汇流部件传输电池单体的电压，多个电池单体串联后会得到较高的电压，相应地，汇流部件形成的电连接也可称为“高压连接”。
在一些电池封装技术中，可以先将多个电池单体(cell)整合为电池模块(module)，然后将电池模块安装于电池的箱体中，形成电池包(pack)。而在另一些电池封装技术中，也可直接将多个电池单体安装于电池的箱体中形成电池包，这种电池封装技术也可以称为电池单体到电池包(cell to pack，CTP)的封装技术。在CTP封装技术中，由于去除了电池模块这个中间状态，可以降低电池包的质量并提高电池的能量密度。也就是说，在封装电池的过程中，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。
电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素，例如，能量密度、循环寿命、放电容量、充放电倍率等性能参数。其中，能量密度(energy density)是指在一定的空间或质量物质中储存能量的大小。一般地，电池的能量密度越大，单位体积或重量内存储的电量越多。在电池内部空间一定的情况下，提升电池的空间利用率，是提升电池能量密度的有效手段。
在电池封装技术中，电池单体一般为常规的方形电池单体，且电池包中多个电池单体的类型和尺寸是统一的。虽然统一尺寸的方形电池单体便于进行统一封装，但单一的电池单体的类型会使得电池在空间利用上不够灵活，影响电池在空间利用率上的进一步提升。
鉴于此，本申请提供一种电池单体，该电池单体包括第一电极组件和第二电极组件，第一电极组件和第二电极组件的尺寸和/或容量不同，以适配电池单体的结构。这样，电池单体内部设置有多个电极组件时，该多个电极组件可以具有不同的尺寸、结构、形状或容量。相应地，电池单体的形状可以根据实际需要进行灵活设计，而不必须设计为规则的方形电池单体，或者将多个电池单体设计为统一形状且具有相同的容量。进一步地，由于电池单体的形状可以灵活设计，则由电池单体封装而成的电池，在空间利用上可以更加灵活，可以提升电池的空间利用率，从而提升电池的性能。
本申请实施例描述的技术方案均适用于各种使用电池的设备，例如，手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动玩具、电动工具、电动车辆、船舶和航天器等，例如，航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等。
应理解，本申请实施例描述的技术方案不仅仅局限适用于上述所描述的设备，还可以适用于所有使用电池的设备，但为描述简洁，下述实施例均以电动车辆为例进行说明。
例如，如图1所示，为本申请一个实施例的一种车辆1的结构示意图。车辆1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1的内部可以设置马达40，控制器30以及电池10，控制器30用来控制电池10为马达40的供电。例如，在车辆1的底部或车头或车尾可以设置电池10。电池10可以用于车辆1的供电，例如，电池10可以作为车辆1的操作电源，用于车辆1的电路***，例如，用于车辆1的启动、导航和运行时的工作用电需求。在本申请的另一实施例中，电池10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，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
为了满足不同的使用电力需求，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。电池也可以称为电池包。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。
例如，如图2所示，为本申请一个实施例的一种电池10的结构示意图。电池10可以包括多个电池单体20。电池10还可以包括箱体(或称罩体)11，箱体11内部为中空结构，多个电池单体20容纳于箱体11内。示例性的，参考图2，箱体11可以包括两部分，这里分别称为第一部分111和第二部分112，第一部分111和第二部分112扣合在一起，形成容纳多个电池单体20的收容空间。第一部分111和第二部分112的形状可以根据多个电池单体20组合的形状而定，第一部分111和第二部分112可以均具有一个开口。例如，第一部分111和第二部分112均可以为中空长方体且各自只有一个面为开口面，第一部分111的开口和第二部分112的开口相对设置，并且第一部分111和第二部分112相互扣合形成具有封闭腔室的箱体。多个电池单体20相互并联或串联或混联组合后置于第一部分111和第二部分112扣合后形成的箱体内。
可选地，在一种实施方式中，可以首先将多个电池单体(cell)20先整合为至少一个电池模组(module)，然后将电池模组安装于箱体11中，形成电池包(pack)形态。在该实施方式中，电池模组之间还可以设置有横梁等辅助结构件，以提高电池模组在箱体11中的安装稳定性。
可选地，在另一种实施方式中，也可以直接将多个电池单体20相互连接，并安装设置于箱体11中形成电池包形态。由于去除了电池模组这个中间状态，箱体11中可不必设置横梁等辅助结构件，从而能够降低电池10的重量并提高电池10的能量密度。该实施方式在相关技术中也可称之为电池单体至电池包(cell to pack，CTP)的安装技术。
可选地，在又一种实施方式中，箱体11可集成于电池10所在的用电设备。换言之，箱体11可与用电设备中的结构件一体成型。多个电池单体20相互连接后，可直接安装设置于用电设备中的箱体11中。作为一种示例，箱体11可集成设置于上述车辆1的底盘的局部区域，多个电池单体20相互连接后，可直接安装于车辆1的底盘。该实施方式在相关技术中也可称之为电池单体至底盘(cell to chassis，CTC)的安装技术。
可选地，电池10还可以包括其他结构，在此不再一一赘述。例如，该电池10还可以包括汇流部件，汇流部件用于实现多个电池单体20之间的电连接，例如并联或串联或混联。具体地，汇流部件可通过连接电池单体20的电极端子实现电池单体20之间的电连接。进一步地，汇流部件可通过焊接固定于电池单体20的电极端子。多个电池单体20的电能可进一步通过导电机构穿过箱体11而引出。可选地，导电机构也可属于汇流部件。
根据不同的电力需求，电池单体20的数量可以设置为任意数值。多个电池单体20可通过串联、并联或混联的方式连接以实现较大的容量或功率。
如图3所示，为本申请一个实施例的电池单体20的结构示意图。电池单体20可以包括电池盒21和收容于电池盒21内的一个或多个电极组件22。在一些实施例中，电池盒21也可以称为外壳。
参考图3，电池盒21可以包括壳体211和盖板212。壳体211的壁以及盖板212均称为电池单体20的壁。壳体211根据一个或多个电极组件22组合后的形状而定。壳体211的至少一个面具有开口以便一个或多个电极组件22可以放置于壳体211内。盖板212覆盖开口并且与壳体211连接，以形成放置电极组件22的封闭的腔体。壳体211内填充有电解质，例如电解液。
可选地，在一种实施方式中，如图3所示，壳体211的其中一个面具有开口，盖板212覆盖开口并与壳体211连接。在另一种实施方式中，壳体211中相对的两个面均具有开口，盖板212可以包括第一盖板和第二盖板，该第一盖板和第二盖板分别覆盖该两个面上的开口并与壳体211连接。
该电池单体20还可以包括两个电极端子214。可选地，如图3所示，该两个电极端子214可以设置在同一盖板212上。或者，在另一些实施例中，该两个电极端子214可以分别设置于两个盖板上，如前述第一盖板和第二盖板，本申请实施例对此不作限定。
盖板212通常是平板形状，两个电极端子214固定在盖板212的平板面上，两个电极端子214分别为正电极端子214a和负电极端子214b。每个电极端子214各对应设置一个连接构件23，或者也可以称为集流构件23，其位于盖板212与电极组件22之间，用于将电极组件22和电极端子214实现电连接。
如图3所示，在电池单体20中，每个电极组件22具有第一极耳22a和第二极耳22b。第一极耳22a和第二极耳22b的极性相反。例如，当第一极耳22a为正极极耳时，第二极耳22b为负极极耳。一个或多个电极组件22的第一极耳22a通过一个连接构件23与一个电极端子连接，一个或多个电极组件22的第二极耳22b通过另一个 连接构件23与另一个电极端子连接。例如，正电极端子214a通过一个连接构件23与正极极耳连接，负电极端子214b通过另一个连接构件23与负极极耳连接。
在电池单体20中，根据实际使用需求，可以灵活设置电极组件22的数量，如图3所示，电池单体20内设置有4个独立的电极组件22。
作为示例，如图4所示，电池单体20的一个壁上还可设置泄压机构213。泄压机构213用于电池单体20的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放内部压力或温度。
可选地，在本申请的一个实施例中，泄压机构213和电极端子214可以设置于电池单体20的同一壁。作为示例，电极端子214和泄压机构213均可设置于电池单体20的顶壁，即盖板212。
将泄压机构213和电极端子214设置于电池单体20的同一壁上，例如设置于电池单体20的盖板212，可以方便泄压机构213和电极端子214的加工和安装，有利于提高电池10的生产效率。
当然，在本申请其它实施例中，泄压机构213也可和电极端子214设置于电池单体20的不同壁。例如图4所示，电极端子214设置于电池单体20的顶壁，即盖板212，而泄压机构213设置于与顶壁相对的底壁215。或者，两个电极端子214分别设置于电池单体20的顶壁212和底壁215，而泄压机构213设置于外壳21中除顶壁212和底壁215以外的其他壁。可选地，此处涉及的顶壁212和底壁215还可以作为电池单体20的两个盖板。
将泄压机构213和电极端子214设置于电池单体20的不同壁上，可以使得泄压机构213致动时，电池单体20的排放物更加远离电极端子214，从而减小排放物对电极端子214和汇流部件的影响，因此能够增强电池的安全性。进一步地，在电极端子214设置于电池单体20的盖板212上时，将泄压机构213设置于电池单体20的底壁，可以使得泄压机构213致动时，电池单体20的排放物向电池10底部排放。这样，一方面可以利用电池10底部的热管理部件等降低排放物的危险性，另一方面，电池10底部通常会远离用户，从而能够降低对用户的危害。
上述泄压机构213可以为其所在壁的一部分，也可以与其所在壁为分体式结构，通过例如焊接的方式固定在其所在壁上。例如，在图4所示实施例中，当泄压机构213为底壁215的一部分时，泄压机构213可以通过在底壁215上设置刻痕的方式形成，与该刻痕的对应的底壁215厚度小于泄压机构213除刻痕处其他区域的厚度。刻痕处是泄压机构213最薄弱的位置。当电池单体20产生的气体太多使得壳体211内部压力升高并达到阈值或电池单体20内部反应产生热量造成电池单体20内部温度升高并达到阈值时，泄压机构213可以在刻痕处发生破裂而导致壳体211内外相通，气体压力及温度通过泄压机构213的裂开向外释放，进而避免电池单体20发生***。
另外，泄压机构213可以为各种可能的泄压机构，本申请实施例对此并不限定。例如，泄压机构213可以为温敏泄压机构，温敏泄压机构被配置为在设有泄压机构213的电池单体20的内部温度达到阈值时能够熔化；和/或，泄压机构213可以为 压敏泄压机构，压敏泄压机构被配置为在设有泄压机构213的电池单体20的内部气压达到阈值时能够破裂。
在一些实施例中，如图4所示，该电池单体20还可以包括垫板24，该垫板24位于电极组件22与壳体211的底壁之间，可以对电极组件22起到承托作用，还可以有效防止电极组件22与壳体211的底壁四周的圆角发生干涉。另外，该垫板24上可以设置有一个或者多个通孔，例如，可以设置多个均匀排列的通孔，或者，也可以在泄压机构213设置在壳体211的底壁215时，对应该泄压机构213的位置设置通孔，以便于导液和导气，具体的，这样可以使得垫板24上下表面的空间连通，电池单体20内部产生的气体以及电解液都能够自由地穿过垫板24。
图5示出了本申请实施例提供的一种电池单体的示意性截面图。如图5所示，电池单体20包括第一电极组件221和第二电极组件222。第一电极组件221和第二电极组件222的尺寸和/或容量不同，以适配电池单体20的结构。
本申请实施例中，第一电极组件221具有一个或多个尺寸参数，第二电极组件222具有一个或多个尺寸参数，其中用于描述第一电极组件221结构的尺寸参数和用于描述第二电极组件222结构的尺寸参数中有至少一个参数(或参数的值)不同，可以认为第一电极组件221和第二电极组件222的尺寸不同。以第一电极组件为例，这里所涉及的尺寸参数，包括用于描述第一电极组件的外形尺寸的参数(例如长度、宽度、高度、直径等)和/或用于描述第一电极组件所包括的零部件尺寸的参数(例如极片厚度、隔离膜厚度等)。
本申请实施例中，第一电极组件221和第二电极组件222的容量不同，可以理解为是第一电极组件221和第二电极组件222储存电量的大小不同。电极组件的容量大小与多个因素有关，例如电极组件的尺寸(包括外形尺寸和内部零部件的尺寸)、压实密度、克容量、活性物质百分含量以及其他的设计参数等。第一电极组件221和第二电极组件222在前述至少一个因素下的值不同时，可以使第一电极组件221和第二电极组件222具有不同的容量。电极组件的容量的单位可以为毫安时(mAh)或安时(Ah)。
基于本申请实施例提供的技术方案，电池单体20内部设置有多个电极组件时，该多个电极组件可以具有不同的尺寸、结构、形状或容量。相应地，电池单体20的形状可以根据实际需要进行灵活设计，而不必须设计为规则的方形电池单体，或者将多个电池单体设计为统一形状且具有相同的容量。进一步地，由于电池单体20的形状可以灵活设计，则由电池单体封装而成的电池，在空间利用上可以更加灵活，可以提升电池的空间利用率，从而提升电池的性能。
本申请实施例中，第一电极组件221和第二电极组件222的尺寸和/或容量不同，可以包括以下三种情况：1)第一电极组件221和第二电极组件222的尺寸不同，容量相同；2)第一电极组件221和第二电极组件222的尺寸相同，容量不同；3)第一电极组件221和第二电极组件222的尺寸不同，容量不同。下面结合具体的情况对本申请实施例提供的技术方案所带来的有益效果进行进一步阐述。
对于情况1)而言，当第一电极组件221和第二电极组件222的尺寸不同 时，其在电池单体20内所占用的空间不同。这样若电池单体20设计为不规则或不对称的结构时，可以在电池单体20内的不同空间位置设置不同尺寸的电极组件，从而充分利用电池单体20内部的空间，可以提升电池单体内部的空间利用率。并且，第一电极组件221和第二电极组件222仍可以具有相同的容量，容易实现多个电极组件的串并联电连接。
示例性的，第一电极组件221和第二电极组件222可以串联连接。这样，第一电极组件221中的电流和第二电极组件222中的电流相同。由于第一电极组件221和第二电极组件222的容量也相同，因而第一电极组件221和第二电极组件222的充放电倍率(充放电倍率＝电流/容量)相同。这样，第一电极组件221和第二电极组件222的容量保持率衰减同步，具有较好的一致性，可以提高电池的使用寿命。
对于情况2)而言，在电池单体20内的空间一定的情况下，当第一电极组件221和第二电极组件222的尺寸相同，容量不同时，可以提高电池单体的容量，从而提高电池单体的能量密度。相应地，由电池单体封装而成的电池的能量密度也可以得到提升。
在一些实施例中，第一电极组件221和第二电极组件222的电阻可以设计为不同，这样当第一电极组件221和第二电极组件222并联连接时，第一电极组件221中的电流和第二电极组件222中的电流不同。由于第一电极组件221和第二电极组件222容量也不相同，因此可以较为容易地使第一电极组件221和第二电极组件222具有相同的充放电倍率。这样，第一电极组件221和第二电极组件222的容量保持率衰减同步，具有较好的一致性，可以提高电池的使用寿命。
对于情况3)而言，在第一电极组件221和第二电极组件222并联连接的情况下，当第一电极组件221和第二电极组件222的尺寸不同且容量不同时，可以较为容易地实现第一电极组件221和第二电极组件222的充放电倍率相同。这样，第一电极组件221和第二电极组件222的容量保持率衰减同步，具有较好的一致性，可以提高电池的使用寿命。
可选地，在一种实施方式中，第一电极组件221和第二电极组件222的材料不同。
由上述内容可知，电极组件包括正极片、负极片和隔离膜。正极片包括正极集流体和正极活性物质层，负极片包括负极集流体和负极活性物质层。本申请实施例中，第一电极组件221和第二电极组件222的材料不同，可以理解为是第一电极组件221中所包括的正极集流体、正极活性物质层、负极集流体、负极活性物质层和隔离膜中的至少一种结构(或膜层)与第二电极组件222所包括的对应结构(或膜层)采用的材料不同。
在一个示例中，第一电极组件221中的负极活性物质层与第二电极组件222中的负极活性物质层的材料不同。例如，两个电极组件分别采用碳和硅作为负极活性物质层。
在另一个示例中，第一电极组件221中的正极活性物质层与第二电极组件222中的正极活性物质层的材料不同。例如，第一电极组件221包括钴酸锂、磷酸铁 锂、三元锂或锰酸锂中的一种活性材料，第二电极组件222包括钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂中的另一种活性材料。即第一电极组件221中的活性材料与第二电极组件222中的活性材料不同。
电极组件的材料和尺寸影响着电极组件的容量。本申请实施例中，第一电极组件221和第二电极组件222采用不同的材料时，若需要两个电极组件具有相同容量，则可以将第一电极组件221和第二电极组件222的尺寸设计为不同。这样，若根据实际需要将电池单体的形状设计为不规则形状或非常用的规则形状时，可以充分利用容量相同但材料不同的电极组件所需空间不同的设计特点，将电池单体内部不同位置的电极组件设置为不同材料，以使不同电极组件具有相同的容量。
当然，第一电极组件221和第二电极组件222采用不同的材料时，第一电极组件221和第二电极组件222的尺寸也可以相同。在这种情况下，虽然第一电极组件221和第二电极组件222的容量不同，但第一电极组件221和第二电极组件222的电阻受材料的影响也可能不同，使得第一电极组件221和第二电极组件222在并联时的充放电倍率可能相同，从而可以提高电池的性能。
可选地，在另一种实施方式中，第一电极组件221和第二电极组件222的材料相同。
本申请实施例中，第一电极组件221和第二电极组件222采用相同的材料时，第一电极组件221和第二电极组件222的尺寸可以设计为不同，从而使两个电极组件具有相同的容量。这样，若根据实际需要将电池单体的形状设计为不规则形状或非常用的规则形状时，可以只改变电极组件的尺寸设计以适配电池单体的结构，而无需改动电极组件的材料，从而尽可能少的改动或调整现有的电极组件制备工艺流程，便于工艺实现。
当然，在这种情况下，第一电极组件221和第二电极组件222也可以具有不同的容量，具体可以根据实际需求进行设计，本申请实施例对此不作限定。
需要说明的是，在其他实施例中，第一电极组件221和第二电极组件222的材料不同(或材料相同)，可以理解为第一电极组件221和第二电极组件222的体系不同(或体系相同)。
电极组件一般可以通过卷绕工艺将正极片、隔离膜、负极片进行卷绕得到，或者通过叠片工艺将正极片、隔离膜、负极片进行交叠得到。因此，电极组件可以包括卷绕式结构和叠片式结构。在卷绕式结构的电极组件中，正极片、负极片和隔离膜可以被卷绕形成多种形状，例如圆柱状、椭圆柱状等。在叠片式结构的电极组件中，正极片、负极片和隔离膜可以被裁剪成任意规定的尺寸。
可选地，第一电极组件221可以为圆柱卷绕式结构、椭圆形卷绕式结构或叠片式结构中的任意一种。
可选地，第二电极组件222可以为圆柱卷绕式结构、椭圆形卷绕式结构或叠片式结构中的任意一种。
本申请实施例中，第一电极组件221和第二电极组件222的结构可以相同，也可以不同。若两个电极组件的结构相同，则可以通过一种工艺制备电极组件， 可以简化工艺流程。若两个电极组件的结构不同，则可以利用不同结构的电极组件所需空间不同的特点，合理设计各个电极组件的尺寸以充分利用电池单体内部的空间，从而提高电池单体内的空间利用率，以提高电池单体的能量密度。
本申请实施例对电池单体20的形状不作具体限定，其可以为各种规则的或不规则的形状，例如圆柱状电池单体、方形电池单体、三棱柱状电池单体、四棱柱状电池单体等等。
可选地，在一些实施方式中，电池单体20可以为多面体结构。具体地，参考图5所示，电池单体20可以包括相互连接的第一壁2和第二壁202。第一壁201为电池单体20中面积最大的壁，其中，第一壁201相对于第一方向垂直设置，第二壁202相对于第一壁201倾斜设置，电池单体20在垂直于第一壁201和第二壁202的平面上的截面为梯形。
应理解，本申请中涉及的多面体结构是指由四个或四个以上多边形所围成的立体结构。为方便理解，这里，第一方向可以理解为是与图5所示的Z方向相平行的方向。垂直于第一壁201和第二壁202的平面上的截面可以理解为是与图5所示的XZ平面相平行的平面。
可选地，电池单体20可以为六面体。六面体结构的电池单体比较稳定，也便于加工、组装和排列。考虑到箱体11通常为长方体，将六面体结构的电池单体20设置为较为规则的六面体，有利于排列组合，从而能够提高电池10的组装效率。
下面结合附图6-8对上述第一电极组件221和第二电极组件222的结构和在电池单体20内部的设置方式进行介绍。
在一个示例中，如图6所示，第一电极组件221和第二电极组件222均为椭圆形卷绕式结构，第一电极组件221和第二电极组件222沿第一方向堆叠设置，第一电极组件221靠近第一壁201。其中，第一电极组件221沿第二方向的宽度大于第二电极组件222沿第二方向的宽度，第二方向与第一方向相垂直。与上述对第一方向的理解类似，这里，第二方向可以理解为是与图5所示的X方向相平行的方向。此外，以下附图的相关描述中，对第一方向和第二方向的理解与图5类似，以下不再赘述。
需要说明的是，本申请实施例所涉及的第一电极组件221沿第二方向的宽度可以指第一电极组件221在第二方向上相距最远的两个位置之间的距离，如图6中所示的宽度w1。类似地，第二电极组件222沿第二方向的宽度可以指第二电极组件222在第二方向上相距最远的两个位置之间的距离，如图6中所示的宽度w2。也就是说，w1＞w2。
本申请实施例中，第一壁201为电池单体20上面积最大的壁，因而在电池单体20内部，越靠近第一壁201，空间越大。本申请实施例中，第一电极组件221和第二电极组件222在第二方向上宽度参数不同，靠近第一壁201的电极组件可以设置更大的宽度，从而可以充分利用电池单体20内部的空间，提高电池单体内的空间利用率。相应地，电池单体的能量密度以及由电池单体封装而成的电池的能量密度可以得到提升。
可选地，继续参考图6，在一个实施例中，第一电极组件221和第二电极组 件222的材料相同时，第一电极组件221沿第一方向的厚度小于第二电极组件222沿第一方向的厚度。
需要说明的是，本申请实施例所涉及的第一电极组件221沿第一方向的厚度可以指第一电极组件221在第一方向上相距最远的两个位置之间的距离，如图6中所示的厚度t1。类似地，第二电极组件222沿第一方向的厚度可以指第二电极组件222在第一方向上相距最远的两个位置之间的距离，如图6中所示的厚度t2。也就是说，t1＜t2。
本申请实施例中，第一电极组件221和第二电极组件222的材料相同时，可以将两个电极组件的宽度设置为w1＞w2，厚度设置为t1＜t2，即两个电极组件的宽度和厚度均不同，这样容易满足第一电极组件221和第二电极组件222容量相同的需求。
可选地，继续参考图6，在另一个实施例中，第一电极组件221和第二电极组件222的材料不同时，第一电极组件221沿第一方向的厚度小于或等于第二电极组件222沿第一方向的厚度。也就是说，第一电极组件221和第二电极组件222在第一方向上的厚度满足t1≤t2。
本申请实施例中，第一电极组件221和第二电极组件222的材料不同时，该两个电极组件的宽度不同，厚度可能不同，也可能相同，从而容易满足第一电极组件221和第二电极组件222容量相同的需求。
应理解，上述实施例给出的是第一电极组件221和第二电极组件222之间在厚度、宽度参数上的大小关系，关于各个尺寸参数的具体数值还需根据实际进行进一步的计算，在此不再进行过多描述。实际上，影响电极组件容量因素有多个，当需要第一电极组件221和第二电极组件222具有相同容量时，本领域技术人员可以根据实际需求对各个因素进行设计和选择，并不限于本申请实施例提供的实施方式。另外，在其他一些实施例中，也可以使第一电极组件221和第二电极组件222具有不同容量，则该两个电极组件的宽度、厚度也可以满足上述关系，或者满足其他关系。
在另一个示例中，如图7所示，第一电极组件221和第二电极组件222均为叠片式结构，第一电极组件221靠近第一壁201。其中，第一电极组件221包括由第一隔离膜221b分隔的第一阳极极片221a和第一阴极极片221c。第二电极组件222包括由第二隔离膜222b分隔的第二阳极极片222a和第二阴极极片222c。第一阳极极片221a与第二阴极极片222c相对且由第三隔离膜221d分隔。其中，第二阳极极片222a、第二隔离膜222b、第二阴极极片222c、第三隔离膜221d、第一阳极极片221a、第一隔离膜221b和第一阴极极片221c沿第一方向依次层叠设置，且在第二方向上的宽度依次递增。第二方向与第一方向相垂直。
本申请实施例中，第一壁201为电池单体20上面积最大的壁，因而在电池单体20内部，越靠近第一壁201，空间越大。本申请实施例中，第一电极组件221和第二电极组件222均为叠片式结构，每层叠片在第二方向上宽度参数不同，靠近第一壁201的叠片可以设置更大的宽度，从而可以充分利用电池单体20内部的空间，提高电池单体内的空间利用率。相应地，电池单体的能量密度以及由电池单体封装而成的 电池的能量密度可以得到提升。
可选地，继续参考图7，在一个实施例中，电池单体20还包括与第一壁201相连接的第三壁203，第三壁203与第二壁202相对设置。其中，第二阳极极片222a、第二隔离膜222b、第二阴极极片222c、第三隔离膜221d、第一阳极极片221a、第一隔离膜221b和第一阴极极片221c上面向第二壁202的边缘所在的平面与第二壁202相平行。第二阳极极片222a、第二隔离膜222b、第二阴极极片222c、第三隔离膜221d、第一阳极极片221a、第一隔离膜221b和第一阴极极片221c上面向第三壁203的边缘所在的平面与第三壁203相平行。
也就是说，电池单体20内各个叠片的宽度可以根据第二壁202以及第三壁203相对于第一壁201的设置方向变化。在一些实施例中，各个叠片在第二方向上的两端可以分别与第二壁202以及第三壁203相接触或者预留有较小的间隙。这种情况下，电池单体内部的空间可以得到充分利用。
在又一个示例中，如图8所示，第一电极组件221和第二电极组件222均为圆柱卷绕式结构。其中第一电极组件221和第二电极组件222的直径不同。
由于不同直径的电极组件所需空间不同，在实际设计中，可以在电池单体内空间较大的区域设置直径较大的电极组件，在空间受限的区域设置直径较小的电极组件，避免了将电极组件的直径设置为统一尺寸时所带来的空间闲置的问题。特别地，当电池单体为不规则形状或非中心对称结构时，不同直径的电极组件可以适配电池单体内部的空间，从而使电池单体内部空间得以充分利用，可以提高电池单体的能量密度。
需要说明的是，上述实施例是以电池单体20包括两个电极组件为例进行的说明。在其他实施例中，电池单体20可以包括其他数量，例如三个、四个、五个或者更多个电极组件。在这些电极组件中，可以存在某两个或多个电极组件具有相同尺寸和容量，或者这些电极组件在尺寸和/或容量上均不同，本申请实施例对此不作限定。但可以理解的是，电池单体20至少包括两个电极组件，且该两个电极组件的尺寸和/或容量不同。
可选地，在一些实施例中，当在电池单体内设置圆柱卷绕式结构的电极组件时，电极组件的数量大于或等于2。作为示例而非限定，电池单体可以包括两个或三个电极组件，其中该两个或三个电极组件中包括上述第一电极组件211和第二电极组件222。
在一些实施例中，电池单体中的每个电极组件可以包括正极片、负极片以及设置于正极片与负极片之间的间隔结构。该间隔结构用于构造正极片与负极片之间的间隔，该间隔用于吸收电极组件的膨胀。
由于正极片和负极片之间的间隔可以吸收电极组件的膨胀，形成自束缚膨胀，因此圆柱状电极组件的外部直径膨胀变化较小，对电池单体20的外壳的挤压较小。电池单体20的外壳膨胀形变较小，其外部无需预留膨胀空间，并且无须设置额外的端板对电池单体的第一壁201进行束缚，可以降低了电池单体的制造成本。
可选地，在一个实施例中，可以通过在正极片和/或负极片上间隔地涂覆涂 层，以形成多个凸起结构作为间隔结构。例如，涂层采用的材料可以是聚碳硅烷(polysilacarbosilane，PCS)。
可选地，在另一个实施例中，可以通过在正极片和/或负极片上涂覆图案(pattern)，以形成间隔结构。
在图5至图8的相关描述中提到，电池单体20在垂直于第一壁201和第二壁202的平面上的截面为梯形。可选地，该梯形可以为等腰梯形、直角梯形或普通梯形。
若电池单体20在垂直于第一壁201和第二壁202的平面上的截面为等腰梯形，如图7所示，则第二壁202与第一壁201之间的夹角等于第三壁203与第一壁201之间的夹角。相应地，第二壁202与第一壁201形成一楔形结构，第三壁203与第一壁201形成另一楔形结构。
若电池单体20在垂直于第一壁201和第二壁202的平面上的截面为直角梯形，如图8所示，则第二壁202与第一壁201之间的夹角为锐角，第三壁203与第一壁201之间的夹角为直角。相应地，第二壁202与第一壁201形成一楔形结构。
若电池单体20在垂直于第一壁201和第二壁202的平面上的截面为普通梯形，则第三壁203相对于第一壁201倾斜的方向可以与第二壁202的倾斜方向相对，且第二壁202与第一壁201之间的夹角不等于第三壁203与第一壁201之间的夹角。或者，第三壁203相对于第一壁201倾斜的方向可以与第二壁202的倾斜方向相同，且第二壁202与第一壁201之间的夹角大于第三壁203与第一壁201之间的夹角的补角。
为方便理解，图9示出了本申请实施例提供的一种电池单体的示意性立体图。图5至图8可以是图9所示的电池单体20沿A-A线剖开得到的剖面示意图。
如图9所示，电池单体20包括相对设置的第二壁202和第三壁203，相对设置的第一壁201和第四壁204，以及相对设置第五壁205和第六壁206。其中第一壁201为电池单体20上中面积最大的壁，第二壁202相对于第一壁201倾斜设置，第三壁203相对于第一壁201倾斜设置或垂直设置。第五壁205与第一壁201、第二壁202相连接，第六壁206与第一壁201、第二壁202相连接。
为方便理解，第二壁202和第三壁203可以认为是在电池单体20的宽度方向(即图中示出的X方向)上设置的两个壁。第一壁201和第四壁204可以认为是在电池单体20的厚度方向(即图中示出的Z方向)上设置的两个壁。第五壁205和第六壁206可以认为是在电池单体20的长度方向(即图中示出的Y方向)上设置的两个壁。
本申请实施例中，如图9所示，电池单体20还包括第一电极端子2141和第二电极端子2142。其中，第一电极端子2141和第二电极端子2142中的一个为正电极端子，另一个为负电极端子。
可选地，在一个实施例中，第一电极端子2141和第二电极端子2142设置于电池单体20的同一个壁上。该设置有电极端子的壁可以为电池单体20的任意一个壁。
作为示例而非限定，第一电极端子2141和第二电极端子2142可以设置于电池单体20上同时与第一壁201和第二壁203相连接的壁(例如第五壁205或第六壁206)上。这样，在对多个电池单体进行封装时，可以方便实现多个电池单体之间的电连接。
可选地，在另一个实施例中，第一电极端子2141和第二电极端子2142设置于电池单体20的不同的两个壁上。该设置有电极端子的壁可以为电池单体20的任意两个壁。
作为示例而非限定，第一电极端子2141可以设置于第五壁205上，第二电极端子2142可以设置于第六壁206上。这样，在对多个电池单体进行封装时，可以方便实现多个电池单体之间的电连接。
可选地，在一些实施例中，第五壁205和第六壁206可以垂直于第一壁201设置。这样多个电池单体之间可以通过第五壁205或第六壁206相附接，便于电池单体的组装和排列。
本申请实施例中，如图9所示，电池单体20还可以包括泄压机构213。泄压机构213可以与第一电极端子2141或第二电极端子2142设置于电池单体20的同一个壁上，也可以与第一电极端子2141和第二电极端子2142设置于不同的壁上，本申请实施例对此不作限定。
图10示出了本申请实施例提供的一种电池的示意性结构图。
如图10所示，电池10包括箱体11和多列电池单体20，该多列电池单体20容纳于箱体11中。电池单体20可以为前述图5至图9中所描述的任意一个实施例的电池单体20。
具体地，电池单体20为多面体结构，电池单体20包括相互连接的第一壁201和第二壁202，第一壁201为电池单体20中面积最大的壁。其中，第一壁201相对于第一方向垂直设置，第二壁202相对于第一壁201倾斜设置。电池单体20在垂直于第一壁201和第二壁202的平面上的截面为梯形。
该多列电池单体20沿第二方向排列，第二方向垂直于第一方向，第一方向平行于重力方向。其中，多列电池单体20包括沿第二方向相邻设置的第一列电池单体20a和第二列电池单体20b，第一列电池单体20a和第二列电池单体20b通过第二壁202相互附接，以在第一列电池单体20a和第二列电池单体20b之间形成在第一方向上的相互作用力。
应理解，本申请实施例中，电池10的箱体11可为多面体结构。当电池10安装于用电设备中时，在沿重力方向上，箱体11的多个面中位于最上方的一个面即为箱体11的上盖，与之相反的，多个面中位于最下方的一个面即为箱体11的底壁。并且，箱体11的上盖可以垂直于重力方向，或者也可以相对于重力方向倾斜；箱体11的底壁也可以垂直于重力方向，或者也可以相对于重力方向倾斜。箱体11的上盖和底壁可以相互平行，或者也可以不平行。例如，以图2为例，对于长方体的箱体11，可以将第二部分112上与开口相对的底壁朝下，以作为安装使用状态的电池10的底壁，相应的，第一部分111的底壁则为电池10的上盖。或者，也可以将第一部分111的底 壁朝下，作为安装使用状态10的底壁，相应的，第二部分112的底壁则为电池10的上盖，本申请实施例并不限于此。
为了便于说明，本申请以第二部分112的底壁朝下，作为电池10的底壁，而第一部分111(图10中未示出，可参考图2所示的第一部分111)的底壁为电池10的上盖为例进行说明。并且，这里以第一部分111的底壁与第二部分112的底壁相互平行且均垂直于重力方向为例。
另外，本申请实施例的第一方向垂直于箱体11的上盖或底壁，因此，该第一方向可以平行于重力方向，或者也可以相对于重力方向倾斜。为了便于理解，下文中以该第一方向平行于重力方向为例进行说明，并且，本申请实施例的第一方向可以包括正方向和负方向，其中，第一方向的正方向与重力方向保持一致，即第一方向的正方向为如图10中箭头所指的方向Z，而第一方向的负方向与重力方向相反，即第一方向的负方向与如图10中箭头所指方向Z相反。
本申请实施例的第二方向垂直于第一方向，且该第二方向可以包括正方向和负方向。例如，第二方向的正方向可以为如图10中箭头所指的方向X，而第二方向的负方向与第二方向的正方向相反，即第二方向的负方向与图10中箭头所指的方向X相反。
在本申请实施例中，电池单体20为多面体结构，第一壁201和第二壁202为电池单体20的两个相交的壁，并且第一壁201垂直于第一方向，第二壁202相对于第一壁201倾斜，也即第二壁202相对于第一方向倾斜。因此，该第一壁201与第二壁202之间的夹角不是直角，二者不相互垂直。对于沿第二方向相邻设置的第一列电池单体20a和第二列电池单体20b而言，两列电池单体通过第二壁202相互附接，由于第二壁202相对于第一方向倾斜，因此第一列电池单体20a与第二列电池单体20b之间可以形成第一方向上的相互作用力。即第一列电池单体20a的第二壁202可以承受至少部分来自第二列电池单体20b的沿第一方向上的作用力；同样地，第二列电池单体20b的第二壁202也可以承受至少部分来自第一列电池单体20a的沿第一方向上的作用力。
因此，本申请实施例的第一列电池单体20a和第二列电池单体20b在使用过程中，可能由于电池10的振动冲击产生重力方向上的作用力，也就产生了第一方向上的作用力，或者电池单体20在充电和放电过程中可能发生膨胀变形，进而产生第一方向上的作用力。那么，第一列电池单体20a和第二列电池单体20b可以通过第二壁202承接部分第一方向上的作用力，以减少该作用力对第一列电池单体20a和第二列电池单体20b的影响，例如可以减少电池单体的变形量，尤其是减少了第一方向上的变形量。一般地，减少内部电池单体20的变形量可以提高整个电池10的刚度和强度，避免电池10在使用过程中由于振动冲击等原因造成的安全风险。另外，电池10内部设置的多列电池单体20之间相互配合，可以提高电池10的箱体11内部的空间利用率，进而提高电池10的能量密度。
可选地，本申请实施例中，电池单体20还包括与第一壁201相连接的第三壁203，第三壁203与第二壁202相对设置且不平行。参考图10，上述多列电池单体 20还包括第三列电池单体20c，第三列电池单体20c与第二列电池单体20b沿第二方向相邻设置，第三列电池单体20c和第二列电池单体20b通过第三壁203相互附接。
本申请实施例中，第一列电池单体20a与第二列电池单体20b通过第二壁202相附接，第二列电池单体20b与第三列电池单体20c通过第三壁203相附接。该多列电池单体20通过相互配合设置于箱体11中，可以提高箱体11内部的空间利用率，进而提高电池10的能量密度。
可选地，在一个实施例中，第三壁203相对于第一壁201倾斜设置。其中，第三壁203相对于第一壁201倾斜的方向可以与第二壁202相对于第一壁201倾斜的方向相对。或者，第三壁203相对于第一壁201倾斜的方向可以与第二壁202相对于第一壁201倾斜的方向相同，且第三壁203相比第二壁202更趋向于与第一壁201相垂直。
可选地，在一些实施例中，第三壁203相对于第一壁201倾斜设置时，第三壁203与第一壁201之间的夹角等于第二壁202与第一壁201之间的夹角。
本申请实施例中，第一壁201和第三壁203为电池单体20的两个相交的壁，第一壁201垂直于第一方向，第三壁203相对于第一壁201倾斜，也即第三壁203相对于第一方向倾斜。因此，该第一壁201与第三壁203之间的夹角不是直角，二者不相互垂直。对于沿第二方向相邻设置的第二列电池单体20b和第三列电池单体20c而言，两列电池单体通过第三壁203相互附接，由于第三壁203相对于第一方向倾斜，因此第二列电池单体20b和第三列电池单体20c之间可以形成第一方向上的相互作用力。即第二列电池单体20b的第三壁203可以承受至少部分来自第三列电池单体20c的沿第一方向上的作用力；同样地，第三列电池单体20c的第三壁203也可以承受至少部分来自第二列电池单体20b的沿第一方向上的作用力。
第二列电池单体20b和第三列电池单体20c可以通过第三壁203承接部分第一方向上的作用力，以减少该作用力对第二列电池单体20b和第三列电池单体20c的影响，例如可以减少电池单体的变形量，尤其是减少了第一方向上的变形量。进一步地，电池单体的变形量减少，可以提高整个电池10的刚度和强度，避免电池10在使用过程中由于振动冲击等原因造成的安全风险。
可选地，在另一个实施例中，第三壁203相对于第一壁201垂直设置。即，第三壁203也平行于第一方向(即重力方向)。
考虑到箱体11通常为长方体，第三壁203垂直于第一壁201设置时，可以将靠近箱体内壁的电池单体20的第三壁203面向箱体内壁设置，安装方便，能够提高电池的组装效率。另外，该多列电池单体经过排列组合后，可以形成规则的长方体，从而适配长方体的箱体11。箱体11的内部空间得以充分利用，可以提高箱体内的空间利用率，从而提高电池10的能量密度。
在本申请实施例中，对于电池单体20中相对于第一壁201倾斜的壁，其倾斜角度通常可以根据实际应用进行设置。
具体地，第二壁202相对于第一壁201倾斜设置，第二壁202与第一壁201之间的夹角可以大于或等于30°且小于90°，即第二壁202与第一壁201之间的夹角 的取值范围可以为[30°，90°)，例如为[85°，90°)。
从另一个角度来说，由于第一壁201垂直于第一方向，而第二壁202相对于第一壁201倾斜设置，因而第二壁202相对于第一方向也是倾斜设置。第二壁202相对于第一方向倾斜的角度的取值范围可以为(0°，60°]，进一步的，第二壁202的倾斜角度的取值范围可以为(0°，5°]。
第三壁203相对于第一壁201可以倾斜设置，也可以垂直设置。第三壁203与第一壁201之间的夹角可以大于或等于30°且小于150°，即第三壁203与第一壁201之间的夹角的取值范围可以为[30°，150°)，例如为[85°，90°]。
从另一个角度来说，由于第一壁201垂直于第一方向，而第三壁203相对于第一壁201倾斜设置或垂直设置，因而第三壁203相对于第一方向可以是倾斜设置或平行设置。第三壁203相对于第一方向倾斜的角度的取值范围可以为(-60°，60°]，进一步的，第三壁203的倾斜角度的取值范围可以为(-5°，5°]。
需要说明的是，本申请实施例中定义第三壁203的倾斜方向与第二壁202的倾斜方向相对时，第三壁203的倾斜角度为正；第三壁203的倾斜方向与第二壁202的倾斜方向相同时，第三壁203的倾斜角度为负。
本申请实施例中，由于电池单体20在垂直于第一壁201和第二壁202的平面内的截面为梯形，因此，第三壁203与第一壁201之间的夹角可以等于第二壁202与第一壁201之间的夹角，此时截面为等腰梯形。第三壁203与第一壁201之间的夹角同第二壁202与第一壁201之间的夹角不能互为补角，否则的话，截面为平行四边形。另外，由于第一壁201为电池单体20上面积最大的壁，因此当第三壁203的倾斜方向与第二壁202的倾斜方向相同时，第三壁203相对于第一方向倾斜的角度应小于第二壁202相对于第一方向倾斜的角度。
本申请实施例中，第二壁202相对于第一方向倾斜的角度与第三壁203相对于第一方向倾斜的角度可以相同或者不同。若上述倾斜角度设置过大，则可能加大电池单体20内部电极组件的尺寸的设计难度，还会影响电池单体20的内部空间利用率，在将电池单体20组装为电池时，还会影响电池单体20之间的排列方式，增加了电池单体20与箱体11之间的空间，降低了电池10的空间利用率，也就降低了电池10的能量密度。
下面结合附图对多列电池单体20在箱体11内的排列组合方式进行描述。
图11示出了图10中的电池的示意性俯视图和剖面图。其中，图11中(a)为图10所示电池10在XY平面内的俯视图，图11中的(b)为电池10在B-B线剖开的示意性剖面图。
如图11中的(b)所示，电池单体20的第三壁203相对于第一壁201倾斜设置，且第三壁203的倾斜方向与第二壁202的倾斜方向相对。第二列电池单体20b通过第二壁202与第一列电池单体20a相附接，通过第三壁203与第三列电池单体20c相附接。
在这种情况下，该多列电池单体中，在第二方向相邻的电池单体之间通过倾斜设置的电池单体的壁进行搭接，可以使得任意相邻的两列电池单体之间均可以形 成在第一方向上的相互作用力，实现相互制约和束缚，且倾斜设置的壁可以增加涂胶面积，从而可以提高电池10整体的刚度和强度，避免电池10在使用过程中由振动冲击所带来的安全风险。
图12示出了图10中的电池的另一种示意性剖面图。
如图12中的(a)所示，电池单体20的第三壁203相对于第一壁201垂直设置。第一列电池单体20a与第二列电池单体20b通过第二壁202相附接。其中，箱体11还包括第一箱体内壁1101，第一箱体内壁1101与第一壁201相垂直且与第三壁203相平行。
在这种情况下，该多列电池单体中，任意一列电池单体与相邻的另一列电池单体之间通过倾斜设置的电池单体的壁进行搭接，每列电池单体均可与相邻的一列电池单体之间形成在第一方向上的相互作用力，实现相互制约和束缚，从而可以提高电池10整体的刚度和强度。另外，考虑到箱体一般为长方体，本申请实施例中，靠近箱体11的一列电池单体的第三壁203面向第一箱体内壁1101，且与第一箱体内壁1101平行。该第一箱体内壁1101可以与电池单体20直接接触，而无需设置端板，既方便组装，且能够节省箱体11的内部空间，从而提高电池10的能量密度。
如图12中的(b)所示，电池单体20的第三壁203相对于第一壁201倾斜设置，且第三壁203的倾斜方向与第二壁202的倾斜方向相相同。第二列电池单体20b通过第二壁202与第一列电池单体20a相附接，通过第三壁203与第三列电池单体20c相附接。
与图11中的(b)以及图12中的(a)不同的是，图12中的(b)所示的箱体11包括相对设置的第一箱体内壁1101和第二箱体内壁1102。这里，第一箱体内壁1101相对于第一方向倾斜设置，第二箱体内壁1102相对于第一方向倾斜设置。
作为示例而非限定，第一箱体内壁1101相对于第一方向倾斜的角度可以等于电池单体20的第三壁203相对于第一方向倾斜的角度或电池单体20的第二壁202相对于第一方向倾斜的角度。第二箱体内壁1102相对于第一方向倾斜的角度可以等于电池单体20的第二壁202相对于第一方向倾斜的角度或电池单体20的第三壁203相对于第一方向倾斜的角度。其中，第一箱体内壁1101的倾斜角度与第二箱体内壁1102的倾斜角度可以相同，可以不同。
在实际设计中，可以将面向第一箱体内壁1101的电池单体的壁设置为与第一箱体内壁1101的倾斜角度相同的壁，将面向第二箱体内壁1102的电池单体的壁设置为与第二箱体内壁1102的倾斜角度相同的壁。当该多列电池单体安装于箱体11中时，可以实现电池单体与箱体内壁间良好的配合，并且箱体内壁与电池单体之间为面接触，既能够充分利用箱体内的空间，并且利用箱体内壁可以对电池单体形成约束作用。
可以理解的是，对于图11中的(b)所示的电池单体排列组合方式而言，将箱体11的内壁设置为相对于第一方向倾斜的方案同样适用。具体设计考虑与图12中的(b)类似，为简洁，在此不再赘述。
图13示出了本申请实施例提供的一种电池的局部结构示意图。
参考图13，电池单体20还包括与第一壁201相平行的第四壁204，第四壁204与第二壁202相连接。该多列电池单体中的每列电池单体沿第一方向堆叠设置，在每列电池单体中，相邻的电池单体通过第一壁204和/或第四壁204相互附接。
作为一个示例，参考图13中的(a)，以该多列电池单体中的第一列电池单体20a为例，该第一列电池单体20a可以包括沿第一方向堆叠设置的两个电池单体。该两个电池单体以第一壁201相对。
作为另一个示例，参考图13中的(b)，仍以该多列电池单体中的第一列电池单体20a为例，该第一列电池单体20a可以包括沿第一方向堆叠设置的两个电池单体。该两个电池单体以第四壁204相对。
作为又一个示例，参考图13中的(c)，仍以该多列电池单体中的第一列电池单体20a为例，该第一列电池单体20a可以包括沿第一方向堆叠设置的两个电池单体。该两个电池单体中，其中一个电池单体的第一壁201与另一个电池单体的第四壁204相对。
可以理解是，图13是以每列电池单体包括沿第一方向堆叠的两个电池单体为例进行的说明，但在实际应用中，每列电池单体可以包括堆叠设置的三个及以上数量的电池单体。在这种情况下，每列电池单体中，相邻两个电池单体的排列方式可以为图13中的(a)、(b)、(c)所描述的任意一种方式，本申请实施例对此不作限定。对于其中一个位于中间位置的电池单体来说，该电池单体是分别通过第一壁201和第四壁204与相邻的另外两个电池单体相附接的。
可选地，在一些实施例中，电池10包括：N列电池单体20，N列电池单体20中每列电池单体20包括M个电池单体20，其中，N和M为大于1的正整数，且N大于或等于M。
可选地，在一个实施例中，参考图13中的(a)-(c)，在每列电池单体中，任意两个电池单体的第一壁201沿第一方向的投影重合。相应地，任意两个电池单体的第四壁201沿第一方向的投影也可以重合。
可选地，在另一个实施例中，参考图14中的(a)，在每列电池单体中，任意两个电池单体的第三壁203处于同一平面。或者，在每列电池单体中，任意两个电池单体的第二壁202处于同一平面。
这样，当该多列电池单体中靠近箱体内壁的壁为第二壁202或第三壁203时，该多个电池单体可以形成一个较为规则的立体结构，安装方便，并且箱体的内腔可以适应性设计为较为规则的空间，尽可能减少电池单体20与箱体11之间的空隙，提高箱体11的空间利用率。
作为示例而非限定，参考图14中的(b)，箱体11包括第一箱体内壁1101和第二箱体内壁1102。第一箱体内壁1101和第二箱体内壁1102可以作倾斜设计，以形成与多列电池单体的整体结构相匹配的空间。
可选地，参考图14中的(b)，在本申请实施例中，所述多列电池单体之间设置有垂直于第一方向的隔离部件25。该隔离部件25用于隔离相邻的电池单体。
具体地，该隔离部件25为下列结构中的至少一种：横梁、热管理部件和结 构胶。例如，该隔离部件25可以包括横梁，该横梁可以支撑多个电池单体20，以增加箱体11的强度，提高电池10的强度和稳定性。
可选地，本申请实施例中的隔离部件25还可以包括热管理部件，即该隔离部件25可以容纳流体以给多个电池单体20调节温度。这里的流体可以是液体或气体，调节温度是指给多个电池单体20加热或者冷却。在给电池单体20冷却或降温的情况下，该隔离部件25用于容纳冷却流体以给多个电池单体20降低温度另外，隔离部件25也可以用于加热以给多个电池单体20升温，本申请实施例对此并不限定。可选的，上述流体可以是循环流动的，以达到更好的温度调节的效果。可选的，流体可以为水、水和乙二醇的混合液或者空气等。
可选地，本申请实施例中的隔离部件25还可以包括结构胶，以使得与该隔离部件25直接接触的多个电池单体20能够与隔离部件25相对固定，尤其是多个电池单体20的面积最大的壁(即电池单体20的第一壁201)设置于结构胶的表面时，能够极大的增加电池单体10的稳定性，进而提高了电池10的强度和稳定性。
本申请实施例中，为了充分、合理地利用箱体11内的空间，可以根据实际需求对电池单体20的各个尺寸参数进行设计，以提高箱体11的空间利用率。
需要说明的是，图11-12主要对多列电池单体在第二方向上的附接方式进行介绍，图13-14主要对每列电池单体中的电池单体在第一方向上的附接方式进行介绍，图13-14的相关描述中所涉及的实施例可以与图11-12的相关描述中所涉及的实施例结合，为简洁，在此不再一一详述。
图15示出了本申请实施例提供的一种电池单体的尺寸示意图。参考图15，电池单体20包括相对于设置的第一壁201和第四壁204，以及相对于设置的第二壁202和第三壁203。其中，第二壁202和第三壁203均与第一壁201相连接；第二壁202和第三壁203均与第四壁204相连接。第一壁201为电池单体20的面积最大的壁。
在一个示例中，电池单体20在第一方向上的厚度T满足：6mm≤T≤150mm，例如可以为12mm≤T≤80mm。
在一个示例中，电池单体20在第三方向上的长度W满足：100mm≤W≤1200mm，例如可以为145mm≤W≤650mm。这里，第三方向为垂直于第一方向和第二方向的方向。
在一个示例中，第二壁202与第一壁201之间的夹角θ满足：30°≤θ＜90°，例如可以为85°≤θ＜90°。
在一个示例中，第三壁203与第一壁201之间的夹角 满足： 例如可以为 可选地，
在一个示例中，若 则电池单体在垂直于第一壁201和第二壁202的平面内的截面为等腰梯形。第一壁201沿第二方向的宽度H2与第四壁204沿第二方向的宽度H1满足：H2＝H1+2*T*tanθ±c，c∈[0mm,10mm]。
应理解，当电池单体在垂直于第一壁201和第二壁202的平面内的截面为其他梯形，例如直角梯形或普通梯形，第一壁201沿第二方向的宽度H2与第四壁204 沿第二方向的宽度H1之间的关系可以根据θ、 T确定，只是不同的情况下误差值c的取值范围可能不同。为简洁，在此不再一一描述。
在一些实施例中，电池单体20内部的电极组件可以为叠片式结构，其中各个叠片可以沿第一方向层叠设置，例如图7所示的那样。若将阳极极片、隔离膜、阴极极片的厚度分别为t(a)、t(s)、t(c)，则由阳极极片、隔离膜、阴极极片、隔离膜所组成的一个单元的厚度t可以为t＝t(a)+2*t(s)+t(c)±a，a∈[0,80um]。则在 的情况下，相邻两个阴极极片(或相邻两个阳极极片)的高度差h’＝2*t*tan(θ)±b，b∈[0,2mm]。
应理解，当电池单体在垂直于第一壁201和第二壁202的平面内的截面为其他梯形，例如直角梯形或普通梯形，相邻两个阴极极片(或相邻两个阳极极片)的高度差可以根据θ、 t确定，只是不同的情况下误差值b的取值范围可能不同。为简洁，在此不再一一描述。
可选地，在一些实施例中，为便于壳体成型，以及避免过渡角过于尖锐导致应力集中开裂的问题，电池单体20的相交的两个壁之间可以通过圆角连接。示例性的，第一壁201与第二壁202之间设置圆角，第一壁201与第三壁203之间设置圆角。
图16示出了本申请实施例的电池10的截面示意图，该截面为沿垂直于第一方向的平面的截面，也可以理解为是平行于电池单体20的第一壁201的截面。如图16所示，电池单体20的电极端子可以设置于电池单体20的两端，进而按照如图16所示的方式再组装为电池10。这样，在第三方向(即图中所示的Y方向)上的电池单体20之间不再需要汇流部件实现电连接，只需要将沿第三方向相邻的两个电池单体20的电极端子抵接，即可实现两个相邻电池单体20的电连接。这种方案能够实现电池10的快速组装，节省汇流部件，不需要预留汇流部件的安装空间，提高了电池10的组装效率，也提高了电池10的能量密度。
上文描述了本申请实施例的电池单体、电池和用电设备，下面将描述本申请实施例的制备电池单体的方法和设备，其中未详细描述的部分可参见前述各实施例。
图17示出了本申请一个实施例的制备电池10的方法300的示意性流程图。如图17所示，该方法300可以包括：
S310，提供箱体11。
S320，提供多列电池单体20。
其中，电池单体20为多面体结构，电池单体20包括第一电极组件221和第二电极组件222，第一电极组件221和第二电极组件222的尺寸和/或容量不同，以适配电池单体20的结构。
电池单体20包括相互连接的第一壁201和第二壁202，第一壁201为电池单体20中面积最大的壁，其中，第一壁201相对于第一方向垂直设置，第二壁202相对于第一壁201倾斜设置，电池单体20在垂直于第一壁201和第二壁202的平面上的截面为梯形。
多列电池单体20沿第二方向排列，第二方向垂直于第一方向，第一方向平行于重力方向，其中，多列电池单体20包括沿第二方向相邻设置的第一列电池单体20a和第二列电池单体20b，第一列电池单体20a和第二列电池单体20b通过第二壁202相互附接，以在第一列电池单体20a和第二列电池单体20b之间形成在第一方向上的相互作用力。
S320，将多列电池单体20容纳于箱体11中。
图18示出了本申请一个实施例的制备电池10的设备400的示意性框图。如图18所示，该设备400可以包括：
提供模块410，该提供模块410用于：提供箱体11；提供多列电池单体20。其中，电池单体20为多面体结构，电池单体20包括第一电极组件221和第二电极组件222，第一电极组件221和第二电极组件222的尺寸和/或容量不同，以适配电池单体20的结构。电池单体20包括相互连接的第一壁201和第二壁202，第一壁201为电池单体20中面积最大的壁，其中，第一壁201相对于第一方向垂直设置，第二壁202相对于第一壁201倾斜设置，电池单体20在垂直于第一壁201和第二壁202的平面上的截面为梯形。多列电池单体20沿第二方向排列，第二方向垂直于第一方向，第一方向平行于重力方向，其中，多列电池单体20包括沿第二方向相邻设置的第一列电池单体20a和第二列电池单体20b，第一列电池单体20a和第二列电池单体20b通过第二壁202相互附接，以在第一列电池单体20a和第二列电池单体20b之间形成在第一方向上的相互作用力。
安装模块420，用于将多列电池单体20容纳于箱体11中。
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 (28)

  1. 一种电池单体(20)，其特征在于，包括：
    第一电极组件(221)和第二电极组件(222)，所述第一电极组件(221)和所述第二电极组件(222)的尺寸和/或容量不同，以适配所述电池单体(20)的结构。
  2. 根据权利要求1所述的电池单体(20)，其特征在于，所述第一电极组件(221)和所述第二电极组件(222)的材料不同。
  3. 根据权利要求1或2所述的电池单体(20)，其特征在于，所述第一电极组件(221)或所述第二电极组件(222)包括钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂中的一种活性材料，且所述第一电极组件(221)中的活性材料与所述第二电极组件(222)中的活性材料不同。
  4. 根据权利要求1至3中任一项所述的电池单体(20)，其特征在于，所述第一电极组件(221)或所述第二电极组件(222)为以下结构中的任意一种：
    圆柱卷绕式结构，椭圆形卷绕式结构或叠片式结构。
  5. 根据权利要求1至4中任一项所述的电池单体(20)，其特征在于，所述电池单体(20)为多面体结构，所述电池单体(20)包括相互连接的第一壁(201)和第二壁(202)，所述第一壁(201)为所述电池单体(20)中面积最大的壁，其中，所述第一壁(201)相对于第一方向垂直设置，所述第二壁(202)相对于所述第一壁(201)倾斜设置，所述电池单体(20)在垂直于所述第一壁(201)和所述第二壁(202)的平面上的截面为梯形。
  6. 根据权利要求5所述的电池单体(20)，其特征在于，所述第一电极组件(221)和所述第二电极组件(222)为椭圆形卷绕式结构，所述第一电极组件(221)和所述第二电极组件(222)沿所述第一方向堆叠设置，所述第一电极组件(221)靠近所述第一壁(201)；
    其中，所述第一电极组件(221)沿第二方向的宽度大于所述第二电极组件(222)沿所述第二方向的宽度，所述第二方向与所述第一方向相垂直。
  7. 根据权利要求6所述的电池单体(20)，其特征在于，
    所述第一电极组件(221)和所述第二电极组件(222)的材料相同时，所述第一电极组件(221)沿所述第一方向的厚度小于所述第二电极组件(222)沿所述第一方向的厚度；或者，
    所述第一电极组件(221)和所述第二电极组件(222)的材料不同时，所述第一电极组件(221)沿所述第一方向的厚度小于或等于所述第二电极组件(222)沿所述第一方向的厚度。
  8. 根据权利要求5所述的电池单体(20)，其特征在于，所述第一电极组件(221)和所述第二电极组件(222)为叠片式结构，所述第一电极组件(221)靠近所述第一壁(201)；
    所述第一电极组件(221)包括由第一隔离膜(221b)分隔的第一阳极极片(221a)和第一阴极极片(221c)，所述第二电极组件(222)包括由第二隔离膜(222b)分隔的第二阳极极片(222a)和第二阴极极片(222c)，所述第一阳极极片(221a)与所述第二阴极极片(222c)相对且由第三隔离膜(221d)分隔；
    其中，所述第二阳极极片(222a)、所述第二隔离膜(222b)、所述第二阴极极片(222c)、所述第三隔离膜(221d)、所述第一阳极极片(221a)、所述第一隔离膜(221b)和所述第一阴极极片(221c)沿所述第一方向依次层叠设置，且在第二方向上的宽度依次递增，所述第二方向与所述第一方向相垂直。
  9. 根据权利要求8所述的电池单体(20)，其特征在于，所述电池单体(20)还包括与所述第一壁(201)相连接的第三壁(203)，所述第三壁(203)与所述第二壁(202)相对设置；
    所述第二阳极极片(222a)、所述第二隔离膜(222b)、所述第二阴极极片(222c)、所述第三隔离膜(221d)、所述第一阳极极片(221a)、所述第一隔离膜(221b)和所述第一阴极极片(221c)上面向所述第二壁(202)的边缘所在的平面与所述第二壁(202)相平行；
    所述第二阳极极片(222a)、所述第二隔离膜(222b)、所述第二阴极极片(222c)、所述第三隔离膜(221d)、所述第一阳极极片(221a)、所述第一隔离膜(221b)和所述第一阴极极片(221c)上面向所述第三壁(203)的边缘所在的平面与所述第三壁(203)相平行。
  10. 根据权利要求5至9中任一项所述的电池单体(20)，其特征在于，所述电池单体(20)还包括第一电极端子(2141)和第二电极端子(2142)，所述第一电极端子(2141)和所述第二电极端子(2142)设置于所述电池单体(20)的不同的两个壁上。
  11. 根据权利要求10所述的电池单体(20)，其特征在于，所述电池单体(20)还包括相对设置的第五壁(205)和第六壁(206)，所述第五壁(205)与所述第一壁(201)及所述第二壁(202)相连接，所述第六壁(206)与所述第一壁(201)及所述第二壁(202)相连接；
    所述第一电极端子(2141)设置于所述第五壁(205)；
    所述第二电极端子(2142)设置于所述第六壁(206)。
  12. 根据权利要求5至9中任一项所述的电池单体(20)，其特征在于，所述电池单体(20)还包括第一电极端子(2141)和第二电极端子(2142)，所述第一电极端子(2141)和所述第二电极端子(2142)设置于所述电池单体(20)的同一个壁上。
  13. 根据权利要求12所述的电池单体(20)，其特征在于，所述第一电极端子(2141)和所述第二电极端子(2142)设置于所述电池单体(20)上同时与所述第一壁(201)和所述第二壁(202)相连接的壁上。
  14. 一种电池，其特征在于，包括：
    箱体(11)；
    多列电池单体(20)，容纳于所述箱体(11)中，所述电池单体(20)为如权利要求5至13中任一项所述的电池单体(20)；
    所述多列电池单体(20)沿第二方向排列，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述第一方向平行于重力方向，其中，所述多列电池单体(20)包括沿所述第二方向相邻设置的第一列电池单体(20a)和第二列电池单体(20b)，所述第一列电池单体(20a)和所述第二列电池单体(20b)通过所述第二壁(202)相互附接，以在所述第一列电池单体(20a)和所述第二列电池单体(20b)之间形成在所述第一方向上的相互作用力。
  15. 根据权利要求14所述的电池，其特征在于，所述电池单体(20)还包括与所述第一壁(201)相连接的第三壁(203)，所述第三壁(203)与所述第二壁(202)相对设置且不平行；
    所述多列电池单体(20)还包括第三列电池单体(20c)，所述第三列电池单体(20c)与所述第二列电池单体(20b)沿所述第二方向相邻设置，所述第三列电池单体(20c)和所述第二列电池单体(20b)通过所述第三壁(203)相互附接。
  16. 根据权利要求15所述的电池，其特征在于，所述第三壁(203)相对于所述第一壁(201)垂直设置或倾斜设置。
  17. 根据权利要求15或16所述的电池，其特征在于，所述第三壁(203)相对于所述第一壁(201)倾斜设置时，所述第三壁(203)与所述第一壁(201)之间的夹角等于所述第二壁(202)与所述第一壁(201)之间的夹角。
  18. 根据权利要求15至17中任一项所述的电池，其特征在于，所述第二壁(202)与所述第一壁(201)之间的夹角大于或等于30°且小于90°；和/或，
    所述第三壁(203)与所述第一壁(201)之间的夹角大于或等于30°且小于150°。
  19. 根据权利要求15或16所述的电池，其特征在于，所述箱体(11)包括第一箱体(11)内壁，所述第一箱体(11)内壁与所述第一壁(201)相垂直且与所述第三壁(203)相平行，其中所述第三壁(203)垂直于所述第一壁(201)设置。
  20. 根据权利要求14至19中任一项所述的电池，其特征在于，所述电池单体(20)还包括与所述第一壁(201)相平行的第四壁(204)，所述第四壁(204)与所述第二壁(202)相连接；
    所述多列电池单体(20)中的每列电池单体(20)沿所述第一方向堆叠设置，在所述每列电池单体(20)中，相邻的所述电池单体(20)通过所述第一壁(201)和/或所述第四壁(204)相互附接。
  21. 根据权利要求14至20中任一项所述的电池，其特征在于，在每列电池单体(20)中，任意两个所述电池单体(20)的所述第一壁(201)沿所述第一方向的投影重合。
  22. 根据权利要求14至20中任一项所述的电池，其特征在于，所述电池单体(20)还包括与所述第一壁(201)相连接的第三壁(203)，所述第三壁(203)与所述第二壁(202)相对设置；
    所述多列电池单体(20)中的每列电池单体(20)沿所述第一方向堆叠设置，在每列电池单体(20)中，任意两个所述电池单体(20)的所述第三壁(203)处于同一平面。
  23. 根据权利要求14至22中任一项所述的电池，其特征在于，所述电池包括：N列所述电池单体(20)，N列所述电池单体(20)中每列所述电池单体(20)包括M个电池单体(20)，其中，N和M为大于1的正整数，且N大于或等于M。
  24. 根据权利要求14至23中任一项所述的电池，其特征在于，所述多列电池单体(20)之间设置有垂直于所述第一方向的隔离部件(25)，所述隔离部件(25)为下列结构中的至少一种：横梁、热管理部件和结构胶。
  25. 根据权利要求14至24中任一项所述的电池，其特征在于，所述电池单体(20)的尺寸满足以下条件中的至少一个：
    所述电池单体(20)在所述第一方向上的厚度T满足：6mm≤T≤150mm；
    所述电池单体(20)在第三方向上的长度W满足：100mm≤W≤1200mm。
  26. 一种用电设备，其特征在于，包括：根据权利要求14至25中任一项所述的电池，所述电池用于为所述用电设备提供电能。
  27. 一种制备电池的方法，其特征在于，包括：
    提供箱体(11)；
    提供多列电池单体(20)；
    其中，所述电池单体(20)为多面体结构，所述电池单体(20)包括第一电极组件(221)和第二电极组件(222)，所述第一电极组件(221)和所述第二电极组件(222)的尺寸和/或容量不同，以适配所述电池单体(20)的结构；
    所述电池单体(20)包括相互连接的第一壁(201)和第二壁(202)，所述第一壁(201)为所述电池单体(20)中面积最大的壁，其中，所述第一壁(201)相对于第一方向垂直设置，所述第二壁(202)相对于所述第一壁(201)倾斜设置，所述电池单体(20)在垂直于所述第一壁(201)和所述第二壁(202)的平面上的截面为梯形；
    所述多列电池单体(20)沿第二方向排列，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述第一方向平行于重力方向，其中，所述多列电池单体(20)包括沿所述第二方向相邻设置的第一列电池单体(20a)和第二列电池单体(20b)，所述第一列电池单体(20a)和所述第二列电池单体(20b)通过所述第二壁(202)相互附接，以在所述第一列电池单体(20a)和所述第二列电池单体(20b)之间形成在所述第一方向上的相互作用力；
    将所述多列电池单体(20)容纳于所述箱体(11)中。
  28. 一种制造电池的设备，其特征在于，包括：
    提供模块(410)，用于：
    提供箱体(11)；
    提供多列电池单体(20)；
    其中，所述电池单体(20)为多面体结构，所述电池单体(20)包括第一电极组件(221)和第二电极组件(222)，所述第一电极组件(221)和所述第二电极组件(222)的尺寸和/或容量不同，以适配所述电池单体(20)的结构；
    所述电池单体(20)包括相互连接的第一壁(201)和第二壁(202)，所述第一壁(201)为所述电池单体(20)中面积最大的壁，其中，所述第一壁(201)相对于第一方向垂直设置，所述第二壁(202)相对于所述第一壁(201)倾斜设置，所述电池单体(20)在垂直于所述第一壁(201)和所述第二壁(202)的平面上的截面为梯形；
    所述多列电池单体(20)沿第二方向排列，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述第一方向平行于重力方向，其中，所述多列电池单体(20)包括沿所述第二方向相邻设置的第一列电池单体(20a)和第二列电池单体(20b)，所述第一列电池单体(20a)和所述第二列电池单体(20b)通过所述第二壁(202)相互附接，以在所述第一列电池单体(20a)和所述第二列电池单体(20b)之间形成在所述第一方向上的相互作用力；
    安装模块(420)，用于：
    将所述多列电池单体(20)容纳于所述箱体(11)中。
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