CN116864931A - 电池单体、电池包、车辆 - Google Patents

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CN116864931A CN202210313581.9A CN202210313581A CN116864931A CN 116864931 A CN116864931 A CN 116864931A CN 202210313581 A CN202210313581 A CN 202210313581A CN 116864931 A CN116864931 A CN 116864931A
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Abstract

本发明涉及电池技术领域，具体提供了一种电池单体、电池包、车辆，其中的电池单体包括电池单体主体，所述电池单体主体具有多个侧部，所述多个侧部包含相对设置的第一侧部和第二侧部，所述第一侧部设有第一极柱，所述第二侧部设有第二极柱,所述第一极柱和所述第二极柱极性相反；其中，所述多个侧部中的最长侧部和最短侧部之间的长度比例≥3；其中，所述第一侧部和第二侧部共设置有不小于三个极柱，并且所述第一侧部设有极性不同的多个极柱。通过这样的构成，能够谋求在对电池单体进行充电的过程中，获得均匀的电流密度。

Description

电池单体、电池包、车辆
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电池单体、电池包、车辆。
背景技术
与传统的燃油车不同，新能源汽车(以电动汽车为例)的主要动力源是动力电池，具体而言，动力电池主要以电池包的形式搭载于电动汽车(如搭载于电动汽车的底盘)，电动汽车配置的驱动电机将动力电池携带的电能转化为机械能后便可为电动汽车提供行车动力。与动力源的能力相关的属性是电动汽车的核心竞争力之一，抑或说与动力源的能力相关的属性为电动汽车需要提升的核心属性之一。从用户(车主)的角度来考量，便体现为对电动汽车的续航里程(本质上属于动力电池的属性)以及动力电池的充电速度、功率性能属性等提出了更高的要求。从动力电池的产品角度来考量，便体现为对动力电池的能量密度、快充能力、循环寿命、直流内阻等属性提出了更高的要求。
目前，搭载于车辆的电池包的形式主要包括两种：一种为传统的结构形式，如通常为：电池包包括多个电池模组，每个电池模组进一步包括多个电池单体。另一种为基于刀片电池的结构形式，如通常为：动力电池包括多个刀片电池，其中的刀片电池相当于电池单体，由于刀片电池在结构上的创新，使得其在构成电池包的过程可以跳过电池模组这一中间结构而直接成组形成电池包。相较于传统的结构形式，刀片电池由于其在结构的优势，提高了体积利用率，有望在同样的空间内装入更多的电池单体，因此便能够谋求提升电池包的能量密度。
由于与极柱相对应的极耳侧通常为面积较小的侧面，使得刀片电池内的极耳的过流面积受到限制，导致充放电过程中极耳温升较高。此外，仍以上述刀片电池(或者至少在结构上具有其中一个侧部的长度明显较长的属性的其他电池单体)为例，与传统的结构形式中的电池单体相比，由于刀片电池沿其长度方向的尺寸相对较大，电流密度分布不均匀，温升进一步提高，因此刀片电池的循环寿命受到明显的影响。
相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
技术问题
为了至少一定程度地解决上述技术问题，抑或说为了解决上述技术问题中的至少一部分，提出本发明。
技术方案
有鉴于此，本发明第一方面提供了一种电池单体，该电池单体包括：所述电池单体包括电池单体主体，所述电池单体主体具有多个侧部，所述多个侧部包含相对设置的第一侧部和第二侧部，所述第一侧部设有第一极柱，所述第二侧设有第二极柱,所述第一极柱和所述第二极柱极性相反；其中，所述多个侧部中的最长侧部和最短侧部之间的长度比例≥3；其中，所述第一侧部和第二侧部共设置有不小于三个极柱，并且所述第一侧部设有极性不同的多个极柱。
通过这样的构成，能够谋求在对电池单体进行充电的过程中，获得均匀的电流密度。
对于上述电池单体，在一种可能的实施方式中，所述第二侧部设置有正极柱和负极柱，并且设置于所述第一侧部或者所述第二侧部上的所述正极柱和所述负极柱的个数相同。
通过这样的构成，给出了极柱在两个侧部上的一种具体的设置方式。
具体而言，从个数上来看，包含偶数个，从极性上来看，以正/负极柱成对的方式设置。
对于上述电池单体，在一种可能的实施方式中，设置于所述第一侧部或者所述第二侧部正极柱以及负极柱的个数均大于1。
通过这样的构成，给出了极柱在不同侧部上的一种具体的设置方式。示例性地，在第一侧部和第二侧部上均设置3个正极柱和3个负极柱。
对于上述电池单体，在一种可能的实施方式中，设置于所述第一侧部和所述第二侧部上的极柱的个数相同。
通过这样的构成，给出了极柱在不同侧部上的一种具体的设置方式 (从数量一个层面考量)。
对于上述电池单体，在一种可能的实施方式中，设置于所述第一侧部的正/负极柱和所述第二侧部上的负/正极柱的个数相对应。
通过这样的构成，给出了极柱在不同侧部上的一种具体的设置方式 (从数量和极性两个方面考量)。
对于上述电池单体，在一种可能的实施方式中，所述多个侧部中的一个或多个的长度≥350mm。
通过这样的构成，给出了电池单体中的侧部的一种具体的量化形式。
对于上述电池单体，在一种可能的实施方式中，所述第一侧部和所述第二侧部之间沿第一方向的尺寸与所述第一侧部或者所述第二侧部沿与所述第一方向垂直的第二方向的尺寸之间的比值≥3。
通过这样的构成，给出了电池单体中第一侧部和第二侧部的一种具体的比例关系。
对于上述电池单体，在一种可能的实施方式中，所述第一侧部的正极柱与所述第二侧部上的负极柱沿所述第一方向的投影重合，所述第一侧部的负极柱与所述第二侧部上的正极柱沿所述第一方向的投影重合。
通过这样的构成，给出了电池单体的一种具体的极柱分布方式。
对于上述电池单体，在一种可能的实施方式中，所述第一侧部的正极柱与所述第二侧部上的负极柱沿所述第一方向的投影不重合，所述第一侧部的负极柱与所述第二侧部上的正极柱沿所述第一方向的投影不重合。
通过这样的构成，给出了电池单体的一种具体的极柱分布方式。示例性地，如第一侧部的正极柱与第二侧部上的所有的正极和负极柱沿第一方向的投影均不重合。
对于上述电池单体，在一种可能的实施方式中，所述电池单体包括裸电芯，所述裸电芯包括极耳，其中，所述极耳直接与与之对应的极柱连接；或者所述极耳通过转接结构与与之对应的极柱连接。
通过这样的构成，给出了极耳与极柱之间可能的连接方式。
对于上述电池单体，在一种可能的实施方式中，所述多个侧部中的至少一部分沿所述电池单体的厚度方向的正投影为具有夹角的多条直线，
通过这样的构成，能够谋求从视觉上区分出多个侧部。
需要说明的是，此处所说的“视觉上可区分”应当理解为：不同的侧部在视觉上具有不同的形状、颜色、材质、标记等。以形状为例，如侧部1为平面而侧部2为曲面、侧部(1、2)均为平面不过二者具有夹角等。示例性地，电池单体的轮廓沿厚度方向的投影为多边形，多边形的每一条边对应电池单体的一个侧部。
对于上述电池单体，在一种可能的实施方式中，所述多个侧部中的至少一部分沿所述电池单体的厚度方向的投影为曲线。
通过这样的构成，能够谋求在视觉上不能明确地区分多个侧部的情形下，能够通过从功能上区别的方式规划出多个侧部。
需要说明的是，此处所说的“功能上规划出”应当理解为：不同的侧部在视觉上直接区分存在一定的难度，不过从电池的功能上来讲其属于不同的侧部等。如侧部1和侧部2构成的一个连续的平面，不过平面的一部分中侧部1而另一部分为侧部2等。示例性地，电池单体的轮廓沿厚度方向的投影包括一段在视觉上无法区分的弧线，通过从功能上规划，将对应于弧线的部分规划为电池单体的两个或者两个以上侧部。
本发明第二方面提供了一种电池包，该电池包包括前述任一项所述的电池单体。
可以理解的是，该电池包具有前述任一项所述的电池单体的所有技术效果，在此不再赘述。
本发明第三方面提供了一种车辆，该车辆配置有前述任一项所述的电池单体；或者所述车辆配置有前述的电池包。
可以理解的是，与前述的电池包类似，该车辆具有前述任一项所述的电池单体的所有技术效果，在此不再赘述。
提案1.一种电池单体，其特征在于，所述电池单体包括电池单体主体，所述电池单体主体具有多个侧部，所述多个侧部包含相对设置的第一侧部和第二侧部，所述第一侧部设有第一极柱，所述第二侧部设有第二极柱,所述第一极柱和所述第二极柱极性相反；
其中，所述多个侧部中的最长侧部和最短侧部之间的长度比例≥3；
其中，所述第一侧部和第二侧部共设置有不小于三个极柱，并且
所述第一侧部设有极性不同的多个极柱。
提案2.根据提案1所述的电池单体，其特征在于，所述第二侧部设置有正极柱和负极柱，并且
设置于所述第一侧部或者所述第二侧部上的所述正极柱和所述负极柱的个数相同。
提案3.根据提案2所述的电池单体，其特征在于，设置于所述第一侧部或者所述第二侧部的正极柱以及负极柱的个数均大于1。
提案4.根据提案2所述的电池单体，其特征在于，设置于所述第一侧部和所述第二侧部上的极柱的个数相同。
提案5.根据提案2所述的电池单体，其特征在于，设置于所述第一侧部的正/负极柱和所述第二侧部上的负/正极柱的个数相对应。
提案6.根据提案1所述的电池单体，其特征在于，所述多个侧部中的一个或多个的长度≥350mm。
提案7.根据提案1至6中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述第一侧部和所述第二侧部之间沿第一方向的尺寸与所述第一侧部或者所述第二侧部沿与所述第一方向垂直的第二方向的尺寸之间的比值≥3。
提案8.根据提案7所述的电池单体，其特征在于，所述第一侧部的正极柱与所述第二侧部上的负极柱沿所述第一方向的投影重合，所述第一侧部的负极柱与所述第二侧部上的正极柱沿所述第一方向的投影重合。
提案9.根据提案7所述的电池单体，其特征在于，所述第一侧部的正极柱与所述第二侧部上的负极柱沿所述第一方向的投影不重合，所述第一侧部的负极柱与所述第二侧部上的正极柱沿所述第一方向的投影不重合。
提案10.根据提案1所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体包括裸电芯，所述裸电芯包括极耳，
其中，所述极耳与与之对应的极柱直接连接；或者
所述极耳通过转接结构与与之对应的极柱连接。
提案11.根据提案1所述的电池单体，其特征在于，所述多个侧部中的至少一部分沿所述电池单体的厚度方向的正投影为具有夹角的多条直线。
提案12.根据提案1所述的电池单体，其特征在于，所述多个侧部中的至少一部分沿所述电池单体的厚度方向的投影为曲线。
提案13.一种电池包，其特征在于，所述电池包包括提案1至12中任一项所述的电池单体。
提案14.一种车辆，其特征在于，所述车辆配置有提案1至12中任一项所述的电池单体；或者
所述车辆配置有提案13所述的电池包。
附图说明
下面参照附图并主要结合刀片电池来描述本发明的电池单体。附图中：
图1示出了本发明一种实施例的刀片电池内部的裸电芯的结构示意图；
图2和图3分别示出了由本发明两种实施例的刀片电池(电池单体) 的结构示意图，图4和图5分别示出了图2所示实施例的第一侧视示意图和第二侧视示意图；
图6示出了现有例的刀片电池中电流密度分布的原理示意图，图7 示出了由本发明一种实施例的刀片电池中电流密度分布的原理示意图；
图8示出了现有例的刀片电池的电流密度的分布的仿真结果示意图，图9示出了本发明一种实施例的刀片电池的电流密度的分布的仿真结果示意图；
图10示出本发明第二种实施例的电池单体的结构示意图，图11示出本发明第三种实施例的电池单体的结构示意图，图12示出本发明第四种实施例的电池单体的结构示意图，图13示出本发明第五种实施例的电池单体的结构示意图；以及
图14示出本发明第六种实施例的单体电池的结构示意图。
附图标记列表：
1、裸电芯；11、左短边侧；111、第一正极耳；112、第一负极耳； 12、右短边侧；121、第二正极耳；122、第二负极耳；2、刀片电池；211、第一正极柱；212、第一负极柱；213、防爆阀；221、第二正极柱；222、第二负极柱；223、密封钉(注液孔)；224、二维码。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然本实施方式是结合在刀片电池来进行介绍的，但是这并非旨在于限制本发明的保护范围，在不偏离本发明原理的条件下，本领域技术人员可以将刀片电池变更为其他形状，或者将对应于刀片电池的叠片结构变更为卷绕结构。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。单数形式的术语“一个”、“这个”也可以包含复数形式。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，为了更好地说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节，本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的电池包的充、放电原理等未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
参照图1至图5，图1示出了本发明一种实施例的刀片电池内部的裸电芯的结构示意图，图2和图3分别示出了由本发明两种实施例的刀片电池(电池单体)的结构示意图，图4和图5分别示出了图2所示实施例的第一侧视示意图和第二侧视示意图。如图1至图5所示，作为电池单体的刀片电池2大致为矩形结构(实际上是一个厚度较小的长方体)，矩形结构的长边和短边之间的长度比例≥3，示例性地，其中的长边尺寸≥350mm。矩形结构其长度方向的两个短边侧均设置有正极柱和负极柱。刀片电池2的内部结构至少包括裸电芯1以及填充于其间的电解液，裸电芯主要包括正极片、负极片和隔膜，正极片和负极片分别设置有前述的正极耳和负极耳，正极耳和负极耳分别连接有与之对应的正极柱和负极柱。示例性地，裸电芯的左短边侧11自上而下地设置有第一正极耳111 和第一负极耳112，裸电芯的右短边侧12自下而上地设置有第二正极耳 121和第二负极耳122。其中，第一正极耳111和第二负极耳122沿水平方向大致共线，第一负极耳112和第二正极耳121沿水平方向大致共线。即：裸电芯的两个短边侧分别设置有一个正极耳和一个负极耳。沿矩形结构的长边方向观察，一个短边侧的正极耳和另一个短边侧的负极耳的位置相对应。
电池单体2的左短边侧在与第一正极耳111和第二负极耳122相对应的位置设置有第一正极柱211和第一负极柱212，刀片电池2的右短边侧在与第一负极耳112和第二正极耳121相对应的位置设置有第二正极柱221和第二负极柱222，即：极耳和极柱的位置和极性均为一一对应的关系。其中，极耳可以通过转接结构(如转接结构通常为转接片，转接片可以包括但不限于铜片、铝片或者其他导电材料制成的片状结构)与极性、位置相对应的极柱连接(如连接方式包括但不限于超声波焊接、激光焊接、铆接)，也可以直接与极性、位置相对应的极柱连接(如连接方式包括但不限于超声波焊接、激光焊接、铆接)。
在一种可能的实施方式中，在第一正极柱211和第一负极柱212之间设置有防爆阀213，防爆阀的主要作用在于：当刀片电池内部的气体压力大于预设的压力水平时，便可通过打开防爆阀的方式使得刀片电池内部的气体及时排出，保证了由刀片电池组装而成的电池包的安全性。
在一种可能的实施方式中，在第二正极柱221和第二负极柱222之间设置有密封钉223以及二维码224。其中，刀片电池在与密封钉相对应的位置设置有注液孔，即密封钉配置于注液孔。通过注液孔可向组装成电池包的刀片电池的内部加注电解液，在电解液加注完成之后可通过密封钉将注液孔密封。二维码主要用于标识相应的电池包的身份信息。
可以理解的是，本领域技术人员可以根据实际需求确定由二维码表达的身份信息中所包含的具体条目。此时，二维码只是标识身份信息的一种具体的示例，本领域技术人员可以根据实际情况对其进行变更，如可以采用条形码等其他方式。仍以二维码为例，本领域技术人员还可以根据实际情况对二维码在电池包上的设置位置进行灵活调整，如调整至与防爆阀同侧的位置或者其他任意的合理位置。
与图2、图4和图5不同的是，在图3所示的实施例中，左侧的正极柱与右侧的负极柱不同轴(与右侧的正极柱也不同轴)，左侧的负极柱与右侧的正极柱不同轴(与右侧的负极柱也不同轴)。
仍以刀片电池为例，对于常规的刀片电池来说，假设对应于正极柱的正极耳过流面积为S1、对应于负极柱的负极耳过流面积为S2，并假设电流大小为I，则正极耳、负极耳的过流值分别为I/S1、I/S2。而在使用本发明的结构之后，假设正极耳、负极耳过流面积分别为前述的S1、 S2的1/2，由于双极柱的分流作用，此时的电流大小为I/2，分析计算可知，此时正极耳、负极耳的过流值同样为I/S1、I/S2。因此，两种结构方式的极耳过流能力一致，在相同时间内的温升应该是一致的。但是，由于刀片电池内阻并非简单的电阻串并联关系，还受到如扩散阻抗、电化学阻抗等因素的影响，因此，电流在裸电芯的不同区域的分布是不均匀的。由于本发明采用了包括四个极柱(每个短边侧设置一对正/负极柱) 的结构，电流密度在整个电池的分布是更均匀的。
参照图6，图6示出了现有例的刀片电池中电流密度分布的原理示意图。为了便于说明，在本实施例假设电池包仅包括一个电池单体，即一个电池单体构成了电池包。如图6所示，针对常规结构(两个短边侧分别设置一个正极柱和一个负极柱)的电池单体而言，在对其进行充电的过程中，由于电子迁移路径较长、极片欧姆阻抗较大，因此电池单体的内阻增加，这样一来，图6中的右端区域的电流密度因此会变大，这将使得靠近右侧区域(A端)的极耳温升会更高。
参照图7，图7示出了由本发明一种实施例的刀片电池中电流密度分布的原理示意图。如图7所示，使用本发明的结构之后，由于双极柱的分流作用，电流密度分布均匀，因此在极耳的总过流面积一致的情况下，每个极耳的过流面积均为常规结构的1/2，极耳以及与之对应的极柱的温升问题可以因此得到改善。
参照图8和图9，图8示出了现有例的刀片电池的电流密度的分布的仿真结果示意图，图9示出了本发明一种实施例的刀片电池的电流密度的分布的仿真结果示意图。针对具有“尺寸为14mm*600mm*112mm、电芯容量为122Ah、正极使用NCM、负极使用石墨”属性的刀片电池，在 10％SOC-80％SOC区间进行1C(122Ah)充电，通过电化学仿真具有前述的属性的刀片电池的阳极片的电流密度。如图8所示，常规结构的阳极耳根部电流密度最大(>22A/m2)，远离极耳区域的电流密度均保持在8A/m2以下。如图9所示，而在使用了本发明的情形下，阳极耳根部电流密度依然最大，但是与其余部分之间的差值保持在2A/m2以内，且均小于8A/m2，电流密度的均匀性改善7倍以上(二者电流密度极差对比)。
在一种具体的实施方式中，针对具有“尺寸为厚28.6mm*长600mm* 高112mm、容量为292Ah、正极使用NCM、负极使用石墨，铜/铝箔材厚度分别为6/12μm，正/负极耳层数分别为80/81”属性的刀片电池，常规的刀片电池的极耳尺寸为宽70mm*高25mm，本发明的刀片电池的极耳尺寸为宽35mm*高25mm。在10％SOC-80％SOC区间进行2.2C(642.4Ah)快充条件下，对常规的刀片电池和采用了本发明的刀片电池的裸电芯的极柱、极耳进行热仿真，仿真结果如表1所示。
仿真结果显示，本发明的刀片电池的裸电芯中，正极耳的温升降低了24.3℃，负极耳的温升降低了48.3℃、裸电芯的平均温升降低了5.4 ℃，同时对应于正/负极耳的正/负极柱的温升也分别降低了32.1℃和 53.4℃。
表1电芯的温升仿真结果
裸电芯 正极耳 负极耳 正极柱 负极柱
常规结构 72.9 108.7 140.3 117.1 145.8
本发明 67.5 84.4 92.0 85.0 92.4
温升改善 5.4 24.3 48.3 32.1 53.4
备注：为了便于说明，上述表中所基于的模型简化为如下的情形：仅考虑极柱、顶盖、裸电芯过流产热，外部散热条件为空气。
可以看出，在本发明的刀片电池中，由于在刀片电池的两侧分别设置有正极柱和负极柱，通过分流作用，保证了刀片电池在不同区域的电流密度的均匀性，降低了极耳的温升，使得上述示例的裸电芯能够实现 2.2C快充(10-80％SOC、19min)。此外，裸电芯温度的降低还有利于提高电池包的使用寿命。与此同时，由于电流密度均匀，还会对裸电芯的其他性能带来显著的改善，比如：充电能力、功率性能等。
在一种具体的实施例中，针对具有“长600mm*宽100mm*厚18mm、容量150Ah、正极采用磷酸铁锂、负极采用石墨、正极集流体为12μm铝箔/2μm底涂、负极集流体用8μm铜箔/2μm底涂、正极和负极之间的隔膜使用18μm的PP材质”属性的刀片电池。常规结构为沿刀片电池的长度方向的两侧分别伸出一个正极柱和一个负极柱。本发明的结构为沿电池包的长度方向的两侧分别伸出一对极柱(一个正极柱和一个负极柱)。基于此形成的刀片电池的相关性能的测试数据对比如下表2所示。
表2电芯性能的测试数据
测试项目 常规结构 本发明
10％-80％SOC最大持续充电倍率(C) 1.5(28min) 2.5(16.8min充满)
25℃1C/1C循环至80％SOH(cycles) 3500 4300
DCR@25℃50％SOC10s2C(mΩ) 0.34 0.27
25℃1C/1C循环5次电芯平均温度(℃) 33 28
此外，采用本发明的结构对于由刀片电池构成的电池包还可以减少电压采集元件的数量，因此降低了电池包的加工难度。
具体而言，在刀片电池组装成电池包(Pack)的过程中，裸电芯的串、并联是通过使用连接件将不同裸电芯的相应的正、负极进行连接，同时电池管理***(BatteryManagement System，BMS)需要监控每个刀片电池的电压(裸电芯的电压)，所以需要在刀片电池上安装电压采集元件(通常为FPC或PCB等)，而电压采集时需要将电压采集元件同时连接至刀片电池的正、负极。
由于传统的刀片电池而言，由于其具有的是在两个短边侧分别伸出单个的正、负极柱的结构，这给成组过程中需要同时连接正负极的电压采集元件组装带来了困难。如为了应对这个问题，通常需要在电池包的左、右两个短边侧的顶盖上分别额外设计凸起结构，以及将该凸起连接到壳体的连接件以及对应的绝缘件等。凸起的增设必然会占用电池包的空间，因此会造成电池的能量密度的降低。伴随地，成组过程中也需要增加额外的装配工序以及零件，造成电池包的成本提升。
而对于本发明的结构而言，由于不同极性的极柱在同一侧，因此只需在同一侧安装一套电压采集元件就可实现刀片电池的电压采集。同时，在电池包的生产过程中，由于所有的电压采集元件均在同一侧，因此大大降低了生产难度，相应地便会提高生产效率。由于电压采集能够被轻松地实现，且与电压采集相关的前述的两个凸起的设计可以被取消，电池包的成本也因此得以降低。
需要说明的是，尽管本实施例中是结合现有的刀片电池来对本发明的电池单体进行说明的，但是本领域技术人员可以将其变更为任意类型、结构的电池单体。
参照图10至图13，图10示出本发明第二种实施例的电池单体的结构示意图，图11示出本发明第三种实施例的电池单体的结构示意图，图 12示出本发明第四种实施例的电池单体的结构示意图，图13示出本发明第五种实施例的电池单体的结构示意图。下面结合图10至图13介绍本发明的电池单体具有的其他可能的形式。
如图10所示，该实施例中的单体电池大致为方形(沿单体电池的厚度方向进行投影后的形状)，方形的左侧边和右侧边均设置有一对正/负极耳。以左上的正极耳为例，在该实施例中，对应于其的电流方向可以为至同侧下方的负极耳或者不同侧的负极耳。该实施例的结构可以视作对前述的刀片电池的尺寸进行了调整后的结构。需要说明的是，图10以及下文中提到的图11至图13示出的结构只是用于表明电极与电池的不同侧的对应关系，图中示出的不同侧之间的长宽比并不表示不同侧之间的尺寸关系。
如图11所示，该实施例相当于在图10的基础上，在每侧增加一对正/负极耳。仍以左上的正极耳为例，在该实施例中，对应于其的电流方向可以为至同侧下方的负极耳或者不同侧的两个负极耳。
如图12所示，该实施例相当于在图10的基础上，在第三侧(上侧) 增加一对正/负极耳。其所包含的电流方向的原理不再赘述。
如图13所示，该实施例相当于在图12的基础上，在第三侧的相对侧(下侧)增加一对正/负极耳。其所包含的电流方向的原理不再赘述。
此外，还可以将如图10至图13中的单体电池的横截面的形状变更为包括但不限于如三角形、L形、包含弧形的其他异形形状。以如图14 示出的L形为例，如可以在其中的六条侧边中的全部或者一部分上配置正/负极耳，以左侧边为例，可以将正/负极耳配置于其沿竖直方向的全部区域或者局部区域。
除了上述的电池单体的形状以及正/负极耳在具有形状的电池单体上的配置方式，本领域技术人员还可以根据实际需求确定电池单体的壳体材质尽快灵活的选择，如可以包括但不限于软包、钢壳、铝壳以及其他符合要求的材质。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池单体，其特征在于，所述电池单体包括电池单体主体，所述电池单体主体具有多个侧部，所述多个侧部包含相对设置的第一侧部和第二侧部，所述第一侧部设有第一极柱，所述第二侧部设有第二极柱,所述第一极柱和所述第二极柱极性相反；
其中，所述多个侧部中的最长侧部和最短侧部之间的长度比例≥3；
其中，所述第一侧部和第二侧部共设置有不小于三个极柱，并且
所述第一侧部设有极性不同的多个极柱。
2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述第二侧部设置有正极柱和负极柱，并且
设置于所述第一侧部或者所述第二侧部上的所述正极柱和所述负极柱的个数相同。
3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，设置于所述第一侧部或者所述第二侧部的正极柱以及负极柱的个数均大于1。
4.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，设置于所述第一侧部和所述第二侧部上的极柱的个数相同。
5.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，设置于所述第一侧部的正/负极柱和所述第二侧部上的负/正极柱的个数相对应。
6.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述多个侧部中的一个或多个的长度≥350mm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述第一侧部和所述第二侧部之间沿第一方向的尺寸与所述第一侧部或者所述第二侧部沿与所述第一方向垂直的第二方向的尺寸之间的比值≥3。
8.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述第一侧部的正极柱与所述第二侧部上的负极柱沿所述第一方向的投影重合，所述第一侧部的负极柱与所述第二侧部上的正极柱沿所述第一方向的投影重合。
9.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述第一侧部的正极柱与所述第二侧部上的负极柱沿所述第一方向的投影不重合，所述第一侧部的负极柱与所述第二侧部上的正极柱沿所述第一方向的投影不重合。
10.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体包括裸电芯，所述裸电芯包括极耳，
其中，所述极耳与与之对应的极柱直接连接；或者
所述极耳通过转接结构与与之对应的极柱连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117471290A (zh) * 2023-12-25 2024-01-30 厦门市工科自动化设备有限公司 刀片电池fpc的检测设备
CN117471290B (zh) * 2023-12-25 2024-04-09 厦门市工科自动化设备有限公司 刀片电池fpc的检测设备

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