CN117751477A - 电池单体及其制造方法和制造设备、电池以及用电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种电池单体及其制造方法和制造设备、电池以及用电装置，属于电池制造技术领域。本申请提出一种电池单体，包括：电极组件，具有卷绕中心孔；颗粒状填充物，填充于所述卷绕中心孔内，用于支撑所述电极组件。该电池单体不仅易于组装，且具有较好的安全性能和能量密度。本申请还提出该电池单体的制造方法和制造设备，以及包括该电池单体的电池以及用电装置。
Description
本申请涉及电池制造技术领域，具体而言，涉及一种电池单体及其制造方法和制造设备、电池以及用电装置。
随着新能源汽车市场的持续繁荣，动力电池行业迅速扩产壮大，锂电池技术日益精进，为了提高电池单体的安全性能所做出的电池单体内部的构造改进也越来越多。
然而，对电池单体内部构造进行改进后，电池单体的安全性能虽然得到提高，却有可能存在组装复杂、能量密度降低的缺陷。
发明内容
为此，本申请提出一种电池单体及其制造方法和制造设备、电池以及用电装置。该电池单体不仅易于组装，且具有较好的安全性能和能量密度。
本申请第一方面实施例提出一种电池单体，包括：电极组件，具有卷绕中心孔；颗粒状填充物，填充于所述卷绕中心孔内，用于支撑所述电极组件。
本申请实施例的电池单体包括卷绕式的电极组件，采用向卷绕中心孔内填充颗粒状填充物的方式来填充卷绕中心孔，能够保证卷绕中心孔不会发生坍塌，使电极组件在长时间使用后不会变形，电池单体仍具有较好的安全性能。由于可以在电极组件卷绕成型后再向卷绕中心孔内填充颗粒状填充物，颗粒状填充物以流体形式进入卷绕中心孔，不会导致电极组件的内圈隔膜褶皱和滑位，具有组装方便的优点；且颗粒状填充物完全位于卷绕中心孔的内部，不需要额外占用电极组件之外的布置空间，从而使电池单体结构紧凑，具有较高的能量密度。
根据本申请的一些实施例，所述颗粒状填充物包括阻燃剂颗粒。
在上述方案中，颗粒状填充物包括阻燃剂颗粒，能够在电池单体发生热失控时降低电池单体起燃的可能性，从而降低电池单体爆燃产生安全事故的可能性。
根据本申请的一些实施例，所述颗粒状填充物还包括支撑物颗粒，所述支撑物颗粒与所述阻燃剂颗粒混合设置。
在上述方案中，支撑物颗粒和阻燃剂颗粒混合设置，既能均匀填充卷绕中心孔，使卷绕中心孔各处受力均匀，又能够在卷绕中心孔内均匀设置阻燃剂颗粒，在电池单体发生热失控时能够充分全面起到阻燃效果。
根据本申请的一些实施例，所述颗粒状填充物还包括支撑物颗粒，所述支撑物颗粒和所述阻燃剂颗粒在所述卷绕中心孔的轴向上分层设置。
在上述方案中，支撑物颗粒和阻燃剂颗粒在卷绕中心孔的轴向上分层设置，使支撑物颗粒放置于重力方向上靠下的部分，阻燃剂颗粒放置于重力方向上靠上的部分，既能充分填充卷绕中心孔以支撑电极组件，又能够避免阻燃剂颗粒长时间浸没于游离电解液，从而维持阻燃剂颗粒的阻燃功能可靠有效。
根据本申请的一些实施例，所述颗粒状填充物还包括支撑物颗粒，所述支撑物颗粒至少部分包覆所述阻燃剂颗粒。
在上述方案中，支撑物颗粒至少部分包覆阻燃剂颗粒，使得支撑物颗粒和阻燃剂颗粒相连形成复合颗粒，使用复合颗粒填充卷绕中心孔，既能够起到支撑卷绕中心孔和储备阻燃剂的功能， 简化了填充卷绕中心孔的过程，简化了电池单体的组装过程。
根据本申请的一些实施例，所述电池单体还包括：第一阻挡件和第二阻挡件，分别设置于所述卷绕中心孔的两端，用于阻止所述颗粒状填充物离开所述卷绕中心孔。
在上述方案中，在卷绕中心孔的两端分别设置第一阻挡件和第二阻挡件，以阻止颗粒状填充物从卷绕中心孔的两端离开卷绕中心孔，从而保证所有的颗粒状填充物始终位于卷绕中心孔内，以避免卷绕中心孔坍塌，有效支撑电极组件。
根据本申请的一些实施例，所述第一阻挡件和/或所述第二阻挡件设有与所述卷绕中心孔连通的第一通孔，所述第一通孔的孔径小于所述颗粒状填充物的粒径。
在上述方案中，第一阻挡件和/或第二阻挡件上的第一通孔既能够容许电解液经过卷绕中心孔，又能够阻挡颗粒状填充物离开卷绕中心孔，不仅提高了单体内部电解液的容纳空间，还能够降低电池单体内部电解液的流动阻力，使电池单体充放电过程中电极组件膨胀收缩带动电解液顺利流动。
根据本申请的一些实施例，所述电极组件还包括第一极耳和第二极耳，沿所述卷绕中心孔的轴向，所述第一极耳和所述第二极耳分别位于所述电极组件的相对两侧，所述电池单体还包括：外壳，包括第一壁，沿所述卷绕中心孔的轴向，所述第一壁与所述第一极耳位于所述电极组件的同一侧；电极端子，设置于所述第一壁；第一集流构件，设置于所述第一壁和所述电极组件之间，用于连接所述第一极耳和所述电极端子；其中，所述第一阻挡件为所述第一集流构件。
在上述方案中，第一集流构件连接第一极耳和电极端子的同时还与卷绕中心孔对应，以阻挡颗粒状填充物离开卷绕中心孔，一个部件同时实现两种功能，简化了电池单体的构造。
根据本申请的一些实施例，所述第一集流构件的面向所述电极组件的一侧设置有第一凹部，所述第一凹部与所述卷绕中心孔相对设置。
在上述方案中，第一凹部与卷绕中心孔相对设置，从卷绕中心孔的与第一集流构件对应的一端增加了与卷绕中心孔的内部连通的空间，为颗粒状填充物受热膨胀时提供膨胀空间，从而提高电池单体的安全性能。
根据本申请的一些实施例，所述电极组件还包括第一极耳和第二极耳，沿所述卷绕中心孔的轴向，所述第一极耳和所述第二极耳分别位于所述电极组件的相对两侧，所述电池单体还包括：外壳，包括第二壁，沿所述卷绕中心孔的轴向，所述第二壁与所述第二极耳位于所述电极组件的同一侧；第二集流构件，设置于所述第二壁和所述电极组件之间，用于连接所述第二极耳和所述第二壁；其中，所述第二阻挡件为所述第二集流构件。
在上述方案中，第二集流构件连接第二极耳和第二壁的同时还与卷绕中心孔对应，以阻挡颗粒状填充物离开卷绕中心孔，一个部件同时实现两种功能，简化了电池单体的构造。
根据本申请的一些实施例，所述第二集流构件的面向所述电极组件的一侧设置有第二凹部，第二凹部与所述卷绕中心孔相对设置。
在上述方案中，第二凹部与卷绕中心孔相对设置，从卷绕中心孔的与第二集流构件对应的一端增加了与卷绕中心孔的内部连通的空间，为颗粒状填充物受热膨胀时提供膨胀空间，从而提高电池单体的安全性能。
根据本申请的一些实施例，所述电极组件还包括第一极耳和第二极耳，沿所述卷绕中心孔的轴向，所述第一极耳和所述第二极耳分别位于所述电极组件的相对两侧，所述电池单体还包括：外壳，包括第一壁，沿所述卷绕中心孔的轴向，所述第一壁与所述第一极耳位于所述电极组件的同一侧；电极端子，设置于所述第一壁且与所述第一极耳连接，所述电极端子设有注液孔，所述注液孔与所述卷绕中心孔相对设置；密封件，用于封闭所述注液孔；其中，所述第一阻挡件为所述密封件。
在上述方案中，电极端子与第一极耳连接，密封件封闭注液孔的同时还与卷绕中心孔对应，以阻挡颗粒状填充物离开卷绕中心孔，一个部件同时实现两种功能，简化了电池单体的构造。
根据本申请的一些实施例，所述电极组件还包括第一极耳和第二极耳，沿着所述卷绕中心孔的轴向，所述第一极耳和所述第二极耳分别位于所述电极组件的相对两侧，所述电池单体还包括：外壳，包括第二壁，沿所述卷绕中心孔的轴向，所述第二壁与所述第二极耳位于所述电极组件的同一侧设置，所述第二壁与所述第二极耳连接；其中，所述第二阻挡件位于所述电极组件和所述第二壁之间，所述第二阻挡件覆盖所述卷绕中心孔的靠近所述第二壁的开口。
在上述方案中，第二壁与第二极耳连接，第二阻挡件覆盖卷绕中心孔的靠近第二壁的开口，能够从卷绕中心孔的靠近第二壁的开口阻挡颗粒状填充物离开卷绕中心孔，从而保证所有的颗粒状填充物始终位于卷绕中心孔内，以避免卷绕中心孔坍塌，有效支撑电极组件。
根据本申请的一些实施例，所述第一阻挡件和/或所述第二阻挡件至少部分伸入所述卷绕中心孔内。
在上述方案中，第一阻挡件和/或第二阻挡件至少部分伸入卷绕中心孔内，不仅能够与卷绕中心孔的内壁贴合，更全面地阻挡颗粒状填充物离开卷绕中心孔，且能够实现第一阻挡件和/或第二阻挡件与电极组件固定，使第一阻挡件和/或第二阻挡件可靠设置于卷绕中心孔的两端。
根据本申请的一些实施例，所述电极组件还包括第一极耳和第二极耳，沿着所述卷绕中心孔的轴向，所述第一极耳和所述第二极耳分别位于所述电极组件的同一侧。
在上述方案中，第一极耳和第二极耳分别位于电极组件的同一侧，能够从电池单体的同一侧引出电极，第一阻挡件和第二阻挡件分别设置于卷绕中心孔的两端，以阻止颗粒状填充物离开卷绕中心孔。
根据本申请的一些实施例，颗粒状填充物的粒径为D，卷绕中心孔的孔径为d，D＜d。
在上述方案中，颗粒状填充物的粒径小于卷绕中心孔的孔径，使颗粒状填充物不仅具有较好的流动性，易于装入卷绕中心孔中，且能够均匀与卷绕中心孔的内壁抵接，以可靠支撑电极组件。
根据本申请的一些实施例，所述颗粒状填充物的粒径为D，满足D≥0.05mm。
在上述方案中，颗粒状填充物的粒径D≥0.05mm，不易从电极组件的隔膜缝隙以及电极组件与其他部件的缝隙中离开卷绕中心孔，从而可靠地填充卷绕中心孔，以有效支撑电极组件。
根据本申请的一些实施例，所述颗粒状填充物为绝缘材质。
在上述方案中，颗粒状填充物为绝缘材质，能够在填充卷绕中心孔以支撑电极组件的同时不会与电极组件的内圈极片短接，从而提高电池单体的安全性能。
本申请第二方面实施例提出一种电池，包括本申请第一方面实施例所述的电池单体。
由于本申请第一方面实施例的电池单体的特性，本申请第二方面实施例的电池也且具有较好的安全性能和能量密度。
本申请第三方面实施例提出一种用电装置，包括本申请第二方面实施例所述的电池，所述电池用于提供电能。
由于本申请第二方面实施例的电池的特性，本申请第三方面实施例的用电装置也较好的安全性能和能量密度。
本申请第四方面实施例提出一种电池单体的制造方法，包括：
提供电极组件，所述电极组件具有卷绕中心孔；
提供颗粒状填充物；
将所述颗粒状填充物填充于所述卷绕中心孔内，以支撑所述电极组件。
本申请第五方面实施例提出一种电池单体的制造设备，包括：
第一提供装置，用于提供电极组件，所述电极组件具有卷绕中心孔；
第二提供装置，用于提供颗粒状填充物；
组装模块，用于将所述颗粒状填充物填充于所述卷绕中心孔内，以支撑所述电极组件。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出的是本申请一实施例中的一种车辆的简易示意图；
图2示出的是图1中车辆的电池的结构示意图；
图3示出的是本申请一些实施例的电池单体的***图；
图4示出的是图3中电池单体的剖面图；
图5示出的是图4中A处的局部放大图；
图6示出的是本申请的一些实施例的电池单体中支撑物颗粒和阻燃剂颗粒分层设置的结构示意图；
图7和图8示出的分别是本申请的一些实施例的电池单体中两种形式的颗粒状填充物的结构示意图；
图9示出的是图6中B处的局部放大图；
图10示出的是图6中C处的局部放大图；
图11示出的是本申请的一些实施例的具有另一种形式的第一集流构件和第二集流构件的电池单体的剖面图；
图12示出的是图11中D处的局部放大图；
图13示出的是本申请的一些实施例的具有另一种形式的第一阻挡件和第二阻挡件的电池单体的剖面图；
图14示出的是图13中E处的局部放大图；
图15示出的是图13中F处的局部放大图；
图16示出的是本申请的一些实施例的具有另一种形式的第一阻挡件和第二阻挡件的电池单体的剖面图；
图17示出的是本申请的一些实施例的电池单体的制造方法的示意图；
图18示出的是本申请的一些实施例的电池单体的制造设备的示意图；
上述附图未按比例提供。
图标：1000-车辆；100-电池；10-电池单体；11-外壳；111-第一壁；112-第二壁；113-第三壁；12-电极组件；121-主体；122-第一极耳；123-第二极耳；124-卷绕中心孔；1241-第一开口；1242-第二开口；13-电极端子；131-注液孔；14-第一集流构件；141-极耳连接部；142-端子连接部；143-第一通孔；144-第一表面；145-第一凹部；1451-第一膨胀空间；15-第二集流构件；151-第二凹部；16-密封件；17-颗粒状填充物；171-支撑物颗粒；172-阻燃剂颗粒；18-封堵件；191-第一填充件；192-第二填充件；20-箱体；21-第一箱体；22-第二箱体；200-控制器；300-马达；2000-电池单体的制造设备；2100-第一提供装置；2200-第二提供装置；2300-组装模块。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
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”以及他们的任何变形，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。
在本申请的描述中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”、“附接”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，可以是两个元件内部的连通。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中的具体含义。
本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
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。
本申请的实施例所提到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。
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。
电池单体还包括集流构件和电能输出部，集流构件用于将电池单体的极耳和同极性的电能输出部电连接，以将电能从电极组件输送至电能输出部，经电能输出部输送至电池单体的外部，电能输出部可以为电极端子，也可以为外壳；多个电池单体之间通过汇流部件实现电连接，以实现多个电池单体的串联、并联或者混联。
相关技术中，卷绕式电极组件在长时间使用后其卷绕中心孔容易发生坍塌，导致电极组件发生形变，降低电池单体的安全性能。对于采用卷绕式电极组件的电池单体而言，通过填充电极组件的卷绕中心孔能够支撑电极组件，一方面能够避免卷绕中心孔坍塌，另一方面能够避免电极组件在长时间使用后变形，保证电池单体的安全性能。一种常见的填充卷绕中心孔的方式为，将支撑针固定于卷绕装置，然后使用支撑针卷绕极片和隔膜以成型电极组件，再将支撑针留在卷绕中心孔内，以支撑电极组件。由于支撑针的两端需要与卷绕装置连接，因此支撑针的两端不可避免地要暴露出卷绕中心孔，过多占用电池单体内部空间，降低电池单体的能量密度。另一种常见的填充卷绕中心孔的方式为，在电极组件卷绕成型后，向卷绕中心孔内***支撑针，这种填充方式存在***难度大、***的过程中容易使内圈隔膜褶皱和滑位的缺陷，导致电池单体的组装过程复杂。
发明人经研究发现，在电极组件卷绕成型后向卷绕中心孔内***支撑针的填充方式具备支撑针全部位于卷绕中心孔内的优势，不会降低电池单体的能量密度，其支撑针之所以不易***卷绕中心孔的原因是由于支撑针的外径与卷绕中心孔的孔径基本相同。如果使用颗粒状填充物替代支撑针，颗粒状填充物的粒径明显小于卷绕中心孔的孔径，将能够克服支撑针***困难的缺陷，从而得到一种新的填充卷绕中心孔的方式，其在可靠支撑电极组件的基础上不会影响电池单体的安全性能和组装便易性。
基于上述思路，本申请提出一种新的技术方案，使用颗粒状填充物填充电极组件的卷绕中心孔，提高电池单体安全性能的同时，使电池单体具备组装简单、能量密度较高的优点。
可以理解的是，本申请实施例描述的电池单体可以直接对用电装置供电，也可以通过并联或者串联的方式形成电池，以电池的形式对各种用电装置供电。
可以理解的是，本申请实施例中描述的使用电池单体、电池模块或者电池所适用的用电装置可以为多种形式，例如，手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等，例如，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。
本申请的实施例描述的电池单体以及电池不仅仅局限适用于上述所描述的用电装置，还可以适用于所有使用电池单体以及电池的用电装置，但为描述简洁，下述实施例均以电动汽车为例进行说明。
图1示出的是本申请一实施例中的一种车辆的简易示意图；图2示出的是图1中车辆的电池的结构示意图。
如图1所示，车辆1000的内部设置有电池100、控制器200和马达300，例如，在车辆1000的底部或车头或车尾可以设置电池100。车辆1000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。
在本申请的一些实施例中，电池100可以用于车辆1000的供电，例如，电池100可以作为车辆1000的操作电源。控制器200用来控制电池100为马达300的供电，例如，用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在其他实施例中，电池100不仅仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
其中，本申请的实施例所提到的电池100是指包括一个或多个电池单体10以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。其中，多个电池单体10之间可以串联、并联或者混联直接组成电池100，混联指的是，多个电池单体10中既有串联又有并联。多个电池单体10也可以先串联、并联或者混联组成电池模块，多个电池模块再串联、并联或者混联组成电池100。
如图2所示，电池100包括多个电池单体10和箱体20，多个电池单体10放置于箱体20内。箱体20包括第一箱体21和第二箱体22，第一箱体21和第二箱体22相互盖合后形成电池100腔，多个电池单体10放置于电池100腔内。其中，第一箱体21和第二箱体22的形状可以根据多个电池单体10组合的形状而定，第一箱体21和第二箱体22可以均具有一个开口。例如，第一箱体21和第二箱体22均可以为中空长方体且各自只有一个面为开口面，第一箱体21和第二箱体22的开口相对设置，并且第一箱体21和第二箱体22相互扣合形成具有封闭腔室的箱体20。多个电池单体10相互并联或串联或混联组合后置于第一箱体21和第二箱体22扣合后形成的箱体20内。
图3示出的是本申请一些实施例的电池单体的***图；图4示出的是图3中电池单体的剖面图。
如图3和图4所示，电池单体10包括外壳11、电极组件12、电极端子13、第一集流构件14、第二集流构件15和密封件16。
外壳11包括第一壁111、第二壁112和第三壁113，第一壁111和第二壁112相对设置，第三壁113连接第一壁111和第二壁112。
具体而言，外壳11包括壳体和盖体，壳体具有开口，盖体用于封闭开口，以将电极组件12封闭于外壳11的内部。
在本申请的一些实施例中，第二壁112为盖体，第一壁111和第三壁113一体成型为壳体，第一壁111为壳体的底壁。在其他实施例中，也可以是第二壁112和第三壁113一体成型为壳体，第二壁112为壳体的底壁，第一壁111为盖体。
壳体可以为圆柱形或者椭圆柱形，也可以为方形。壳体可由金属材料制成，诸如铝、铝合金或者镀镍钢。盖体为板状结构，盖体的尺寸和形状与壳体的开口匹配，盖体固定于壳体的开口，从而将电极组件12和电解液封闭于壳体的容纳腔。盖体采用金属材料制成，例如铝、钢等材料。
在本申请的一些实施例中，壳体为圆柱体，壳体的轴线方向沿第一轴线P延伸，径向沿第一方向R延伸，第一轴线P与第一方向R相互垂直，盖体为圆板结构，第一壁111和第二壁112分别设置于第一轴线P的相对的两侧。
在其他实施例中，壳体也可以为方形，盖体为正方形或者长方形板状结构。
电极组件12设置于外壳11内，电极组件12包括主体121、第一极耳122和第二极耳123。主体121包括正极极片、负极极片和隔膜，隔膜位于正极极片与负极极片之间，用于隔开正极极片与负极极片。其中，电极组件12采用卷绕方式成型，电极组件12具备卷绕中心孔124，卷绕中心孔124沿第一轴线P贯穿电极组件12。沿着第一轴线P的延伸方向，中心孔的两端分别具有第一开口1241和第二开口1242，第一开与第一壁111对应设置，第二开口1242与第二壁112对应设置。
第一极耳122和第二极耳123中，第一极耳122为正极极耳，第二极耳123为负极极耳。第一极耳122与第一集流构件14对应设置，第二极耳123与第二集流构件15对应设置。其中，与第一极耳122对应的集流构件的材料为铝，与第二极耳123对应的集流构件的材料为铜。第一集流构件14和第二集流构件15的厚度方向均沿第一轴线P延伸，第一集流构件14和第二集流构件15的尺寸和形状可以与电极组件12匹配，也可以与电极组件12的尺寸和形状不匹配。
以第一集流构件14为例，在本申请的一些实施例中，电池单体10为圆柱形，电极组件12为圆柱形的卷绕体，第一集流构件14为轴线为第一轴线P的圆形板状结构。在其他实施例中， 电池单体10也可以为方壳电池100，电极组件12为六面体形或者椭圆形，第一集流构件14为厚度方向沿第一轴线P延伸的四方形板状结构。
在本申请的一些实施例中，沿着第一轴线P，第一极耳122和第二极耳123分别位于主体121的两侧。电极端子13通过绝缘圈绝缘设置于第一壁111，第一集流构件14设置于第一壁111和第一极耳122之间，第一极耳122和电极端子13通过第一集流构件14实现电连接。第二集流构件15设置于第二壁112和第二极耳123之间，第二极耳123和第二壁112通过第二集流构件15实现电连接。
在本申请的另一些实施例中，沿着第一轴线P，第一极耳122和第二极耳123也可以位于主体121的同一侧，电极端子13设置有两个，两个电极端子13均绝缘设置于第一壁111，第一集流构件14和第二集流构件15均设置于第一壁111与电极组件12之间，第一极耳122和电极端子13通过第一集流构件14实现电连接，第二极耳123和第二壁112通过第二集流构件15实现电连接。
在其他实施例中，电池单体10也可以不设置第一集流构件14和第二集流构件15，第一极耳122与同极性的电极端子13直接连接，第二极耳123与同极性的电极端子13或者外壳直接连接。
电池单体10还开设有注液孔131，注液孔131用于向外壳11的内部灌注电解液，密封件16用于在注液完成后封闭注液孔131。其中，注液孔131可以采用拉铆工艺进行密封，拉铆后形成密封件16；密封件16也可以为橡胶、硅胶等材质的弹性件，弹性件塞入注液孔131以封闭注液孔131。
在本申请的一些实施例中，注液孔131设置于电极端子13，注液孔131与卷绕中心孔124相对设置，电解液从注液孔131进入卷绕中心孔124的第一开口1241，再由卷绕中心孔124的第二开口1242扩散至电极组件12。在本申请的另一些实施例中，注液孔131也可以设置于第二壁112或者第一壁111。
如图4所示，本申请的一些实施例提出一种电池单体10，包括电极组件12和颗粒状填充物17，电极组件12具有卷绕中心孔124，颗粒状填充物17填充于卷绕中心孔124内，用于支撑电极组件12。
颗粒状填充物17的形状可以为球形颗粒、方形颗粒、条形颗粒等等；颗粒状填充物17可以为单一材质的填充物，也可以包含几种不同材质的填充物，例如，颗粒状填充物17可以仅包括下述的支撑物颗粒171和阻燃剂颗粒172中的一种，也可以同时包括支撑物颗粒171和阻燃剂颗粒172；颗粒状填充物17可以为单一形状的填充物，也可以包含几种不同形状的填充物；不同材质或者不同形状的颗粒状填充物17可以均匀布置于卷绕中心孔124内，也可以沿着卷绕中心孔124的轴向(即第一轴线P)分层布置。
颗粒状填充物17可以具有弹性，受到压缩后发生形变，以充分填充卷绕中心孔124；颗粒状填充物17也可以为刚性件，以具有较好的强度。颗粒状填充物17可以为绝缘材质，也可以为导电材质。
颗粒状填充物17可以完全填充卷绕中心孔124，下述的第一阻挡件和第二阻挡件从卷绕中心孔124的外部覆盖卷绕中心孔124的第一开口1241和第二开口1242；颗粒状填充物17可以不完全填充卷绕中心孔124，下述的第一阻挡件和第二阻挡件至少部分伸入第一开口1241和第二开口1242，并占据卷绕中心孔124的两端的空间。
本申请实施例的电池单体10包括卷绕式的电极组件12，采用向卷绕中心孔124内填充颗粒状填充物17的方式来填充卷绕中心孔124，能够保证卷绕中心孔124不会发生坍塌，使电极组件12在长时间使用后不会变形，电池单体10仍具有较好的安全性能。由于可以在电极组件12卷绕成型后再向卷绕中心孔124内填充颗粒状填充物17，颗粒状填充物17以流体形式进入卷绕中心孔 124，不会导致电极组件12的内圈隔膜褶皱和滑位，具有组装方便的优点；且颗粒状填充物17完全位于卷绕中心孔124的内部，不需要额外占用电极组件12之外的布置空间，从而使电池单体10结构紧凑，具有较高的能量密度。
图5示出的是图4中A处的局部放大图。
如图5所示，在本申请的一些实施例中，颗粒状填充物17包括阻燃剂颗粒172。
颗粒状填充物17中可以包括阻燃剂颗粒172，以起到阻燃功能。阻燃剂颗粒172可以通过相变吸热的方式降低电池单体的温度，避免电池单体达到燃点来起到阻燃功能，阻燃剂颗粒172也可以通过与可燃气体发生化学反应或者自身释放不可燃气体以避免电池单体起燃。阻燃剂颗粒172的材质可以为PC/PP阻燃剂、胶粘接剂阻燃剂、有机磷化物、卤代碳酸酯、磷腈类化合物、磷酸酯、甲基磷酸二甲酯等。
卷绕中心孔124内可以仅填充有阻燃剂颗粒172，阻燃剂颗粒172在实现阻燃功能的同时也用于支撑电极组件12；卷绕中心孔124内在填充有阻燃剂颗粒172的基础上进一步包括下述的支撑物颗粒171，使用支撑物颗粒171支撑电极组件12，使用阻燃剂颗粒172实现阻燃功能。
在上述方案中，颗粒状填充物17包括阻燃剂颗粒172，能够在电池单体10发生热失控时降低电池单体10起燃的可能性，从而降低电池单体10爆燃产生安全事故的可能性。
如图5所示，在本申请的一些实施例中，颗粒状填充物17还包括支撑物颗粒171，支撑物颗粒171与阻燃剂颗粒172混合设置。
支撑物颗粒171的材质可以为多孔材料、聚合物基复合材料、复合塑料、复合超轻型材料、碳纤维、超轻气凝胶等；支撑物颗粒171的粒径和形状可以与阻燃剂颗粒172的粒径和形状相同，也可以区分于阻燃剂颗粒172；支撑物颗粒171和阻燃剂可以均匀混合设置于卷绕中心孔124内，也可以沿着卷绕中心孔124的轴线方向分层设置。支撑物颗粒171和阻燃剂颗粒172可以分别为单一的形状和种类，也可以呈多样性设置。
在上述方案中，支撑物颗粒171和阻燃剂颗粒172混合设置，既能均匀填充卷绕中心孔124，使卷绕中心孔124各处受力均匀，又能够在卷绕中心孔124内均匀设置阻燃剂颗粒172，在电池单体10发生热失控时能够充分全面起到阻燃效果。
图6示出的是本申请的一些实施例的电池单体中支撑物颗粒和阻燃剂颗粒分层设置的结构示意图。
如图6所示，在本申请的一些实施例中，颗粒状填充物17还包括支撑物颗粒171，支撑物颗粒171和阻燃剂颗粒172在卷绕中心孔124的轴向上分层设置。
卷绕中心孔124的轴线方向沿第一轴线P延伸，支撑物颗粒171和阻燃剂颗粒172可以沿着第一轴线P分层设置，以便于分别将支撑物颗粒171和阻燃剂可以放入卷绕中心孔124内。如图6所示，作为优选的实施方式，第一轴线P与重力方向平行，沿着第一轴线P,支撑物颗粒171位于下层，阻燃剂颗粒172位于上层。
在上述方案中，支撑物颗粒171和阻燃剂颗粒172在卷绕中心孔124的轴向上分层设置，使支撑物颗粒171放置于重力方向上靠下的部分，阻燃剂颗粒172放置于重力方向上靠上的部分，既能充分填充卷绕中心孔124以支撑电极组件12，又能够避免阻燃剂颗粒172长时间浸没于电解液，从而维持阻燃剂颗粒172的阻燃功能可靠有效。
图7和图8示出的分别是本申请的一些实施例的电池单体中两种形式的颗粒状填充物的结构示意图。
如图7和图8所示，在本申请的一些实施例中，颗粒状填充物17还包括支撑物颗粒171，支撑物颗粒171至少部分包覆阻燃剂颗粒172。
如图7所示，支撑物颗粒171可以完全包覆阻燃剂颗粒172，即支撑物颗粒171内部具有封闭的内腔，阻燃剂颗粒172设置于内腔内；如图8所示，支撑物颗粒171也可以部分包覆阻燃剂颗粒172，即支撑物颗粒171和阻燃剂颗粒172可以拼合形成一个复合颗粒。
在上述方案中，支撑物颗粒171至少部分包覆阻燃剂颗粒172，使得支撑物颗粒171和阻燃剂颗粒172相连形成复合颗粒，使用复合颗粒填充卷绕中心孔124，既能够起到支撑卷绕中心孔124和储备阻燃剂的功能，简化了填充卷绕中心孔124的过程，简化了电池单体10的组装过程。
在本申请的一些实施例中，电池单体10还包括第一阻挡件和第二阻挡件，第一阻挡件和第二阻挡件分别设置于卷绕中心孔124的两端，用于阻止颗粒状填充物17离开卷绕中心孔124。
沿着第一轴线P，卷绕中心孔124的两端分别为第一开口1241和第二开口1242，第一阻挡件设置于第一开口1241处，用于阻挡颗粒状填充物17从第一开口1241离开卷绕中心孔124，第二阻挡件设置于第二开口1242处，用于阻挡颗粒状填充物17从第二开口1242离开卷绕中心孔124。
第一阻挡件和第二阻挡件可以完全封闭卷绕中心孔124的第一开口1241和第二开口1242，以将颗粒状填充物17完全封闭于卷绕中心孔124内；第一阻挡件和第二阻挡件也可以在阻挡颗粒状填充物17离开卷绕中心孔124的同时容许电解液进入以及离开卷绕中心孔124。
第一阻挡件和第二阻挡件可以为电池单体10内原有的部件，例如，如图6所示，第一阻挡件可以为第一集流构件14，第二阻挡件可以为第二集流构件15等等。第一阻挡件和第二阻挡件也可以是为了阻挡颗粒状填充物17离开卷绕中心孔124额外设置的部件。
在上述方案中，在卷绕中心孔124的两端分别设置第一阻挡件和第二阻挡件，以阻止颗粒状填充物17从卷绕中心孔124的两端离开卷绕中心孔124，从而保证所有的颗粒状填充物17始终位于卷绕中心孔124内，以避免卷绕中心孔124坍塌，有效支撑电极组件12。
图9示出的是图6中B处的局部放大图；图10示出的是图6中C处的局部放大图。
如图9和图10所示，在本申请的一些实施例中，第一阻挡件和/或第二阻挡件设有与卷绕中心孔124连通的第一通孔143，第一通孔143的孔径小于颗粒状填充物17的粒径。
第一阻挡件和第二阻挡件可以均设置有第一通孔143，以容许电解液进入以及离开卷绕中心孔124；也可以是第一阻挡件和第二阻挡件中的一者设置有第一通孔143，从卷绕中心孔124的一端开口容许电解液进入以及离开卷绕中心孔124。例如，如图9所示，基于前述的第一阻挡件为第一集流构件14的实施方式，第一集流构件14沿其厚度方向开设有与第一开口1241对应的第一通孔143。
第一通孔143的数量可以为一个或者多个，第一通孔143的孔径小于颗粒状填充物17的粒径，以阻挡颗粒状填充物17通过第一通孔143离开卷绕中心孔124。
在上述方案中，第一阻挡件和/或第二阻挡件上的第一通孔143既能够容许电解液经过卷绕中心孔124，又能够阻挡颗粒状填充物17离开卷绕中心孔124，不仅提高了单体内部电解液的容纳空间，还能够降低电池单体10内部电解液的流动阻力，使电池单体10充放电过程中电极组件12膨胀收缩带动电解液顺利流动。
如图6和图9所示，在本申请的一些实施例中，电极组件12还包括第一极耳122和第二极耳123，沿卷绕中心孔124的轴向(即第一轴线P)，第一极耳122和第二极耳123分别位于电极组件12的相对两侧，电池单体10还包括外壳11、电极端子13、第一集流构件14和第二集流构件15，外壳11包括第一壁111，沿卷绕中心孔124的轴向(即第一轴线P)，第一壁111与第一极耳122位于电极组件12的同一侧；电极端子13设置于第一壁111；第一集流构件14设置于第一壁111和电极组件12之间，用于连接第一极耳122和电极端子13；其中，第一阻挡件为第一集流构件14。
第一集流构件14覆盖第一开口1241时，可以额外提供出与卷绕中心孔124连通的空间，也可以与第一极耳122的表面平齐的方式覆盖第一开口1241，还可以伸入第一开口1241的内部来覆盖第一开口1241。
第一集流构件14可以为圆盘状结构，也可以为折片状结构。
如图6和图9所示，在本申请的一些实施例中，第一集流构件14为圆盘状结构，第一集流构件14包括极耳连接部141和端子连接部142，极耳连接部141围绕端子连接部142设置，极耳连接部141用于与第一极耳122焊接连接，端子连接部142的外沿用于与电极端子13焊接，端子连接部142的中心处与卷绕中心孔124的第一开口1241对应，第一通孔143设置于中心部的中心处。
图11示出的是本申请的一些实施例的具有另一种形式的第一集流构件和第二集流构件的电池单体的剖面图。
如图11所示，在本申请的另一些实施例中，第一集流构件14为折片状结构，第一集流构件14包括极耳连接部141和端子连接部142，极耳连接部141和端子连接部142沿着第一轴线P间隔设置，端子连接部142用于与电极端子13焊接连接，极耳连接部141的外沿用于与第一极耳122焊接连接，极耳连接部141的中心处与卷绕中心孔124的第一开口1241对应。
在上述方案中，第一集流构件14连接第一极耳122和电极端子13的同时还与卷绕中心孔124对应，以阻挡颗粒状填充物17离开卷绕中心孔124，一个部件同时实现两种功能，简化了电池单体10的构造。
图12示出的是图11中D处的局部放大图。
如图12所示，在本申请的一些实施例中，第一集流构件14的面向电极组件12的一侧设置有第一凹部145，第一凹部145与卷绕中心孔124相对设置。
具体而言，第一集流构件14的面向电极组件12的一侧表面为第一表面144，第一表面144的与第一开口1241对应的部分凹陷形成第一凹部145，第一凹部145的内部形成与卷绕中心孔124连通的第一膨胀空间1451。
在上述方案中，第一凹部145与卷绕中心孔124相对设置，从卷绕中心孔124的与第一集流构件14对应的一端增加了与卷绕中心孔124的内部连通的空间，为颗粒状填充物17受热膨胀时提供第一膨胀空间1451，从而提高电池单体10的安全性能。
如图6和图10所示，在本申请的一些实施例中，电极组件12还包括第一极耳122和第二极耳123，沿卷绕中心孔124的轴向(即第一轴线P)，第一极耳122和第二极耳123分别位于电极组件12的相对两侧，电池单体10还包括外壳11和第二集流构件15，外壳11包括第二壁112，沿卷绕中心孔124的轴向，第二壁112与第二极耳123位于电极组件12的同一侧；第二集流构件15设置于第二壁112和电极组件12之间，用于连接第二极耳123和第二壁112；其中，第二阻挡件为第二集流构件15。
第二集流构件15覆盖第二开口1242时，可以额外提供出与卷绕中心孔124连通的空间，也可以与第二极耳123的表面平齐的方式覆盖第二开口1242，还可以伸入第二开口1242的内部来覆盖第二开口1242。
第二集流构件15为圆盘状结构，第二集流构件15的一侧与第二极耳123焊接连接，另一侧与第二壁112焊接连接，且中心处设置有第一通孔143。
在上述方案中，第二集流构件15连接第二极耳123和第二壁112的同时还与卷绕中心孔124对应，以阻挡颗粒状填充物17离开卷绕中心孔124，一个部件同时实现两种功能，简化了电池单体10的构造。
如图11所示，在其他实施例中，电池单体10还包括另一个电极端子，另一个电极端子13设置于第二壁112，第二集流构件15为折片状结构，用于连接第二极耳123和设置于第二壁112的电极端子13。
如图11所示，在本申请的一些实施例中，第二集流构件15的面向电极组件12的一侧设置有第二凹部151，第二凹部151与卷绕中心孔124相对设置。
具体而言，与第一集流构件14类似，第二集流构件15的面向电极组件12的一侧表面为第二表面(图中没有示出)，第二表面的与第二开口1242对应的部分凹陷形成第二凹部151，第二凹部151的内部形成与卷绕中心孔124连通的第二膨胀空间。
在上述方案中，第二凹部151与卷绕中心孔124相对设置，从卷绕中心孔124的与第二集流构件15对应的一端增加了与卷绕中心孔124的内部连通的空间，为颗粒状填充物17受热膨胀时提供第二膨胀空间，从而提高电池单体10的安全性能。
图13示出的是本申请的一些实施例的具有另一种形式的第一阻挡件和第二阻挡件的电池单体的剖面图；图14示出的是图13中E处的局部放大图；图15示出的是图13中F处的局部放大图。
如图13和图14所示，在本申请的一些实施例中，电极组件12还包括第一极耳122和第二极耳123，沿卷绕中心孔124的轴向(即第一轴线P)，第一极耳122和第二极耳123分别位于电极组件12的相对两侧，电池单体10还包括外壳11、电极端子13和密封件16，外壳11包括第一壁111，沿卷绕中心孔124的轴向，第一壁111与第一极耳122位于电极组件12的同一侧；电极端子13设置于第一壁111且与第一极耳122连接，电极端子13设有注液孔131，注液孔131与卷绕中心孔124相对设置；密封件16用于封闭注液孔131；其中，第一阻挡件为密封件16。
沿着第一轴线P，电极端子13的一侧暴露出电池单体10的表面，另一侧伸入电池单体10的内部且与第一极耳122贴合且焊接连接。电极端子13的中心具有注液孔131，注液孔131与卷绕中心孔124的第一开口1241对应设置，注液孔131的孔径小于卷绕中心孔124的孔径。在电池单体10组装完成后，可以通过注液孔131向卷绕中心孔124内注入电解液，再通过密封件16封闭注液孔131，不仅封闭电池单体10内部，也能够阻挡颗粒状填充物17从注液孔131离开卷绕中心孔124。
密封件16可以通过铆拉工艺成型，也可以为预制件。
在上述方案中，电极端子13与第一极耳122连接，密封件16封闭注液孔131的同时还与卷绕中心孔124对应，以阻挡颗粒状填充物17离开卷绕中心孔124，一个部件同时实现两种功能，简化了电池单体10的构造。
在其他实施例中，注液孔131也可以形成于第一壁111，第一阻挡件为第一集流构件14或者额外设置的部件。
如图13和图15所示，在本申请的一些实施例中，电极组件12还包括第一极耳122和第二极耳123，沿着卷绕中心孔124的轴向，第一极耳122和第二极耳123分别位于电极组件12的相对两侧，电池单体10还包括外壳11和第二阻挡件，外壳11包括第二壁112，沿卷绕中心孔124的轴向，第二壁112与第二极耳123位于电极组件12的同一侧设置，第二壁112与第二极耳123连接；其中，第二阻挡件位于电极组件12和第二壁112之间，第二阻挡件覆盖卷绕中心孔124的靠近第二壁112的开口。
电池单体10还包括封堵件18，封堵件18设置于电极组件12和第二壁112之间，封堵件18覆盖第二开口1242，以阻挡颗粒状填充物17从第二开口1242离开卷绕中心孔124。封堵件18可以为密封钉或者封口塞等，设置于第二极耳123与第二壁112之间的空间，以覆盖第二开口1242。
在上述方案中，第二壁112与第二极耳123连接，第二阻挡件覆盖卷绕中心孔124的靠近第二壁112的开口，能够从卷绕中心孔124的靠近第二壁112的开口阻挡颗粒状填充物17离开卷绕中心孔124，从而保证所有的颗粒状填充物17始终位于卷绕中心孔124内，以避免卷绕中心孔124坍塌，有效支撑电极组件12。
图16示出的是本申请的一些实施例的具有另一种形式的第一阻挡件和第二阻挡件的电池单体的剖面图。
在本申请的一些实施例中，第一阻挡件和/或第二阻挡件至少部分伸入卷绕中心孔124内。
第一阻挡件和/或第二阻挡件可以部分伸入卷绕中心孔124内，以提高与电极组件12的连接强度，例如，第一集流构件14的表面向第一开口1241的内部凸出形成一个凸部，第二集流构件15的表面向第二开口1242的内部凸出形成一个凸部。第一阻挡件和/或第二阻挡件也可以完全位于卷绕中心孔124内，不额外占用卷绕中心孔124外部的空间，提高电池单体10的能量密度，例如，如图16所示，通过向卷绕中心孔124内填充颗粒状填充物17之后从第一开口1241和第二开口1242注入泡沫胶或者绝缘胶，以形成第一填充件191和第二填充件192，第一阻挡件为第一填充件191，第二阻挡件为第二填充件192。
在上述方案中，第一阻挡件和/或第二阻挡件至少部分伸入卷绕中心孔124内，不仅能够与卷绕中心孔124的内壁贴合，更全面地阻挡颗粒状填充物17离开卷绕中心孔124，且能够实现第一阻挡件和/或第二阻挡件与电极组件12固定，使第一阻挡件和/或第二阻挡件可靠设置于卷绕中心孔124的两端。
在其他实施例中，第一阻挡件和/或第二阻挡件可以从卷绕中心孔124的外部覆盖卷绕中心孔124的两端开口，以充分利用卷绕中心孔124的内部空间填充颗粒状填充物17。
在本申请的一些实施例中，电极组件12还包括第一极耳122和第二极耳123，沿着卷绕中心孔的轴向(即第一轴线P)，第一极耳122和第二极耳123分别位于电极组件12的同一侧。
具体而言，第一极耳122和第二极耳123均位于电极组件12的与第一壁111对应的一侧，电极端子13设置有两个，第一极耳122和第二极耳123分别与对应的电极端子13直接连接或者通过对应的集流构件连接。
第一阻挡件可以为额外设置于电极组件12与第一壁111之间的部件，第二阻挡件可以为上述的封堵件18，也可以为第二壁112。或者，第一阻挡件和第二阻挡件可以为上述的第一填充件191和第二填充件192。
在上述方案中，第一极耳122和第二极耳123分别位于电极组件12的同一侧，能够从电池单体10的同一侧引出电极，第一阻挡件和第二阻挡件分别设置于卷绕中心孔124的两端，以阻止颗粒状填充物17离开卷绕中心孔124。
在本申请的一些实施例中，颗粒状填充物17的粒径为D，卷绕中心孔的孔径为d(图中未示出)，D＜d。
颗粒状填充物17的粒径指的是，颗粒状填充物17的最大外径(请参照图7)。颗粒状填充物17的粒径越小，其支撑强度越好，也越容易放入卷绕中心孔124。进一步地，D≤2/3d,既利于放入卷绕中心孔124，又具有较好的支撑强度。
颗粒状填充物17的压缩率为0-30％，确保充分填充卷绕中心孔124。压缩率指的是，颗粒状填充物17放入卷绕中心孔124后受到压缩，压缩减小的体积与无外力状态下的体积之比。
颗粒状填充物17的孔隙率≥5％，一方面，能够降低颗粒状填充物17的重量，实现电池单体10轻量化，另一方面，在第一阻挡件和/或第二阻挡件设有第一通孔143的情况下降低电解液的流动阻力。孔隙率指的是，多个颗粒状填充物17放入卷绕中心孔124时，卷绕中心孔124内的 孔隙空间与卷绕中心孔124的孔内空间之比。
在上述方案中，颗粒状填充物17的粒径小于卷绕中心孔的孔径，不仅具有较好的流动性，易于装入卷绕中心孔124中，且能够均匀与卷绕中心孔124的内壁抵接，以可靠支撑电极组件12。
在本申请的一些实施例，颗粒状填充物17的粒径为D，满足D≥0.05mm。
电极组件12与第一集流构件14之间、电极组件12与第二集流构件15之间不可避免地具有缝隙，电极组件12的内圈隔膜之间也不可避免地具有缝隙，限定颗粒状填充物17的粒径D≥0.05mm，能够有效避免颗粒状填充物17从这些缝隙离开卷绕中心孔124。
在上述方案中，颗粒状填充物17的粒径D≥0.05mm，不易从电极组件12的隔膜缝隙以及电极组件12与其他部件的缝隙中离开卷绕中心孔124，从而可靠地填充卷绕中心孔124，以有效支撑电极组件12。
在本申请的一些实施例中，颗粒状填充物17为绝缘材质。
颗粒状填充物17位于卷绕中心孔124内，可能会与内圈极片、第一阻挡件和第二阻挡件接触，也可能会与电解液接触，使用绝缘材质的颗粒状填充物17，能够在支撑电极组件12的同时不会影响电池单体10正常工作。
基于前述的第一阻挡件为第一集流构件14，第二阻挡件为第二集流构件15的实施方式，颗粒状填充物17为绝缘材质，能够避免第一集流构件14和第二集流构件15通过颗粒状填充物17导电连接，导致安全隐患。
颗粒状填充物17可以完全为绝缘材质，也可以在外表面具有一层绝缘层。
在上述方案中，颗粒状填充物17为绝缘材质，能够在填充卷绕中心孔124以支撑电极组件12的同时不会与电极组件12的内圈极片短接，从而提高电池单体10的安全性能。
在其他实施例中，在第一阻挡件和第二阻挡件均为绝缘材质的情况下，颗粒状填充物17也可以为导体材质。
本申请的一些实施例提出一种电池100，包括电池单体10。
由于本申请实施例的电池单体10的特性，电池100也且具有较好的安全性能和能量密度。
本申请的一些实施例提出一种用电装置，包括电池100，电池100用于提供电能。
由于本申请实施例的电池100的特性，用电装置也较好的安全性能和能量密度。
图17示出的是本申请的一些实施例的电池单体的制造方法的示意图。
如图17所示，本申请的一些实施例提出一种电池单体的制造方法，包括：
S100：提供电极组件12，电极组件12具有卷绕中心孔124；
S200：提供颗粒状填充物17；
S300：将颗粒状填充物17填充于卷绕中心孔124内，以支撑电极组件12。
在本申请的一些实施例中，S200：提供颗粒状填充物17，还包括：
S210：提供支撑物颗粒171；
S220：提供阻燃剂颗粒172。
在本申请的另一些实施例中，S200：提供颗粒状填充物17，还包括：
S230：支撑物颗粒171至少部分包覆阻燃剂颗粒172。
在本申请的一些实施例中，S300：将颗粒状填充物17填充于卷绕中心孔124内，以支撑电极组件12，还包括：
S310：将支撑物颗粒171和阻燃剂颗粒172混合设置，将混合设置的支撑物颗粒171和阻燃剂颗粒172填充于卷绕中心孔124内。
在本申请的一些实施例中，电池单体的制造方法还包括：
S400：将第一阻挡件和第二阻挡件分别设置于卷绕中心孔124的两端，以阻挡颗粒状填充物17从第一开口1241离开卷绕中心孔124。
可以理解的是，基于第一阻挡件和第二阻挡件的具体结构形式，电池单体10的组装顺序对应调整。
基于前述的第一阻挡件为第一集流构件14、第二阻挡件为第二集流构件15的实施方式，S400：将第一阻挡件和第二阻挡件分别设置于卷绕中心孔124的两端，以阻挡颗粒状填充物17从第一开口1241离开卷绕中心孔124，还包括：
S410：将第一集流构件14与第一极耳122焊接，将第二集流构件15与第二极耳123焊接，将组装为一体的第一集流构件14、电极组件12和第二集流构件15放入壳体的内部，将第一集流构件14与电极端子13焊接连接，将第二集流构件15与盖体焊接连接，将盖体与壳体焊接连接，以将电极组件12封闭于壳体的内部。
基于前述的第一阻挡件为密封件16、第二阻挡件为封堵件18的实施方式，S400：将第一阻挡件和第二阻挡件分别设置于卷绕中心孔124的两端，以阻挡颗粒状填充物17从第一开口1241离开卷绕中心孔124，还包括：
S420：使用封堵件18覆盖卷绕中心孔124的第二开口1242，将电极组件12放入壳体的内部，将第一极耳122与电极端子焊接连接，将第二极耳123与盖体焊接连接，将盖体与壳体焊接连接；
S430：从注液孔131向电池单体10的内部注入电解液，注液完成后，使用密封件16封闭注液孔131。
基于前述的第一阻挡件为第一填充件191、第二阻挡件为第二填充件192的实施方式，S400：将第一阻挡件和第二阻挡件分别设置于卷绕中心孔124的两端，以阻挡颗粒状填充物17从第一开口1241离开卷绕中心孔124，还包括：
S440：向第一开口1241和第二开口1242分别填充注入泡沫胶或者绝缘胶，以形成第一填充件191和第二填充件192；
S450：完成电极组件、第一集流构件14、第二集流构件15、壳体和盖体的组装。
图18示出的是本申请的一些实施例的电池单体的制造设备的示意图。
如图18所示，本申请的一些实施例提出一种电池单体的制造设备2000，包括：
第一提供装置2100，用于提供电极组件12，电极组件12具有卷绕中心孔124；
第二提供装置2200，用于提供颗粒状填充物17；
组装模块2300，用于将颗粒状填充物17填充于卷绕中心孔124内，以支撑电极组件12。
如图1至图18所示，本申请的一些实施例提出一种电池单体10，包括外壳11和电极组件12，外壳11包括第一壁111和第二壁112，电极组件12包括沿第一轴线P延伸的卷绕中心孔124，卷绕中心孔124的两端分别为第一开口1241和第二开口1242，第一开口1241与第一壁111 同侧设置，第二开口1242与第二壁112同侧设置。卷绕中心孔124内填充有颗粒状填充物17，以支撑电极组件12。为了阻挡颗粒状填充物17离开卷绕中心孔124，电池单体10还包括第一阻挡件和第二阻挡件，第一阻挡件设置于第一开口1241，第二阻挡件设置于第二开口1242。颗粒状填充物17可以包括阻燃剂颗粒172，以在电池单体10发生热失控时吸热，避免电池单体10发生爆燃。
电极组件12还包括与第一壁111同侧设置的第一极耳122和与第二壁112同侧设置的第二极耳123。根据电池单体10的构造的不同，第一阻挡件和第二阻挡件可以有多种结构形式。
如图4所示，该电池单体10还包括电极端子13、第一集流构件14和第二集流构件15，电极端子13设置于第一壁111，电池单体10的两个电能输出部分别为电极端子13和第二壁112。第一集流构件14用于连接第一极耳122和设置于第一壁111的电极端子13，第二集流构件15用于连接第二极耳123和第二壁112，第一阻挡件为第一集流构件14，第二阻挡件为第二集流构件15。
如图11和图12所示，该电池单体10包括两个电极端子13、第一集流构件14和第二集流构件15，一个电极端子13设置于第一壁111，另一个电极端子设置于第二壁112，电池单体10的两个电能输出部分别为两个电极端子13。第一集流构件14用于连接第一极耳122和设置于第一壁111的电极端子13，第二集流构件15用于连接第二极耳123和设置于第二壁112的电极端子13，第一阻挡件为第一集流构件14，第二阻挡件为第二集流构件15。
如图13、图14和图15所示，该电池单体10包括电极端子13、密封件16和封堵件18，电极端子13设置于第一壁111，电池单体10的两个电能输出部分别为电极端子13和第二壁112。需要注意的是，电极端子13与第一极耳122直接连接，第二壁112与第二极耳123直接连接。电极端子13设有注液孔131，密封件16封闭注液孔131，封堵件18覆盖卷绕中心孔124的第二开口1242。第一阻挡件为密封件16，第二阻挡件为封堵件18。
如图16所示，该电池单体10还包括电极端子13、第一集流构件14、第二集流构件15、第一填充件191和第二填充件192，电极端子13设置于第一壁111，电池单体10的两个电能输出部分别为电极端子13和第二壁112。第一集流构件14用于连接第一极耳122和设置于第一壁111的电极端子13，第二集流构件15用于连接第二极耳123和第二壁112。通过向卷绕中心孔124内填充颗粒状填充物17之后从第一开口1241和第二开口1242注入泡沫胶或者绝缘胶，以形成第一填充件191和第二填充件192，第一阻挡件为第一填充件191，第二阻挡件为第二填充件192。
通过上述多种实施形式，均能够在向卷绕中心孔124内填充颗粒状填充物17之后覆盖卷绕中心孔124的第一开口1241和第二开口1242，避免颗粒状填充物17离开卷绕中心孔124。由于该种支撑电极组件12的结构形式容许在电极组件12卷绕成型后再填充卷绕中心孔124，且填充卷绕中心孔124的过程中不会对电极组件12造成损伤，不仅组装方便，且具有较好的能量密度和安全性能。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (22)
- 一种电池单体，其中，包括：电极组件，具有卷绕中心孔；颗粒状填充物，填充于所述卷绕中心孔内，用于支撑所述电极组件。
- 根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述颗粒状填充物包括阻燃剂颗粒。
- 根据权利要求2所述的电池单体，其中，所述颗粒状填充物还包括支撑物颗粒，所述支撑物颗粒与所述阻燃剂颗粒混合设置。
- 根据权利要求2所述的电池单体，其中，所述颗粒状填充物还包括支撑物颗粒，所述支撑物颗粒和所述阻燃剂颗粒在所述卷绕中心孔的轴向上分层设置。
- 根据权利要求2所述的电池单体，其中，所述颗粒状填充物还包括支撑物颗粒，所述支撑物颗粒至少部分包覆所述阻燃剂颗粒。
- 根据权利要求1-5中任一项所述的电池单体，其中，所述电池单体还包括：第一阻挡件和第二阻挡件，分别设置于所述卷绕中心孔的两端，用于阻止所述颗粒状填充物离开所述卷绕中心孔。
- 根据权利要求6所述的电池单体，其中，所述第一阻挡件和/或所述第二阻挡件设有与所述卷绕中心孔连通的第一通孔，所述第一通孔的孔径小于所述颗粒状填充物的粒径。
- 根据权利要求6所述的电池单体，其中，所述电极组件还包括第一极耳和第二极耳，沿所述卷绕中心孔的轴向，所述第一极耳和所述第二极耳分别位于所述电极组件的相对两侧，所述电池单体还包括：外壳，包括第一壁，沿所述卷绕中心孔的轴向，所述第一壁与所述第一极耳位于所述电极组件的同一侧；电极端子，设置于所述第一壁；第一集流构件，设置于所述第一壁和所述电极组件之间，用于连接所述第一极耳和所述电极端子；其中，所述第一阻挡件为所述第一集流构件。
- 根据权利要求8所述的电池单体，其中，所述第一集流构件的面向所述电极组件的一侧设置有第一凹部，所述第一凹部与所述卷绕中心孔相对设置。
- 根据权利要求6所述的电池单体，其中，所述电极组件还包括第一极耳和第二极耳，沿所述卷绕中心孔的轴向，所述第一极耳和所述第二极耳分别位于所述电极组件的相对两侧，所述电池单体还包括：外壳，包括第二壁，沿所述卷绕中心孔的轴向，所述第二壁与所述第二极耳位于所述电极组件的同一侧；第二集流构件，设置于所述第二壁和所述电极组件之间，用于连接所述第二极耳和所述第二壁；其中，所述第二阻挡件为所述第二集流构件。
- 根据权利要求10所述的电池单体，其中，所述第二集流构件的面向所述电极组件的一侧设置有第二凹部，所述第二凹部与所述卷绕中心孔相对设置。
- 根据权利要求6所述的电池单体，其中，所述电极组件还包括第一极耳和第二极耳，沿所述卷绕中心孔的轴向，所述第一极耳和所述第二极耳分别位于所述电极组件的相对两侧，所述电池单体还包括：外壳，包括第一壁，沿所述卷绕中心孔的轴向，所述第一壁与所述第一极耳位于所述电极组件的同一侧；电极端子，设置于所述第一壁且与所述第一极耳连接，所述电极端子设有注液孔，所述注液孔与所述卷绕中心孔相对设置；密封件，用于封闭所述注液孔；其中，所述第一阻挡件为所述密封件。
- 根据权利要求6所述的电池单体，其中，所述电极组件还包括第一极耳和第二极耳，沿着所述卷绕中心孔的轴向，所述第一极耳和所述第二极耳分别位于所述电极组件的相对两侧，所述电 池单体还包括：外壳，包括第二壁，沿所述卷绕中心孔的轴向，所述第二壁与所述第二极耳位于所述电极组件的同一侧设置，所述第二壁与所述第二极耳连接；其中，所述第二阻挡件位于所述电极组件和所述第二壁之间，所述第二阻挡件覆盖所述卷绕中心孔的靠近所述第二壁的开口。
- 根据权利要求6所述的电池单体，其中，所述第一阻挡件和/或所述第二阻挡件至少部分伸入所述卷绕中心孔内。
- 根据权利要求6所述的电池单体，其中，所述电极组件还包括第一极耳和第二极耳，沿着所述卷绕中心孔的轴向，所述第一极耳和所述第二极耳分别位于所述电极组件的同一侧。
- 根据权利要求1-15任一项所述的电池单体，其中，所述颗粒状填充物的粒径为D，所述卷绕中心孔的孔径为d，D＜d。
- 根据权利要求1-16任一项所述的电池单体，其中，所述颗粒状填充物的粒径为D，满足：D≥0.05mm。
- 根据权利要求1-17任一项所述的电池单体，其中，所述颗粒状填充物为绝缘材质。
- 一种电池，其中，包括如权利要求1-18任一项所述的电池单体。
- 一种用电装置，其中，包括如权利要求19所述的电池，所述电池用于提供电能。
- 一种电池单体的制造方法，其中，包括：提供电极组件，所述电极组件具有卷绕中心孔；提供颗粒状填充物；将所述颗粒状填充物填充于所述卷绕中心孔内，以支撑所述电极组件。
- 一种电池单体的制造设备，其中，包括：第一提供装置，用于提供电极组件，所述电极组件具有卷绕中心孔；第二提供装置，用于提供颗粒状填充物；组装模块，用于将所述颗粒状填充物填充于所述卷绕中心孔内，以支撑所述电极组件。
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