CN217719782U - 电池单体、电池以及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电池单体、电池以及用电装置。该电池单体包括壳体、电极组件和防护层。壳体具有容纳腔。电极组件设置于容纳腔内，电极组件包括主体部、极耳部和集流构件，极耳部连接主体部和集流构件。壳体的面向电极组件的至少部分表面设置有防护层，主体部、极耳部和集流构件中的至少一者上设置有防护层。本申请实施例的防护层设置于壳体的表面以及电极组件的部分表面，以隔开壳体和电极组件，从而能够降低壳体和电极组件直接接触而导致短路和腐蚀等风险，进而提高电池单体的安全性能。

Description

电池单体、电池以及用电装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及电池单体、电池以及用电装置。

背景技术

电池单体广泛用于电子设备，例如手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等等。电池单体可以包括镉镍电池单体、氢镍电池单体、锂离子电池单体和二次碱性锌锰电池单体等。

在电池技术的发展中，除了提高电池单体的性能外，安全问题也是一个不可忽视的问题。如果电池单体的安全问题不能保证，那该电池单体就无法使用。因此，如何增强电池单体的安全性，是电池技术中一个亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本申请提供一种电池单体、电池以及用电装置，旨在提高电池单体的安全性能。

第一方面，根据本申请实施例提出了一种电池单体，该电池单体包括壳体、电极组件和防护层。壳体具有容纳腔。电极组件设置于容纳腔内，电极组件包括主体部、极耳部和集流构件，极耳部连接主体部和集流构件。壳体的面向电极组件的至少部分表面设置有防护层，主体部、极耳部和集流构件中的至少一者上设置有防护层。

由此，本申请实施例的电池单体，防护层设置于壳体的面向电极组件的至少部分表面，防护层能够对壳体进行防护。防护层设置于电极组件的部分表面，防护层能够对电极组件的部分表面进行防护。通过上述设置，防护层能够隔开壳体和电极组件，从而能够降低壳体和电极组件直接接触而导致短路和腐蚀等风险，进而提高电池单体的安全性能。

在任意实施方式中，壳体包括底壁和环绕底壁设置的侧壁，且底壁和侧壁连接并围合形成容纳腔，其中，防护层至少设置于侧壁的面向电极组件的表面。

由此，本申请实施例将防护层至少设置于侧壁的表面，能够将侧壁和电极组件隔开，降低侧壁和电极组件直接接触导致二者发生短路的风险，从而提高二次电池的安全性能。

在任意实施方式中，防护层还设置于底壁的面向电极组件的至少部分表面。

由此，本申请实施例的防护层还可以设置于底壁的面向电极组件的至少部分表面，防护层能够进一步将底壁和电极组件隔开，从而降低底壁和电极组件直接接触导致二者发生短路的风险，从而提高二次电池的安全性能。

在任意实施方式中，主体部的面向壳体的至少部分表面设置有防护层。

由此，本申请实施例的主体部与壳体相对设置的表面面积较大，二者直接接触的风险较高，在主体部的面向壳体的至少部分表面设置有防护层，可以改善二者之间的绝缘性。

在任意实施方式中，极耳部包括第一表面和第二表面。第一表面与集流构件连接；以及第二表面沿极耳部的厚度方向与第一表面彼此相对，第二表面设置有防护层。

由此，本申请实施例在将第二表面上设置防护层后，可以有效地将极耳部的第二表面和主体部的面向极耳部的表面隔开，以降低第二表面直接和主体部发生短路的风险。

在任意实施方式中，电极组件还包括设置于第二表面和防护层之间的第一绝缘层，第一绝缘层的熔点低于防护层的熔点。

由此，本申请实施例的第一绝缘层能够覆盖极耳部和集流构件的焊接区域，从而将焊渣和毛刺包裹至第一绝缘层和第二表面之间，降低焊渣和毛刺等掉落的风险。本申请实施例在第一绝缘层外设置有防护层，防护层的耐高温性能较好，防护层可以对第一绝缘层起到防护作用，降低在高温下第一绝缘层融化的风险，从而能够保证第一绝缘层起到良好的包覆焊渣和毛刺的功能；并且能够有效降低极耳部和壳体搭接短路的风险。

在任意实施方式中，集流构件包括第一件和第二件。第一件与极耳部连接。第二件与第一件连接，沿第二件的厚度方向上，第二件与第一件至少部分重叠，第二件包括焊接面和与焊接面连接的主体面，焊接面为第二件的面向电池单体的电极端子的至少部分表面，且用于连接电极端子。第一件的背离极耳部的表面设置有防护层；和/或主体面设置有防护层。

由此，本申请实施例在第一件的背离极耳部的表面设置有防护层，可以有效地对第一件进行防护，降低集流构件的第一件和壳体搭接短路的风险。

在第二件的主体面设置有防护层，可以有效地对第二件进行防护，降低集流构件的第二件和壳体搭接短路的风险。

在任意实施方式中，集流构件可以包括集流本体和端子连接部。集流本体包括本体部和连接于本体部的延伸部，延伸部相对于本体部凸出。延伸部连接于极耳部，延伸部的背离极耳部的表面和本体部中的至少一者上设置有防护层。端子连接部相对于本体部朝向背离极耳部的方向凸出，且用于连接于电池单体的电极端子。

由此，本申请实施例的延伸部的背离极耳部的表面上设置有防护层，防护层可以对延伸部的背离极耳部的表面进行防护。本体部上设置有防护层，防护层可以对本体部进行防护。

在任意实施方式中，集流构件上设置有防护层，电极组件还包括设置于集流构件和防护层之间的第二绝缘层，第二绝缘层的熔点低于防护层的熔点。

由此，本申请实施例的第二绝缘层能够覆盖极耳部和集流构件的焊接区域，从而将焊渣和毛刺包裹至第二绝缘层和第二表面之间，降低焊渣和毛刺等掉落的风险。本申请实施例在第二绝缘层外设置有防护层，防护层可以对第二绝缘层起到防护作用，降低在高温下第二绝缘层融化的风险，从而能够保证第二绝缘层起到良好的包覆焊渣和毛刺的功能；并且能够有效降低集流构件和壳体搭接短路的风险。

在任意实施方式中，防护层的厚度为0.01μm～100μm。

由此，本申请实施例防护层的厚度在上述范围时，可以有效地起到隔绝作用，以提高壳体和电极组件之间的绝缘性能，从而降低壳体和电极组件之间发生短路的风险，提高电池单体的安全性能。

在任意实施方式中，防护层的厚度为0.05μm～5μm。

由此，本申请实施例在防护层的厚度在上述范围时，能够进一步提高电池单体的安全性能。

在任意实施方式中，防护层为无机层或包含无机材质的复合层。

由此，本申请实施例的无机材质的绝缘性和耐高温性能较好，可以提高防护层的防护效果。

第二方面，本申请提供一种电池，其包括如本申请第一方面任一实施例的电池单体。

第三方面，本申请提供一种用电装置，其包括如本申请第二方面实施例的电池。电池用于提供电能。

附图说明

下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图；

图2为本申请一些实施例提供的电池的分解示意图；

图3为图2所示的电池模块的结构示意图；

图4是本申请一些实施例提供的电池单体的分解示意图；

图5为本申请另一些实施例提供的电池单体的未包含电极组件的俯视结构示意图；

图6是图5所示的电池单体沿A-A线作出的一种剖视示意图；

图7是图5所示的电池单体沿A-A线作出的另一种剖视示意图；

图8是图5所示的电池单体沿A-A线作出的又一种剖视示意图；

图9是本申请一些实施例提供的电池单体的电极组件的局部示意图；

图10是本申请一些实施例提供的电池单体的端盖组件和集流构件的分解示意图；

图11是本申请另一些实施例提供的电池单体的端盖组件和集流构件的分解示意图。

附图未必按照实际的比例绘制。

其中，图中各附图标记：

1、电池单体；

10、电极组件；11、主体部；12、极耳部；121、第一表面；122、第二表面；13、集流构件；131、第一件；132、第二件；133、集流本体；1331、本体部；1332、延伸部；134、端子连接部；

20、外壳组件；21、壳体；210、容纳腔；211、底壁；212、侧壁；

22、端盖组件；

221、端盖；222、电极端子；

30、防护层；

2、电池模块；

3、电池；3a、箱体；31、第一箱体部；32、第二箱体部；33、箱体空间；

4、车辆；41、控制器；42、马达。

具体实施方式

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。

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，本申请中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

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。电池单体一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方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。

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质，电极组件包括正极极片、负极极片和隔离件。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；正极集流体包括正极集流部和凸出于正极集流部的正极凸部，正极集流部涂覆有正极活性物质层，正极凸部的至少部分未涂覆正极活性物质层，正极凸部作为正极极耳。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质层包括正极活性物质，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；负极集流体包括负极集流部和凸出于负极集流部的负极凸部，负极集流部涂覆有负极活性物质层，负极凸部的至少部分未涂覆负极活性物质层，负极凸部作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质层包括负极活性物质，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。隔离件的材质可以为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。

电池单体还可以包括外壳组件，外壳组件包括壳体，壳体内部具有容纳腔，该容纳腔是壳体为电极组件和电解质提供的密闭空间。

发明人发现，一般为了降低电池单体内的短路风险，电极组件和壳体之间会设置麦拉片、下塑胶等绝缘件，这些绝缘件通常通过胶粘固定，在电池单体的运输或使用过程中，这些绝缘件可能由于电解液的浸泡或电池单体内部温度升高而发生变形、粘接失效等问题，导致电池单体的壳体和电极组件之间的绝缘难以保证，甚至可能引发壳体和电极组件短路、以及壳体腐蚀等问题，进而引发安全风险。例如，尤其是在电池单体受到外部冲击时，可能会导致壳体发生变形，变形后的壳体可能与电极组件的活性物质层、极耳部或集流构件发生搭接，导致电池单体内部短路，进而引发电池单体的安全风险。

基于发明人发现的上述问题，发明人对电池单体的结构进行了改进，提出了一种电池单体，该电池单体包括壳体、电极组件和防护层。电极组件设置于壳体的容纳腔内。防护层设置壳体的面向电极组件的至少部分表面以及电极组件的部分表面。本申请实施例通过设置防护层，将壳体和电极组件隔开，以降低二者直接接触导致短路和腐蚀等的风险，从而能够提高二次电池的安全性能。

本申请实施例描述的技术方案适用于包含电池单体的电池以及使用电池的用电装置。

用电装置可以是车辆、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。本申请实施例对上述用电设备不做特殊限制。

以下实施例为了方便说明，以用电装置为车辆为例进行说明。

图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图。

如图1所示，车辆4的内部设置有电池3，电池3可以设置在车辆4的底部或头部或尾部。电池3可以用于车辆4的供电，例如，电池3可以作为车辆4的操作电源。

车辆4还可以包括控制器41和马达42，控制器41用来控制电池3为马达42供电，例如，用于车辆4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3不仅仅可以作为车辆4的操作电源，还可以作为车辆4的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆4提供驱动动力。

图2为本申请一些实施例提供的电池的分解示意图。

如图2所示，电池3包括箱体3a和电池单体(图2未示出)，电池单体容纳于箱体3a内。

箱体3a用于容纳电池单体，箱体3a可以是多种结构。在一些实施例中，箱体3a可以包括第一箱体部31和第二箱体部32，第一箱体部31与第二箱体部32相互盖合，第一箱体部31和第二箱体部32共同限定出用于容纳电池单体的箱体空间33。第二箱体部32可以是一端开口的空心结构，第一箱体部31为板状结构，第一箱体部31盖合于第二箱体部32的开口侧，以形成具有箱体空间33的箱体3a；第一箱体部31和第二箱体部32也均可以是一侧开口的空心结构，第一箱体部31的开口侧盖合于第二箱体部32的开口侧，以形成具有箱体空间33的箱体3a。当然，第一箱体部31和第二箱体部32可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。

为提高第一箱体部31与第二箱体部32连接后的密封性，第一箱体部31与第二箱体部32之间也可以设置密封件，比如，密封胶、密封圈等。

假设第一箱体部31盖合于第二箱体部32的顶部，第一箱体部31亦可称之为上箱盖，第二箱体部32亦可称之为下箱体。

在电池3中，电池单体可以是一个，也可以是多个。若电池单体为多个，多个电池单体之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体中既有串联又有并联。多个电池单体之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体构成的整体容纳于箱体3a内；当然，也可以是多个电池单体先串联或并联或混联组成电池模块2，多个电池模块2再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体3a内。

图3为图2所示的电池模块的结构示意图。如图3所示，在一些实施例中，电池单体1为多个，多个电池单体1先串联或并联或混联组成电池模块2。多个电池模块2再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。

电池模块2中的多个电池单体1之间可通过汇流部件实现电连接，以实现电池模块2中的多个电池单体1的并联或串联或混联。

图4是本申请一些实施例提供的电池单体的分解示意图。

如图4所示，本申请实施例提供的电池单体1包括电极组件10和外壳组件20，电极组件10容纳于外壳组件20内。

在一些实施例中，外壳组件20还可用于容纳电解质，例如电解液。外壳组件20可以是多种结构形式。

在一些实施例中，外壳组件20可以包括壳体21和端盖组件22，壳体21为一侧开口的空心结构，端盖组件22盖合于壳体21的开口处并形成密封连接，以形成用于容纳电极组件10和电解质的容纳腔210。

壳体21可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。壳体21的形状可根据电极组件10的具体形状来确定。比如，若电极组件10为圆柱体结构，则可选用为圆柱体壳体；若电极组件10为长方体结构，则可选用长方体壳体。

在一些实施例中，端盖组件22包括端盖221，端盖221盖合于壳体21的开口处。端盖221可以是多种结构，比如，端盖221为板状结构、一端开口的空心结构等。示例性的，在图4中，壳体21为长方体结构，端盖221为板状结构，端盖221盖合于壳体21顶部的开口处。

端盖221可以由绝缘材料(例如塑胶)制成，也可以由导电材料(例如金属)制成。当端盖221由金属材料制成时，端盖组件22还可包括绝缘件，绝缘件位于端盖221面向电极组件10的一侧，以将端盖221和电极组件10绝缘隔开。

在一些实施例中，端盖组件22还可以包括电极端子222，电极端子222安装于端盖221上。电极端子222为两个，两个电极端子222分别定义为正极电极端子和负极电极端子，正极电极端子和负极电极端子均用于与电极组件10电连接，以输出电极组件10所产生的电能。

在另一些实施例中，外壳组件20也可以是其他结构，比如，外壳组件20包括壳体21和两个端盖组件22，壳体21为相对的两侧开口的空心结构，一个端盖组件22对应盖合于壳体21的一个开口处并形成密封连接，以形成用于容纳电极组件10和电解质的容纳腔210。在这种结构中，可以一个端盖组件22上设有两个电极端子222，而另一个端盖组件22上未设置电极端子222，也可以两个端盖组件22各设置一个电极端子222。

在电池单体1中，容纳于外壳组件20内的电极组件10可以是一个，也可以是多个。示例性的，在图4中，电极组件10为四个。

请继续参阅图4，在一些实施例中，电池单体1包括壳体21、电极组件10和防护层30。壳体21具有容纳腔210。电极组件10设置于容纳腔210内。壳体21的面向电极组件10的至少部分表面设置有防护层30，且主体部11、极耳部12和集流构件13中的至少一者上设置有防护层30。

电极组件10包括正极极片、负极极片和隔离件。电极组件10可以是卷绕式电极组件、叠片式电极组件或其它形式的电极组件。

在一些实施例中，电极组件10为卷绕式电极组件。正极极片、负极极片和隔离件均为带状结构。本申请实施例可以将正极极片、隔离件以及负极极片依次层叠并卷绕两圈以上形成电极组件10。

在另一些实施例中，电极组件10为叠片式电极组件。具体地，电极组件10包括多个正极极片和多个负极极片，正极极片和负极极片交替层叠，层叠的方向平行于正极极片的厚度方向和负极极片的厚度方向。

从电极组件10的外形来看，电极组件10包括主体部11和连接于主体部11的极耳部12。示例性地，极耳部12从主体部11的靠近端盖组件22的一端延伸出。

在一些实施例中，极耳部12为两个，两个极耳部12分别定义为正极极耳部和负极极耳部。正极极耳部和负极极耳部可以从主体部11的同一端延伸出，也可以分别从主体部11的相反的两端延伸出。

主体部11为电极组件10实现充放电功能的核心部分，极耳部12用于将主体部11产生的电流引出。主体部11包括正极集流体的正极集流部、正极活性物质层、负极集流体的负极集流部、负极活性物质层以及隔离件。正极极耳部包括多个正极极耳，负极极耳部包括多个负极极耳。

极耳部12用于电连接于电极端子222。极耳部12可以通过焊接等方式直接连接于电极端子222，也可以通过其它构件间接地连接于电极端子222。例如，电极组件10还包括集流构件13，集流构件13用于电连接电极端子222和极耳部12。集流构件13为两个，两个集流构件13分别定义为正极集流构件和负极集流构件，正极集流构件用于电连接正极电极端子222和正极极耳部，负极集流构件用于电连接负极电极端子和负极极耳部。当电池单体1设有多个电极组件10时，多个电极组件10的正极集流构件可以一体设置，多个电极组件10的负极集流构件可以一体设置。

防护层30设置于壳体21的面向电极组件10的至少部分表面，且主体部11、极耳部12和集流构件13中的至少一者上设置有防护层30。防护层30可以用于隔开壳体21和电极组件10。

主体部11的外侧通常为隔离件，隔离件具有一定的绝缘性。将防护层30设置于主体部11的表面，能够进一步提高主体部11的防护性能，且将主体部11和壳体21隔开，降低二者直接接触发生短路等的风险。

为将主体部11产生的电流引出，极耳部12通常具有导电性，在极耳部12的表面设置防护层30，能够显著地降低极耳部12和壳体21直接接触后发生短路等的风险。

为将主体部11产生的电流进一步引出，集流构件13通常也具有导电性，在集流构件13的表面设置防护层30，能够显著地降低集流构件13和壳体直接接触后发生短路等的风险。

上述实施例中，可以在主体部11、极耳部12和集流构件13中的其中一者上设置有防护层30，也可以在其中两者上设置防护层30，还可以在三者上均设置防护层30。

防护层30除了设置于壳体21表面，还可以设置于其他构件的表面，例如，端盖221的靠近电极组件10的表面等等。防护层设置于壳体21的表面指的是防护层30和壳体21的表面完全贴合，没有间隙，即防护层30完全附着在壳体21的表面上，而不是防护层30和壳体21仅通过部分区域胶粘连接。

防护层30可以通过物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)、化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)、喷涂工艺等方式将防护材料形成于壳体表面。需要说明的是，电池单体1可以在未注入电解质之前，采用上述任一手段将防护材料设置于壳体21或电极组件10的表面以形成防护层30。电池单体1内形成防护层30后，注入电解质，后续进行化成、静置等工序形成成品电池单体1。当然，也可以在制备壳体21或电极组件10时，在壳体21表面形成防护层30，然后将壳体21和电极组件10等构件装配为电池单体1。

防护层30具有绝缘性能，可以起到良好的绝缘作用；其成膜致密度较高，可以对壳体21和电极组件10起到有效地防护；并且成膜均匀，可以对壳体21和电极组件10均起到良好的防护作用。防护层30的材质不限定，可以是无机材质，当然也可以是包含无机材质和有机材质的混合物、配合物或络合物。需要说明的是，无论是无机材质还是无机材质和有机材质的复合物，均可以采用本领域常用的防护材质。

根据本申请实施例的电池单体1，防护层30设置于壳体21的面向电极组件10的至少部分表面，防护层能够对壳体21进行良好的防护。防护层30还设置于主体部11、极耳部12和集流构件13中的至少一者上，防护层30能够对电极组件10起到良好的防护作用。通过防护层30的上述设置，能够隔开壳体21和电极组件10，从而能够降低壳体21和电极组件10直接接触而导致短路和腐蚀等风险，进而提高电池单体1的安全性能。

图5是本申请一些实施例提供的电池单体的未包含电极组件的俯视结构示意图；图6是图5所示的电池单体沿A-A线作出的一种剖视示意图。

如图4至图6所示，在一些实施例中，壳体21包括底壁211和环绕底壁211设置的侧壁212，且底壁211和侧壁212连接并围合形成容纳腔210，其中，防护层30至少设置于侧壁212的面向电极组件10的表面。

壳体21具有多种形状。示例性地，在壳体为圆柱体结构时，壳体的侧壁212在平行于底壁211所在的平面的截面形状为圆形。在壳体为长方体结构时，壳体的侧壁212在平行于底壁211所在的平面的截面形状为长方形。

电池单体1在运输或使用过程中，壳体的侧壁212受到冲击的可能性较大，换言之，侧壁212发生变形的风险较高。本申请实施例将防护层30至少设置于侧壁212的表面，能够将侧壁212和电极组件10绝缘隔开，降低侧壁212和电极组件10直接接触导致二者发生短路的风险，从而提高二次电池的安全性能。

本申请实施例可以预先将壳体21和电极组件10组装，且在注入电解质前，将防护层30形成于侧壁212的表面，由于电极组件10的遮挡作用，防护层30可能无法形成于底壁211的表面，即底壁211的表面上未设置防护层30；当然防护层30也可能形成于底壁211的边缘区域，该边缘区域是指底壁211的靠近侧壁的区域。

本申请实施例也可以在壳体21和电极组件10组装前，将防护层30设置于侧壁212的表面，然后将壳体21和电极组件10进行组装。

为了进一步提高二次电池的安全性能，在一些实施例中，防护层30还可以设置于底壁211的面向电极组件10的至少部分表面，防护层30能够进一步将底壁211和电极组件10绝缘隔开，从而降低底壁211和电极组件10直接接触导致二者发生短路的风险，从而提高二次电池的安全性能。

防护层30设置于底壁211的表面具有多种形式，接下来进行详细说明。

图7是图5所示的电池单体沿A-A线作出的另一种剖视示意图。

如图7所示，作为一些示例，底壁211的面向电极组件10全部表面设置有防护层30。在壳体21和电极组件10组装前，可以将防护层30设置于底壁211上，然后将壳体21和电极组件10进行组装。

图8是图5所示的电池单体沿A-A线作出的又一种剖视示意图。

如图8所示，作为另一些示例，底壁211的面向电极组件10的部分表面设置有防护层30。本申请实施例可以预先将壳体21和电极组件10组装，且在注入电解质前，将防护层30形成于底壁211的部分表面，由于电极组件10的遮挡作用，防护层30可以形成于底壁211的边缘区域，该边缘区域是指底壁211的靠近侧壁212的区域。也就是说，当电极组件10是扁平的卷绕结构时，从垂直于底壁211的方向看，位于底壁211上的防护层30由于电极组件10两侧弯折部的遮挡，形成有弧形轮廓部分。当然，也可以在壳体21和电极组件10组装前，将防护层30设置于底壁211的部分表面比如边缘区域上，然后将壳体21和电极组件10进行组装。

请继续参阅图4至图6，在一些实施例中，在主体部11的面向壳体21的至少部分表面设置有防护层30。主体部11与壳体21相对设置的表面面积较大，二者直接接触的风险较高，在主体部11的面向壳体21的至少部分表面设置有防护层30，可以改善二者之间的绝缘性。

图9是本申请一些实施例提供的电池单体的电极组件的局部示意图。

如图9所示，在一些实施例中，极耳部12包括第一表面121和第二表面122。第一表面121与集流构件连接。第二表面122沿极耳部12的厚度方向与第一表面121彼此相对，第二表面122设置有防护层30。需要说明的是，图9中的极耳部12为电池单体装配过程中的状态，而非成品电池单体的状态，图9主要是为了示意极耳部12的第二表面122上设置有防护层30。

极耳部12可以与主体部11一体成型，也可以作为独立的结构与主体部11进行连接。极耳部12可以相对于主体部11翻折，以使极耳部12的第二表面122与主体部11相对设置，二者之间可以具有一定的间隙。在将第二表面122上设置防护层30后，可以有效地将极耳部12的第二表面122和主体部11的面向极耳部12的表面隔开，以降低第二表面122直接和主体部11发生短路的风险。

在本申请实施例中，极耳部12与集流构件连接，连接方式可以为粘接或焊接等。当采用焊接时，焊接过程不可避免地会产生焊渣和毛刺等，焊渣和毛刺掉落到电极组件10内，可能会导致正极极片和负极极片短路。

为了降低焊渣和毛刺等对电池单体的影响，在一些实施例中，电极组件10还可以包括设置于第二表面122和防护层30之间的第一绝缘层，其中，第一绝缘层的熔点低于防护层30的熔点。第一绝缘层能够覆盖极耳部12和集流构件的焊接区域对应的焊印，从而将焊渣和毛刺包裹至第一绝缘层和第二表面122之间，降低焊渣和毛刺等掉落的风险。第一绝缘层可以采用有机聚合物层，在电池单体循环过程中，有机聚合物层具有融化风险，且在有机聚合物层融化后，第一绝缘层失去包裹特性，焊渣和毛刺可能会继续掉落至电极组件10内。鉴于此，本申请实施例在第一绝缘层外设置有防护层30，防护层30的耐高温性能较好，且防护层30的熔点高于第一绝缘层的熔点，防护层30可以对第一绝缘层起到防护作用，降低在高温下第一绝缘层融化的风险，从而能够保证第一绝缘层起到良好的包覆焊渣和毛刺的功能；并且能够有效降低极耳部和壳体搭接短路的风险。

示例性地，第一绝缘层的材质可以为聚丙烯、聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯等。

图10是本申请一些实施例提供的电池单体的端盖组件和集流构件的分解示意图。

如图10所示，在本申请实施例中，集流构件13和极耳部连接，连接方式可以为粘接或焊接等。当采用焊接时，焊接过程不可避免地会产生焊渣和毛刺等，焊渣和毛刺掉落到电极组件内，可能会导致正极极片和负极极片短路。为了降低焊渣和毛刺等对电池单体的影响，在一些实施例中，集流构件13上设置有防护层30，电极组件还可以包括设置于集流构件13和防护层30之间的第二绝缘层，第二绝缘层的熔点低于防护层的熔点。需要说明的是，图10中的集流构件13为装配过程中的状态，并非成品电池单体中的状态，图10主要是为了示意说明集流构件13上设置有防护层30。

第二绝缘层可以采用有机聚合物层，在电池单体循环过程中，有机聚合物层具有融化风险，且在有机聚合物层融化后，集流构件13和壳体发生搭接短路的风险较高。鉴于此，本申请实施例在第二绝缘层外设置有防护层30，防护层30的熔点高于第二绝缘层的熔点，防护层30可以对第二绝缘层起到防护作用，降低在高温下第二绝缘层融化的风险，从而能够保证第二绝缘层起到良好的包覆焊渣和毛刺的功能；并且能够有效降低集流构件13和壳体搭接短路的风险。示例性地，第一绝缘层的材质可以为聚丙烯、聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯等。

在本申请实施例中，集流构件具有多种结构形式，例如可以为折弯式结构，也可以为板状结构。

请继续参阅图10，在一些实施例中，集流构件13可以包括连续设置的第一件131和第二件132，第一件131和第二件132的连接处可以折弯。或者集流构件13可以包括连续设置的第一件131、第三件和第二件132，第一件131和第三件的连接处可以折弯，第三件和第二件132的连接处可以折弯。

示例性地，集流构件13包括第一件131和第二件132。第一件131与极耳部连接。第二件132与第一件131连接，沿第二件132的厚度方向上，第二件132与第一件131至少部分重叠，且第二件132用于连接电池单体的电极端子222。具体地，第二件132包括焊接面和与焊接面连接的主体面，焊接面为第二件132的面向电极端子222的至少部分表面，且用于连接电极端子222。第一件131的背离极耳部的表面设置有防护层30；和/或第二件132的主体面设置有防护层30。主体面是指第二件132的除了焊接面外的其他表面，例如主体面可以包括第二件132的沿第二件132的厚度方向与焊接面彼此相对的表面，也可以包括第二件132的侧面(该侧面平行于第二件132的厚度方向)，还可以包括第二件132的面向电极端子222的非焊接面。

在第一件131的背离极耳部的表面设置有防护层30，可以有效地对第一件131进行防护，降低集流构件13的第一件131和壳体搭接短路的风险。在第二件132的主体面设置有防护层30，可以有效地对第二件132进行防护，降低集流构件的第二件132和壳体搭接短路的风险。

进一步地，第二绝缘层可以设置于第一件131的背离极耳部的表面和防护层30之间。第二绝缘层能够覆盖极耳部和集流构件的焊接区域，从而将焊渣和毛刺包裹至第二绝缘层和第二表面122之间，降低焊渣和毛刺等掉落的风险。

图11是本申请另一些实施例提供的电池单体的端盖组件和集流构件的分解示意图。

如图11所示，在另一些实施例中，集流构件13可以包括集流本体133和端子连接部134。集流本体133包括本体部1331和连接于本体部1331的延伸部1332，延伸部1332相对于本体部1331凸出。延伸部1332连接于极耳部，延伸部1332的背离极耳部的表面和本体部1331中的至少一者上设置有防护层30。端子连接部134相对于本体部1331朝向背离极耳部的方向凸出，且用于连接于电池单体的电极端子222。延伸部1332的背离极耳部的表面上设置有防护层30，防护层30可以对延伸部1332的背离极耳部的表面进行防护。本体部1331上设置有防护层30，防护层30可以对本体部1331进行防护。

进一步地，为了降低延伸部1332和极耳部焊接过程中形成的焊渣和毛刺等掉落的风险，还可以在延伸部1332的背离极耳部的表面设置第二绝缘层，该第二绝缘层可以设置于防护层30和本体部1331的面向极耳部的表面之间。第二绝缘层的功能和结构形式与第一绝缘层的相类似，在此不再赘述。

在本申请实施例中，端子连接部134与本体部1331具有多种连接方式。

作为一些示例，端子连接部134可以焊接于本体部1331上，在此情况下，本体部1331的面向极耳部的表面可以设置防护层30；当然，本体部1331的背离极耳部且未与电极端子222焊接的表面可以设置防护层30。进一步地，为了降低端子连接部134和本体部1331焊接过程中形成的焊渣和毛刺等掉落的风险，还可以在本体部1331的面向极耳部的表面设置第三绝缘层，该第三绝缘层可以设置于防护层30和本体部1331的面向极耳部的表面之间。第三绝缘层的功能和结构形式与第一绝缘层的相类似，在此不再赘述。

作为另一些示例，端子连接部134可以为冲压形成，在此情况下，本体部1331的面向极耳部的一侧与端子连接部134相对应的位置形成有凹陷部。在本体部1331的面向极耳部的表面(包含凹陷部的表面)上可以设置防护层30。进一步地，还可以在凹陷部的表面和防护层30之间设置第四绝缘层，第四绝缘层的功能和结构形式与第一绝缘层的相类似，在此不再赘述。

在一些实施例中，防护层30的厚度可以为0.01μm～100μm。

防护层30的厚度在上述范围时，可以有效地起到隔绝作用，以提高壳体和电极组件之间的绝缘性能，从而降低壳体和电极组件之间发生短路的风险，提高电池单体的安全性能。防护层的厚度可选为0.05μm～5μm。示例性地，防护层30的厚度为0.01μm、0.02μm、0.05μm、0.1μm、0.15μm、2.0μm、2.5μm、3.0μm、3.5μm、4.0μm、4.5μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm。防护层30的厚度也可以是上述任两个数值组成的范围。

在一些实施例中，防护层30可以为物理气相沉积层和/或化学气相沉积层，即通过物理气相沉积和/或化学气相沉积将防护材料至少沉积于壳体的表面。该种沉积方式可以将防护材料均匀沉积于壳体表面，提高防护层30厚度的均匀性，由此提高防护性能。并且，气相沉积可以将防护材料沉积于电池单体内各构件例如壳体、电极组件等显露出的表面，从而降低电池单体内壳体和电极组件搭接短路的风险。

在一些实施例中，防护层30可以为无机层或包含无机材质的复合层。在本文中，包含无机材质的复合层可以为有机和无机混合后所形成的混合物沉积形成的复合层，也可以为有机层和无机层的叠层结构。无机层的绝缘性和耐高温性能较好。有机层可以提高防护层30的致密程度，可以提高防护性能。在本申请中，无机层的材质、有机层的材质、复合层的材质均可以来自于本领域已知的材质，且对于混合物材质中各组分的配比，也可以采用本领域常用的配比范围。示例性地，复合层可以为乙二醇铝(Al-(O-CH₂-CH₂-O)_x)等。

作为一些示例，无机层可以包括氧化铝层、氧化硅层、氧化锆层、氧化铪层、氧化钛层、氧化镁层、氧化锌层、勃姆石层、氢氧化铝层、氢氧化镁层和氟化锂层中的一层或多层。

如图4至图6所示，作为本申请一具体实施例，电池单体1包括壳体21、电极组件10和防护层30。电极组件10设置于壳体21的容纳腔210内，防护层30设置于壳体21的面向电极组件10的表面。电极组件10包括主体部11、极耳部12和集流构件13，极耳部12连接主体部11和集流构件13，极耳部12和集流构件13上均设置有防护层30。电极组件10还包括设置于极耳部12和防护层30之间的第一绝缘层，和设置于集流构件和防护层30之间的第二绝缘层。极耳部12和集流构件13之间焊接。

防护层30设置于壳体21的表面，能够将壳体21和电极组件10隔开，以降低壳体21和电极组件10上的部件搭接短路的风险。防护层30还可以有效地防护第一绝缘层和第二绝缘层，降低第一绝缘层和第二绝缘层在高温下融化的风险，从而降低极耳部12和集流构件13焊接过程中所产生的焊渣掉落至电极组件10内导致电极组件10内部短路的风险。本申请实施例通过设置防护层30，可以有效地提高电池单体1的安全性能。

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 (14)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：

防护层；

壳体，具有容纳腔；以及

电极组件，设置于所述容纳腔内，所述电极组件包括主体部、极耳部和集流构件，所述极耳部连接所述主体部和所述集流构件；

其中，所述壳体的面向所述电极组件的至少部分表面设置有所述防护层，且所述主体部、所述极耳部和所述集流构件中的至少一者上设置有所述防护层。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，

所述壳体包括底壁和环绕所述底壁设置的侧壁，且所述底壁和所述侧壁连接并围合形成所述容纳腔，

其中，所述防护层至少设置于所述侧壁的面向所述电极组件的表面。

3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，

所述防护层还设置于所述底壁的面向所述电极组件的至少部分表面。

4.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，

所述主体部的面向所述壳体的至少部分表面设置有所述防护层。

5.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述极耳部包括：

第一表面，与所述集流构件连接；以及

第二表面，沿所述极耳部的厚度方向与所述第一表面彼此相对，所述第二表面设置有所述防护层。

6.根据权利要求5所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件还包括设置于第二表面和所述防护层之间的第一绝缘层，其中，所述第一绝缘层的熔点低于所述防护层的熔点。

7.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述集流构件包括：

第一件，与所述极耳部连接；

与所述第一件连接的第二件，沿所述第二件的厚度方向上，所述第二件与所述第一件至少部分重叠，所述第二件包括焊接面和与所述焊接面连接的主体面，所述焊接面为所述第二件的面向所述电池单体的电极端子的至少部分表面，且用于连接所述电极端子，

其中，所述第一件的背离所述极耳部的表面设置有所述防护层；和/或

所述主体面设置有所述防护层。

8.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，

所述集流构件包括：

集流本体，包括本体部和连接于所述本体部的延伸部，所述延伸部相对于所述本体部凸出，所述延伸部连接于所述极耳部，所述延伸部的背离所述极耳部的表面和所述本体部中的至少一者上设置有所述防护层；

端子连接部，相对于所述本体部朝向背离所述极耳部的方向凸出，且用于连接于所述电池单体的电极端子。

9.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，

所述集流构件上设置有所述防护层，所述电极组件还包括设置于所述集流构件和所述防护层之间的第二绝缘层，其中，所述第二绝缘层的熔点低于所述防护层的熔点。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的电池单体，其特征在于，

所述防护层的厚度为0.01μm～100μm。

11.根据权利要求10所述的电池单体，其特征在于，

所述防护层的厚度为0.05μm～5μm。

12.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，

所述防护层为无机层或包含无机材质的复合层。

13.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1至12中任一项所述的电池单体。

14.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求13所述的电池，所述电池用于提供电能。

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