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CN118044037A - 电池单体、电池和用电装置 - Google Patents

电池单体、电池和用电装置 Download PDF

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CN118044037A
CN118044037A CN202280067627.1A CN202280067627A CN118044037A CN 118044037 A CN118044037 A CN 118044037A CN 202280067627 A CN202280067627 A CN 202280067627A CN 118044037 A CN118044037 A CN 118044037A
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lithium
battery cell
battery
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electrode
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CN202280067627.1A
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陈文伟
刘江
黄瑛
李全坤
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Contemporary Amperex Technology Co Ltd
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Abstract

本申请实施例提供了一种电池单体、电池和用电装置，能够在不增加电池内部空间的基础上有效提高电池的性能。该电池单体(20)包括：电极组件(21)，包括相对的第一端面(211)和第二端面(212)，所述第一端面(211)上设置有极耳(212a，212b)；补锂装置(22)，与所述第二端面(212)连接。

Description

电池单体、电池和用电装置 技术领域
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池单体、电池和用电装置。
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。
在电池技术的发展中，电池的性能是一个不可忽视的问题。电池的性能不仅影响电池电池相关产品的发展和应用，而且还影响消费者对电动车辆的接受度。因此，如何提高电池的性能，是一项亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种电池单体、电池和用电装置，能够在不增加电池内部空间的基础上有效提高电池的性能。
第一方面，提供了一种电池单体，包括：电极组件，包括相对的第一端面和第二端面，所述第一端面上设置有极耳；补锂装置，与所述第二端面连接。
本申请实施例，电池单体包括补锂装置，如此，补锂装置不仅可以补充包括有该电池单体的电池在使用过程中的活性锂的损耗，提高了电池的使用寿命，并且还能补充电池在首次充电过程中的活性锂的损失，提高了电池的能量密度。进一步地，将补锂装置设置为与电极组件的第二端面连接，一方面，避免了靠近补锂装置的极片容易补锂，远离补锂装置的极片不容易补锂的问题，实现了补锂装置对各个极片补锂均匀的目的；另一方面，可以复用补锂装置来充当传统电池单体中的底托板，使得不必再额外设置底托板，不仅降低了生产成本，而且还减小了电池单体的内部空间；再一方面，相对于其他面，通过第二端面活性锂能够比较容易地扩散至整个电池单体内，极大地提高了补锂装置的补锂效果，进一步有效提高了电池的性能。
在一些可能的实现方式中，所述电极组件的数量为多个，所述补锂装置与多个所述电极组件中至少部分电极组件的所述第二端面连接。
上述技术方案，补锂装置与多个电极组件中至少部分电极组件的第二端面连接，这样，在相同的时间，补锂装置可以对电池单体补充更多的活性锂，有利地提高了补锂装置的补锂效果。
在一些可能的实现方式中，所述补锂装置还设置于多个所述电极组件中相邻的两个电极组件之间。
上述技术方案，补锂装置不仅与电极组件的第二端面连接，而且还设置于相邻 的两个电极组件之间，这样，在相同的时间，补锂装置可以对电池单体补充更多的活性锂，有利地提高了补锂装置的补锂效果，进而能够有效提高电池的性能，如能量密度和使用寿命。进一步地，使用该补锂装置的电池单体，在装配过程中具有更强的可行性。
在一些可能的实现方式中，多个所述电极组件中每个电极组件的表面包括平面部，所述相邻的两个电极组件的平面部相对且连接；其中，所述补锂装置设置于所述相邻的两个电极组件的平面部之间。
上述技术方案，电极组件包括平面部，由于平面之间能更好地进行接触，因此能够保证补锂装置与电极组件之间的连接性能。此外，平面部还能将电池单体的空间更好地利用起来，从而提高了电池的能量密度。
在一些可能的实现方式中，所述平面部为所述每个电极组件中面积最大的侧面。
上述技术方案，平面部为电极组件中面积最大的侧面，这样，补锂装置的面积也可以设计的较大，如此，能够进一步提高补锂装置的补锂效果。
在一些可能的实现方式中，所述补锂装置覆盖所述平面部。
补锂装置覆盖平面部，此时补锂装置的尺寸能够达到最大，有效提高了补锂装置的补锂效果，避免了补锂装置在补锂过程中出现断层，失去补锂能力的问题。
在一些可能的实现方式中，还包括：端盖，朝向所述第一端面设置且与所述第一端面平行，所述端盖上设置有补锂电极端子，所述补锂电极端子与所述补锂装置连接。
上述技术方案，通过在端盖上设置与补锂装置连接的补锂电极端子，能够实现补锂装置对电池进行补锂的目的，进而能够提高电池的性能。
在一些可能的实现方式中，所述补锂装置包括补锂剂，所述补锂剂与所述补锂电极端子电连接。
上述技术方案，补锂剂的主要作用是金属单质锂失去电子，从而形成锂离子。电子通过导电组件到达电池的正极或者负极，正极活性物质或负极活性物质得到电子而被还原，同时锂离子可以通过电解液提供的离子通道，在正极或负极处发生嵌入反应，从而实现活性锂从补锂剂转移到正极活性物质或负极活性物质中的目的，有效保证了补锂效果。
在一些可能的实现方式中，所述补锂剂的厚度为0.001mm-4.9mm。
通过大量实验证明，将补锂剂的厚度设置为0.001mm-4.9mm，能够比较容易地将补锂剂涂覆在补锂装置的最外侧，进而有效降低了工艺难度。
在一些可能的实现方式中，所述补锂装置还包括导电组件，所述导电组件用于电连接所述补锂剂和所述补锂电极端子。
通过设置导电组件，不仅能够比较容易地将补锂剂和补锂电极端子进行电连接，降低了电池单体生产过程的难度，而且可以为补锂剂、正极活性物质和负极活性物质建立电子通道，从而使补锂装置充分发挥补充活性锂的作用。
在一些可能的实现方式中，所述补锂装置还包括支撑件，所述支撑件设置在补锂装置的最内侧。
补锂装置包括设置在补锂装置最内侧的支撑件，这样在补锂装置设置于相邻的两个电极组件之间的情况下时，支撑件件可以起内部支撑的作用，使得电池单体在装配过程中，能够比较容易地形成Y字形的补锂装置。此外，在电池单体的装配过程中，在将相邻的两个电极组件合在一起时，支撑件可以避免相邻的两个电极组件之间发生干涉，从而增加量产的可行性。
在一些可能的实现方式中，所述支撑件的材料为塑胶。
由于塑胶的可塑性较强，因此利用塑胶形成支撑件，使得生产电池单体的过程相对来说比较容易，有效降低了制造难度。在一些可能的实现方式中，所述补锂装置朝向所述端盖的一侧设置有引出端，所述引出端和所述补锂电极端子连接。
上述技术方案，补锂装置通过引出端与补锂电极端子连接，以较简单的方式实现了补锂装置与补锂电极端子的连接，有利于简化电池的制造工艺。
在一些可能的实现方式中，所述端盖上还设置有负电极端子，所述负电极端子与所述电极组件连接；其中，所述补锂电极端子被配置为在所述补锂装置对所述电池单体进行补锂时，与所述负电极端子短接。
上述技术方案，一方面，在补锂装置对电池单体进行补锂时，即在电池单体需要补锂时，补锂电极端子与负电极端子进行短接，避免了在不需要补锂的情况下但补锂装置对电池单体进行补锂的问题，从而实现了补锂装置对电池单体的可控补锂、按需补锂；另一方面，由于相对于正极来说，活性锂在负极相对比较容易嵌入。因此，补锂电极端子被配置为与负电极端子短接，能够显著提升补锂装置的补锂效率。
在一些可能的实现方式中，所述补锂装置与所述第二端面的整个部分连接。
上述技术方案，补锂装置与述第二端面的整个部分连接，即补锂装置与第二端面的接触面积达到了最大，使得在相同的时间，补锂装置可以对电池单体补充更多的活性锂，有利地提高了补锂装置的补锂效果。
第二方面，提供了一种电池，包括：上述第一方面或其各实现方式中的电池单体；箱体，所述箱体用于容纳所述电池单体。
第三方面，提供了一种用电装置，包括：第二方面中的电池，所述电池用于提供电能。
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是本申请一种实施例的车辆的示意图。
图2是本申请一种实施例的电池的结构示意图。
图3是本申请一种实施例的电池单体的分解示意图。
图4是本申请另一种实施例的电池单体的分解示意图。
图5是本申请一种实施例的电池单体的示意性侧视图。
图6是图5所示的电池单体沿A-A’的部分剖面结构示意图。
图7是图6所示的电池单体在B处的放大图。
图8是图6所示的电池单体在C处的放大图。
图9-图12是本申请一种实施例的电池单体装配的方法的示意性图。
在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。
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：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。
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。
在本申请实施例中，电池单体可以包括锂离子电池、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。
电池单体可以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集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的集流体，未涂敷正极活性物质层的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集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的集流体，未涂敷负极活性物质层的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石墨、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。
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、循环寿命等性能参数。
电池，例如锂离子电池，目前存在的普遍问题是在首次充电过程中会消耗大量从正极脱出的锂离子以形成负极表面的固体电解质界面(solid electrolyte interphase，SEI)膜，首次充电过程中正极锂离子的不可逆消耗通常会超过10％，致使首周期充放电效率较低，可能只有50％-77％，从而会降低电池的能量密度。另一方面，电池在正常使用过程中也会持续消耗活性锂，导致电池的使用寿命大大减少。
鉴于此，本申请实施例提供了一种电池单体，该电池单体包括电极组件和补锂装置，电极组件包括相对的第一端面和第二端面，第一端面上设置有极耳；补锂装置与第二端面连接。通过在电池单体中设置补锂装置，不仅可以补充包括有该电池单体的电池在使用过程中的活性锂的损耗，提高了电池的使用寿命，并且还能补充电池在首次充电过程中的活性锂的损失，提高了电池的能量密度，从而有效提高了电池的性能。进一步地，将补锂装置设置为与电极组件的第二端面连接，一方面，避免了靠近补锂装置的极片容易补锂，远离补锂装置的极片不容易补锂的问题，实现了补锂装置对各个极片补锂均匀的目的；另一方面，可以复用补锂装置来充当传统电池单体中的底托板，使得不必再额外设置底托板，不仅降低了生产成本，而且还减小了电池单体的内部空间；再一方面，相对于其他面，通过第二端面活性锂能够比较容易地扩散至整个电池单体内，极大地提高了补锂装置的补锂效果，进一步有效提高了电池的性能。
本申请实施例描述的技术方案均适用于各种使用电池的用电设备。
用电设备例如可以是车辆、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，以用电设备为车辆为例进行说明。
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的电路系统，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)，箱体内部为中空结构，多个电池单体10容纳于箱体内。如图2所示，箱体可以包括两部分，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。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。其中，箱体可以包括底板112a、侧板112b和梁。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，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一种电池单体20的结构示意图。该电池单体20包括电极组件21和补锂装置22，其中，电极组件21包括相对的第一端面211和第二端面212，第一端面211上设置有极耳，补锂装置22与第二端面212连接。
本申请实施例，电池单体20包括补锂装置22，如此，补锂装置22不仅可以补充包括有该电池单体20的电池在使用过程中的活性锂的损耗，提高了电池的使用寿命，并且还能补充电池在首次充电过程中的活性锂的损失，提高了电池的能量密度。进一步地，将补锂装置22设置为与电极组件21的第二端面212连接，一方面，避免了靠近补锂装置22的极片容易补锂，远离补锂装置22的极片不容易补锂的问题，实现了补锂装置22对各个极片补锂均匀的目的；另一方面，可以复用补锂装置22来充当传统电池单体20中的底托板，使得不必再额外设置底托板，不仅降低了生产成本，而且还减小了电池单体20的内部空间；再一方面，相对于其他面，通过第二端面212活性锂能够比较容易地扩散至整个电池单体20内，极大地提高了补锂装置22的补锂效果，进一步有效提高了电池的性能。
每个电极组件21具有第一极耳212a和第二极耳212b，第一极耳212a和第二极耳212b的极性相反。例如，当第一极耳212a为正极极耳时，第二极耳212b为负极极耳。电极组件21的第一极耳212a通过一个连接构件与一个电极端子连接，电极组件21的第二极耳212b通过另一个连接构件与另一个电极端子连接。
补锂装置22可以通过各种连接方式与第二端面212连接。例如，可以通过焊接的方式与第二端面212连接。再例如，补锂装置22可以通过连接组件与第二端面212连接，该连接组件可以包括但不限于导电胶。
在电池单体20中，根据实际使用需求，电极组件21可设置为单个，或多个。如图3所示，电池单体20内设置有2个独立的电极组件21。
在电极组件21的数量为多个的情况下，补锂装置22可以与多个电极组件21中至少部分电极组件21的第二端面212连接。如图3所示，补锂装置22与两个电极组件21的第二端面212连接。
补锂装置22与多个电极组件21中至少部分电极组件21的第二端面212连接，这样，在相同的时间，补锂装置22可以对电池单体20补充更多的活性锂，有利地提高了补锂装置22的补锂效果。
可选地，补锂装置22可以与第二端面的整个部分连接。
以图3为例进行说明，为了描述方便，将图3中的两个电极组件21分别称为第一电极组件和第二电极组件。如图3所示，补锂装置可以与第一电极组件的第二端面212以及与第二电极组件的第二端面212连接。
上述技术方案，补锂装置与述第二端面的整个部分连接，即补锂装置与第二端面的接触面积达到了最大，使得在相同的时间，补锂装置可以对电池单体补充更多的活性锂，有利地提高了补锂装置的补锂效果。
或者，补锂装置22可以与第一电极组件的部分第二端面212连接并且与第二电极组件的部分第二端面212连接。
补锂装置22除了与第二端面212连接之外，如图4所示，补锂装置22还可以设置于多个电极组件21中相邻的两个电极组件21之间。
其中，与第二端面连接的补锂装置22和设置于两个电极组件21之间的补锂装置22之间可以是垂直连接的。从图4中可以看出，本申请实施例的补锂装置22呈Y字形。
可选地，设置于两个电极组件21之间的补锂装置22可以通过焊接的方式设置于相邻的两个电极组件21之间。或者，设置于两个电极组件21之间的补锂装置22可以通过导电胶设置于相邻的两个电极组件21之间。
该技术方案，补锂装置22不仅与电极组件21的第二端面212连接，而且还设置于相邻的两个电极组件21之间，这样，在相同的时间，补锂装置22可以对电池单体20补充更多的活性锂，有利地提高了补锂装置22的补锂效果，进而能够有效提高电池的性能，如能量密度和使用寿命。进一步地，使用该补锂装置22的电池单体20，在装配过程中具有更强的可行性。
作为一种示例，再次参考图4，多个电极组件21中每个电极组件21的表面可以包括平面部213，相邻的两个电极组件21的平面部213相对且连接，其中，设置于两个电极组件21之间的补锂装置22设置于相邻的两个电极组件21的平面部213之间。
在这种情况下，电池单体20可以为方形电池单体。例如，刀片式电池单体。将电池单体20设置为刀片式电池单体，在电池有限的空间内，能够提高电池的能量密度。
上述技术方案，电极组件21包括平面部213，由于平面之间能更好地进行接触，因此能够保证补锂装置22与电极组件21之间的连接性能。此外，平面部213还能将电池单体20的空间更好地利用起来，从而提高了电池的能量密度。
该平面部213可以为电极组件21的侧面。例如，平面部213可以为电极组件21中面积最小的侧面。
或者，如图4所示，平面部213可以为每个电极组件21中面积最大的侧面。将补锂装置22设置于相邻的两个电极组件21中面积最大的侧面之间，这样，补锂装置22的面积也可以设计的较大，如此，能够进一步提高补锂装置22的补锂效果。
在补锂装置22设置于相邻的两个电极组件21的平面部213之间的情况下，补锂装置22可以设置于相邻的两个电极组件21的部分平面部213之间。
或者，再次参考图4，补锂装置22可以覆盖平面部213，即补锂装置22可以覆盖整个平面部213。此时补锂装置22的尺寸可达到最大。该技术方案，补锂装置22覆盖平面部213，此时补锂装置22的尺寸能够达到最大，从而有效提高了补锂装置22的补锂效果，避免了补锂装置22在补锂过程中出现断层，失去补锂能力的问题。
在另一种实施例中，多个电极组件21中每个电极组件21的表面可以包括曲面部。在这种情况下，该电池单体20可以为圆柱形电池单体。补锂装置22可以设置于相邻的两个电极组件21的曲面部之间。
或者，如图4所示，多个电极组件21中每个电极组件21的表面不仅可以包括平面部213，也可以包括曲面部，平面部213和曲面部相连。
可选地，补锂装置22的形状可以为片状，即补锂装置22为补锂片。也就是说，沿电极组件21的高度方向，与第二端面212连接的补锂装置22的尺寸较薄。进一步地，沿电极组件21的宽度方向，设置于两个电极组件21之间的补锂装置22的尺寸也较薄。
该技术方案，由于补锂装置22与第二端面212连接，将补锂装置22设置为补锂片，对电池单体20的整体厚度影响较小，使得补锂装置22不会占用太多的电池单体20的内部空间，有利于保证包括该电池单体20的电池的能量密度。
或者，补锂装置22的形状可以为块状，即补锂装置22可以为补锂块。补锂块具有一定的厚度，通常情况下，补锂装置22越厚，则补锂效果22越好，即将补锂装置22设置为补锂块，能够保证补锂装置22的补锂能力，极大地提高了补锂装置22的补锂效果。
图5为电池单体20的示意性侧视图，参考图3、图4和图5，电池单体20还可以包括端盖23，该端盖23朝向第一端面211设置且与第一端面211平行，端盖23上设置有补锂电极端子231，补锂电极端子231与补锂装置22连接。
可选地，端盖23的材质可以为金属材质，例如铝材、钢材等。
当电池单体20为圆柱形电池单体时，端盖23的形状可以为圆形；当电池单体20为方形电池单体时，端盖23的形状可以为多边形，如图3所示的矩形。
上述技术方案，通过在端盖23上设置与补锂装置22连接的补锂电极端子231，能够实现补锂装置22对电池进行补锂的目的，进而能够提高电池的性能。
图6为图5所示的电池单体20沿A-A’的部分剖面结构示意图，图7为图6所示的电池单体20在B处的放大图，图8为图6所示的电池单体20在C处的放大图。
如图7和图8所示，补锂装置22可以包括补锂剂223，补锂剂223与补锂电极端子231电连接。
补锂剂223可以为锂粉、锂锭、锂片、锂合金等。应理解，补锂剂223提供活性锂的容量大概为负极石墨的0.1％-99％。
补锂剂223的主要作用是金属单质锂失去电子，从而形成锂离子。电子通过导电组件221到达电池的正极或者负极，正极活性物质或负极活性物质得到电子而被还原，同时锂离子可以通过电解液提供的离子通道，在正极或负极处发生嵌入反应，从而实现活性锂从补锂剂223转移到正极活性物质或负极活性物质中的目的，有效保证了补锂效果。
可选地，补锂剂223的厚度可以为0.001mm-4.9mm。通过大量实验证明，将补锂剂223的厚度设置为0.001mm-4.9mm，能够比较容易地将补锂剂223涂覆在补锂装置22的最外侧，进而有效降低了工艺难度。
可选地，如图8所示，与第二端面212连接的补锂装置22可以包括补锂剂223，而设置于相邻的两个电极组件21之间的补锂装置22不包括补锂剂223。
可选地，与第二端面212连接的补锂装置可以包括补锂剂223，并且设置于相 邻的两个电极组件21之间的补锂装置22也可以包括补锂剂223。即整个补锂装置22都可包括补锂剂223。
补锂剂223与补锂电极端子231之间可能会存在不容易电连接的问题。因此，如图7和图8，在本申请实施例中，补锂装置22还可以包括导电组件221。
可选地，导电组件221的材质可以为金属，如铜、铝、镍、铁及其合金中的一种或几种。导电组件221的形状可以采用金属箔、金属网、回环形及印刷电路等形状。
可选地，补锂剂223可以设置在导电组件221的外侧。例如，可以通过电镀、机械辊压等方式将补锂剂223与导电组件221进行复合。
通过设置导电组件221，不仅能够比较容易地将补锂剂223和补锂电极端子231进行电连接，降低了电池单体20生产过程的难度，而且为补锂剂223、正极活性物质和负极活性物质建立了电子通道，从而使补锂装置22充分发挥补充活性锂的作用。
进一步地，再次参考图7和图8，补锂装置22还可以包括支撑件222，该支撑件222设置在补锂装置22的最内侧。
其中，支撑件222具有一定硬度。
补锂装置22包括支撑件222，这样在补锂装置22设置于相邻的两个电极组件21之间的情况下时，支撑件222可以起内部支撑的作用，使得电池单体20在装配过程中，能够比较容易地形成Y字形的补锂装置。此外，在电池单体20的装配过程中，在将相邻的两个电极组件21合在一起时，支撑件222可以避免相邻的两个电极组件21之间发生干涉，从而增加量产的可行性。
可选地，支撑件222的材料可以为塑胶。如PP、PE、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate，PET)等高分子绝缘材料。
由于塑胶的可塑性较强，因此，利用塑胶形成支撑件222，使得生产电池单体20的过程相对来说比较容易，有效降低了制造难度。
当然，支撑件222的材料也可以除塑胶之外的其他材料，只要具有支撑作用即可。
在一些实施例中，补锂装置22朝向端盖23的一侧设置有引出端224，该引出端224和补锂电极端子231连接。
可选地，补锂装置22中的导电组件221的端面上可以设置有引出端224。
可选地，补锂装置22中的支撑件222的端面上可以设置有引出端224。
可选地，补锂装置22中的补锂剂222上可以设置有引出端224。
除了补锂电极端子231之外，如图3-图5所示，端盖23上还设置有正电极端子232a和负电极端子232b，正电极端子232a和负电极端子232b与电极组件21连接。
例如，正电极端子232a通过一个连接构件24a与电极组件21的第一极耳212a(正极极耳)连接，负电极端子232b通过另一个连接构件24b与电极组件21的第二极耳212b(负极极耳)连接。
考虑到在电池单体20的活性锂充足不需要补锂的情况下，可能会出现补锂装置22仍然对电池单体20进行补锂，从而造成资源浪费的情况，为了避免这种情况，本申请实施例中，在需要补锂的情况下，补锂装置22对电池单体20进行补锂。
在一种可能的实现方式中，补锂电极端子231可以被配置为在补锂装置22对电池单体20进行补锂时，与正电极端子232a或负电极端子232b短接。
若正极的活性锂不足，则补锂电极端子231可以与正电极端子232a进行短接；若负极的活性锂不足，则补锂电极端子231可以与负电极端子232b进行短接。
或者，由于活性锂在电解液中是不停移动的，因此，不论是正极的活性锂不足还是负极的活性锂不足，补锂电极端子231可以被配置为与固定的电极端子短接。例如，与负电极端子232b短接。
由于相对于正极来说，活性锂在负极相对比较容易嵌入。因此，补锂电极端子231被配置为与负电极端子232b短接，能够显著提升补锂装置22的补锂效率。另一方面，在补锂装置22对电池单体20进行补锂时，即在电池单体20需要补锂时，补锂电极端子231与负电极端子232b进行短接，避免了在不需要补锂的情况下但补锂装置22对电池单体20进行补锂而造成资源浪费的问题，实现了补锂装置22对电池单体20的可控补锂、按需补锂。
在补锂电极端子231被配置为与负电极端子232b短接的情况下，补锂电极端子231可以设置在端盖23的靠近负电极端子232b的一侧。如此，补锂电极端子231与负电极端子232b之间的连线可以做到最短，不仅实现简单，而且降低了生产成本。
或者，如图3-图5所示，沿端盖23的长度方向，补锂电极端子231可以设置在端盖23的中间位置。如此能够避免补锂电极端子231与端盖23上的极耳直接接触的问题。
在另一种可能的实现方式中，在需要补锂时，本申请实施例可以通过外部控制电路实现补锂装置22对电池单体20的补锂。
进一步地，端盖23还可以包括密封圈，用于在补锂电极端子231和端盖23之间形成密封。示例性地，密封圈例如可以为环状。
端盖23还可以包括铆接块和上塑胶，其中，铆接块用于固定凸出端盖23的补锂电极端子231，下塑胶用于隔离端盖23和铆接块。
除了上述内容提到的构件之外，端盖23上还可以设置有泄压机构233。泄压机构233用于在电池单体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。该阈值设计根据设计需求不同而不同。所述阈值可能取决于电池单体20中的正极极片、负极极片、电解液和隔离膜中一种或几种的材料。泄压机构233可以采用诸如防爆阀、气阀、泄压阀或安全阀等的形式，并可以具体采用压敏或温敏的元件或构造，即，当电池单体20的内部压力或温度达到预定阈值时，泄压机构233执行动作或者泄压机构233中设有的薄弱结构被破坏，从而形成可供内部压力或温度泄放的开口或通道。
本申请中所提到的“致动”是指泄压机构233产生动作或被激活至一定的状态，从而使得电池单体20的内部压力及温度得以被泄放。泄压机构233产生的动作可以包括但不限于：泄压机构233中的至少一部分破裂、破碎、被撕裂或者打开，等等。泄压机构233在致动时，电池单体20的内部的高温高压物质作为排放物会从致动的部位向外排出。以此方式能够在可控压力或温度的情况下使电池单体20发生泄压，从而避免潜在的更严重的事故发生。
本申请中所提到的来自电池单体20的排放物包括但不限于：电解液、被溶解或分裂的正负极极片、隔离膜的碎片、反应产生的高温高压气体、火焰，等等。
图9-图12示出了本申请实施例的一种电池单体装配的方法，该电池单体为图4所示的电池单体20。应理解，该电池单体20中的补锂装置22包括导电组件221、注塑件222和补锂剂223。
具体而言，注塑件222的原材料可以为T字形注塑或模切件。其中，注塑件222上设置有刻痕224，该刻痕4224的位置即为后续装配过程中将注塑件222进行折弯的位置。通过设置刻痕224，方便了后续装配过程中对注塑件222进行折弯的操作。
之后，将注塑件222折弯为一字形，并在注塑件222的两侧复合导电组件221，以及在导电组件221上复合补锂剂223。其中，可以在导电组件221的整个表面复合补锂剂223，也可以如图9所示在对应于注塑件222的底部到刻痕这部分的导电组件221表面复合补锂剂223。
接下来，如图10所示，将补锂装置22与电极组件21以及端盖23进行装配，并将导电组件221的引出端224与补锂电极端子231进行连接。其中，补锂装置22与电极组件21的第二端面212连接，并设置于相邻的两个电极组件21之间。
之后，如图11所示，进行折极耳工艺，即将相邻的两个电极组件21合在一起。
最后，如图12所示，将与第二端面212连接的补锂装置22摊平。并进行后续装配工艺，如装配裸电芯绝缘片、将装配好的装置放入壳体中等，即可得到图4所示的电池单体20。
本申请实施例还提供一种电池，该电池可以包括前述各实施例中的电池单体20。在一些实施例中，该电池还可以包括箱体、汇流部件等其他结构，在此不再一一赘述。
本申请实施例还提供了一种用电装置，该用电装置可以包括前述实施例中的电池，电池用于向该用电装置提供电能。
在一些实施例中，用电装置可以为图1中的车辆1、船舶或航天器。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (17)

  1. 一种电池单体(20)，其特征在于，包括：
    电极组件(21)，包括相对的第一端面(211)和第二端面(212)，所述第一端面(211)上设置有极耳(212a，212b)；
    补锂装置(22)，与所述第二端面(212)连接。
  2. 根据权利要求1所述的电池单体(20)，其特征在于，所述电极组件(21)的数量为多个，所述补锂装置(22)与多个所述电极组件(21)中至少部分电极组件(21)的所述第二端面(212)连接。
  3. 根据权利要求2所述的电池单体(20)，其特征在于，所述补锂装置(22)还设置于多个所述电极组件(21)中相邻的两个电极组件(21)之间。
  4. 根据权利要求3所述的电池单体(20)，其特征在于，多个所述电极组件中每个电极组件(21)的表面包括平面部(213)，所述相邻的两个电极组件(21)的平面部(213)相对且连接；
    其中，所述补锂装置(22)设置于所述相邻的两个电极组件(21)的平面部(213)之间。
  5. 根据权利要求4所述的电池单体(20)，其特征在于，所述平面部(213)为所述每个电极组件(21)中面积最大的侧面。
  6. 根据权利要求4或5所述的电池单体(20)，其特征在于，所述补锂装置(22)覆盖所述平面部(213)。
  7. 根据权利要求1至6中任一项所述的电池单体(20)，其特征在于，还包括：
    端盖(23)，朝向所述第一端面(211)设置且与所述第一端面(211)平行，所述端盖(23)上设置有补锂电极端子(231)。
  8. 根据权利要求7所述的电池单体(20)，其特征在于，所述补锂装置(22)包括补锂剂(223)，所述补锂剂(223)与所述补锂电极端子(231)电连接。
  9. 根据权利要求8所述的电池单体(20)，其特征在于，所述补锂剂(223)的厚度为0.001mm-4.9mm。
  10. 根据权利要求8或9所述的电池单体(20)，其特征在于，所述补锂装置(22)还包括导电组件(221)，所述导电组件(221)用于电连接所述补锂剂(223)和所述补锂电极端子(231)。
  11. 根据权利要求8至10中任一项所述的电池单体(20)，其特征在于，所述补锂装置(22)还包括支撑件(222)，所述支撑件(222)设置在所述补锂装置(22)的最内侧。
  12. 根据权利要求11所述的电池单体(20)，其特征在于，所述支撑件(222)的材料为塑胶。
  13. 根据权利要求7至12中任一项所述的电池单体(20)，其特征在于，所述补锂装置(22)朝向所述端盖(23)的一侧设置有引出端(224)，所述引出端(224) 和所述补锂电极端子(231)连接。
  14. 根据权利要求7至13中任一项所述的电池单体(20)，其特征在于，所述端盖(23)上还设置有负电极端子(232b)，所述负电极端子(232b)与所述电极组件(21)连接；
    其中，所述补锂电极端(231)子被配置为在所述补锂装置(22)对所述电池单体(20)进行补锂时，与所述负电极端子(232b)短接。
  15. 根据权利要求1至14中任一项所述的电池单体(20)，其特征在于，所述补锂装置(22)与所述第二端面(212)的整个部分连接。
  16. 一种电池，其特征在于，包括：
    根据权利要求1至15中任一项所述的电池单体(20)；
    箱体，所述箱体用于容纳所述电池单体(20)。
  17. 一种用电装置，其特征在于，包括：根据权利要求16所述的电池，所述电池用于提供电能。
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