电池单体及其制造方法、电池装置及用电装置与流程

本技术涉及电池生产，特别是涉及电池单体及其制造方法、电池装置及用电装置。

背景技术：

1、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、氢镍电池、锂离子电池和二次碱性锌锰电池等。

2、在电池的发展中，如何提供电池单体的可靠性，是电池技术中一个亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术提供一种电池单体及其制造方法、电池装置及用电装置，旨在一定程度上提高电池单体的可靠性。

2、第一方面，本技术提出了一种电池单体，电池单体包括外壳电极组件、电极组件和绝缘组件。外壳具有容纳腔。电极组件设置于容纳腔内，电极组件包括多个第一极片、多个第二极片和电解质层，第一极片和第二极片极性相反，多个第一极片和多个第二极片沿层叠方向交替层叠，电解质层用于隔离第一极片和第二极片，第一极片包括第一主体和从第一主体的外周面延伸出的第一极耳，第二极片包括第二主体和从第二主体的外周面延伸出的第二极耳，第一主体的一部分凸出于第二主体的外周面。绝缘组件包括多个第一绝缘部和多个第二绝缘部，多个第一绝缘部和多个第二绝缘部沿层叠方向交替设置，第一绝缘部沿第一主体的外周设置，第二绝缘部沿第二主体的外周设置，第二绝缘部凸出于第一绝缘部朝向第一主体的表面，在层叠方向上，第二绝缘部的一部分位于相邻的第一主体之间。

3、本技术提供的电池单体，第一绝缘部设置于第一主体的外周，第二主体的外周面设有第二绝缘部，实现了第一绝缘部和第二绝缘部的双重保护，用于第一极片和第二极片绝缘，实现在电极组件的加压过程中，降低第一极片和第二极片的边缘出现翘起的现象，并有效抑制第一极片和第二极片的边缘搭接，降低电极组件内部短路的发生，以提高电池单体的可靠性。而且，第二绝缘部的一部分位于相邻的第一主体之间，既能够对第一主体起到一定的支撑作用，还能够吸收在加压过程中的堆叠应力，提高第二主体的结构稳定性，也降低了第二极片的边缘出现翘起的现象，进一步降低第一极片和第二极片发生搭接的概率，并改善电池单体的性能。

4、根据本技术的一个实施例，第一绝缘部连接于第一主体的外周面。

5、在这些可选的实施例中，第一绝缘部连接于第一主体的外周面，一方面，能够提高第一绝缘部的安装稳定性，另一方面，第一绝缘部能够更好地吸收机械应力，提高第一主体的结构稳定性，并降低第一极片边缘的翘起的发生。

6、根据本技术的一个实施例，第一绝缘部环绕第一主体设置，第一绝缘部设有第一通孔，第一极耳的一部分容纳于第一通孔。

7、在这些可选地实施例中，第一绝缘部环绕第一主体设置，能够更有效的降低搭接短路的风险。

8、根据本技术的一个实施例，第二绝缘部连接于第二主体的外周面。

9、在这些可选地实施例中，第二主体的外周面连接有第二绝缘部，实现了第一绝缘部和第二绝缘部的双重保护，减少边缘接触的可能性。而且，在加压过程中，第一绝缘部和第二绝缘部能够更好地吸收机械应力，提高第一极片和第二极片的结构稳定性，降低第一极片边缘和第二极片边缘的翘起的发生。

10、根据本技术的一个实施例，第二绝缘部环绕第二主体设置，第二绝缘部设有第二通孔，第二极耳的一部分容纳于第二通孔。

11、在这些可选地实施例中，第二绝缘部环绕第二主体设置，能够更有效的降低搭接短路的风险。而且，第二绝缘部能够均匀的吸收第二主体的应力，降低第二极片边缘的翘起的发生。此外，第二绝缘部能够对第一极片均匀支撑，进一步降低第一极片边缘发生形变。

12、根据本技术的一个实施例，第一绝缘部的外周面和第二绝缘部的外周面齐平。

13、在这些可选地实施例中，如此设置，绝缘组件使电池单体内部的结构更加规整，在电池单体受到外力冲击或在长期使用过程中，能更好地维持极片之间的相对位置关系，减少局部应力集中的发生，从而增强电池单体整体的结构稳定性。

14、根据本技术的一个实施例，绝缘组件包括第一绝缘件和第二绝缘件。第一绝缘件包括一个第一绝缘部和两个第二绝缘部，第一绝缘件的两个第二绝缘部分别连接于第一绝缘件的第一绝缘部的两侧。第二绝缘件包括两个第一绝缘部和一个第二绝缘部，第二绝缘件的两个第一绝缘部分别连接于第二绝缘件的第二绝缘部的两侧。

15、在这些可选地示例中，将第一绝缘件设计为凸形结构，将第二绝缘件设置为凹形结构，这些结构能够更好的填充电极组件的狭小空间，特别是在极片边缘、极片角落以及极片之间的间隙等位置，可实现与电极组件的外形紧密贴合。而且，有利于提高电池的集成度和生产效率。第一绝缘件和第二绝缘件独立设置，在第一绝缘件和第二绝缘件与电极组件组装的过程中，允许较大的工艺容错率，降低制造难度，有利于提高电池单体的集成度和生产效率。凸形结构和凹形结构与电极组件之间相配合，能够形成嵌套结构，在充放电过程中，不仅能够抑制电极组件的膨胀，还能够分散电极组件的机械应力，提高电池单体的性能。

16、根据本技术的一个实施例，绝缘组件包括多个第一绝缘件和多个第二绝缘件，多个第一绝缘件和多个第二绝缘件沿层叠方向交替设置。

17、在这些可选地示例中，交替设置的第一绝缘件和第二绝缘件具有一定的缓冲和减震作用。在电池单体受到震动或冲击时，第一绝缘件和第二绝缘件能够吸收和分散一部分作用力，减少对电极组件和其他部件的损坏，保护电池单体的内部结构。

18、根据本技术的一个实施例，绝缘组件还包括第三绝缘件，第三绝缘件包括一个第一绝缘部，第三绝缘件位于绝缘组件沿层叠方向的一端。

19、在这些可选地实施例中，基于第一绝缘件和第二绝缘件的设置，电极组件沿层叠方向的一端的第一极片未被第一绝缘件和第二绝缘件保护，因此，通过设置位于绝缘组件沿层叠方向的一端第三绝缘件，第三绝缘件对应电极组件沿层叠方向的一端的第一极片，使得绝缘组件对电极组件更全面的防护。

20、降低因局部突出或凹陷导致应力集中，提高了自身的结构稳定性。

21、根据本技术的一个实施例，第一主体的外周面与电解质层的外周面齐平。第一绝缘部的一部分沿电解质层的外周设置且连接于电解质层的外周面。

22、在这些可选地实施例中，第一绝缘部与电解质层连接，提高第一绝缘部连接稳定性，降低第一绝缘部从电极组件脱落的风险。而且，通过电解质层和第一绝缘部，将第一主体夹设在中间，在电池单体充放电的过中，能够有效限制第一极片的体积过度膨胀或收缩，减少电极组件的形变。

23、根据本技术的一个实施例，第一绝缘部包括第一部分和两个第二部分，两个第二部分位于第一部分的两侧，第一部分连接于第一主体的外周面，两个第二部分分别连接于相邻的两个电解质层的外周面。

24、在这些可选地实施例中，如此设置，使得第一绝缘部与电极组件结合紧密，并进一步提高电池单体整体结构的稳定性。

25、根据本技术的一个实施例，第二主体的外周面与电解质层的外周面齐平。第二绝缘部的一部分沿电解质层的外周设置且连接于电解质层的外周面。

26、在这些可选地实施例中，第二绝缘部的一部分沿电解质层的外周设置且连接于电解质层的外周面，一方面，第二绝缘部能够进一步填充相邻的两个第一主体之间的间隙，有利于提高电极组件整体的结构稳定性；另一方面，第二绝缘部与电解质层连接，提高第二绝缘部连接稳定性，降低第二绝缘部从电极组件脱落的风险。而且，在电池单体的充放电的过程中，第一极片和第二极片的体积易发生膨胀和收缩，第二绝缘部通过机械支撑作用，可以限制第一极片和第二极片的体积过度膨胀或收缩，减少电极组件的形变。也即，第二绝缘部连接于电解质层，既能够提高连接稳定性，降低脱落的风险，又能够提供机械支撑，以限制第一极片和第二极片的形变。

27、根据本技术的一个实施例，第二绝缘部包括第三部分和两个第四部分，两个第四部分位于第四部分的两侧，第三部分连接于第二主体的外周面，两个第四部分分别连接于相邻的两个电解质层的外周面。

28、在这些可选地实施例中，如此设置，使得第二绝缘部与电极组件结合紧密，并进一步提高电池单体整体结构的稳定性。

29、根据本技术的一个实施例，绝缘组件包括两个第一基体和两个第二基体，两个第一基体沿第一方向间隔设置，两个第二基体沿第二方向间隔设置，两个第二基体位于两个第一基体之间，第一基体和第二基体连接，第一方向、第二方向和层叠方向两两垂直；，第一基体包括每个第一绝缘部的一部分和每个第二绝缘部的一部分，第二基体包括每个第一绝缘部的另一部分和每个第二绝缘部的另一部分。

30、在这些可选地实施例中，如此设置，便于绝缘组件的组装到电极组件上。

31、根据本技术的一个实施例，在第二方向上，第一基体的尺寸等于第一主体的尺寸。在第一方向上，第二基体的尺寸等于第一主体的尺寸和两个第一基体尺寸之和。

32、根据本技术的一个实施例，第一绝缘部包括uv胶层、热熔胶层、陶瓷层和改性氧化铝层、压塑性聚合物层中的一种或多种；第二绝缘部包括uv胶层、热熔胶层、陶瓷层和改性氧化铝层、压塑性聚合物层中的一种或多种。

33、根据本技术的一个实施例，第一绝缘部包括氧化铝和粘接剂，粘接剂包括聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯中的一种或者几种；第二绝缘部包括氧化铝和粘接剂，粘接剂包括聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯中的一种或者几种。

34、在这些可选地实施例中，第一绝缘部和第二绝缘部均包括氧化铝和粘接剂，能够增加第一绝缘部和第二绝缘部的粘附力，以提高第一绝缘部与第一极片的连接稳定性，以及提高第二绝缘部与第二极片的连接稳定性。此外，粘接剂的使用使得第一绝缘部和第二绝缘部具有一定的柔性，在加压过程中以及充放电过程中，能够适应第一极片和第二极片的体积变化，还能够通过自身的变形以缓冲应力，从而提高电池单体整体的稳定性。

35、根据本技术的一个实施例，第一绝缘部为多孔绝缘层或者蜂窝状绝缘层；第二绝缘部为多孔绝缘层或者蜂窝状绝缘层。

36、在这些可选地实施例中，这些具体可选的实施例，使得绝缘组件具有较高的应力分散效率。

37、第二方面，本技术提供一种电池单体的制造方法，包括：

38、提供绝缘组件，其中，绝缘组件包括多个第一绝缘部和多个第二绝缘部；

39、提供电极组件，其中，电极组件包括多个第一极片、多个第二极片和电解质层，第一极片和第二极片极性相反，多个第一极片和多个第二极片沿层叠方向交替层叠，电解质层用于隔离第一极片和第二极片，第一极片包括第一主体和从第一主体的外周面延伸出的第一极耳，第二极片包括第二主体和从第二主体的外周面延伸出的第二极耳，第一主体的一部分凸出于第二主体的外周面；

40、将第一绝缘部从外侧包覆第一主体的至少部分，将第二绝缘部从外侧包覆第二主体的至少部分，且将第二绝缘部的一部分设置在相邻的两个第一主体部之间；

41、对绝缘组件和电极组件加压；

42、将绝缘组件和电极组件安装到外壳内。

43、本技术提供的电池单体的制造方法，将第一绝缘部从外侧包覆第一主体的至少部分，将第二绝缘部从外侧包覆第二主体的至少部分，实现了对电极组件的双重保护，用于第一极片和第二极片绝缘，在电极组件的加压过程中，降低第一极片和第二极片的边缘出现翘起的现象，并有效抑制第一极片和第二极片的边缘搭接，降低电极组件内部短路的发生，以提高电池单体的可靠性。

44、根据本技术的一个实施例，绝缘组件包括第一绝缘件和第二绝缘件，其中，第一绝缘件包括一个第一绝缘部和两个第二绝缘部，第一绝缘件的两个第二绝缘部分别连接于第一绝缘件的第一绝缘部的两侧，第二绝缘件包括两个第一绝缘部和一个第二绝缘部，第二绝缘件的两个第一绝缘部分别连接于第二绝缘件的第二绝缘部的两侧；

45、将第一绝缘部从外侧包覆第一主体的至少部分，将第二绝缘部从外侧包覆第二主体的至少部分，且将第二绝缘部的一部分设置在相邻的两个第一主体部之间的步骤包括：

46、将第一绝缘件和第二绝缘件层叠设置并连接；

47、将第一绝缘件从外侧包覆电极组件的一部分，以使第一绝缘件的第一绝缘部从外侧包覆第一主体的至少部分，第一绝缘件的第二绝缘部从外侧包覆第二主体的至少部分，

48、将第二绝缘件从外侧包覆电极组件的一部分，以使第二绝缘件的第一绝缘部从外侧包覆第一主体的至少部分，第二绝缘件的第二绝缘部从外侧包覆第二主体的至少部分。

49、在这些可选地示例中，第一绝缘件和第二绝缘件独立设置，在第一绝缘件和第二绝缘件与电极组件组装的过程中，第一绝缘件和第二绝缘件分别组装至电极组件上，以允许较大的工艺容错率，降低制造难度，有利于提高电池单体的集成度和生产效率。

50、根据本技术的一个实施例，绝缘组件包括第一绝缘件和第二绝缘件，其中，第一绝缘件包括一个第一绝缘部和两个第二绝缘部，第一绝缘件的两个第二绝缘部分别连接于第一绝缘件的第一绝缘部的两侧，第二绝缘件包括两个第一绝缘部和一个第二绝缘部，第二绝缘件的两个第一绝缘部分别连接于第二绝缘件的第二绝缘部的两侧；

51、电极组件包括第一电极单元和第二电极单元，第一电极单元包括一个第一极片和两个第二极片，第一电极单元的两个第二极片分别设置于第一电极单元的第一极片的两侧，第二电极单元包括两个第一极片和一个第二极片，第二电极单元的两个第一极片分别设置于第二电极单元的第二极片的两侧；

52、将第一绝缘部从外侧包覆第一主体的至少部分，将第二绝缘部从外侧包覆第二主体的至少部分，且将第二绝缘部的一部分设置在相邻的两个第一主体部之间的步骤包括：

53、将第一绝缘件从外侧包覆第一电极单元的至少部分，以使第一绝缘件的第一绝缘部从外侧包覆第一电极单元的第一主体的至少部分，第一绝缘件的第二绝缘部从外侧包覆第一电极单元的第二主体的至少部分；

54、将第二绝缘件从外侧包覆第二电极单元的至少部分，以使第二绝缘件的第一绝缘部从外侧包覆第二电极单元的第一主体的至少部分，第二绝缘件的第二绝缘部从外侧包覆第二电极单元的第二主体的至少部分；

55、将具有第一绝缘件的第一电极单元和具有第二绝缘件的第二电极单元层叠设置并连接。

56、在这些可选地示例中，具有第一绝缘件的第一电极单元和具有第二绝缘件的第二电极单元层叠设置并连接，实现了电极组件和绝缘组件的模块化设计，因此，可以根据设计要求，叠加具有第一绝缘件的第一电极单元和具有第二绝缘件的第二电极单元层叠设置并连接，便于安装和更换，以及维护和升级。

57、第三方面，本技术提供一种电池装置，包括根据前述的电池单体。

58、第四方面，本技术提供一种用电装置，包括根据前述的电池单体或者如前述的电池装置，电池单体或电池装置用于存储或提供电能。

59、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。