电池单体及其制造方法、电池以及用电装置与流程

1.本技术涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池单体及其制造方法、电池以及用电装置。


背景技术：

2.电池广泛应用于电子设备，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。
3.在电池单体技术的发展中，除了提高电池单体的使用性能外，电池单体的可靠性能也是一个需要考虑的问题。因此，如何提高电池单体的可靠性能，是电池单体技术中一个持续改进的问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种电池单体及其制造方法、电池以及用电装置，能够提高电池单体的可靠性能。
5.第一方面，本技术提供一种电池单体包括外壳、电极端子和电极组件。外壳具有容纳腔，外壳包括第一壁和第二壁，第二壁与第一壁连接，第二壁具有弧形表面，弧形表面至少位于第二壁靠近容纳腔一侧，且弧形表面的曲率中心位于第二壁背向容纳腔的一侧。电极端子设于第一壁，电极组件容置于容纳腔内，电极组件与弧形表面相对的表面呈平直状。
6.本技术实施例提供的电池单体，通过设置第二壁具有弧形表面，弧形表面朝向容纳腔设置，则可以降低第二壁与电极组件的最小间距，在电极组件膨胀的过程中，可以通过第二壁的弧形表面为电极组件提供束缚力，有利于降低电极组件膨胀过程中极片出现褶皱的问题，进而有利于降低电极组件发生析锂的风险，有利于提高电池单体的可靠性能。
7.在一些实施例中，弧形表面与电极组件相抵。如此，在电极组件发生膨胀的全过程中，第二壁均可以为电极组件提供一定的束缚力，有利于进一步降低电极组件在膨胀的过程中极片产生褶皱的风险。并有利于降低弧形表面和电极组件之间的间距，进而降低电池单体的体积，有利于提高电池单体的能量密度。
8.在一些实施例中，第二壁呈弧形弯曲设置，并朝向容纳腔凸出设置。如此，在电极组件进行循环膨胀的过程中，第二壁均可以对电极组件提供一定的束缚力，有利于进一步降低电极组件膨胀的过程中极片出现褶皱的风险。
9.在一些实施例中，电极组件包括极耳和电极本体，极耳由电极本体沿第一方向的端部引出；弧形表面具有顶点，顶点为弧形表面与电极组件距离最近的点，顶点在电极本体的正投影与电极本体沿第一方向的两端的距离的差值的绝对值|h1-h2|满足：0≤|h1-h2|≤2mm。可以使得弧形表面的距离电极组件最小的顶点尽量地与电极组件的中心区域相对设置，以实现电极组件在在膨胀的过程中，弧形表面尽可能早地为电极组件的膨胀提供约束力，有利于进一步降低电极组件在膨胀的过程中极片出现褶皱的风险。
10.在一些实施例中，电池单体具有至少两个第二壁，至少两个第二壁相对设置。在电
极组件膨胀的过程中，至少两个相对的弧形表面对电极组件提供方向相反的束缚力，有利于电极组件在膨胀的过程中的受力较为均衡，降低电极组件在膨胀的过程中发生错位的风险。
11.在一些实施例中，电极组件包括极耳和电极本体，极耳由电极本体沿第一方向的端部引出；电极本体具有沿第二方向相对的两个第一表面以及沿第三方向相对的两个第二表面，第一方向、第二方向和第三方向两两相交，第一表面连接两个第二表面，第一表面的面积大于第二表面的面积；第二壁位于外壳沿第二方向的至少一侧。电极组件在沿第二方向膨胀的过程中，第二壁能够为电极组件的膨胀提供一定的束缚力，以较大限度地降低电极组件在膨胀的过程中极片发生褶皱的风险。
12.在一些实施例中，外壳沿第二方向的最大尺寸为w，第二壁呈弧形弯曲设置，并朝向容纳腔凸出设置，第二壁具有背离弧形表面的第三表面，第三表面在第一壁的正投影沿第二方向的尺寸为h，h/w≤10%。在实现第二壁的弧形表面对电极组件在膨胀的过程中提供一定的束缚力的前提下，还可以有利于降低第二壁占用电池单体过多的空间，有利于提高电池单体的能量密度。
13.在一些实施例中，弧形表面靠近第一壁一端的切面与第一壁的夹角θ满足：30
°
≤θ＜90
°
。在实现第二壁对膨胀中的电极组件提供束缚力的前提下，可以降低第一壁与第二壁的焊接应力，进而降低第一壁和第二壁焊接开裂的风险。
14.在一些实施例中，弧形表面靠近第一壁一端的切面与第一壁的夹角θ满足：45
°
≤θ≤60
°
。可以在较大限度地提高第二壁对膨胀的电极组件的束缚力，降低电极组件的极片发生褶皱风险的前提下，也可以较大限度地降低第一壁和第二壁的焊接处开裂的风险，有利于进一步提高电池单体的可靠性能。
15.第二方面，本技术实施例提供一种电池，包括上述任一实施例提供的电池单体。
16.本技术实施例提供的电池，由于采用了上述任意一实施例提供的电池单体，因而具有同样的技术效果，在此不再赘述。
17.第三方面，本技术实施例提供一种用电装置，包括上述实施例提供的电池单体，或者上述实施例提供的电池，电池用于提供电能。
18.本技术实施例提供的用电装置，由于采用了上述实施例提供的电池，因而具有同样的技术效果，在此不再赘述。
19.第四方面，本技术实施例提供一种电池单体的制造方法包括：提供外壳、电极端子和电极组件，外壳具有容纳腔，外壳包括第一壁和第二壁，第二壁与第一壁连接，电极端子设于第一壁，电极组件容置于容纳腔内；密封容纳腔；降低容纳腔内的气压，以使第二壁在容纳腔内和容纳腔外部的气压差的作用下，朝向容纳腔弯曲，第二壁朝向容纳腔的一侧形成弧形表面。
20.本技术实施例提供的电池单体的制造方法，在密封外壳的容纳腔后，通过降低容纳腔内的气压，在第二壁内外两侧形成压差，第二壁在外部气压的作用下，朝向容纳腔的方向弯曲，以使第二壁朝向容纳腔的一侧形成弧形表面。如此，在电极组件膨胀的过程中，弧形表面可以为电极组件提供一定的约束力，降低电极组件膨胀过程中极片产生褶皱的风险，且通过压差的方式形成弧形表面，有利于简化电池单体的制备工艺。
21.在一些实施例中，密封容纳腔之前，电池单体的制造方法还包括：对外壳进行加
热；降低容纳腔内的气压，包括：对外壳进行降温，容纳腔内的气压降低。通过在密封容纳腔之前，对外壳进行加热，而在密封容纳腔后，在电池单体的温度降低至常温的过程中，外壳的容纳腔内的气温逐渐降低，可以实现第二壁在容纳腔内外压差的作用下向容纳腔的方向弯曲，便于第二壁形成弧形表面，有利于进一步简化电池单体的制备工艺。
22.在一些实施例中，密封容纳腔之前，电池单体的制造方法还包括：向容纳腔内充入吸附性气体，吸附性气体能够溶于电池单体的电解质中；降低所述容纳腔内的气压，包括：吸附性气体逐渐溶于电解质中，容纳腔内的气压降低。通过在密封容纳腔之前，向容纳腔内充入吸附性气体，而在密封容纳腔后，在吸附性气体逐渐溶于电解质的过程中，电池单体的容纳腔内的气温逐渐降低，可以实现第二壁在容纳腔内外压差的作用下向容纳腔的方向弯曲，便于第二壁形成弧形表面，有利于进一步简化电池单体的制备工艺。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术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技术的一些实施例，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。
24.图1是本技术实施例提供的车辆的结构示意图；图2是本技术实施例提供的电池的结构示意图；图3是本技术实施例提供的电池中电池模组的结构示意图；图4是本技术实施例提供的电池单体的爆炸结构示意图；图5是本技术实施例提供电池单体的剖视结构示意图；图6是本技术实施例提供的一种电池单体的制作方法的流程图；图7是本技术实施例提供的另一种电池单体的制作方法的流程图；图8是本技术实施例提供的又一种电池单体的制作方法的流程图。
25.在附图中，附图未必按照实际的比例绘制。
26.标记说明：1、车辆；1a、马达；1b、控制器；10、电池；11、第一箱体部；12、第二箱体部；20、电池模块；30、电池单体；31、外壳；31a、容纳腔；311、第一壁；312、第二壁；3121、弧形表面；3121a、顶点；3122、第三表面；32、电极组件；321、电极本体；3211、第一表面；3212、第二表面；322、极耳；33、电极端子；x、第一方向；y、第二方向；z、第三方向。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本技术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技术的原理，但不能用来限制本技术的范围，即本技术
不限于所描述的实施例。
28.在本技术的描述中，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技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”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。
29.在本技术中提及“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技术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，本技术所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
30.在本技术的描述中，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技术中的具体含义。
31.本技术中出现的“多个”指的是两个以上（包括两个）。
32.本技术中，电池单体可以包括锂离子二次电池单体、锂离子一次电池单体、锂硫电池单体、钠锂离子电池单体、钠离子电池单体或镁离子电池单体等，本技术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，本技术实施例对此也不限定。
33.本技术的实施例所提到的电池可以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。电池单体有多个时，多个电池单体通过汇流部件串联、并联或混联。
34.在一些实施例中，电池可以为电池模块；电池单体有多个时，多个电池单体排列并固定形成一个电池模块。
35.在一些实施例中，电池可以为电池包，电池包包括箱体和电池单体，电池单体或电池模块容纳于箱体中。
36.在一些实施例中，箱体可以作为车辆的底盘结构的一部分。例如，箱体的部分可以成为车辆的地板的至少一部分，或者，箱体的部分可以成为车辆的横梁和纵梁的至少一部分。
37.在一些实施例中，电池可以为储能装置。储能装置包括储能集装箱、储能电柜等。
38.电池单体一般包括电极组件。电极组件包括正极、负极以及隔离膜。在电池单体充放电过程中，活性离子（例如锂离子）在正极和负极之间往返嵌入和脱出。隔离膜设置在正极和负极之间，可以起到防止正负极短路的作用，同时可以使活性离子通过。
39.在一些实施例中，正极可以为正极片，正极片可以包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极活性材料。
40.作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极活性材料设置在正极集流体相对的两个表面的任意一者或两者上。
41.作为示例，正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用银表面处理的铝或不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、碳、镍或钛等。复合集流体可包
括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料（铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等）形成在高分子材料基材（如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材）上而形成。
42.作为示例，正极活性材料可包括以下材料中的至少一种：含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本技术并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。
43.在一些实施例中，正极可以采用泡沫金属。泡沫金属可以为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、泡沫合金、或泡沫碳等。泡沫金属作为正极时，泡沫金属表面可以不设置正极活性材料，当然也可以设置正极活性材料。作为示例，在泡沫金属内还可以填充或/和沉积有锂源材料、钾金属或钠金属，锂源材料为锂金属和/或富锂材料。
44.在一些实施例中，负极可以为负极片，负极片可以包括负极集流体。
45.作为示例，负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用银表面处理的铝或不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、用碳、镍或钛等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料（铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等）形成在高分子材料基材（如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材）上而形成。
46.作为示例，负极片可以包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极活性材料。
47.作为示例，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极活性材料设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。
48.作为示例，负极活性材料可采用本领域公知的用于电池单体的负极活性材料。作为示例，负极活性材料可包括以下材料中的至少一种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。
49.在一些实施例中，负极可以采用泡沫金属。泡沫金属可以为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、泡沫合金、或泡沫碳等。泡沫金属作为负极片时，泡沫金属表面可以不设置负极活性材料，当然也可以设置负极活性材料。
50.作为示例，在负极集流体内还可以填充或/和沉积有锂源材料、钾金属或钠金属，锂源材料为锂金属和/或富锂材料。
51.在一些实施例中，正极集流体的材料可以为铝，负极集流体的材料可以为铜。
52.在一些实施方式中，电极组件还包括隔离膜，隔离膜设置在正极和负极之间。本技术对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。
53.作为示例，隔离膜的主要材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯，陶瓷中的至少一种。
54.在一些实施方式中，电池单体还包括电解质，电解质在正、负极之间起到传导离子的作用。本技术对电解质的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。电解质可以是液态的、凝胶态的或固态的。
55.在一些实施方式中，电极组件为卷绕结构。正极片、负极片卷绕成卷绕结构。
56.在一些实施方式中，电极组件为叠片结构。
57.正极片、负极片可分别设置多个，多个正极片和多个负极片交替层叠设置。
58.作为示例，正极片可设置多个，负极片折叠形成多个层叠设置的折叠段，相邻的折叠段之间夹持一个正极片。
59.作为示例，正极片和负极片均折叠形成多个层叠设置的折叠段。
60.作为示例，隔离膜可设置多个，分别设置在任意相邻的正极片或负极片之间。
61.作为示例，隔离膜可连续地设置，通过折叠或者卷绕方式设置在任意相邻的正极片或负极片之间。
62.在一些实施方式中，电极组件的形状可以为圆柱状，扁平状或多棱柱状等。
63.在一些实施方式中，电极组件设有极耳，极耳可以将电流从电极组件导出。极耳包括正极耳和负极耳。
64.电池单体还包括外壳，外壳内部形成用于容纳电极组件的容纳腔。外壳可以从外侧保护电极组件，以避免外部的异物影响电极组件的充电或放电。
65.在相关技术中，电池单体的电极组件与外壳之间存在间隙，且各部位的间隙基本相同，以为电极组件的膨胀预留空间，然而，电池单体循环工作的过程中，电极组件刚开始膨胀时，外壳对电极组件没有束缚力，电极组件的极片自由膨胀，易造成极片出现褶皱的现象，如此，严重影响电池单体的可靠性能。
66.鉴于此，本技术实施例提供了一种技术方案，其通过设置外壳具有第一壁和第二壁，第二壁具有弧形表面，弧形表面至少位于第二壁靠近容纳腔的一侧，且弧形表面的曲率中心位于第二壁背向容纳腔的一侧。如此，可以降低电极组件与外壳的第二壁之间的间距，电极组件在膨胀的过程中，可以通过弧形表面为电极组件提供一定的约束力，有利于降低电极组件出现褶皱的风险。
67.本技术实施例描述的技术方案适用于电池单体、电池单体的制造方法、包括电池单体的电池以及使用电池的用电装置。
68.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。本技术实施例对上述用电装置不做特殊限制。
69.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。
70.如图1所示，车辆1的内部设置有电池10。电池10可以设置在车辆1的底部或头部或尾部。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。
71.车辆1还可以包括控制器1b和马达1a。控制器1b用来控制电池10为马达1a供电，例如，用于车辆1的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
72.在本技术一些实施例中，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，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
73.参见图2所示，电池10包括电池单体（图2未示出）。电池10还可以包括用于容纳电
池单体的箱体。
74.箱体用于容纳电池单体，箱体可以是多种结构形式。在一些实施例中，箱体可以包括第一箱体部11和第二箱体部12。第一箱体部11与第二箱体部12相互盖合。第一箱体部11和第二箱体部12共同限定出用于容纳电池单体的容纳空间。第二箱体部12可以是一端开口的空心结构，第一箱体部11为板状结构，第一箱体部11盖合于第二箱体部12的开口侧，以形成具有容纳空间的箱体；第一箱体部11和第二箱体部12也可以均为一侧开口的空心结构。第一箱体部11的开口侧盖合于第二箱体部12的开口侧，以形成具有容纳空间的箱体。当然，第一箱体部11和第二箱体部12可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
75.为提高第一箱体部11和第二箱体部12连接后的密封性，第一箱体部11和第二箱体部12之间还可以设置密封件，比如，密封胶、密封圈等。
76.假设第一箱体部11盖合于第二箱体部12，第一箱体部11亦可称之为上箱盖，第二箱体部12亦可称之为下箱体。
77.在电池10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内，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20。多个电池模块20再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。
78.在一些实施例中，在电池模块20中，电池单体为多个。多个电池单体先串联或并联或混联组成电池模块20。多个电池模块20再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。
79.在一些实施例，电池模块20中的多个电池单体之间可通过汇流部件实现电连接，以实现电池模块20中的多个电池单体的并联或串联或混联。
80.请参照图4，本技术实施例提供的电池单体30包括电极组件32和外壳31，外壳31具有容纳腔31a，电极组件32容纳于容纳腔31a内。
81.在组装电池单体30时，可先将电极组件32放入容纳腔31a内，再将第一壁311盖合于第二壁312，然后经由第一壁311上的电解质注入口将电解质注入容纳腔31a内。
82.在一些实施例中，外壳31还可用于容纳电解质，例如电解质。外壳31可以是多种结构形式。
83.外壳31可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。外壳31的形状可以根据电极组件32的具体形状来确定。例如，若电极组件32为圆柱体结构，外壳31则可选用为圆柱体结构。若电极组件32为长方体结构，外壳31则可选用长方体结构。在图4中，示例性地，外壳和电极组件32均为长方体结构。
84.外壳31的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等，本技术实施例对此不作特殊限制。
85.容纳于外壳31内的电极组件32可以是一个或多个。在图4中，容纳于外壳31内的电极组件32为两个。
86.如图4和图5所示，根据本技术提供的电池单体30包括外壳31、电极端子33和电极组件32。外壳31具有容纳腔31a，外壳31包括第一壁311和第二壁312，第二壁312与第一壁311连接，第二壁312具有弧形表面3121，弧形表面3121至少位于第二壁312靠近容纳腔31a
一侧，且弧形表面3121的曲率中心位于第二壁312背向容纳腔31a的一侧。电极端子33设于第一壁311，电极组件32容置于容纳腔31a内，电极组件32与弧形表面3121相对的表面的至少部分呈平直状。
87.电极端子33设于第一壁311，则第一壁311可以是电池单体30的端盖，根据电池单体30的形式的不同，外壳31可以具有一个或者连个第一壁311，在电池单体30具有两个第一壁311时，两个第一壁311可以相对设置，且可以设置两个电极端子33分别设于两个第一壁311，电极组件32的两端出极耳322。
88.第二壁312与第一壁311连接，则第二壁312可以与第一壁311相交，电池单体30可以是圆柱电池单体或者方形电池单体，在电池单体30为圆柱电池单体的情况下，第二壁312呈柱状，而在电池单体30为方形电池单体的情况下，外壳31的第二壁312可以呈片状，且外壳31可以具有一个、两个或者更多个第二壁312。
89.第二壁312具有弧形表面3121，且弧形表面3121位于第二壁312朝向容纳腔31a的一侧，弧形表面3121的曲率中心位于第二壁312背向容纳腔31a的一侧，则弧形表面3121朝向容纳腔31a的方向凸出设置。
90.弧形表面3121可以是对第二壁312进行切削等去除材料的方式形成，或者是对第二壁312进行弯曲后形成的弧形表面3121。可以先形成弧形表面3121再将第二壁312与第一壁311连接，或者，也可以在第二壁312连接后，再在第二壁312形成弧形表面3121。示例性地，可以在外壳31密封后，通过降低容纳腔31a内的气压的方式，使得第二壁312在外部的大气压的作用下朝向容纳腔31a的方向弯曲。
91.电极组件32与弧形表面3121相对的表面的至少部分呈平直状，则由于电极组件32在循环充放电的过程中会产生膨胀，电极组件32与弧形表面3121相对的表面可以仅仅在电极组件32循环充放电过程中的某一状态下呈平直状，而在其它状态下，可以不呈平直状。
92.示例性地，在卷绕式电极组件中，电极组件32在卷绕后经冷压工艺成型，此时，电极组件32与弧形表面3121相对的表面呈平直状，而在电极组件32经过化成工艺的过程中，电极组件32与弧形表面3121相对的表面会因膨胀而呈弧形，然后在电极组件32放电的过程中或者完全放电状态下，电极组件32与弧形表面3121相对的表面的至少部分会恢复形变而呈平直状。由于电极组件32与弧形表面3121相对的表面的至少部分呈平直状，弧形表面3121的不同位置到电极组件32的距离不尽相同，则弧形表面3121的不同位置处对应的电池单体30的群裕度不尽相同。如此，可以缩小电极组件32与第二壁312的最小距离，在电极组件32膨胀的过程中，电极组件32逐渐与第二壁312的弧形表面3121接触并相抵，以使第二壁312的弧形表面3121对电极组件32提供一定的束缚力，有利于降低电极组件32在膨胀的过程中出现褶皱的风险。
93.电极组件32可以是卷绕式电极组件，或者，电极组件32为叠片式电极组件。
94.可以理解的是，在电极组件32膨胀的过程中，第二壁312也会受到电极组件32的膨胀力的作用，此时第二壁312具有背向容纳腔31a弯折的可能性，以使第二壁312承受的弯折力与电极组件32对第二壁312的膨胀力尽量平衡，第二壁312背向容纳腔31a的弯折可以降低第二壁312对电极组件32的束缚力，以降低电极组件32因第二壁312的约束而出现膨胀受阻的风险，以实现电极组件32的正常循环工作。
95.在电极组件32由膨胀状态逐渐缩回的过程中，第二壁312的弧形表面3121逐渐恢
复形状，并持续与电极组件32相抵，以在电极组件32在缩回的过程中，依然受到第二壁312的束缚力，保证电极组件32缩回过程的顺利进行。
96.本技术实施例提供的电池单体30，通过设置第二壁312具有弧形表面3121，弧形表面3121朝向容纳腔31a设置，则可以降低第二壁312与电极组件32的最小间距，在电极组件32膨胀的过程中，可以通过第二壁312的弧形表面3121为电极组件32提供束缚力，有利于降低电极组件32膨胀过程中极片出现褶皱的问题，进而有利于降低电极组件32发生析锂的风险，有利于提高电池单体30的可靠性能。
97.在一些实施例中，弧形表面3121与电极组件32相抵。
98.如此，弧形表面3121与电极组件32接触并相抵，在电极组件32开始发生膨胀时，第二壁312即可以为电极组件32提供一定的束缚力，如此，在电极组件32发生膨胀的全过程中，第二壁312均可以为电极组件32提供一定的束缚力，有利于进一步降低电极组件32在膨胀的过程中极片产生褶皱的风险。
99.另外，弧形表面3121与电极组件32相抵，则有利于降低弧形表面3121和电极组件32之间的间距，进而降低电池单体30的体积，有利于提高电池单体30的能量密度。
100.如图5所示，在一些实施例中，第二壁312呈弧形弯曲设置，并朝向所述容纳腔31a凸出设置。
101.则第二壁312可以由平直的片状结构经过弯曲后形成，可选地，可以在电池单体30的容纳腔31a密封后使得第二壁312弯曲，或者，可以在第二壁312与第一壁311连接前对第二壁312进行弯曲处理，可以根据实际需求进行设置。
102.设置第二壁312呈弧状弯曲设置，则便于第二壁312的弧形表面3121的形成，在第二壁312弯曲后具有一定的弯曲应力，在电极组件32膨胀的过程中，第二壁312的弯曲程度可能降低，而在电极组件32膨胀后恢复形状的过程中，第二壁312可以继续保持弯曲状态，如此，在电极组件32进行循环膨胀的过程中，第二壁312均可以对电极组件32提供一定的束缚力，有利于进一步降低电极组件32膨胀的过程中极片出现褶皱的风险。
103.弧形表面3121可以整体呈圆弧形，或者其它不规则形状的弧形，弧形表面3121与电极组件32距离最近的点可以布置在电极组件32的中部，或者位于电极组件32的端部。
104.如图4和图5所示，在一些实施例中，电极组件32包括极耳322和电极本体321，极耳322由电极本体321沿第一方向x的端部引出。弧形表面3121具有顶点3121a，顶点3121a为弧形表面3121与电极组件32距离最近的点，顶点3121a在电极本体321的正投影与电极本体321沿第一方向x的两端的距离的差值的绝对值|h1-h2|满足：0≤|h1-h2|≤2mm。
105.可选地，|h1-h2|可以为0、0.5mm、1mm、1.5mm或者2mm等。
106.可以理解的是，顶点3121a在电极组件32的正投影与电极本体321沿第一方向x的两端的距离的差值的绝对值h越小，弧形表面3121的顶点3121a越靠近电极组件32的中心区域。在|h1-h2|为0的情况下，弧形表面3121的顶点3121a与电极本体321沿第一方向x的正中间对应设置。
107.可以理解的是，电极组件32在膨胀的过程中，电极组件32的中心区域开始膨胀，然后扩散至四周逐渐开始膨胀。
108.发明人经过系统的分析和长期的实践发现，设置0≤|h1-h2|≤2mm，可以使得弧形表面3121的距离电极组件32最小的顶点3121a尽量地与电极组件32的中心区域相对设置，
以实现电极组件32在在膨胀的过程中，弧形表面3121尽可能早地为电极组件32的膨胀提供约束力，有利于进一步降低电极组件32在膨胀的过程中极片出现褶皱的风险。
109.如图5所示，在一些实施例中，电池单体30具有至少两个第二壁312，至少两个第二壁312相对设置。
110.在电极组件32膨胀的过程中，电极组件32通常向相反的两个方向膨胀，通过设置至少两个第二壁312相对设置，则在电极组件32膨胀的过程中，至少两个相对的弧形表面3121对电极组件32提供方向相反的束缚力，有利于电极组件32在膨胀的过程中的受力较为均衡，降低电极组件32在膨胀的过程中发生错位的风险。
111.可选地，电池单体30呈方形的情况下，电极组件32可以具有沿第二方向y相对的两个第一表面3211以及沿第三方向z相对的两个第二表面3212，其中第二方向y和第三方向z相交。可选地，可以设置第二壁312位于外壳31沿第二方向y的至少一侧，或者，设置第二壁312位于外壳31沿第三方向z的至少一侧，当然，也可以设置第二壁312位于外壳31沿第二方向y的至少一侧以及沿第三方向z的至少一侧。
112.如图4和图5所示，在一些实施例中，电极组件32包括极耳322和电极本体321，极耳322由电极本体321沿第一方向x的端部引出。电极本体321具有沿第二方向y相对的两个第一表面3211以及沿第三方向z相对的两个第二表面3212，第一方向x、第二方向y和第三方向z两两相交，第一表面3211连接两个第二表面3212，第一表面3211的面积大于第二表面3212的面积；第二壁312位于外壳31沿第二方向y的至少一侧。
113.电极组件32的第一表面3211的面积大于第二表面3212的面积，两个第一表面3211沿第二方向y相对设置，则外壳31沿第二方向y相对的两个壁的面积较大，设置第二壁312位于外壳31沿第二方向y的至少一侧，即设置第二壁312为外壳31面积较大的壁部。
114.可选地，可以设置第二壁312位于外壳31沿第二方向y的任一侧，或者，设置第二壁312位于外壳31沿第二方向y的两侧。
115.电极组件32在膨胀的过程中，由于第一表面3211的面积较大，则电极组件32沿第二方向y的膨胀量较大，设置第二壁312位于外壳31沿第二方向y的至少一侧，以使电极组件32在沿第二方向y膨胀的过程中，第二壁312能够为电极组件32的膨胀提供一定的束缚力，以较大限度地降低电极组件32在膨胀的过程中极片发生褶皱的风险。
116.如图5所示，在一些实施例中，外壳31沿第二方向y的最大尺寸为w，第二壁312呈弧形弯曲设置，并朝向容纳腔31a凸出设置，第二壁312具有背离弧形表面3121的第三表面3122，第三表面3122在第一壁311的正投影沿第二方向y的尺寸为h，h/w≤10%。
117.第三表面3122在第一壁311的正投影沿第二方向y的尺寸h，即为第三表面3122占用的电池单体30沿第二方向y的空间，其反应了第二壁312向容纳腔31a突出的程度。h越大，越不利于提高电池单体30的能量密度。
118.h/w即为第二壁312沿第二方向y占用的电池单体30沿第二方向y的尺寸的比例。h/w≤10%，则在外壳31具有两个沿第二方向y相对的第二壁312的情况下，两个第二壁312沿第二方向y占用的尺寸为2w，需要满足2h/w≤20%。
119.可选地，h/w可以为10%、9%、8%、7%、6%、5%或者4%等。
120.发明人经过系统的分析和长期的实践后发现，设置h/w≤10%，可以在实现第二壁312的弧形表面3121对电极组件32在膨胀的过程中提供一定的束缚力的前提下，还可以有
利于降低第二壁312占用电池单体30过多的空间，有利于提高电池单体30的能量密度。
121.请继续参阅图5，在一些实施例中，弧形表面3121靠近第一壁311一端的切面与第一壁311的夹角θ满足：30
°
≤θ＜90
°
。
122.弧形表面3121靠近第一壁311的一端的切面与第一壁311的夹角θ越小，则在第一壁311与第二壁312焊接完成后，二者的焊接应力越大，易造成第二壁312与第一壁311焊接处开裂的风险。
123.可选地，θ可以为30
°
、35
°
、40
°
、45
°
、50
°
、55
°
、60
°
、65
°
、70
°
、75
°
、80
°
或者85
°
等。
124.发明人经过系统的分析和长期的实践后发现，设置30
°
≤θ＜90
°
，在实现第二壁312对膨胀中的电极组件32提供束缚力的前提下，可以降低第一壁311与第二壁312的焊接应力，进而降低第一壁311和第二壁312焊接开裂的风险。
125.请继续参阅图5，在一些实施例中，弧形表面3121靠近第一壁311一端的切面与第一壁311的夹角θ满足：45
°
≤θ≤60
°
。
126.可选地，θ可以为45
°
、50
°
、55
°
或者60
°
等。
127.发明人经过进一步的分析和实践后发现，设置45
°
≤θ≤60
°
，可以在较大限度地提高第二壁312对膨胀的电极组件32的束缚力，降低电极组件32的极片发生褶皱风险的前提下，也可以较大限度地降低第一壁311和第二壁312的焊接处开裂的风险，有利于进一步提高电池单体30的可靠性能。
128.根据本技术实施例提供的电池10包括上述任意实施例提供的电池单体30。
129.如图2、图4和图5所示，本技术实施例提供的电池10，由于采用了上述任一实施例提供的电池单体30，因而具有同样的技术效果，在此不再赘述。
130.根据本技术实施例提供的用电装置包括上述实施例提供的电池10，电池10用于提供电能。
131.本技术实施例提供的用电装置，由于采用了本技术实施例提供的电池10，因而具有同样的技术效果，在此不再赘述。
132.如图4、图5和6所示，根据本技术实施例提供的电池单体的制造方法包括：s10、提供外壳31、电极端子33和电极组件32，外壳31具有容纳腔31a，外壳31包括第一壁311和第二壁312，第二壁312与第一壁311连接，电极端子33设于第一壁311，电极组件32容置于容纳腔31a内；s20、密封容纳腔31a；s30、降低容纳腔31a内的气压，以使第二壁312在容纳腔31a内部和容纳腔31a外部的气压差的作用下，朝向容纳腔31a弯曲，第二壁312朝向容纳腔31a的一侧形成弧形表面3121。
133.在步骤s20中，密封容纳腔31a，则可以在在容纳腔31a内注入电解质后，通过铆钉等结构密封外壳31的注液口，以实现对容纳腔31a的密封。
134.而在步骤s30中，降低容纳腔31a内的气压，则可以通过抽取容纳腔31a内的空气的方式，降低容纳腔31a内的气压，此时第二壁312靠近容纳腔31a的一侧与背向容纳腔31a的一侧存在压差，第二壁312在两侧的压差的作用下自然弯曲。当然，也可以通过其它的方式降低容纳腔31a内的气压，示例性地，在密封容纳腔31a之间，对外壳31进行加热。而在密封容纳腔31a后，外壳31恢复至常温的过程中，容纳腔31a内的气压逐渐降低，也可以造成第二
壁312产生内外压差。
135.第二壁312在外部气压的作用下，朝向所述容纳腔31a弯曲，则第二壁312朝向容纳腔31a的一侧形成弧形表面3121，弧形表面3121的曲率中心位于第二壁312背离容纳腔31a的一侧。
136.可以理解的是，在电极组件32膨胀的过程中，弧形表面3121可以对电极组件32的膨胀提供一定的束缚力，降低电极组件32在膨胀的过程中极片产生褶皱的风险。
137.本技术实施例提供的电池单体的制造方法，在密封外壳31的容纳腔31a后，通过降低容纳腔31a内的气压，在第二壁312内外两侧形成压差，第二壁312在外部气压的作用下，朝向容纳腔31a的方向弯曲，以使第二壁312朝向容纳腔31a的一侧形成弧形表面3121。如此，在电极组件32膨胀的过程中，弧形表面3121可以为电极组件32提供一定的约束力，降低电极组件32膨胀过程中极片产生褶皱的风险，且通过压差的方式形成弧形表面3121，有利于简化电池单体30的制备工艺。
138.如图4、图5和图7所示，在一些实施例中，s20、密封容纳腔31a之前，电池单体的制造方法还包括：s40、对外壳31进行加热。
139.步骤s30、降低容纳腔31a内的气压，包括：s31、对电池单体30进行降温，容纳腔31a内的气压降低。
140.通过在密封容纳腔31a之前，对外壳31进行加热，在电池单体30的容纳腔31a的气体膨胀，而在密封容纳腔31a之内，电池单体30的容纳腔31a内的气温恢复，气压降低，在第二壁312的内外两侧形成气压差，第二壁312在气压差的作用下朝向容纳腔31a的一侧弯曲设置。
141.可选地，在对外壳31进行加热的过程中，可以控制外壳31的温度在75℃到85℃之间，示例性地，可以将外壳31加热到75℃、80℃或者75℃等。
142.通过在密封容纳腔31a之前，对外壳31进行加热，而在密封容纳腔31a后，在外壳31的温度降低至常温的过程中，外壳31的容纳腔31a内的气温逐渐降低，可以实现第二壁312在容纳腔31a内外压差的作用下向容纳腔31a的方向弯曲，便于第二壁312形成弧形表面3121，有利于进一步简化电池单体30的制备工艺。
143.如图4、图5和图8所示，在一些实施例中，s20、密封容纳腔31a之前，电池单体的制造方法还包括：s50、向容纳腔31a内充入吸附性气体，吸附性气体能够溶于电池单体30的电解质中。
144.s30、降低容纳腔31a内的气压，包括：s32、吸附性气体逐渐溶于电解质中，容纳腔31a内的气压降低。
145.可选地，向容纳腔31a内输入的吸附性气体可以为二氧化碳或者氧气等能够溶于电解质中的气体。在向容纳腔31a内输入吸附性气体后，密封容纳腔31a，密封容纳腔31a的过程可以较快地完成，其速度远高于吸附性气体溶于电解质中的速度，因此，在密封容纳腔31a后，吸附性气体持续逐渐地融入到电解质中去，容纳腔31a内的气压逐渐降低，第二壁312在内外气压差的作用下逐渐朝向容纳腔31a的方向弯曲，直至容纳腔31a内的吸附性气体完全溶于电解质中。
146.通过在密封容纳腔31a之前，向容纳腔31a内充入吸附性气体，而在密封容纳腔31a后，在吸附性气体逐渐溶于电解质的过程中，电池单体30的容纳腔31a内的气温逐渐降低，可以实现第二壁312在容纳腔31a内外压差的作用下向容纳腔31a的方向弯曲，便于第二壁312形成弧形表面3121，有利于进一步简化电池单体30的制备工艺。
147.在一些实施例中，本技术实施例提供的电池单体30包括外壳31、电极端子33和电极组件32。外壳31具有容纳腔31a，外壳31包括第一壁311和第二壁312，第二壁312与第一壁311连接，第二壁312呈弧形弯曲设置，并朝向容纳腔31a凸出设置，第二壁312具有弧形表面3121，弧形表面3121至少位于第二壁312靠近容纳腔31a一侧，且弧形表面3121的曲率中心位于第二壁312背向容纳腔31a的一侧。电极端子33设于第一壁311，电极组件32容置于容纳腔31a内，电极组件32与弧形表面3121相对的表面的至少部分呈平直状。弧形表面3121与电极组件32相抵。电极组件32包括极耳322和电极本体321，极耳322由电极本体321沿第一方向x的端部引出；弧形表面3121具有顶点3121a，顶点3121a为弧形表面3121与电极组件32距离最近的点，顶点3121a在电极本体321的正投影与电极本体321沿第一方向x的两端的距离的差值的绝对值|h1-h2|满足：0≤|h1-h2|≤2mm。电极本体321具有沿第二方向y相对的两个第一表面3211以及沿第三方向z相对的两个第二表面3212，第一方向x、第二方向y和第三方向z两两相交，第一表面3211连接两个第二表面3212，第一表面3211的面积大于第二表面3212的面积；第二壁312位于外壳31沿第二方向y相对的两侧。外壳31沿第二方向y的最大尺寸为w，第二壁312具有背离弧形表面3121的第三表面3122，第三表面3122在第一壁311的正投影沿第二方向y的尺寸为h，2h/w≤20%。弧形表面3121靠近第一壁311一端的切面与第一壁311的夹角θ满足：30
°
≤θ＜90
°
。
148.本技术实施例提供的电池单体30，通过设置第二壁312朝向容纳腔31a的方向弯曲设置，并具有弧形表面3121，弧形表面3121的曲率中心位于第二壁312背向容纳腔31a的一侧，在电极组件32膨胀的过程中，可以通过弧形表面3121对电极组件32的膨胀提供一定的束缚力，降低电极组件32在膨胀的过程中极片产生褶皱的风险。
149.虽然已经参考优选实施例对本技术进行了描述，但在不脱离本技术的范围的情况下，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。本技术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。

技术特征：
1.一种电池单体，其特征在于，包括：外壳，具有容纳腔，所述外壳包括第一壁和第二壁，所述第二壁与所述第一壁连接，所述第二壁具有弧形表面，所述弧形表面至少位于所述第二壁靠近所述容纳腔一侧，且所述弧形表面的曲率中心位于所述第二壁背向所述容纳腔的一侧；电极端子，设于所述第一壁；电极组件，容置于所述容纳腔内，所述电极组件与所述弧形表面相对的表面的至少部分呈平直状。2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述弧形表面与所述电极组件相抵。3.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述第二壁呈弧形弯曲设置，并朝向所述容纳腔凸出设置。4.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件包括极耳和电极本体，所述极耳由所述电极本体沿第一方向的端部引出；所述弧形表面具有顶点，所述顶点为所述弧形表面与所述电极组件距离最近的点，所述顶点在所述电极本体的正投影与所述电极本体沿第一方向的两端的距离的差值的绝对值|h1-h2|满足：0≤|h1-h2|≤2mm。5.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体具有至少两个所述第二壁，至少两个所述第二壁相对设置。6.根据权利要求1至5任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件包括极耳和电极本体，所述极耳由所述电极本体沿第一方向的端部引出；所述电极本体具有沿第二方向相对的两个第一表面以及沿第三方向相对的两个第二表面，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两相交，所述第一表面连接两个所述第二表面，所述第一表面的面积大于所述第二表面的面积；所述第二壁位于所述外壳沿所述第二方向的至少一侧。7.根据权利要求6所述的电池单体，其特征在于，所述外壳沿所述第二方向的最大尺寸为w，所述第二壁呈弧形弯曲设置，并朝向所述容纳腔凸出设置，所述第二壁具有背离所述弧形表面的第三表面，所述第三表面在所述第一壁的正投影沿所述第二方向的尺寸为h，h/w≤10%。8.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述弧形表面靠近所述第一壁一端的切面与所述第一壁的夹角θ满足：30
°
≤θ＜90
°
。9.根据权利要求8所述的电池单体，其特征在于，所述弧形表面靠近所述第一壁一端的切面与所述第一壁的夹角θ满足：45
°
≤θ≤60
°
。10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的电池单体。11.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的电池单体或者如权利要求10所述的电池，所述电池单体或所述电池用于提供电能。12.一种电池单体的制造方法，其特征在于，包括：提供外壳、电极端子和电极组件，所述外壳具有容纳腔，所述外壳包括第一壁和第二壁，所述第二壁与所述第一壁连接，所述电极端子设于第一壁，所述电极组件容置于所述容纳腔内；密封所述容纳腔；降低所述容纳腔内的气压，以使所述第二壁在所述容纳腔内和所述容纳腔外部的气压差的作用下，朝向所述容纳腔弯曲，所述第二壁朝向容纳腔的一侧形成弧形表面。
13.根据权利要求12所述的电池单体的制造方法，其特征在于，所述密封所述容纳腔之前，所述电池单体的制造方法还包括：对所述外壳进行加热；所述降低所述容纳腔内的气压，包括：对所述外壳进行降温，所述容纳腔内的气压降低。14.根据权利要求12所述的电池单体的制造方法，其特征在于，所述密封所述容纳腔之前，所述电池单体的制造方法还包括：向所述容纳腔内充入吸附性气体，所述吸附性气体能够溶于所述电池单体的电解质中；所述降低所述容纳腔内的气压，包括：所述吸附性气体逐渐溶于所述电解质中，所述容纳腔内的气压降低。

技术总结
本申请提供一种电池单体及其制造方法、电池以及用电装置。电池单体包括外壳、电极端子和电极组件。外壳具有容纳腔，外壳包括第一壁和第二壁，第二壁与第一壁连接，第二壁具有弧形表面，弧形表面至少位于第二壁靠近容纳腔一侧，且弧形表面的曲率中心位于第二壁背向容纳腔的一侧。电极端子设于第一壁，电极组件容置于容纳腔内，电极组件与弧形表面相对的表面的至少部分呈平直状。本申请实施例提供的电池单体，在电极组件膨胀的过程中，可以通过第二壁的弧形表面为电极组件提供束缚力，有利于降低电极组件膨胀过程中极片出现褶皱的问题，进而有利于降低电极组件发生析锂的风险，有利于提高电池单体的可靠性能。高电池单体的可靠性能。高电池单体的可靠性能。


技术研发人员：聂鹏茹 陈威 陈祖贵 陈宽仪 粟泽龙
受保护的技术使用者：宁德时代新能源科技股份有限公司
技术研发日：2023.08.02
技术公布日：2023/8/31