本技術(shù)涉及電池，特別是涉及一種電池單體、電池裝置、用電裝置及電極組件的制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電池裝置技術(shù)的發(fā)展，為了提高電池裝置的能量容量及充電速度，卷繞式電池應(yīng)運而生。

2、隨著電池裝置循環(huán)次數(shù)的增加，電極組件的極片向外膨脹的膨脹力也會增加，尤其是外圈的膨脹力的增加尤為明顯，導(dǎo)致位于電極組件外圈的極片易于發(fā)生開裂，極片的開裂處存在刺破隔膜引起短路等風(fēng)險，從而導(dǎo)致電池單體及電池裝置的可靠性較低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本技術(shù)提供電池單體、電池裝置、用電裝置及電極組件的制備方法，以減少或消除電極組件外圈的極片發(fā)生開裂的風(fēng)險，從而提高電池單體及電池裝置的可靠性。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種電池單體，電池單體包括：殼體，具有第一容納空間和連通第一容納空間的開口；電極組件，電極組件設(shè)于殼體內(nèi)，第一容納空間用于容納電極組件；以及端蓋，端蓋連接于殼體并封閉開口；電極組件包括卷繞設(shè)置的正極極片、隔膜及負(fù)極極片，電極組件的圈數(shù)定義為n＝1，2，3……(i-4)，(i-3)，(i-2)，(i-1)，i；其中，i為正整數(shù)，電極組件的總?cè)?shù)大于或等于4；其中，電極組件沿其周向延伸設(shè)置的至少部分區(qū)域的層間間距由第(x+1)圈至第i圈逐漸增加，且i和x之間的差值與i之間的比值大于或等于1/4。通過使電極組件沿其周向延伸設(shè)置的至少部分區(qū)域的層間間距由第(x+1)圈至第i圈逐漸增加，且i和x之間的差值與i之間的比值大于或等于1/4，從而增加第(x+1)圈至第i圈中相鄰設(shè)置的兩極片之間的距離，為極片的膨脹提供充足的緩沖空間，能夠減小因極片的膨脹和收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力，且所產(chǎn)生的應(yīng)力能夠均勻分布，有助于緩解電極組件在電池單體的循環(huán)過程中的應(yīng)力積累及應(yīng)力集中，從而減少極片出現(xiàn)褶皺、變形、開裂等問題，降低析鋰風(fēng)險，使得電池單體及電池裝置的可靠性提高。

3、在一些實施例中，正極極片的收尾端和/或負(fù)極極片的收尾端位于至少部分區(qū)域。通過使正極極片的收尾端和/或負(fù)極極片的收尾端位于上述至少部分區(qū)域，能夠減小或消除負(fù)極極片的收尾端朝向其內(nèi)側(cè)毗鄰的極片的剪應(yīng)力，和/或減小或消除正極極片的收尾端朝向其內(nèi)側(cè)毗鄰的極片的剪應(yīng)力，從而減小或消除正極極片的收尾端和/或負(fù)極極片的收尾端內(nèi)側(cè)毗鄰的極片發(fā)生開裂，并劃破隔膜而導(dǎo)致正極極片、負(fù)極極片搭接，引起短路等風(fēng)險，進(jìn)一步提高電池單體及電池裝置的可靠性。

4、在一些實施例中，至少部分區(qū)域的第1圈至第x圈的層間間距相同，且小于第(x+1)圈的層間間距。通過使電極組件沿其周向延伸設(shè)置的至少部分區(qū)域的第1圈至第x圈的層間間距相同，且小于第(x+1)圈的層間間距，以使電極組件的第1圈至第x圈的層間間距與所在區(qū)域的膨脹力的大小相適配，從而使得電極組件的應(yīng)力分布均勻，能夠減小或克服因?qū)娱g間距過大、所在區(qū)域的膨脹力過小而導(dǎo)致極片與隔膜之間的壓力無法得到有效釋放等問題，以減小或消除電極組件從第1圈至第x圈的極片發(fā)生開裂的風(fēng)險，從而進(jìn)一步提高電池單體及電池裝置的可靠性。

5、在一些實施例中，比值小于或等于1/2。通過使i和x之間的差值與i之間的比值小于或等于1/2，從而限制第x圈的下限，以使第x圈的取值不會過小，從而使得第1圈至第x圈的層間間距與所在區(qū)域的膨脹力的大小相適配。

6、在一些實施例中，至少部分區(qū)域的層間間距從第(x+1)圈至第i圈呈線性增長、冪指數(shù)型增長或階梯式增長。根據(jù)需要選擇每圈都對應(yīng)調(diào)整卷繞參數(shù)或者多圈調(diào)整一次卷繞參數(shù)，以使至少部分區(qū)域的層間間距從第(x+1)圈至第i圈呈線性增長、冪指數(shù)型增長或階梯式增長，使得極片所受到的膨脹力大小與層間間距的大小相適配，能夠更好地改善極片出現(xiàn)褶皺、變形、開裂等問題。

7、在一些實施例中，至少部分區(qū)域的隔膜的表面設(shè)有涂層，涂層的重量從第(x+1)圈至第i圈逐漸增加；層間間距為兩相鄰設(shè)置的負(fù)極極片之間的距離，或者為兩相鄰設(shè)置的正極極片之間的距離。通過使至少部分區(qū)域的隔膜的涂層的重量從第(x+1)圈至第i圈逐漸增加，以使至少部分區(qū)域的隔膜沿電極組件的徑向的尺寸從第(x+1)圈至第i圈逐漸增加，從而更好地緩解正極極片與負(fù)極極片之間的應(yīng)力積累及應(yīng)力集中，能夠提高電池單體及電池裝置的可靠性。

8、在一些實施例中，隔膜的第一內(nèi)表面和/或第一外表面設(shè)有涂層，設(shè)于第一內(nèi)表面的涂層沿電極組件的徑向的尺寸從第(x+1)圈至第i圈逐漸增加，和/或設(shè)于第一外表面的涂層沿徑向的尺寸從第(x+1)圈至第i圈逐漸增加。通過使設(shè)于第一內(nèi)表面的涂層沿電極組件的徑向的尺寸從第(x+1)圈至第i圈逐漸增加，和/或設(shè)于第一外表面的涂層沿徑向的尺寸從第(x+1)圈至第i圈逐漸增加，使得隔膜沿電極組件的徑向的尺寸從第(x+1)圈至第i圈逐漸增加，從而更好地分散正極極片與負(fù)極極片之間的應(yīng)力，緩解正極極片與負(fù)極極片之間的應(yīng)力集中，能夠提高電池單體及電池裝置的可靠性。

9、在一些實施例中，至少部分區(qū)域的第(x+1)圈至第i圈的正極極片和/或負(fù)極極片上形成有凸點，凸點沿電極組件的徑向的尺寸逐漸增加，層間間距為分別位于相鄰設(shè)置的正極極片的第二內(nèi)表面或第二外表面的兩個隔膜之間的距離，或者為分別位于相鄰設(shè)置的負(fù)極極片的第二內(nèi)表面或第二外表面的兩個隔膜之間的距離。如此設(shè)置，一方面使得電極組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，電流分布更加均勻，有助于提升電池單體的整體性能；另一方面能夠減小因極片的膨脹和收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力，且所產(chǎn)生的應(yīng)力能夠均勻分布，有助于緩解電極組件在電池單體的循環(huán)過程中的應(yīng)力積累及應(yīng)力集中，從而減少極片出現(xiàn)褶皺、變形、開裂等風(fēng)險，降低析鋰風(fēng)險，進(jìn)一步提高電池單體及電池裝置的可靠性。

10、在一些實施例中，正極極片及負(fù)極極片中的至少一者的第二內(nèi)表面和/或第二外表面設(shè)有凸點，設(shè)于第二內(nèi)表面的凸點沿徑向的尺寸從第(x+1)圈至第i圈逐漸增加，和/或設(shè)于第二外表面的凸點沿徑向的尺寸從第(x+1)圈至第i圈逐漸增加。通過使設(shè)于第二內(nèi)表面的凸點沿徑向的尺寸從第(x+1)圈至第i圈逐漸增加，和/或設(shè)于第二外表面的凸點沿徑向的尺寸從第(x+1)圈至第i圈逐漸增加，不僅使得電極組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，電流分布更加均勻，有助于提升電池單體的整體性能；而且還能夠減小因極片的膨脹和收縮產(chǎn)生的應(yīng)力，減小極片發(fā)生開裂的風(fēng)險，進(jìn)一步提高電池單體及電池裝置的可靠性。

11、在一些實施例中，至少部分區(qū)域包括沿周向延伸設(shè)置的扇形區(qū)域，正極極片的收尾端位于扇形區(qū)域內(nèi)，和/或負(fù)極極片的收尾端位于扇形區(qū)域內(nèi)。通過使扇形區(qū)域的層間間距由第(x+1)圈至第i圈逐漸增加，且正極極片的收尾端位于扇形區(qū)域內(nèi)，和/或負(fù)極極片的收尾端位于扇形區(qū)域內(nèi)，能夠減小或消除負(fù)極極片的收尾端朝向其內(nèi)側(cè)毗鄰的極片的剪應(yīng)力，和/或減小或消除正極極片的收尾端朝向其內(nèi)側(cè)毗鄰的極片的剪應(yīng)力，從而減小或消除正極極片的收尾端和/或負(fù)極極片的收尾端內(nèi)側(cè)毗鄰的極片發(fā)生開裂，并劃破隔膜而導(dǎo)致正極極片、負(fù)極極片搭接，引起短路等風(fēng)險，進(jìn)一步提高電池單體及電池裝置的可靠性。

12、第二方面，本技術(shù)提供了一種電池裝置，電池裝置包括：電池箱體，形成有第二容納空間；以及上述電池單體；電池單體設(shè)于第二容納空間內(nèi)。通過使電極組件沿其周向延伸設(shè)置的至少部分區(qū)域的層間間距由第(x+1)圈至第i圈逐漸增加，且i和x之間的差值與i之間的比值大于或等于1/4，從而增加第(x+1)圈至第i圈中相鄰設(shè)置的兩極片之間的距離，為極片的膨脹提供充足的緩沖空間，能夠減小因極片的膨脹和收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力，且所產(chǎn)生的應(yīng)力能夠均勻分布，有助于緩解電極組件在電池單體的循環(huán)過程中的應(yīng)力積累及應(yīng)力集中，從而減少極片出現(xiàn)褶皺、變形、開裂等問題，降低析鋰風(fēng)險，使得電池單體及電池裝置的可靠性提高。

13、第三方面，本技術(shù)提供了一種用電裝置，用電裝置包括：上述電池裝置。通過使電極組件沿其周向延伸設(shè)置的至少部分區(qū)域的層間間距由第(x+1)圈至第i圈逐漸增加，且i和x之間的差值與i之間的比值大于或等于1/4，從而增加第(x+1)圈至第i圈中相鄰設(shè)置的兩極片之間的距離，為極片的膨脹提供充足的緩沖空間，能夠減小因極片的膨脹和收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力，且所產(chǎn)生的應(yīng)力能夠均勻分布，有助于緩解電極組件在電池單體的循環(huán)過程中的應(yīng)力積累及應(yīng)力集中，從而減少極片出現(xiàn)褶皺、變形、開裂等問題，降低析鋰風(fēng)險，能夠提高電池單體及電池裝置的可靠性。

14、第四方面，本技術(shù)提供了一種電極組件的制備方法，電極組件的正極極片、負(fù)極極片及隔膜的圈數(shù)定義為n＝1，2，3……(i-4)，(i-3)，(i-2)，(i-1)，i；其中，i為正整數(shù)，電極組件的總?cè)?shù)大于或等于4；制備方法包括：提供正極極片、負(fù)極極片及隔膜；對正極極片、負(fù)極極片及隔膜進(jìn)行卷繞操作，得到電極組件；其中，電極組件沿其周向延伸設(shè)置的至少部分區(qū)域的第(x+1)圈至第i圈的層間間距逐漸增加，且i和x之間的差值與i之間的比值大于或等于1/4。通過上述步驟，能夠增加第(x+1)圈至第i圈中相鄰設(shè)置的兩極片之間的距離，為極片的膨脹提供充足的緩沖空間，能夠減小因極片的膨脹和收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力，且所產(chǎn)生的應(yīng)力能夠均勻分布，有助于緩解電極組件在電池單體的循環(huán)過程中的應(yīng)力積累及應(yīng)力集中，從而減少極片出現(xiàn)褶皺、變形、開裂等問題，降低析鋰風(fēng)險，使得電池單體及電池裝置的可靠性提高。

15、在一些實施例中，提供隔膜的操作，包括：提供隔膜；確定重量參數(shù)、至少部分區(qū)域的第(x+1)圈至第i圈中每圈隔膜的起止位置參數(shù)，并基于重量參數(shù)及起止位置參數(shù)在至少部分區(qū)域的第(x+1)圈至第i圈中隔膜的表面形成厚度逐漸增加的涂層；其中，隔膜的第一內(nèi)表面和/或第一外表面設(shè)有涂層。通過上述步驟在至少部分區(qū)域的第(x+1)圈至第i圈中隔膜的表面形成厚度逐漸增加的涂層，能夠使至少部分區(qū)域的隔膜的沿電極組件的徑向的尺寸從第(x+1)圈至第i圈逐漸增加，從而更好地分散正極極片與負(fù)極極片之間的應(yīng)力，緩解正極極片與負(fù)極極片之間的應(yīng)力集中，能夠提高電池單體及電池裝置的可靠性。

16、在一些實施例中，提供正極極片或負(fù)極極片的操作，包括：提供正極極片和/或負(fù)極極片；確定壓力參數(shù)、至少部分區(qū)域的第(x+1)圈至第i圈中每圈正極極片和/或負(fù)極極片的起止位置參數(shù)，并基于壓力參數(shù)及起止位置參數(shù)利用凸點輥對正極極片和/或負(fù)極極片進(jìn)行輥壓，以在至少部分區(qū)域的第(x+1)圈至第i圈中正極極片和/或負(fù)極極片的表面形成高度逐漸增加的凸點；其中，正極極片及負(fù)極極片中的至少一者的第二內(nèi)表面和/或第二外表面設(shè)有凸點。通過上述步驟實現(xiàn)從第(x+1)圈至第i圈，正極極片和/或負(fù)極極片的表面形成高度逐漸增加的凸點，一方面使得電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，電流分布更加均勻，有助于提升電池的整體性能；另一方面能夠減小因極片的膨脹和收縮產(chǎn)生的應(yīng)力，且所產(chǎn)生的應(yīng)力能夠均勻分布，有助于緩解應(yīng)力積累及應(yīng)力集中，從而減少極片出現(xiàn)褶皺、變形、開裂等風(fēng)險，降低析鋰風(fēng)險，進(jìn)一步提高電池單體及電池裝置的可靠性。

17、在一些實施例中，對正極極片、負(fù)極極片及隔膜進(jìn)行卷繞操作，包括：確定張力參數(shù)、至少部分區(qū)域的第(x+1)圈至第i圈中每圈正極極片、負(fù)極極片及隔膜的起止位置參數(shù)，并基于張力參數(shù)及起止位置參數(shù)控制至少部分區(qū)域的第(x+1)圈至第i圈中正極極片、負(fù)極極片及隔膜的卷繞張力；其中，卷繞張力從至少部分區(qū)域的第(x+1)圈至第i圈逐圈遞減。通過上述步驟能夠?qū)崿F(xiàn)從第(x+1)圈至第i圈，正極極片與隔膜之間的距離以及負(fù)極極片與隔膜之間的距離逐漸增加，能夠為極片的膨脹提供充足的緩沖空間，減小因極片的膨脹和收縮產(chǎn)生的應(yīng)力，且所產(chǎn)生的應(yīng)力能夠均勻分布，有助于緩解電極組件在電池單體的循環(huán)過程中的應(yīng)力積累及應(yīng)力集中，從而減少極片出現(xiàn)褶皺、變形、開裂等風(fēng)險，降低析鋰風(fēng)險，能夠提高電池單體及電池裝置的可靠性。

18、在一些實施例中，對正極極片、負(fù)極極片及隔膜進(jìn)行卷繞操作，還包括：基于恒定張力對電極組件的第1圈至第x圈進(jìn)行卷繞；其中，恒定張力大于第(x+1)圈的卷繞張力。通過恒定張力對電極組件的第1圈至第x圈進(jìn)行卷繞，使得第1圈至第x圈的層間間距相同，以使電極組件的第1圈至第x圈的層間間距的變化與所在區(qū)域的膨脹力的大小相適配，從而使得電極組件的應(yīng)力分布均勻，克服因?qū)娱g間距過大、所在區(qū)域的膨脹力過小而導(dǎo)致極片與隔膜之間的壓力無法得到有效釋放等問題，以減小或消除電極組件從第1圈至第x圈的極片發(fā)生開裂的風(fēng)險，從而進(jìn)一步提高電池單體及電池裝置的可靠性。

19、本技術(shù)提供的電池單體包括殼體、電極組件以及端蓋，殼體具有第一容納空間和連通第一容納空間的開口；電極組件設(shè)于殼體內(nèi)，第一容納空間用于容納電極組件；端蓋連接于殼體并封閉開口；電極組件包括卷繞設(shè)置的正極極片、隔膜及負(fù)極極片，電極組件的圈數(shù)定義為n＝1，2，3……(i-4)，(i-3)，(i-2)，(i-1)，i；其中，i為正整數(shù)，電極組件的總?cè)?shù)大于或等于4；其中，電極組件沿其周向延伸設(shè)置的至少部分區(qū)域的層間間距由第(x+1)圈至第i圈逐漸增加，且i和x之間的差值與i之間的比值大于或等于1/4。通過使電極組件沿其周向延伸設(shè)置的至少部分區(qū)域的層間間距由第(x+1)圈至第i圈逐漸增加，且i和x之間的差值與i之間的比值大于或等于1/4，從而增加第(x+1)圈至第i圈中相鄰設(shè)置的兩極片之間的距離，為極片的膨脹提供充足的緩沖空間，能夠減小因極片的膨脹和收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力，且所產(chǎn)生的應(yīng)力能夠均勻分布，有助于緩解電極組件在電池單體的循環(huán)過程中的應(yīng)力積累及應(yīng)力集中，從而減少極片出現(xiàn)褶皺、變形、開裂等問題，降低析鋰風(fēng)險，使得電池單體及電池裝置的可靠性提高。