电池单体、电池装置、制造设备、储能系统和用电装置的制作方法

本技术涉及电池，尤其是涉及一种电池单体、电池装置、制造设备、储能系统和用电装置。

背景技术：

1、相关技术中，卷绕式电极组件主要由阳极极片、阴极极片以及隔膜组成，阳极极片、隔膜以及阴极极片堆叠后卷绕而成。然而，卷绕过程中，阳极极片、阴极极片均需要单独插片入料，存在插片送料动作，导致卷芯的生产效率较低。

技术实现思路

1、本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术的一个目的在于提出一种电池单体，电池单体可以实现极片与隔膜同步起卷，可以提高电池单体的生产效率。

2、本技术还提出了一种具有上述电池单体的电池装置。

3、本技术进一步提出了一种上述电池单体的制造设备。

4、本技术进一步提出了一种采用上述电池装置的储能系统。

5、本技术进一步提出了一种采用上述储能系统的用电装置。

6、第一方面，本技术提出了一种电池单体，包括：壳体以及电极组件，电极组件设置在壳体内，电极组件包括：在第一方向上叠置的第一隔膜、第一极片，且第一隔膜与第一极片在第二方向上的同一端相连，第一隔膜与第一极片相连的一端的端部在第二方向上凸出第一极片，且第一隔膜适于在起卷至卷针时，带动第一极片卷绕至卷针，第一方向与第二方向正交。

7、根据本技术实施例的电池单体，通过使第一隔膜与第一极片的长度一端相连，以在第一隔膜卷绕至卷针的过程中，可以牵引第一极片卷绕至卷针，以提高卷绕效率，进而提高电极组件以及电池单体的生产效率。

8、根据本技术的一些实施例，电极组件还包括：在第一方向上叠置的第二隔膜以及第二极片，第一隔膜与第二隔膜在第一方向上位于第一极片的两侧，且第二隔膜和第二极片在第二方向上的同一端相连，第二隔膜与第二极片相连的一端的端部在第二方向上凸出第二极片，且第二隔膜适于在起卷至卷针时，带动第二极片卷绕至卷针。

9、在上述技术方案中，通过使第二隔膜与第二极片的长度一端相连，以在第二隔膜卷绕至卷针的过程中，可以牵引第二极片卷绕至卷针，以提高卷绕效率，进而提高电极组件以及电池单体的生产效率。

10、根据本技术的一些实施例，第二隔膜与第一极片在第二方向上的同一端相连，以在第一隔膜起卷至卷针时，依次带动第一极片、第二隔膜以及第二极片卷绕至卷针。

11、在上述技术方案中，在通过卷针进行隔膜以及极片的卷绕加工时，优先将第一隔膜起卷，而第一隔膜起卷的过程中，可以同步带动第一极片、第二隔膜，而第二隔膜牵引第二极片卷绕至卷针，电极组件的卷绕过程中，可以省却第一极片的插片送料动作、第二极片的插片送料动作以及第二隔膜的插片送料动作，从而可以提高卷绕效率，以提高电极组件的加工效率。

12、根据本技术的一些实施例，第一隔膜与第一极片之间具有第一连接区域，在第二方向上，第一连接区域与第一极片的邻近端部之间具有第一间隔，第一间隔的尺寸为5mm~10mm。

13、在上述技术方案中，可以使第一连接区域与第一极片的端部距离更合理，提高电极组件的可靠性以及安全性的同时，避空区域（即第一间隔）的尺寸更小，也可以降低电极组件的成本。

14、根据本技术的一些实施例，第一连接区域的长度尺寸为30mm~100mm。

15、在上述技术方案中，第一连接区域的长度不小于30mm，可以使第一极片与第一隔膜之间的连接稳定性以及可靠性更高，而第一连接区域的长度不超过100mm，在兼顾第一极片与第一隔膜的连接稳定性以及可靠性的同时，可以防止第一连接区域的长度过长，以降低第一极片与第一隔膜的连接难度，进一步提高电极组件的加工效率。

16、根据本技术的一些实施例，第二极片与第二隔膜之间具有第二连接区域，在第二方向上，第二连接区域与第一极片的邻近端部之间具有第二间隔，第二间隔的尺寸为5mm~10mm。

17、在上述技术方案中，一方面，可以使第一极片的端部区域与第二隔膜、第二隔膜以及第二极片卷绕后的间隙更小，避免因为设置涂胶层，导致第一极片的端部区域厚度变大，以降低电极组件处于下料状态后，第一极片的端部区域的间隙，从而降低出现隔膜断裂的概率；另一方面，第一极片的端部区域存在毛刺，而在该区域将第二极片与第二隔膜连接，毛刺可能刺穿第二隔膜，导致第一极片与第二极片之间出现短接，因此将第二连接区域与第一极片的端部设置第二间隔，可以降低电极组件出现短接的概率，进一步提高电极组件的安全性以及可靠性。

18、根据本技术的一些实施例，第一连接区域与第二连接区域的至少部分重合。

19、在上述技术方案中，在第一连接区域与第二连接区域重合的实施例中，在电极组件的卷绕方向上，避空区域的尺寸更小，可以使电极组件处于下料状态后的间隙一致性更好，而在第一连接区域与第二连接区域至少部分重合的实施例中，对第一连接区域和第二连接区域的粘接精度要求更低，加工难度更低，加工效率更高。

20、根据本技术的一些实施例，第二连接区域的长度尺寸为30mm~100mm。

21、在上述技术方案中，第二连接区域的长度不小于30mm，可以使第二极片与第二隔膜之间的连接稳定性以及可靠性更高，而第二连接区域的长度不超过100mm，在兼顾第二极片与第二隔膜的连接稳定性以及可靠性的同时，可以防止第二连接区域的长度过长，以降低第二极片与第二隔膜的连接难度，进一步提高电极组件的加工效率。

22、根据本技术的一些实施例，第二极片包括多个子极片，多个子极片在第二方向上依次设置，且电极组件卷绕后，在卷绕轴线方向上的投影轮廓，部分子极片形成为弧形轮廓，部分子极片形成为环形轮廓。

23、在上述技术方案中，使得第二极片的至少部分可以构造为叠片结构，有利于改善下料状态下的电极组件的拐角区域（下文弯折区）的层间间隙一致性，并可以降低外圈极片出现开裂的概率，提高电极组件的安全性以及可靠性。

24、根据本技术的一些实施例，限定出环形轮廓的子极片与第一隔膜、第二隔膜相连。

25、根据本技术的一些实施例，限定出弧形轮廓的子极片在远离电极组件的卷绕轴线的方向上，长度逐渐增大。

26、在上述技术方案中，随着卷针的卷绕，卷绕在卷针上的电极组件的外径逐渐增大，而使相对位于径向外侧的弧形轮廓的子极片的长度大于相对位于径向内侧的弧形轮廓的子极片的长度，以使完成加工后的电极组件，有效区域的面积更大（定义第一极片与第二极片在一个第二隔膜两侧相对的区域为有效区域，而某个区域内仅设置有第一极片，或仅设置有第二极片的区域则定义为无效区域），电极组件的能量密度更高。

27、根据本技术的一些实施例，电极组件下料后，电极组件限定出主体区以及位于所述主体区两侧的弯折区，限定出弧形轮廓的子极片的至少一端位于主体区内。

28、在上述技术方案中，电极组件下料后，会进一步沿径向挤压电极组件，并使电极组件形变为图所示的长园形或跑道形外形轮廓，而电极组件的两端形成为弯折区，而中间区域对应为电池单体的电池单体大面所在区域，形成为主体区，而使卷绕状态下，呈弧形轮廓的子极片的至少一端，在下料状态下的投影轮廓位于主体区限定出的直线边沿内，即位于电池单体大面所在区域内，可以改善电极组件一端的弯折区的层间间隙，提高弯折区的层间间隙一致性，同时降低弯折区的应力集中问题，以降低外圈极片出现开裂的概率，提高电极组件的可靠性以及稳定性。

29、第二方面，本技术实施例提供了一种电池装置，包括：上述实施例中的电池单体，电池单体用于存储或提供电能。

30、第三方面，本技术实施例提供了一种电池单体的制造设备，包括：卷针，卷针用于卷绕上述实施例中电池单体的电极组件，且卷针构造为真空吸附卷针，第一隔膜的端部在第二方向上凸出第一极片，且凸出长度c1与卷针的外周长度为c2之间满足：0.25c2≤c1≤0.75c2。

31、第四方面，本技术实施例提供了一种储能系统，包括：功率转换设备和上述实施例中的电池装置，功率转换设备用于电连接发电设备和储能装置。

32、第五方面，本技术实施例提供了一种用电装置，包括：上述实施例中的电池装置，或储能系统，电池装置或储能装置用于存储或提供电能。

33、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。