本技術涉及電池，并且更具體地，涉及一種電池和用電裝置。

背景技術：

1、電池廣泛用于電子設備，例如手機、筆記本電腦、電瓶車、電動汽車、電動飛機、電動輪船、電動玩具汽車、電動玩具輪船、電動玩具飛機和電動工具等等。

2、在電池技術的發展中，如何提高電池的可靠性，是電池技術中的一個研究方向。

技術實現思路

1、本技術提供了一種電池和用電裝置，其能提高可靠性。

2、第一方面，本技術實施例提供了一種電池，其包括箱體和電池單體。箱體包括第一箱壁。電池單體容納于箱體內且位于第一箱壁的下側，電池單體包括外殼、電極組件以及泄壓機構，外殼固定于第一箱壁，電極組件容納于外殼內，外殼包括第一端壁，第一端壁位于電極組件遠離第一箱壁的一側，泄壓機構設置于第一端壁。在室溫條件下，電池單體從10%soc充電至80%?soc的充電時間為5分鐘至10.5分鐘。

3、電池單體具有快速充電能力，可節省充電時間，改善用戶體驗。在電池的快速充電過程中，即使電池單體因意外而出現熱失控，電池單體產生的高溫物質能夠經由泄壓機構向下噴射，從而減少對電池上側的熱影響，降低用戶受傷的風險，提高電池和使用電池的用電裝置的可靠性。

4、在一些實施例中，泄壓機構和第一端壁為一體成型結構。將泄壓機構與第一端壁一體成型，能夠節省泄壓機構與第一端壁連接所需的空間，為泄壓機構提供更多的空間，提升泄壓效率，提高電池的可靠性。

5、在一些實施例中，電池還包括換熱件，換熱件用于與外殼換熱。在電池的充電過程中，換熱件可以與電池單體的外殼換熱，從而將電池單體的溫度控制在合適的范圍內，改善電池單體的循環性能，降低熱失控的風險，提高可靠性。

6、在一些實施例中，外殼還包括第二端壁和側壁，第一端壁與第二端壁相對設置，側壁連接第一端壁和第二端壁并環繞電極組件，第二端壁固定于第一箱壁。換熱件設置于側壁。泄壓機構設置于第一端壁，第二端壁固定于第一箱壁，將換熱件設于側壁，可以降低換熱件與泄壓機構的干涉的風險，并在豎直方向上節省空間。

7、在一些實施例中，側壁包括兩個第一側壁和兩個第二側壁，兩個第一側壁沿電池單體的厚度方向相對設置，兩個第二側壁沿與厚度方向垂直的第一方向相對設置，各第二側壁連接兩個第一側壁。電池單體的至少一個第一側壁與換熱件連接。第一側壁為外殼最大的殼壁，將第一側壁與換熱件連接，可以增大換熱面積，提高換熱效率，進而在快速充電的過程中，減小電池單體的溫升，降低熱失控風險，提高可靠性。

8、在一些實施例中，電極組件包括正極片，正極片包括正極集流體和設置于正極集流體之間的正極膜層，正極膜層中包括正極活性材料，正極活性材料包括橄欖石結構的含鋰磷酸鹽。電池單體的一個第一側壁與換熱件連接。

9、橄欖石結構的含鋰磷酸鹽的循環穩定性較為優異，采用橄欖石結構的含鋰磷酸鹽，可以減少電池單體在快速充電過程中的產熱，降低電池單體熱失控的風險。采用橄欖石結構的含鋰磷酸鹽，可以減少換熱需求，本技術實施例僅將電池單體的一側第一側壁與換熱件連接，可以減少換熱件的數量，節省空間，提高電池的能量密度。

10、在一些實施例中，電池包括多個電池單體組和多個換熱件，多個電池單體組沿厚度方向排列設置，各電池單體組包括沿第一方向排列設置的至少兩個電池單體。每兩個電池單體組之間設有一個換熱件。一個換熱件可以同時與兩個電池單體組的電池單體換熱，這樣可以減少換熱件的數量，提高電池的空間利用率和能量密度。

11、在一些實施例中，換熱件通過第一膠層粘接于第一側壁。第一膠層能夠將換熱件與第一側壁穩定連接，以提高換熱件與電池單體換熱的穩定性。

12、在一些實施例中，換熱件包括導熱板，導熱板內部設有供換熱介質流動的流道。換熱介質在流經導熱板時與電池單體換熱。

13、在一些實施例中，換熱件還包括絕緣層，絕緣層設置于導熱板的外表面并用于將導熱板與第一側壁隔開。絕緣層可以將導熱板與第一側壁絕緣，增加導熱板與第一側壁之間的爬電距離，降低短路風險。

14、在一些實施例中，絕緣層的導熱系數大于或等于0.1w/（m?k）。絕緣層具有較好的導熱能力，從而提高換熱效率。

15、在一些實施例中，外殼通過第二膠層粘接于第一箱壁。第二膠層可將電池單體固定于第一箱壁，從而提升電池單體的穩定性。第二膠層便于成型，有利于簡化裝配工藝。

16、在一些實施例中，電池單體還包括設置于第一端壁的第一電極端子，電極組件包括電極主體和從電極主體引出的第一極耳，第一電極端子電連接于第一極耳。將第一電極端子設置于第一端壁，可以充分利用電池單體下側的空間，降低第一電極端子干涉外殼與第一箱壁的連接的風險，提高空間利用率。

17、在一些實施例中，第一電極端子位于第一端壁外側的部分在第一端壁上的投影的面積為200mm2-600mm2。第一電極端子位于第一端壁外側的部分具有較大的面積，可增大過流面積，減少產熱，降低第一電極端子在電池循環過程中的溫升，提高可靠性。第一電極端子具有較大的外露面積，可增大第一電極端子的散熱效率。

18、在一些實施例中，第一端壁具有面向電極組件的內表面，沿靠近電極組件的方向，第一電極端子不超出內表面。第一電極端子可以不占用的外殼的內部空間，從而提高電池單體的空間利用率，提升電池單體的能量密度。

19、在一些實施例中，第一電極端子包括連接部，連接部設有通孔，第一極耳穿設于通孔，第一極耳的一部分位于連接部遠離電極主體的一側并連接于連接部。通過設置通孔，可以將第一極耳引出到連接部的外側，從而減小連接部與電極主體的距離，提升電池單體的內部空間利用率，提高電池單體的能量密度。

20、在一些實施例中，第一電極端子包括端子主體和蓋板，端子主體固定于第一端壁，端子主體遠離電極主體的一側設置凹部，凹部的底壁為連接部。蓋板設置于連接部遠離電極主體的一側并用于覆蓋凹部。凹部可以容納第一極耳的一部分，從而提高空間利用率。蓋板將外殼的外部空間與通孔隔斷，實現密封，降低電解液泄露的風險。

21、在一些實施例中，蓋板的至少部分容納于凹部。利用凹部容納蓋板，可提高空間利用率。

22、在一些實施例中，在第一端壁的寬度方向上，第一端壁的尺寸為w1?mm，第一電極端子位于第一端壁外側的部分的尺寸為w2?mm。w2和w1滿足：0.4≤w2/w1≤1。

23、將w2/w1設置為大于或等于0.4，可使第一電極端子具有較大的外露面積，增大第一電極端子與匯流部件的連接面積，提升過流能力，降低溫升，改善電池的循環性能，提高電池的可靠性。將w2/w1限定為小于或等于1，可以減小第一電極端子在寬度方向上額外占用的空間，提升空間利用率。

24、在一些實施例中，箱體還包括第二箱壁，第二箱壁設置于電池單體的下側，并與第一箱壁相對設置。第二箱壁可以從下側保護電池單體，以降低電池單體的受到外部雜質沖擊的風險，提高電池的可靠性。

25、在一些實施例中，第二箱壁與電池單體間隔設置。在電池單體熱失控時，第二箱壁與電池單體之間的空間可作為排放通道，從而及時地將電池單體釋放的物質排放到箱體外，降低電池爆炸風險。在第二箱壁受到外部沖擊時，第二箱壁與電池單體之間的空間可以起到阻隔作用，減少傳導至電池單體的沖擊力，降低電池單體失效的風險，提高電池的可靠性。

26、在一些實施例中，電池還包括支撐件，支撐件設置于第一端壁的下側并用于支撐第一端壁。支撐件可以支撐電池單體，從而提高電池單體的穩定性，提升電池整體的結構強度。

27、在一些實施例中，箱體還包括設置于電池單體的下側的第二箱壁，第二箱壁與第一箱壁相對設置。支撐件粘接于第一端壁和第二箱壁。支撐件將電池單體與第二箱壁連接，從而提高電池整體的結構強度。

28、在一些實施例中，支撐件的彈性模量小于第二箱壁的彈性模量。支撐件的彈性模量較小，在第二箱壁受到外部沖擊時，支撐件可以變形，以減小傳遞至電池單體的作用力，降低電池單體失效的風險。

29、在一些實施例中，箱體還包括連接于第一箱壁的多個限位梁，多個限位梁沿電池單體的厚度方向間隔設置，相鄰的限位梁之間設有多個電池單體。支撐件連接相鄰限位梁。

30、限位梁具有較高的抗變形能力，其能夠在厚度方向上對電池單體提供有效約束；支撐件可以對限位梁提供約束力，從而減小限位梁的變形，并限制電池單體的膨脹量，改善電池單體的循環性能，降低箱體開裂的風險。

31、在一些實施例中，支撐件包括金屬帶和包覆金屬帶的絕緣膜，絕緣膜將金屬帶與第一端壁隔開。金屬帶具有較高的強度，其既能夠支撐電池單體，還能夠有效地約束限位梁。絕緣膜可以將金屬帶與電池單體絕緣隔離，降低短路風險。

32、在一些實施例中，支撐件內部具有空腔。通過設置空腔，可以減小支撐件的重量。

33、在一些實施例中，第一箱壁用于作為車輛的地板的至少部分。將第一箱壁作為地板，可以節省車輛的零部件，提高車輛的集成度，簡化車輛的裝配工藝。

34、在一些實施例中，電池還包括安裝梁，安裝梁設置于第一箱壁背離電池單體的一側。安裝梁連接于第一箱壁，可以提升電池的整體強度。安裝梁還可以為用電裝置的一些部件提供安裝位，從而減少零部件，提高集成度，并簡化裝配工藝。

35、在一些實施例中，安裝梁用于安裝車輛的座椅。將用于安裝座椅的安裝梁與第一箱壁結合，可以提高整車利用率。

36、在一些實施例中，電池單體還包括設置于外殼的采樣件，采樣件用于采集外殼的溫度。采樣件可以實時采集外殼的溫度，以便于監控和調節電池單體的溫度，降低電池單體在快速充電過程中出現異常溫升的風險，提高電池可靠性。

37、在一些實施例中，電池單體在自身厚度方向上的膨脹壓強為0.5mpa-2.4mpa。將電池單體在厚度方向上的膨脹壓強限定在0.5mpa-2.4mpa，以減小電池單體在快速充電過程中的膨脹變形，改善電池單體的循環性能，降低箱體開裂風險，提升電池的可靠性。

38、在一些實施例中，電池包括多個電池單體和多個匯流部件，多個匯流部件將多個電池單體電連接。多個匯流部件包括至少一個第一匯流部件，第一匯流部件包括層疊并連接的第一匯流層和第二匯流層，第一匯流層電連接至少兩個沿厚度方向排列設置的電池單體。

39、第一匯流部件至少具有雙層結構，且第一匯流部件的第一匯流層和第二匯流層均可傳輸電流，這樣可以使第一匯流部件具有較高的過流面積，進而減少第一匯流部件的產熱，提升電池的快速充電能力，降低熱失控的風險。在過流面積滿足要求的前提下，將第一匯流部件設置為雙層結構，可以減小對第一匯流層的厚度的要求。電池單體在循環過程中會出現膨脹，從而拉伸第一匯流層，第一匯流層具有較小的厚度，其易于變形以適應電池單體的變形，降低電池單體與第一匯流層的連接處被拉裂的風險，提升電池的可靠性。

40、在一些實施例中，第一匯流部件包括至少一個彎折部，彎折部連接第一匯流層和第二匯流層。彎折部可以連接第一匯流層和第二匯流層，并在第一匯流層和第二匯流層之間傳輸電流，從而提升第一匯流部件的過流能力。

41、在一些實施例中，第一匯流層包括第一匯流部、第二匯流部以及連接第一匯流部和第二匯流部的第一緩沖部，第一匯流部和第二匯流部沿厚度方向設置并連接于不同的電池單體。第二匯流層包括第一層疊部、第二層疊部和第二緩沖部，第一層疊部與第一匯流部層疊并通過至少一個彎折部連接，第二層疊部與第二匯流部層疊并通過至少一個彎折部連接，第二緩沖部連接第一層疊部和第二層疊部。

42、在電池的循環過程中，一部分電流可通過第一層疊部、第二緩沖部、第二層疊部在第一匯流部和第二匯流部之間傳輸，第一匯流部與第二匯流部之間形成多條導電路徑，從而提升過流能力。在電池單體的循環過程中，電池單體膨脹并對第一匯流層施加拉力；第一緩沖部和第二緩沖部均可以通過變形釋放應力，從而降低第一匯流層與電池單體連接失效的風險。

43、在一些實施例中，箱體還包括連接于第一箱壁的多個限位梁，多個限位梁沿電池單體的厚度方向間隔設置，相鄰的限位梁之間設有多個電池單體。相鄰的兩個限位梁在厚度方向上的間距為d1。在厚度方向上，相鄰的兩個限位梁的間距為d1，位于相鄰的兩個限位梁之間且沿厚度方向層疊的所有的電極組件的尺寸之和為d2。85%≤d2/d1≤92%。

44、將d2/d1限定為小于或等于92%，以降低電池單體的膨脹壓強，減小電池單體在快速充電過程中的變形，降低箱體開裂風險，提高電池的可靠性；將d2/d1限定為大于或等于85%，可提高在厚度方向上的空間利用率，提升電池的能量密度。d2/d1限定在85%-92%，能夠在一定程度上兼顧電池單體的膨脹壓強和電池的能量密度。

45、在一些實施例中，電極組件包括正極片、負極片以及位于正極片和負極片之間的隔離膜，正極片包括正極集流體和設置于正極集流體之間的正極膜層，正極膜層中包括正極活性材料，正極活性材料包括橄欖石結構的含鋰磷酸鹽，負極片包括負極集流體和設置于負極集流體至少一側的負極膜層，負極膜層包括負極活性材料，負極活性材料包括碳基材料。

46、碳基材料的循環穩定性較高，能夠提升電池單體的循環性能。含鋰的磷酸鹽的循環穩定性較高，采用含鋰的磷酸鹽作為正極活性材料，可以改善電池單體在快速充電過程中因溫升過高導致的循環衰減。

47、在一些實施例中，負極膜層的單面涂布重量為90mg/1540mm2至170mg/1540mm2，可選為110mg/1540mm2至150mg/1540mm2。將負極膜層的單面涂布重量限定在上述范圍，能夠限制單位面積的負極片的產熱量，降低電池單體的溫升，特別是在快速充電時的溫升。

48、在一些實施例中，負極膜層于電池單體100%soc下的壓實密度為1.15g/cm3至1.36g/cm3，可選為1.25g/cm3至1.36g/cm3。負極膜層的壓實密度在上述范圍時，有利于提升電池單體的能量密度；且由于負極膜層中的負極活性材料堆積較為緊密，顆粒與顆粒間接觸電阻較小，能夠降低負極片的電阻，從而降低產熱，有利于提升電池的快速充電能力。

49、在一些實施例中，負極片的孔隙率為27%-40%。

50、負極片的孔隙率大于或等于27%，可為負極片因發生副反應所產生的雜質提供空間，減緩負極片的膨脹，減小電池單體的膨脹壓強，降低電池單體的變形，改善電池單體的循環性能，提升電池單體在快速充電過程中的可靠性。負極片的孔隙率小于或等于40%，可兼顧電池單體的能量密度。

51、在一些實施例中，碳基材料包括人造石墨和天然石墨中的至少一種。人造石墨和天然石墨的導電性能好，可減少負極片在充電時的產熱，提升電池單體的快速充電性能。

52、在一些實施例中，負極活性材料中還包括硅基材料，硅基材料中硅元素在負極活性材料中的質量含量為0.3%至10%，可選為1%至6%。

53、在負極片中引入硅基材料，既可以提升容量，還會增大負極片的膨脹。因此，將硅元素在負極活性材料中的質量含量限定為0.3%至10%，可以在一定程度上兼顧電池單體的能量密度和膨脹，減小電池單體的變形，改善電池單體的循環性能和快速充電能力。

54、在一些實施例中，硅基材料包括硅氧化合物和硅碳復合物中的至少一種。

55、在一些實施例中，負極膜層包括第一負極膜層和第二負極膜層，第二負極膜層設置于第一負極膜層和負極集流體之間。負極活性材料包括設置于第一負極膜層的第一負極活性材料和設置于第二負極膜層的第二負極活性材料，第一負極活性材料包括人造石墨，第二負極活性材料包括人造石墨、天然石墨和硅基材料的一種或多種。

56、第一負極膜層和第二負極膜層可以進行差異化設置，從而在一定程度上兼顧負極膜層的膨脹和容量；雙層涂布能夠構造負極膜層的孔隙差異，降低離子傳輸曲折度，減少副反應，提升電池單體的快速充電性能。

57、在一些實施例中，第一負極膜層的厚度和第二負極膜層的厚度比值為3:7至7:3，可選為4:6至6:4。通過調整第一負極膜層和第二負極膜層的厚度占比，能夠進一步增加上下層的梯度孔隙差異，降低鋰離子傳輸曲折度，提升電池單體的快速充電能力。

58、在一些實施例中，第一負極膜層的厚度小于或等于第二負極膜層的厚度，可進一步提升電池單體的快速充電能力。

59、在一些實施例中，第一負極活性材料的體積平均粒徑dv50小于或等于第二負極活性材料的體積平均粒徑dv50。

60、第一負極活性材料和第二負極活性材料的顆粒粒徑存在差異，能夠提升電池單體的快速充電性能；在快速充電過程中，第一負極膜層的過電勢通常較高，快速充電的瓶頸主要在于第一負極膜層，而本技術實施方式中第一負極活性材料的顆粒粒徑相對較小，能夠縮短離子的固相傳輸路徑，提升快速充電性能，并能夠改善負極片表層離子析出問題。第二負極活性材料的顆粒粒徑相對較大，可使第二負極膜層中形成較大的孔隙，在充電時，孔隙可以吸收膨脹，減小負極膜層的膨脹量，提升電池單體在快速充電過程中的可靠性。

61、在一些實施例中，第一負極活性材料的體積平均粒徑dv50為7.8μm-14.3μm，可選為7.8μm-11.3μm。

62、第一負極活性材料的體積平均粒徑dv50設置為上述范圍，一方面能夠縮短鋰離子的固相傳輸路徑，提升快速充電性能；另一方面，材料在制備過程中不易發生團聚，能夠提升材料的穩定性；再一方面，上述體積平均粒徑范圍的第一負極活性材料能夠與第二負極活性材料配合，有利于構建第一負極膜層和第二負極膜層的梯度孔隙差異，降低鋰離子傳輸曲折度，提升電池單體的快速充電性能。

63、在一些實施例中，第二負極活性材料的體積平均粒徑dv50為9.5μm-18.5μm，可選為9.5-14.6μm。

64、將第二負極活性材料的體積平均粒徑dv50設置在上述范圍，可以使第二負極膜層的孔隙更加豐富，有利于提升電池單體的快速充電能力，并減小負極膜層在充電過程中的膨脹。

65、在一些實施例中，負極活性材料的比表面積為0.5m2/g-3m2/g，可選為0.6m2/g-1.2m2/g。將負極活性材料的比表面積限定為大于或等于0.5m2/g，可以提升電池單體快速充電的能力；將負極活性材料的比表面積限定為小于或等于3m2/g，可減少電池單體在存儲過程中的副反應，減小膨脹壓強。

66、在一些實施例中，橄欖石結構的含鋰磷酸鹽的化學式為life1-x-ymnxmypo4，0≤x≤1，0≤y＜1，m選自v、nb、ti、co、ni、sc、ge、mg、al、zr、mn、hf、ta、mo、w、ru、ag、sn以及pb中的一種或多種。

67、在一些實施例中，正極膜層的單面涂布重量為200mg/1540mm2-370mg/1540/mm2；可選為240mg/1540mm2至330mg/1540mm2。將正極膜層的單面涂布重量設置在上述范圍，可限制正極片單位面積內的產熱量，且能夠兼顧提升電池單體的能量密度和充電倍率性能。

68、在一些實施例中，正極膜層于電池單體100%soc下的壓實密度為2.50g/cm3至2.80g/cm3；可選為2.55g/cm3-2.70g/cm3。正極膜層的壓實密度在上述范圍時，有利于提升電池單體的能量密度；且由于正極膜層中的正極活性材料堆積較為緊密，顆粒與顆粒間接觸電阻較小，能夠進一步降低正極片的電阻，從而降低快速充電下的產熱。

69、在一些實施例中，正極片的孔隙率為25%-32%。正極片的孔隙率大于或等于25%，可為正極片因發生副反應所產生的雜質提供空間，減小電池單體的膨脹壓強，降低電池單體的變形，改善電池單體的循環性能。正極片的孔隙率小于或等于32%，可在一定程度上兼顧電池單體的能量密度。

70、在一些實施例中，正極片的厚度為0.13mm-0.2mm。采用具有較小厚度的正極片，可以縮短離子遷移路徑，提升離子遷移速率，減少電池單體的產熱，提升電池單體的快速充電性能。

71、在一些實施例中，正極集流體的厚度與正極膜層的厚度之比為0.05-0.3。將正極集流體的厚度與正極膜層的厚度之比限定為大于或等于0.05，可以提升正極集流體的過流能力，減少正極片的溫升，提升電池單體的快速充電性能；將正極集流體的厚度與正極膜層的厚度之比限定為小于或等于0.3，可降低正極片的容量的損失。本技術實施例將正極集流體的厚度與正極膜層的厚度之比限定在0.05至0.3，可以在一定程度上兼顧電池單體的快速充電能力和能量密度。

72、在一些實施例中，正極活性材料的體積平均粒徑滿足1μm≤dv50≤2μm，0.4μm≤dv10≤0.7μm。正極活性材料的粒徑相對較小，鋰離子在正極活性材料中的脫嵌鋰路徑較短，產熱量較少；而且上述正極活性材料的粒徑不會過小，可在加工制備過程中減少團聚，使得正極活性材料的性能穩定。

73、在一些實施例中，電池單體包括容納于外殼內的電解液。在電池單體充放電過程中，活性離子在正極片和負極片之間往返嵌入和脫出，電解液在正極片和負極片之間起到傳導活性離子的作用。

74、在一些實施例中，電解液于室溫下的電導率為15ms/cm至20ms/cm。電解液的電導率在上述范圍時，離子在該電解液中的遷移速率較高，從而進一步降低電池單體的內阻，減少產熱，并能夠提升電池單體的快速充電性能。

75、在一些實施例中，電解液包括有機溶劑，有機溶劑包括碳酸酯類溶劑和羧酸酯類溶劑中的一種或多種。有機溶劑搭配可提高電解液電導率、降低粘度，從而提高電池快速充電性能。

76、在一些實施例中，碳酸酯類溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一種或多種。

77、在一些實施例中，羧酸酯包括r1-coo-r2，r1和r2分別獨立地包括碳原子數為1-5的烷基或碳原子數為1-5的鹵代烷基。上述鏈狀羧酸酯類溶劑的電導率較高，有利于提升電池單體的快速充電能力。

78、在一些實施例中，電解液包括鋰鹽，鋰鹽包括雙氟磺酰亞胺鋰lifsi和六氟磷酸鋰lipf6，雙氟磺酰亞胺鋰lifsi的摩爾濃度為0.2mol/l至0.5mol/l，六氟磷酸鋰lipf6的摩爾濃度為0.5mol/l至1.0mol/l。上述鋰鹽易于解離，有利于鋰離子的快速遷移；且電解液體系相對穩定，不易分解，能夠提升電池單體的循環性能。

79、在一些實施例中，電解液于室溫下的密度ρ滿足：1.05g/ml≤ρ≤1.35g/ml。電解液的密度ρ在上述范圍時，鋰離子在電解液中的遷移速率較高，能夠進一步降低電池單體的內阻，從而降低產熱，并能夠提升電池單體的快速充電性能。

80、第二方面，本技術實施例提供了一種用電裝置，包括第一方面任一實施例提供的電池，電池用于提供電能。