电池单体、电池、用电装置及制备电池单体的方法

技术领域

本申请涉及储能技术领域，特别是涉及一种电池单体、电池、用电装置及制备电池单体的方法。

背景技术

电池广泛用于电子设备，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。

在电池技术的发展中，除了提高电池单体的安全性能外，能量密度也是一个需要考虑的问题。因此，如何提高电池单体的能量密度是电池技术中一个亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种电池单体、电池、用电装置及制备电池单体的方法，电池单体具有较高的能量密度，优化电池单体的性能。

一方面，根据本申请实施例提出了一种电池单体，包括：电极组件，电极组件能够由第一形态切换至第二形态，电极组件在第一形态下的体积小于在第二形态下的体积；壳体，用于容纳电极组件；盖组件，用于封闭壳体敞开的开口；其中，壳体包括侧壁部分和与侧壁部分连接的底壁部分，侧壁部分以及底壁部分中至少一者面向电极组件的一侧设置有向远离电极组件方向凹陷的凹部，电极组件在第二形态下部分伸入凹部的内腔。

上述技术方案中，其壳体包括侧壁部分和与侧壁部分连接的底壁部分，并且在侧壁部分以及底壁部分中至少一者面向电极组件的一侧设置有向远离电极组件方向凹陷的凹部，使得电极组件在第二形态下部分伸入凹部的内腔。也就是说通过在壳体的侧壁部分或者底壁部分上设置凹部以增加壳体内部用于容纳电极组件的体积，使得当电极组件发生膨胀由第一形态切换至第二形态时，其膨胀体积增大的部分可以伸入至凹部的内腔中，在不减小电极组件体积的情况下，能够通过壳体上形成的凹部吸收电极组件的形变，既能够保证电池单体工作时的安全性能，同时能够保证电池单体的能量密度，优化电池单体的性能。

根据本申请实施例的一个方面，电极组件在第二形态下与凹部的底壁之间的最小距离小于电极组件在第一形态下与凹部的底壁之间的最小距离。

上述技术方案中，使得电极组件在第一形态下可以位于凹部的内腔中，也可以不位于凹部的内腔中，在第二形态下部分伸入凹部的内腔中。当电极组件在第二形态时，电极组件部分伸入凹部的内腔中，既能够保证电极组件的变形需求，同时能够凹部容纳电极组件形变后体积增大的部分，使得在不减小电极组件体积的情况下能够适应电极组件的变形，保证电池单体的安全性能以及能量密度。

根据本申请实施例的一个方面，凹部通过壳体的内表面将壳体的一部分去除预定深度而形成。

通过上述设置，既能够保证对第二形态下的电极组件的容纳要求，同时利于凹部的形成，且能够保证壳体内部容纳空间的增大需求。

根据本申请实施例的一个方面，侧壁部分包括两个第一侧壁部以及两个第二侧壁部，两个第一侧壁部间隔且相对设置，两个第二侧壁部间隔且相对设置，每个第二侧壁部分别与两个第一侧壁部连接，至少一个第一侧壁部或者至少一个第二侧壁部设置有凹部。

通过上述设置，使得当电极组件无论是卷绕式结构还是叠片式结构，当其发生膨胀时，能够使得电极组件的至少部分伸入凹部内，能够保证电极组件的变形需求，保证电池单体工作时的安全性能。同时，无需减小电池单体的体积来适应自身的形变，能够提高电池单体的能量密度。

根据本申请实施例的一个方面，各第一侧壁部上均设置有凹部，和/或，各第二侧壁部上均设置有凹部。

通过在两个第一侧壁部上均设置有凹部，有效的增加壳体在两个第一侧壁部的排布方向上的空间，使得电极组件在第二形态下且在两个第一侧壁部的排布方向上发生形变时，能够通过两个第一侧壁部上的凹部容纳电极组件膨胀增加的体积，既能够保证电池单体的安全性能，且能够进一步提高电池单体的能量密度。

通过在两个第二侧壁部上均设置有凹部，有效的增加壳体在两个第二侧壁部的排布方向上的空间，使得电极组件在第二形态下且在两个第二侧壁部的排布方向上发生形变时，能够通过两个第二侧壁部上的凹部容纳电极组件膨胀增加的体积提高电池单体的能量密度。

根据本申请实施例的一个方面，电极组件为卷绕式结构，电极组件包括平直部以及弧形弯折部，弧形弯折部具有背离平直部设置的顶部区域，第一侧壁部面向顶部区域并设置有凹部，顶部区域在第一侧壁部上的正投影位于凹部的底壁，以使在第二形态，顶部区域位于凹部的内腔。

由于电极组件在形变过程中，其弧形弯折部的顶部区域将发生膨胀，通过将第一侧壁部面向顶部区域并设置有凹部，顶部区域在第一侧壁部上的正投影位于凹部的底壁，以使在第二形态，顶部区域位于凹部的内腔，使得凹部的侧壁与壳体面向电极组件的表面形成的台阶处能够避开弧形弯折部的顶部区域，防止电极组件膨胀后台阶处干涉电极组件，进而造成电极组件的析锂问题发生。

根据本申请实施例的一个方面，凹部的底壁设置有刻痕槽，刻痕槽被配置为在壳体内部气体的压力达到阈值时裂开，以将气体排出至壳体的外部。

通过设置刻痕槽，使得当壳体内部的压力达到阈值时，能够从刻痕槽处撕裂，将壳体内的气体排出，避免压力过大导致壳体爆裂，提高电池单体的安全性能。并且，由于刻痕槽设置于凹部的底壁，凹部是由侧壁部分以及底壁部分中至少一者面向电极组件的一侧设置有向远离电极组件方向凹陷形成的，因此凹部的底壁的厚度小于壳体其他区域壁部的厚度，当电池单体内部压力过大时，强度较弱的位置预先裂开，因此，将刻痕槽设置于凹部的底壁，使得当壳体内的压力达到阈值时，更利于刻痕槽的撕裂，保证电池单体的安全性能。

并且，由于凹部设置在壳体的底壁部分或者侧壁部分，使得当电池单体在倒置的场景下，盖组件朝下时，例如汽车在形势的过程中，刻痕槽位置不易发生刮蹭，使其不易受损，能够保证电池单体的使用寿命。

根据本申请实施例的一个方面，刻痕槽由凹部的底壁面向电极组件的内表面起始向背离电极组件的方向凹陷形成；或者，刻痕槽由凹部的底壁背离电极组件的外表面起始向靠近电极组件的方向凹陷形成。

根据本申请实施例的一个方面，刻痕槽包括第一刻槽，第一刻槽沿直线轨迹延伸或者弧线轨迹延伸。

刻痕槽采用上述结构形式，利于成型，且使得当壳体内部的压力超过阈值时，能够由第一刻槽处裂开，利于气体的排放，保证电池单体的安全。

根据本申请实施例的一个方面，刻痕槽还包括第二刻槽，第二刻槽沿直线轨迹延伸，第一刻槽与第二刻槽相交设置。

通过设置第二刻槽，使得当壳体内部的压力大于阈值时，能够在第一刻槽以及第二刻槽处撕开，将壳体内部的气体排出，保证电池单体的安全性能。

根据本申请实施例的一个方面，第一刻槽与第二刻槽均沿直线轨迹延伸，第一刻槽的延伸方向与第二刻槽的延伸方向相互垂直，第一刻槽与第二刻槽整体呈“T”型图案或者“十”字型图案。

根据本申请实施例的一个方面，刻痕槽还包括第三刻槽以及第四刻槽，第三刻槽以及第四刻槽间隔且相对分布，第三刻槽以及第四刻槽分别与第一刻槽相交设置。

通过上述设置，使得当壳体内部的压力大于阈值时，能够在第一刻槽、第三刻槽以及第四刻槽处撕开，将壳体内部的气体排出，保证电池单体的安全性能。

根据本申请实施例的一个方面，第三刻槽、第四刻槽均沿直线轨迹延伸，第三刻槽设置于第一刻槽在自身延伸方向的一端并与第一刻槽连接，第四刻槽设置于第一刻槽在延伸方向的另一端并与第一刻槽连接，第一刻槽、第三刻槽以及第四刻槽整体呈“U”型图案。

根据本申请实施例的一个方面，刻痕槽包括成对设置的刻槽单元，成对设置的刻槽单元间隔且对称分布，刻槽单元包括第五刻槽以及第六刻槽，第五刻槽的一端与第六刻槽的一端相交设置，成对设置的刻槽单元中，其中一者的第五刻槽与另一者的第五刻槽间隔分布并向靠近彼此的方向延伸，且其中一者的第六刻槽与另一者的第六刻槽间隔分布并沿同一方向延伸。

通过上述设置，使得壳体内部压力大于阈值时，能够在每个刻槽单元的第五刻槽以及第六刻槽处撕开，将壳体内部的气体排出，保证电池单体的安全性能。

另一个方面，根据本申请实施例提供一种电池，其中，包括上述的电池单体。

又一个方面，根据本申请实施例提供一种用电装置，其中，包括上述的电池，电池用于提供电能。

再一个方面，根据本申请实施例提供一种制备电池单体的方法，包括：

提供电极组件，电极组件能够由第一形态切换至第二形态，电极组件在第一形态下的体积小于在第二形态下的体积；

提供壳体，将电极组件由壳体敞开的开口装入壳体内，壳体包括侧壁部分和与侧壁部分连接的底壁部分，侧壁部分以及底壁部分中至少一者面向电极组件的一侧设置有向远离电极组件方向凹陷的凹部，电极组件在第二形态下部分伸入凹部的内腔；

提供盖组件，将盖组件封盖于开口。

再一个方面，根据本申请实施例提供一种制备电池单体的设备，包括：第一装配装置，被配置为提供电极组件，电极组件能够由第一形态切换至第二形态，电极组件在第一形态下的体积小于在第二形态下的体积；第二装配装置，被配置为提供壳体，将电极组件由壳体敞开的开口装入壳体内，壳体包括侧壁部分和与侧壁部分连接的底壁部分，侧壁部分以及底壁部分中至少一者面向电极组件的一侧设置有向远离电极组件方向凹陷的凹部，电极组件在第二形态下部分伸入凹部的内腔；第三装配装置，被配置为提供盖组件，将盖组件封盖于开口。

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

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请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申请的一些实施例，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。

图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图；

图2为本申请一些实施例提供的电池的结构示意图；

图3为本申请一些实施例提供的电池单体的分解图；

图4为本申请一些实施例提供的电池单体的正视图；

图5为图4中沿A-A方向的剖视图；

图6为图5中B处放大图；

图7为本申请另一些实施例提供的电池单体的局部放大图；

图8为本申请又一些实施例提供的电池单体的局部放大图；

图9为本申请一些实施例的电池单体的侧视图；

图10为图9中沿C-C方向的剖视图；

图11为本申请又一些实施例的电池单体的轴测图；

图12为本申请再一些实施例的电池单体的轴测图；

图13为本申请又一些实施例的电池单体的轴测图；

图14为本申请再一些实施例的电池单体的轴测图；

图15为本申请一些实施例制备电池单体的方法的流程图。

1000-车辆；

100-电池；200-控制器；300-马达；

10-箱体；11-第一部分；12-第二部分；

20-电池单体；

21-壳体；

211-侧壁部分；2111-第一侧壁部；2112-第二侧壁部；

212-底壁部分；

213-凹部；2131-底壁；2132-侧壁；

214-刻痕槽；2141-第一刻槽；2142-第二刻槽；2143-第三刻槽；2144-第四刻槽；2145-刻槽单元；2145a-第五刻槽；2145b-第六刻槽；

22-电极组件；22a-正极极耳；22b-负极极耳；221-平直部；222-弧形弯折部；2221-顶部区域；

23-盖组件；231-正极电极端子；232-负极电极端子。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本申请中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。

在本申请中提及“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申请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。

在本申请的描述中，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”、“附接”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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本申请中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。

本申请中，电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本申请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，本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体，本申请实施例对此也不限定。

本申请的实施例所提到的电池是指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。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。

电池单体包括电极组件，电极组件由正极极片、负极极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面，未涂敷正极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体，未涂敷正极活性物质层的正极集流体作为正极极耳。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面，未涂敷负极活性物质层的负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体，未涂敷负极活性物质层的负极集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离膜的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等。此外，电极组件可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例并不限于此。

电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素，例如，安全性、循环寿命、放电容量、充放电倍率等性能参数，另外，还需要考虑电池的能量密度。

电池单体在工作时，其电极组件会发生膨胀，为了保证电极组件安全，通常会减小电极组件的体积，使其与壳体的内部间隔设置，进而使得电池单体在工作时电极组件能够膨胀形变，且不会撑破壳体使得壳体炸裂，保证其安全性。

发明人发现，通过减小电极组件的尺寸的方式，虽然能够保证电池单体工作时的安全性，但同时也存在相应的不足，主要为，由于电极组件尺体积的减小将导致电池单体能量密度降低，影响电池单体的性能。

鉴于此，本申请实施例提供电池单体，其电极组件能够由第一形态切换至第二形态，电极组件在第一形态下的体积小于在第二形态下的体积。在壳体的侧壁部分以及底壁部分中至少一者面向电极组件的一侧设置有向远离电极组件方向凹陷的凹部，电极组件在第二形态下部分伸入凹部的内腔。通过在壳体的侧壁部分以及底壁部分中至少一者面向电极组件的一侧设置有向远离电极组件方向凹陷的凹部，能够提高壳体内部的容纳空间，在不减小电极组件体积的情况下，能够通过壳体上形成的凹部吸收电极组件的形变，既能够保证电池单体工作时的安全性能，同时能够保证电池单体的能量密度，优化电池单体的性能。

本申请实施例描述的电池单体适用于电池以及使用电池的用电装置及设备。

用电装置及设备可以是车辆、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。本申请实施例对上述用电设备不做特殊限制。

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。

请参照图1，图1为本申请一些实施例提供的车辆1000的结构示意图，车辆1000的内部设置有电池100，电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电，例如，电池100可以作为车辆1000的操作电源。

车辆1000还可以包括控制器200和马达300，控制器200用来控制电池100为马达300供电，例如，用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。

在本申请一些实施例中，电池100不仅仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。

请参照图2，图2为本申请一些实施例提供的电池100的结构示意图，电池100包括箱体10和电池单体20，箱体10用于容纳电池单体20。

其中，箱体10是容纳电池单体20的部件，箱体10为电池单体20提供容纳空间，箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体10可以包括第一部分11和第二部分12，第一部分11与第二部分12相互盖合，以限定出用于容纳电池单体20的容纳空间。第一部分11和第二部分12可以是多种形状，比如，长方体、圆柱体等。第一部分11可以是一侧开放的空心结构，第二部分12也可以是一侧开放的空心结构，第二部分12的开放侧盖合于第一部分11的开放侧，则形成具有容纳空间的箱体10。也可以是第一部分11为一侧开放的空心结构，第二部分12为板状结构，第二部分12盖合于第一部分11的开放侧，则形成具有容纳空间的箱体10。第一部分11与第二部分12可以通过密封元件来实现密封，密封元件可以是密封圈、密封胶等。

在电池100中，电池单体20可以是一个、也可以是多个。若电池单体20为多个，多个电池单体20之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。可以是多个电池单体20先串联或并联或混联组成电池模块，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体10内。也可以是所有电池单体20之间直接串联或并联或混联在一起，再将所有电池单体20构成的整体容纳于箱体10内。

请参照图3至图6所示，图3为本申请一些实施例提供的电池单体20的爆炸图，图4为本申请一些实施例提供的电池单体20的正视图，图5为沿图4中A-A方向的剖视图，图6为图5中B处放大图。

电池单体20包括壳体21、电极组件22以及盖组件23，壳体21用于容纳电极组件22，电极组件22能够由第一形态切换至第二形态，电极组件22在第一形态下的体积小于在第二形态下的体积。盖组件23用于封闭壳体21敞开的开口。其中，壳体21包括侧壁部分211和与侧壁部分211连接的底壁部分212，侧壁部分211以及底壁部分212中至少一者面向电极组件22的一侧设置有向远离电极组件22方向凹陷的凹部213，电极组件22在第二形态下部分伸入凹部213的内腔。

壳体21是用于容纳电极组件22的部件，壳体21可以是一端形成开口的空心结构。壳体21可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。壳体21的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、钢、铝合金等。

壳体21与盖组件23相对设置的部分可以为其底壁部分212，壳体21连接在底壁部分212以及盖组件23之间的部分可以为壳体21的侧壁部分211。

可以在壳体21的侧壁部分211设置有凹部213，也可以在壳体21的底壁部分212设置有凹部213，当然，还可以同时在壳体21的侧壁部分211以及底壁部分212均设置有凹部213。

凹部213可以由侧壁部分211和/或底壁部分212面向电极组件22的内壁面像背离电极组件22的一侧凹陷设置。凹部213的底壁2131的厚度小于壳体21的壁厚。

壳体21内的电极组件22可以是一个，也可以是多个。例如，如图3所示，电极组件22为多个，多个电极组件22层叠布置。

电极组件22是电池单体20中发生电化学反应的部件。电极组件22可以包括正极极片、负极极片和隔离膜。电极组件22可以是由正极极片、隔离膜和负极极片通过卷绕形成的卷绕式结构，也可以是由正极极片、隔离膜和负极极片通过层叠布置形成的层叠式结构。

正极极片可以包括正极集流体和涂覆于正极集流体相对的两侧的正极活性物质层。负极极片可以包括负极集流体和涂覆于负极集流体相对的两侧的负极活性物质层。电极组件22具有正极极耳22a和负极极耳22b，正极极耳22a可以是正极极片上未涂覆正极活性物质层的部分，负极极耳22b可以是负极极片上未涂覆负极活性物质层的部分。

电极组件22的第一形态可以为电池单体20在未发生膨胀的状态下的形态。电极组件22的第二形态可以为电池单体20在工作状态下且发生膨胀时的状态。

电极组件22的体积为电极组件22外轮廓的体。例如若其外轮廓为方形体，则体积为长、宽、高的乘积，具体可以根据电极组件22的结构形式确定。

盖组件23是盖合于壳体21的开口以将电池单体20的内部环境与外部环境隔绝的部件。盖组件23与壳体21共同限定出用于容纳电极组件22、电解液以及其他部件的密封空间。

盖组件23的形状可以与壳体21的形状适配，比如，壳体21为长方体结构，盖组件23为与壳体21相适配的矩形板状结构，再如，壳体21为圆柱体结构，盖组件23为与壳体21相适配的圆形板状结构。端盖的材质也可以是多种，比如，铜、铁、铝、钢、铝合金等，端盖的材质与壳体21的材质可以相同，也可以不同。

盖组件23上可以设置电极端子，电极端子用于与电极组件22电连接，以输出电池单体20的电能。电极端子可以包括正极电极端子231和负极电极端子232，正极电极端子231用于与正极极耳22a电连接，负极电极端子232用于与负极极耳22b电连接。正极电极端子231与正极极耳22a可以直接连接，也可以间接连接，负极电极端子232与负极极耳22b可以直接连接，也可以间接连接。

本申请实施例提供的电池单体20，其壳体21包括侧壁部分211和与侧壁部分211连接的底壁部分212，并且在侧壁部分211以及底壁部分212中至少一者面向电极组件22的一侧设置有向远离电极组件22方向凹陷的凹部213，使得电极组件22在第二形态下部分伸入凹部213的内腔。也就是说通过在壳体21的侧壁部分211和/或底壁部分212上设置凹部213以增加壳体21内部用于容纳电极组件22的体积，使得当电极组件22发生膨胀由第一形态切换至第二形态时，其膨胀体积增大的部分可以伸入至凹部213的内腔中，在不减小电极组件22体积的情况下，能够通过壳体21上形成的凹部213吸收电极组件22的形变，既能够保证电池单体20工作时的安全性能，同时能够保证电池单体20的能量密度，优化电池单体20的性能。

在一些实施例中，电极组件22在第二形态下与凹部213的底壁2131之间的最小距离小于电极组件22在第一形态下与凹部213的底壁2131之间的最小距离。

凹部213包括底壁2131以及侧壁2132，底壁2131是面向电极组件22设置，侧壁2132与底壁2131相交设置。凹部213的底壁2131以及侧壁2132共同围合形成凹部的内腔。

电极组件22与底壁2131之间的最小距离可以理解为电极组件22面向凹部213的一侧表面与凹部213的底壁2131之间的最小垂直距离。

通过上述设置，使得电极组件22在第一形态下可以位于凹部213的内腔中，也可以不位于凹部213的内腔中，在第二形态下部分伸入凹部213的内腔中。当电极组件22在第二形态时，电极组件22部分伸入凹部213的内腔中，既能够保证电极组件22的变形需求，同时能够凹部213容纳电极组件22形变后体积增大的部分，使得在不减小电极组件22体积的情况下能够适应电极组件22的变形，保证电池单体20的安全性能以及能量密度。

在一些实施例中，凹部213通过壳体21的内表面将壳体21的一部分去除预定深度而形成。

将壳体21的一部分去除预定深度而形成凹部213可以理解为可以采用切削等方式将壳体21平整的底壁部分212和/或侧壁部分211去除一部分材料后形成。

凹部213采用上述方式，既能够保证对第二形态下的电极组件22的容纳要求，同时利于凹部213的形成，且能够保证壳体21内部容纳空间的增大需求。

在一些实施例中，侧壁部分211包括两个第一侧壁部2111以及两个第二侧壁部2112，两个第一侧壁部2111间隔且相对设置，两个第二侧壁部2112间隔且相对设置，每个第二侧壁部2112分别与两个第一侧壁部2111连接，至少一个第一侧壁部2111或者至少一个第二侧壁部2112设置有凹部213。

第一侧壁部2111的尺寸可以大于第二侧壁部2112的尺寸，当然也可以小于第二侧壁部2112的尺寸。两个第一侧壁部2111以及两个第二侧壁部2112可以共同围合形成矩形状。

可以在两个第一侧壁部2111中的一者上设置有凹部213，当然，也可以在两个第一侧壁部2111上均设置有凹部213。

也可以在两个第二侧壁部2112中的一者上设置有凹部213，当然，也可以在两个第二侧壁部2112上均设置有凹部213。

通过在至少一个第一侧壁部2111或者至少一个第二侧壁部2112设置有凹部213，使得当电极组件22无论是卷绕式结构还是叠片式结构，当其发生膨胀时，能够使得电极组件22的至少部分伸入凹部213内，能够保证电极组件22的变形需求，保证电池单体20工作时的安全性能。同时，无需减小电池单体20的体积来适应自身的形变，能够提高电池单体20的能量密度。

在一些实施例中，可以在两个第一侧壁部2111上均设置有凹部213。两个第一侧壁部2111上的凹部213凹陷的尺寸可以相同，也可以不同。

第一侧壁部2111以及第二侧壁部2112上的凹部213数量可以均为一个，当然，也可以均为两个以上，具体可以根据电池单体20所述包括的电极组件22的数量以及电极组件22的结构形式确定。

由于电池单体20在工作时，其电极组件22在膨胀时，各方向上均存在形变，通过在两个第一侧壁部2111上均设置有凹部213，有效的增加壳体21在两个第一侧壁部2111的排布方向上的空间，使得电极组件22在第二形态下且在两个第一侧壁部2111的排布方向上发生形变时，能够通过两个第一侧壁部2111上的凹部213容纳电极组件22膨胀增加的体积，既能够保证电池单体20的安全性能，且能够进一步提高电池单体20的能量密度。

请参照图7，图7为本申请另一些实施例提供的电池单体的局部放大图。在一些实施例中，也可以在两个第二侧壁部2112上均设置有凹部213，两个第二侧壁部2112上的凹部213凹陷的尺寸可以相同，也可以不同。

通过在两个第二侧壁部2112上均设置有凹部213，有效的增加壳体21在两个第二侧壁部2112的排布方向上的空间，使得电极组件22在第二形态下且在两个第二侧壁部2112的排布方向上发生形变时，能够通过两个第二侧壁部2112上的凹部213容纳电极组件22膨胀增加的体积，既能够保证电池单体20的安全性能，且能够进一步提高电池单体20的能量密度。

请参照图8，图8为本申请又一些实施例提供的电池单体的局部放大图。在一些实施例中，本申请实施例提供的电池单体20，电极组件22为卷绕式结构，电极组件22包括平直部221以及弧形弯折部222，弧形弯折部222具有背离平直部221设置的顶部区域2221，第一侧壁部2111面向顶部区域2221并设置有凹部213，顶部区域2221在第一侧壁部2111上的正投影位于凹部213的底壁2131，以使在第二形态，顶部区域2221位于凹部213的内腔。

对于卷绕式结构，其在卷绕的过程中会包括中间的平直部221以及位于平直部221两侧的弯折部，弯折部可以呈弧状并向远离平直部221的方向凸出。

弧形弯折部222的顶部区域2221可以理解为距离平直部221的垂直距离最远的区域。由于电极组件22在形变过程中，其弧形弯折部222的顶部区域2221将发生膨胀，通过将第一侧壁部2111面向顶部区域2221并设置有凹部213，顶部区域2221在第一侧壁部2111上的正投影位于凹部213的底壁2131，以使电极组件22在第二形态下，顶部区域2221位于凹部213的内腔，使得凹部213的侧壁与壳体21面向电极组件22的表面形成的台阶处能够避开弧形弯折部222的顶部区域2221，防止电极组件22膨胀后台阶处干涉电极组件22，进而造成电极组件22的析锂问题发生。

在一些实施例中，可以使得两个第一侧壁部2111上均设置有凹部213，由于电极组件22采用卷绕式结构时，其在平直部221的两侧均设置有弧形弯折部222。在每个第一侧壁部2111上均设置有凹部213，能够适应每个弧形弯折部222的膨胀变形，保证电池单体20的安全性能以及能量密度。

当电极组件22为卷绕式结构时，不限于仅在两个第一侧壁部2111上设置有凹部213，也可以在两个第二侧壁部2112上设置有凹部213，由于电池单体20在工作时，其电极组件22的平直部221也会发生膨胀，也就是说大面上的膨胀，通过使得两个第二侧壁部2112上设置有凹部213，能够适应电极组件22的平直部221的膨胀，提高电池单体20的安全性能以及能量密度。

可以理解的是，电极组件22为卷绕式结构只是一种可选地实施方式，但不限于上述方式，在一些其他的实施例中，还可以使得电极组件22还可以为叠片式结构，当为叠片式结构时，同样可以在至少一个第一侧壁部2111和/或至少一个第二侧壁部2112上设置凹部213，以适应电极组件22在切换至第二形态时形变需求。

可以理解的是，上述各实施例提供的电池单体20，均是以将凹部213设置于侧壁部分211为例进行举例说明，此为一种可选地实施方式。在一些其他的实施例中，也可以使得壳体21的底壁部分212设置有凹部213，使得电极组件22背离盖组件23的一端伸入壳体21的底壁部分212上的凹部213，同样能够增加壳体21内部的容纳空间，既能够保证电池单体20在工作时电极组件22有第一形态向第二形态切换时的膨胀变形需求，保证安全性能。同时能够保证电池单体20的能量密度，优化电池单体20的性能。

在电池单体20中，多次经历充放电循环，存在副反应，持续产生气体，使电池单体20的内部存在一定的气压，随着气压的升高会导致极片之间的气体不能及时排除，从而影响锂离子的嵌入和脱出，进而导致析锂风险。为保证电池单体20的安全性，一般会在电池单体20中设置排气结构，通过排气结构来排出电池单体20内部产生的气体，以保证电池单体20的安全性。

在一些实施例中，本申请实施例提供的电池单体20，凹部213的底壁设置有刻痕槽214，刻痕槽214被配置为在壳体21内部气体的压力达到阈值时裂开，以将气体排出至壳体21的外部。

请参照图9以及图10，图9为本申请一些实施例的电池单体的侧视图，图10为图9中沿C-C方向的剖视图。刻痕槽214可以位于凹部213的底壁2131面向电极组件22的内壁面，当然也可以位于凹部213的底壁2131背离电极组件22的外壁面。刻痕槽214的深度小于凹部213的底壁2131的壁厚。

通过设置刻痕槽214，使得当壳体21内部的压力达到阈值时，能够从刻痕槽214处撕裂，将壳体21内的气体排出，避免压力过大导致壳体21爆裂，提高电池单体20的安全性能。并且，由于刻痕槽214设置于凹部213的底壁2131，凹部213是由侧壁部分211以及底壁部分212中至少一者面向电极组件22的一侧设置有向远离电极组件22方向凹陷形成的，因此凹部213的底壁2131的厚度小于壳体21其他区域壁部的厚度，当电池单体20内部压力过大时，强度较弱的位置预先裂开，因此，将刻痕槽214设置于凹部213的底壁2131，使得当壳体21内的压力达到阈值时，更利于刻痕槽214的撕裂，保证电池单体20的安全性能。

并且，由于凹部213设置在壳体21的底壁部分212或者侧壁部分211，使得当电池单体20在倒置的场景下，盖组件23朝下时，例如汽车在行驶的过程中，刻痕槽214位置不易发生刮蹭，使其不易受损，能够保证电池单体20的使用寿命。

在一些实施例中，当壳体21的侧壁部分211以及底壁部分212均设置有凹部213时，可以在每个凹部213上设置有刻痕槽214，当然，也可以仅在侧壁部分211或者底壁部分212的凹部213设置刻痕槽214。

在一些实施例中，刻痕槽214由凹部213的底壁2131面向电极组件22的内表面起始向背离电极组件22的方向凹陷形成，当然，在有些实施例中，也可以使得刻痕槽214由凹部213的底壁2131背离电极组件22的外表面起始向靠近电极组件22的方向凹陷形成。

通过使得刻痕槽214由凹部213的底壁2131面向电极组件22的内表面或者背离电极组件22的外表面凹陷形成，使得凹部213与刻痕槽214对应区域的壁厚小于凹部213其他区域的壁厚，当壳体21内部压力过大时，凹部213的底壁2131与刻痕槽214对应区域的位置先撕裂，利于气体的排出，避免电池单体20的壳体21炸裂。

在一些实施例中，刻痕槽214包括第一刻槽2141，第一刻槽2141沿直线轨迹延伸或者弧线轨迹延伸。

第一刻槽2141在凹部213的底壁2131可以沿任意方向延伸。第一刻槽2141可以沿直线轨迹延伸时可以形成直线槽。

当然，第一刻槽2141也可以沿弧线轨迹延伸形成弧形槽，所形成的弧形槽可以为圆弧形槽，也可以为椭圆弧形槽。

刻痕槽214采用上述结构形式，利于成型，且使得当壳体21内部的压力超过阈值时，能够由第一刻槽2141处裂开，利于气体的排放，保证电池单体20的安全。

请参照图11，图11为本申请又一些实施例的电池单体的轴测图。在一些实施例中，刻痕槽214还包括第二刻槽2142，第二刻槽2142沿直线轨迹延伸，第一刻槽2141与第二刻槽2142相交设置。

第一刻槽2141以及第二刻槽2142均可以沿直线轨迹延伸，也可以均沿弧形轨迹延伸，当然，在有些实施例中，还可以使得第一刻槽2141以及第二刻槽2142的一者沿直线轨迹延伸且另一者沿弧形轨迹延伸。

第一刻槽2141与第二刻槽2142在延伸方向上的夹角可以为锐角，当然，二者之间的角度也可以为90°，即第一刻槽2141与第二刻槽2142可以相互垂直。第一刻槽2141与第二刻槽2142的长度可以相同，也可以不同。

通过设置第二刻槽2142，使得当壳体21内部的压力大于阈值时，能够在第一刻槽2141以及第二刻槽2142处撕开，将壳体21内部的气体排出，保证电池单体20的安全性能。

在一些实施例中，当刻痕槽214包括第二刻槽2142时，第一刻槽2141与第二刻槽2142均沿直线轨迹延伸，第一刻槽2141的延伸方向与第二刻槽2142的延伸方向相互垂直，第一刻槽2141与第二刻槽2142整体呈“十”型图案。

通过上述设置，利于刻痕槽214的成型，同时能够使得当壳体21内部的压力超过阈值时，能够在第一刻槽2141以及第二刻槽2142处撕开，利于气体的排出。

可以理解的是，当刻痕槽214包括第一刻槽2141以及第二刻槽2142时，第一刻槽2141与第二刻槽2142整体不限于呈“十”型图案，在一些其他的实施例中，还可以使得第一刻槽2141与第二刻槽2142整体呈“T”字型图案。

请参照图12以及图13，图12为本申请再一些实施例的电池单体的轴测图，图13为本申请又一些实施例的电池单体的轴测图。可以理解的是，本申请实施例提供的电池单体20，其刻痕槽214不限于包括第一刻槽2141以及第二刻槽2142的形式，当包括第一刻槽2141时，刻痕槽214还可以包括第三刻槽2143以及第四刻槽2144，第三刻槽2143以及第四刻槽2144间隔且相对分布，第三刻槽2143以及第四刻槽2144分别与第一刻槽2141相交设置。

第一刻槽2141、第三刻槽2143以及第四刻槽2144均可以沿直线轨迹延伸，当然，也可以使得第一刻槽2141沿弧形轨迹延伸，第三刻槽2143以及第四刻槽2144沿直线轨迹延伸，只要能够保证当壳体21内部的压力达到阈值时排放需求均可。

通过上述设置，使得当壳体21内部的压力大于阈值时，能够在第一刻槽2141、第三刻槽2143以及第四刻槽2144处撕开，将壳体21内部的气体排出，保证电池单体20的安全性能。

在一些实施例中，根据本申请实施例的一个方面，第三刻槽2143、第四刻槽2144均沿直线轨迹延伸，第三刻槽2143设置于第一刻槽2141在自身延伸方向的一端并与第一刻槽2141连接，第四刻槽2144设置于第一刻槽2141在延伸方向的另一端并与第一刻槽2141连接，第一刻槽2141、第三刻槽2143以及第四刻槽2144整体呈“U”型图案。

通过上述设置，利于刻痕槽214的形成，且使得当壳体21内部的压力大于阈值时，能够在第一刻槽2141、第三刻槽2143以及第四刻槽2144处撕开，将壳体21内部的气体排出，保证电池单体20的安全性能。

可以理解的是，上述各实施例均是以刻痕槽214包括第一刻槽2141以及第一刻槽2142或者第三刻槽2143、第四刻槽2144组合的形式，此为一种可选地实施例，但不限于上述方式。

请参照图14，图14为本申请再一些实施例的电池单体的轴测图。在一些其他的实施例中，还可以使得刻痕槽214包括成对设置的刻槽单元2145，成对设置的刻槽单元2145间隔且对称分布，刻槽单元2145包括第五刻槽2145a以及第六刻槽2145b，第五刻槽2145a的一端与第六刻槽2145b的一端相交设置，成对设置的刻槽单元2145中，其中一者的第五刻槽2145a与另一者的第五刻槽2145a间隔分布并向靠近彼此的方向延伸，且其中一者的第六刻槽2145b与另一者的第六刻槽2145b间隔分布并沿同一方向延伸。

刻痕槽214可以包括一对刻槽单元2145，当然可以包括两对设置更多对刻槽单元2145。

第五刻槽2145a以及第六刻槽2145b的延伸方向可以相交，可选为垂直，第五刻槽2145a以及第六刻槽2145b相交处可以平滑过渡。

通过上述设置，使得壳体21内部压力大于阈值时，能够在每个刻槽单元2145的第五刻槽2145a以及第六刻槽2145b处撕开，将壳体21内部的气体排出，保证电池单体20的安全性能。

本申请实施例提供一种电池，包括上述任意一个实施例提供的电池单体20。

本申请实施例提供一种用电装置，包括上述任意实施例的提供的电池，用于提供电能。

请参照图15，图15为本申请一些实施例制备电池单体的方法的流程图。再一个方面，根据本申请实施例提供一种制备电池单体20的方法，包括：

S100、提供电极组件22，电极组件22能够由第一形态切换至第二形态，电极组件22在第一形态下的体积小于在第二形态下的体积；

S200、提供壳体21，将电极组件22由壳体21敞开的开口装入壳体21内，壳体21包括侧壁部分211和与侧壁部分211连接的底壁部分212，侧壁部分211以及底壁部分212中至少一者面向电极组件22的一侧设置有向远离电极组件22方向凹陷的凹部213，电极组件22在第二形态下部分伸入凹部213的内腔；

S300、提供盖组件23，将盖组件23封盖于开口。

本申请实施例提供的制备电池单体20的方法，能够用于制备上述各实施例提供的电池单体20，所制备的电池单体20，当电极组件22发生膨胀由第一形态切换至第二形态时，其膨胀体积增大的部分可以伸入至凹部213的内腔中，在不减小电极组件22体积的情况下，能够通过壳体21上形成的凹部213吸收电极组件22的形变，既能够保证电池单体20工作时的安全性能，同时能够保证电池单体20的能量密度，优化电池单体20的性能。

再一个方面，本申请实施例还提供一种制备电池单体20的设备，包括：

第一装配装置，被配置为提供电极组件22，电极组件22能够由第一形态切换至第二形态，电极组件22在第一形态下的体积小于在第二形态下的体积。

第二装配装置，被配置为提供壳体21，将电极组件22由壳体21敞开的开口装入壳体21内，壳体21包括侧壁部分211和与侧壁部分211连接的底壁部分212，侧壁部分211以及底壁部分212中至少一者面向电极组件22的一侧设置有向远离电极组件22方向凹陷的凹部213，电极组件22在第二形态下部分伸入凹部213的内腔。

第三装配装置，被配置为提供盖组件23，将盖组件23封盖于开口。

本申请实施例提供的制备电池单体20的设备，能够用于制备上述各实施例提供的电池单体20，所制备的电池单体20，当电极组件22发生膨胀由第一形态切换至第二形态时，其膨胀体积增大的部分可以伸入至凹部213的内腔中，在不减小电极组件22体积的情况下，能够通过壳体21上形成的凹部213吸收电极组件22的形变，既能够保证电池单体20工作时的安全性能，同时能够保证电池单体20的能量密度，优化电池单体20的性能。

虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，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。本申请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。