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CN217387457U - 电池单元、电池模组和车辆 - Google Patents

电池单元、电池模组和车辆 Download PDF

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CN217387457U CN202123237116.1U CN202123237116U CN217387457U CN 217387457 U CN217387457 U CN 217387457U CN 202123237116 U CN202123237116 U CN 202123237116U CN 217387457 U CN217387457 U CN 217387457U
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王信月
段平安
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Abstract

本实用新型提供了一种电池单元、电池模组和车辆。电池单元包括：壳体，所述壳体内限定有腔室；极芯，所述极芯设于所述腔室，所述极芯包括第一极耳和第二极耳，所述第一极耳与所述第二极耳中的一个为正极耳，所述第一极耳与所述第二极耳中的另一个为负极耳，所述正极耳与所述壳体电连接，所述第一极耳和/或所述第二极耳远离所述极芯的一端均包括多个间隔开分布的连接部；第一极柱，所述第一极柱与所述第一极耳电连接；第二极柱，所述第二极柱与所述第二极耳电连接。本实用新型的电池单元具有直流阻抗低、壳体耐腐蚀的优点。

Description

电池单元、电池模组和车辆
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，更具体地，涉及一种电池单元、应用该电池单元的电池模组、包括该电池模组的车辆。
背景技术
电池通常包括铝壳和安装在铝壳内部的电芯，铝壳通常设计为不带电的形式，随着电池内部发生反应，锂在反应时会与铝壳反应，锂离子会嵌到铝里面，形成铝锂合金，对于铝壳造成腐蚀，影响电池的使用寿命。
此外，现有技术中通常将正极耳和负极耳分别设计为一整片结构，且将正极耳和负极耳分别设置在两个相对设置的短轴上，现有技术的正极盖板通过整个铝壳过流来到极柱盖板，此时的直流阻抗包括了铝壳的电阻。且正极耳和负极耳的阻抗也较大。
实用新型内容
本实用新型提供一种电池单元的新技术方案，能够解决现有技术中壳体易于腐蚀和电池阻抗大的问题。
本实用新型还提供一种电池模组的新技术方案，包括上述电池单元。
本实用新型还提供一种车辆的新技术方案，包括上述电池模组。
根据本实用新型提供了一种电池单元，包括：壳体，所述壳体内限定有腔室；极芯，所述极芯设于所述腔室，所述极芯包括第一极耳和第二极耳，所述第一极耳与所述第二极耳中的一个为正极耳，所述第一极耳与所述第二极耳中的另一个为负极耳，所述正极耳与所述壳体电连接，所述第一极耳和/或所述第二极耳远离所述极芯的一端均包括多个间隔开分布的连接部；第一极柱，所述第一极柱与所述第一极耳电连接；第二极柱，所述第二极柱与所述第二极耳电连接，所述极芯具有长轴和短轴，所述第一极耳设于所述长轴，所述第二极耳设于所述长轴。
可选地，所述极芯具有两个相对设置的长轴和两个相对设置的短轴，所述第一极耳设于一个所述长轴，所述第二极耳设于另一个所述长轴，所述第一极柱和所述第二极柱中的一个为正极柱，所述第一极柱和所述第二极柱中的另一个为负极柱，所述正极柱和所述负极柱均设于所述短轴。
可选地，所述的电池单元还包括：正极引出片，所述正极引出片分别与所述正极耳和所述正极柱连接且电连接。
可选地，所述正极耳为具有开口槽的折弯件，所述电池单元还包括：第一绝缘侧板，第一绝缘侧板设于所述开口槽，以使所述正极耳的至少一部分位于所述第一绝缘侧板和所述正极引出片之间。
可选地，所述的电池单元还包括：极柱盖板，所述极柱盖板设于所述短轴，所述极柱盖板上设有所述正极柱和所述负极柱，所述极柱盖板分别与所述壳体和所述正极引出片连接且电连接。
可选地，所述正极引出片沿长轴方向延伸。
可选地，所述的电池单元还包括：负极引出片，所述负极引出片分别与所述负极耳和所述负极柱连接且电性连接。
可选地，所述负极耳为具有开口槽的折弯件，所述电池单元还包括：第二绝缘侧板，所述第二绝缘侧板设于所述开口槽，以使所述负极耳的至少一部分位于所述第二绝缘侧板和所述负极引出片之间；第三绝缘侧板，所述第三绝缘侧板设于所述短轴且位于所述负极引出片和所述极芯之间，以使所述负极引出片与所述极芯绝缘。
可选地，所述负极引出片包括：第一片体，所述第一片体沿所述长轴方向延伸，且与所述负极耳连接；第二片体，所述第二片体沿所述短轴方向延伸，所述第二片体分别与所述第一片体、所述第三绝缘侧板和所述负极柱连接。
可选地，多个所述连接部沿所述长轴的延伸方向间隔开分布。
可选地，多个所述连接部串联连接。
本实用新型还提供了一种电池模组，包括上述任一所述的电池单元。
本实用新型还提供了一种车辆，包括上述任一所述的电池模组。
根据本实用新型的电池单元，将正极耳与壳体电连接，能够实现壳体带电，避免壳体腐蚀。通过使第一极耳和/或第二极耳包括多个连接部，可以优化电流路径，能够降低极芯的直流阻抗。
通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。
图1是根据本实用新型的一个实施例的电池的结构示意图；
图2是根据本实用新型的一个实施例的电池的爆炸图；
图3是根据本实用新型的实施例的极芯的局部结构示意图；
图4是根据本实用新型的实施例的极芯的第一极耳与正极引出片的连接示意图。
附图标记
电池100；
极芯10；
第一极耳11；第一连接部111；第一开口槽112；
第二极耳12；第二连接部121；第二开口槽122；
壳体20；腔室21；下部22；上盖23；
第一绝缘侧板30；
极柱盖板40；
防爆阀盖板50；
第二绝缘侧板60；
正极引出片70；
第三绝缘侧板80；
负极引出片90；第一片体91；第二片体92。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
下面结合附图对根据本实用新型实施例的电池单元100进行详细说明。
如图1至图4所示，根据本实用新型实施例的电池单元100包括壳体 20、极芯10、第一极柱和第二极柱。
具体而言，壳体20内限定有腔室21，极芯10设于腔室21，极芯10 包括第一极耳11和第二极耳12，第一极耳11与第二极耳12中的一个为正极耳，第一极耳11与第二极耳12中的另一个为负极耳，正极耳与壳体 20电连接，第一极耳11和/或第二极耳12远离极芯10的一端均包括多个间隔开分布的连接部，第一极柱与第一极耳11电连接，第二极柱与第二极耳12电连接。
换言之，根据本实用新型实施例的电池单元100主要由壳体20、极芯 10、第一极柱和第二极柱组成，在壳体20内形成有腔室21，腔室21具有容置作用，在腔室21内装载有极芯10。极芯10具有第一极耳11和第二极耳12。第一极耳11和第二极耳12的极性相反，当第一极耳11为正极耳时，第二极耳12为负极耳；当第一极耳11为负极耳时，第二极耳12为正极耳。
其中，正极耳与壳体20电连接，能够使壳体20和正极的电压一样，相当于壳体20带正电，提高电压。例如壳体20为铝壳，铝壳的电压提高，锂在反应时不会与高电压的铝壳反应，如果铝壳不带电或者出现负压，锂离子会嵌到铝里面，形成铝锂合金，对于铝壳造成腐蚀。
第一极耳11和/或第二极耳12远离极芯10的一端均包括多个间隔开分布的连接部。也就是说，正极耳和负极耳中的至少一个包括多个连接部，多个连接部间隔开分布。为了便于描述，可以将第一极耳11对应的连接部定义为第一连接部111，将第二极耳12对应的连接部定义为第二连接部 121。
其中，本实用新型的极芯10可以主要由第一极片、第一极耳11、第二极片、第二极耳12和隔膜组成，在第一极片上设有第一极耳11，在第二极片上设有第二极耳12，在第一极片和第二极片之间设有隔膜。
在第一极耳11或第二极耳12靠近壳体20且远离极芯10的一端可以包括多个间隔开分布的连接部时包括以下多种情况，下面以第一极耳11为例进行说明：
情况一
第一极耳11的第一端与第一极片连接，第一极耳11的第二端具有多个第一连接部111，相邻两个第一连接部111之间具有分隔槽，也就是说，第一极耳11的第一端为一个整体结构，第一极耳11的第二端为分隔结构。
情况二
第一极耳11被分隔为多个第一连接部111，相邻两个第一连接部111 之间间隔开分布，每个第一连接部111的一端直接与第一极片连接。
无论是情况一还是情况二，相对于现有技术中的一整片的第一极耳11 而言，本实用新型的第一极耳11的直流阻抗(DCR)更小，能够减小极芯 10的DCR。同样的，第二极耳12采用多个第二连接部121，也能够降低DCR，在此不作赘述。此外，第一极耳11与第二极耳12的极性相反，无论第一极耳11是正极耳还是负极耳，均可以将第一极耳11远离第一极片的端部分隔为多个连接部。
此外，电池单元100还包括第一极柱和第二极柱，第一极柱与第一极耳11电连接，第二极柱与第二极耳12电连接，能够起到联结作用。其中，与正极耳连接的为正极柱，与负极耳连接的为负极柱，正极柱可以通过壳体20与正极耳电连接。
由此，根据本实用新型实施例的电池单元100，将正极耳与壳体20 电连接，能够实现壳体20带电，避免壳体20腐蚀。通过使第一极耳11和 /或第二极耳12包括多个连接部，可以优化电流路径，能够降低极芯10的直流阻抗。
根据本实用新型的一个实施例，极芯10具有长轴和短轴，第一极耳 11设于长轴或短轴，第二极耳12设于长轴或短轴。在第一极耳11设置在长轴时，第二极耳12可以设置在长轴或者短轴；在第一极耳11设置在短轴时，第二极耳12可以设置在长轴或者短轴。例如，极芯10大致为类矩形件，具有长轴和短轴，其中长轴沿第一方向延伸，短轴沿第二方向延伸，第一方向与第二方向大体垂直设置。
在本实用新型的一些具体实施方式中，如图3所示，极芯10具有两个相对设置的长轴和两个相对设置的短轴，第一极耳11设于一个长轴，第二极耳12设于另一个长轴，第一极柱和第二极柱中的一个为正极柱，第一极柱和第二极柱中的另一个为负极柱，正极柱和负极柱均设于短轴。也就是说，正极耳和负极耳分别设置在长轴上且位于短轴的两侧，且正极耳和负极耳相对设置。
将正极耳设置在长轴，长轴的尺寸大于短轴的尺寸，对于第一方向的极芯10的降阻抗需求会大于对于第二方向的极芯10的降阻抗需求，因此在将第一极耳11设置在长轴上时，能够保证对于第一方向的降阻抗效果；而且短轴的尺寸有限，特别是对于刀片电池而言，将第一极耳11设置在长轴方向具有便于设置的优点。也就是说，通过在极芯10的长度方向的侧面设计有若干个连接部，有利于整个极芯10的电阻的降低，特别是对于长度较长的刀片电池。同样的，将负极耳也设置在长轴，且负极耳包括多个连接部，能够进一步提高降阻抗效果。
相对于现有技术中的将正极耳和负极耳分别设置在两个相对设置的短轴上的方案而言，现有技术的正极盖板通过整个铝壳过流来到极柱盖板 40，此时的DCR包括了铝壳的电阻。而本实用新型的正极的电流从侧面到达正极柱，能够减少铝壳的DCR。
根据本实用新型的一个实施例，如图4所示，电池单元100还包括正极引出片70，正极引出片70分别与正极耳和正极柱连接且电连接。例如，正极引出片70的第一端与正极耳的连接部连接，正极引出片70的第二端与正极柱连接。在本实施例中，通过正极引出片70可以实现正极耳和正极柱之间的电连接。其中正极引出片70可以为铝材，正极引出片70可以与正极耳焊接在一起。
根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，正极耳为具有第一开口槽112的折弯件，电池单元100还包括第一绝缘侧板30，第一绝缘侧板30 设于第一开口槽112，以使正极耳的至少一部分位于第一绝缘侧板30和正极引出片70之间。也就是说，在组装电池单元100时，可将正极耳折弯，此时正极耳形成为类“匚”字形，“匚”字形具有第一开口槽112，或者，正极耳形成为类“乛”字形，正极耳与极芯10的其他部件配合形成有第一开口槽112。
在本实施例中，通过在正极耳中设置有第一绝缘侧板30，在正极耳折叠后第一绝缘侧板30对正极耳有支撑作用，也就是说，通过采用第一绝缘侧板30能够防止正极耳受到正极引出片70的过度挤压，从而提高电池单元100的安全性能。
根据本实用新型的一个实施例，第一绝缘侧板30与极芯10通过胶粘层连接。也就是说，第一绝缘侧板30可以通过胶带固定在极芯10上，能够防止极芯10在电池单元100内部窜动。
在本实用新型的一些具体实施方式中，如图2所示，电池单元100还包括极柱盖板40，极柱盖板40设于短轴，极柱盖板40上设有正极柱和负极柱，极柱盖板40分别与壳体20和正极引出片70连接且电连接。也就是说，将正极柱和负极柱同时安装在极柱盖板40上，有利于加工生产。此外，通过在侧面设置正极耳，且正极耳具有连接部，正极的电流将会从侧面直接到达极柱盖板40，减少了壳体20的DCR。
根据本实用新型的一个实施例，如图4所示，正极引出片70沿长轴方向延伸，不仅能够有利于正极引出片70与正极柱连接，缩短所需正极引出片70的长度，而且还有利于正极引出片70与同样沿长轴延伸的正极耳连接。
在本实用新型的一些具体实施方式中，电池单元100还包括铝盖板，铝盖板设于极柱盖板40且与壳体20电连接，正极引出片70的第二端与铝盖板连接，铝盖板与正极柱电连接。在生产时，将正极引出片70与正极耳焊接后，与铝盖板焊接在一起，导通到正极柱。
根据本实用新型的一个实施例，如图4所示，电池单元100还包括负极引出片90，负极引出片90分别与负极耳和负极柱连接且电性连接。也就是说，负极耳的第一端可以与负极片连接，负极耳的第二端具有多个连接部，多个连接部与负极引出片90连接，负极引出片90与负极柱连接，实现负极片和负极柱之间的电连接，即负极引出片90导通到负极柱。负极引出片90可以是铜材，负极引出片90可以与负极耳焊接在一起。
在本实用新型的一些具体实施方式中，如图2所示，负极耳为具有第二开口槽122的折弯件，电池单元100还包括第二绝缘侧板60，第二绝缘侧板60设于第二开口槽122，以使负极耳的至少一部分位于第二绝缘侧板 60和负极引出片90之间，第二绝缘侧板60能够起到支撑作用，能够避免负极耳受到负极引出片90的过度挤压。
根据本实用新型的一个实施例，第二绝缘侧板60与极芯10通过胶粘层连接。也就是说，第二绝缘侧板60可以通过胶带固定在极芯10上，能够防止极芯10在电池单元100内部窜动。
根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，电池单元100还包括第三绝缘侧板80，第三绝缘侧板80设于短轴且位于负极引出片90和极芯10 之间，以使负极引出片90与极芯10绝缘，能够避免短路。其中第三绝缘侧板80可以为绝缘膜，绝缘膜可以沿电芯的长度方向设置一圈，能够起到对于负极引出片90的绝缘作用。壳体20可以包括下部22和上盖23，下部22设有槽，下部22和上盖23之间配合形成有腔室21。在包覆绝缘膜后，可以套入下部22，完成下部22和上盖23的焊接。
根据本实用新型的一个实施例，极芯10的长轴方向的尺寸为 700mm-800mm，短轴的尺寸为100mm左右，正极耳的第一连接部111沿长轴方向的尺寸为30mm-50mm。第一连接部111焊接在正极引出片70上的焊缝保持在26mm-46mm，焊缝如果太大容易焊穿。沿长轴方向的相邻设置的两个第一连接部111之间的间距保持在80mm-100mm。
同样的，负极耳的第二连接部121沿长轴方向的尺寸为30mm-50mm。第二连接部121焊接在负极引出片90上的焊缝保持在26mm-46mm。沿长轴方向的相邻设置的两个第二连接部121之间的间距保持在80mm-100mm。第二连接部121的数量可以根据电池的长度进行调整。
通过采用上述设计，能够对较长的刀片电池的侧面引出正极耳和负极耳，可以达到优化电流路径，减小电池内阻的目的。
在本实用新型的一些具体实施方式中，正极耳焊接在正极引出片70 上，负极耳焊接在负极引出片90上，正极引出片70和负极引出片90的厚度可以保持在1mm-2mm，此厚度可以在保证焊接强度的同时，降低焊接导致的形变程度。正极耳通过正极引出片70导电至正极柱上，负极耳通过负极引出片90导电至负极柱上，形成电流通路。
根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，负极引出片90包括第一片体91和第二片体92，第一片体91沿长轴方向延伸，且与负极耳连接，第二片体92沿短轴方向延伸，第二片体92分别与第一片体91、第三绝缘侧板80和负极柱连接，可以通过折弯的方式形成第一片体91和第二片体 92。在生产时，可以在将负极引出片90与负极耳焊接后，将负极引出片90折弯焊接在极柱盖板40的下表面。
在本实施例中，通过将负极引出片90分为第一片体91和第二片体92，不仅能够实现负极引出片90与负极耳连接，而且还能够与负极柱连接，并且不会占用过大的空间。
在本实用新型的一些具体实施方式中，如图4所示，多个连接部沿长轴的延伸方向间隔开分布，有利于加工生产。在极芯10应用于电池单元 100时，将多个连接部沿第一方向间隔开分布，不仅有利于正极引出片70 同时与多个连接部连接，而且有利于第一绝缘侧板30的安装，并且还能够减小阻抗。
根据本实用新型的一个实施例，多个连接部串联连接，在将极芯10 应用于电池单元100中时，可以将第一极耳11通过正极引出片70与壳体 20连接，实现壳体20带电。在本实施例中，通过采用串联连接的多个连接部，有利于正极引出片70同时与多个第一连接部111电连接。同样的，有利于负极引出片90同时与多个第二连接部121电连接，在此不作赘述。
根据本实用新型的一个实施例，电池单元100还包括防爆阀盖板50，防爆阀盖板50设于短轴且和极柱盖板40位于长轴的两侧。其中，通过壳体20、极柱盖板40和防爆阀盖板50可以通过焊接围合有密闭的腔室21。
下面结合具体实施例对根据本实用新型的电池单元100进行详细说明。
壳体20包括下部22和上盖23，壳体20的形状与极芯10的形状一致，极芯10为矩形件。极芯10具有长轴和短轴，长轴沿水平方向延伸，短轴沿上下方向延伸。在极芯10的上侧面伸出有正极耳，正极耳具有多个第一连接部111，在极芯10的下侧面伸出有负极耳。在下部22的左侧面设有极柱盖板40，在下部22的右侧面设有防爆阀盖板50。在极柱盖板40上设有正极柱和负极柱，极柱盖板40上设有铝盖板。
在电池单元100装配完成后，第二连接部121与负极引出片90焊接，第一连接部111形成为折弯件，第一连接部111的上表面与正极引出片70 焊接。电池单元100的电流通道可为：正极柱-铝盖板-正极引出片70-正极耳-正极片-负极片-负极耳-负极引出片90-负极柱。
总而言之，根据本实用新型实施例的电池单元100具有壳体20带电且过流的特性，具有减小电池内阻，防腐蚀的效果。
本实用新型实施例还提供了一种电池模组，该电池模组包括上述任一实施例所述的电池单元100。由于根据本实用新型实施例的电池单元100 延长了壳体20的寿命，降低了电池阻抗，因此根据本实用新型实施例的电池模组也具有上述优点，在此不作赘述。
本实用新型实施例还提供了一种车辆，该车辆包括上述任一实施例的电池模组，由于根据本实用新型实施例的电池模组延长了壳体20的寿命，降低了电池阻抗，因此根据本实用新型实施例的电池模组也具有上述优点，在此不作赘述。
虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种电池单元，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体内限定有腔室；
极芯，所述极芯设于所述腔室，所述极芯包括第一极耳和第二极耳，所述第一极耳与所述第二极耳中的一个为正极耳，所述第一极耳与所述第二极耳中的另一个为负极耳，所述正极耳与所述壳体电连接，所述第一极耳和/或所述第二极耳远离所述极芯的一端均包括多个间隔开分布的连接部；
第一极柱，所述第一极柱与所述第一极耳电连接；
第二极柱，所述第二极柱与所述第二极耳电连接；
所述极芯具有长轴和短轴，所述第一极耳设于所述长轴，所述第二极耳设于所述长轴。
2.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述极芯具有两个相对设置的长轴和两个相对设置的短轴，所述第一极耳设于一个所述长轴，所述第二极耳设于另一个所述长轴，所述第一极柱和所述第二极柱中的一个为正极柱，所述第一极柱和所述第二极柱中的另一个为负极柱，所述正极柱和所述负极柱均设于所述短轴。
3.根据权利要求2所述的电池单元，其特征在于，还包括：
正极引出片，所述正极引出片分别与所述正极耳和所述正极柱连接且电连接。
4.根据权利要求3所述的电池单元，其特征在于，所述正极耳为具有开口槽的折弯件，所述电池单元还包括：
第一绝缘侧板，第一绝缘侧板设于所述开口槽，以使所述正极耳的至少一部分位于所述第一绝缘侧板和所述正极引出片之间。
5.根据权利要求4所述的电池单元，其特征在于，还包括：
极柱盖板，所述极柱盖板设于所述短轴，所述极柱盖板上设有所述正极柱和所述负极柱，所述极柱盖板分别与所述壳体和所述正极引出片连接且电连接。
6.根据权利要求3所述的电池单元，其特征在于，所述正极引出片沿长轴方向延伸。
7.根据权利要求2所述的电池单元，其特征在于，还包括：
负极引出片，所述负极引出片分别与所述负极耳和所述负极柱连接且电性连接。
8.根据权利要求7所述的电池单元，其特征在于，所述负极耳为具有开口槽的折弯件，所述电池单元还包括：
第二绝缘侧板，所述第二绝缘侧板设于所述开口槽，以使所述负极耳的至少一部分位于所述第二绝缘侧板和所述负极引出片之间；
第三绝缘侧板，所述第三绝缘侧板设于所述短轴且位于所述负极引出片和所述极芯之间，以使所述负极引出片与所述极芯绝缘。
9.根据权利要求8所述的电池单元，其特征在于，所述负极引出片包括：
第一片体，所述第一片体沿所述长轴方向延伸，且与所述负极耳连接；
第二片体，所述第二片体沿所述短轴方向延伸，所述第二片体分别与所述第一片体、所述第三绝缘侧板和所述负极柱连接。
10.根据权利要求1或2所述的电池单元，其特征在于，多个所述连接部沿所述长轴的延伸方向间隔开分布。
11.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，多个所述连接部串联连接。
12.一种电池模组，其特征在于，包括权利要求1-11任一所述的电池单元。
13.一种车辆，其特征在于，包括权利要求12所述的电池模组。
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