CN109962284A - 电化学装置及电化学装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种电化学装置及电化学装置的制造方法，其中，电化学装置包括：电极组件；第一外壳，第一外壳包括融合层，融合层与电极组件接触；和第二外壳，第二外壳包括热缩包裹层，第一外壳设置于第二外壳和电极组件之间。根据本申请的电化学装置，通过使第一外壳包括与电极组件接触的融合层，并在第一外壳的外部包裹第二外壳，可以有效地包覆第一外壳，提高电化学装置使用的安全性，同时可以进一步地改善电化学装置尺寸空间利用率，提升电化学装置体积能量密度。

Description

电化学装置及电化学装置的制造方法
技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体而言，尤其是涉及一种电化学装置及电化学装置的制造方法。
背景技术
电池包括电芯、电解液和外包装膜，外包装膜主要由融合层、金属层和绝缘保护层复合而成，电芯封装后，将电芯的封印边进行折边及对封印边的断面裸漏金属层包裹U型包胶带(或胶水)，但是电池的尺寸空间利用率仍不充分。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种电化学装置，所述电化学装置具有尺寸空间利用率高、安全性高的优点。
本申请还提出一种电化学装置的制造方法，所述电化学装置的制造方法适用于上述电化学装置。
根据本申请实施例的电化学装置，包括：电极组件；第一外壳，所述第一外壳包括融合层，所述融合层与所述电极组件接触；和第二外壳，所述第二外壳包括热缩包裹层，所述第一外壳设置在所述第二外壳和电极组件之间。
根据本申请实施例的电化学装置，通过使第一外壳包括与电极组件接触的融合层，并在第一外壳的外部包裹第二外壳，可以有效地包覆第一外壳，提高电化学装置使用的安全性，同时可以进一步地改善电化学装置尺寸空间利用率，提升电化学装置体积能量密度。
根据本申请的一些实施例，所述第一外壳包括：第一主体部；第二主体部，所述第一主体部和所述第二主体部限定出用于容纳所述电极组件的容纳腔。
在本申请的一些实施例中，所述第一外壳为一体成型件，所述第一主体部上设有嵌入槽，所述第二主体部与所述第一主体部连接以遮挡所述嵌入槽并限定出所述容纳腔，所述电极组件嵌设在所述嵌入槽内。
根据本申请的一些实施例，所述第二外壳的厚度为10-110微米。
根据本申请的一些实施例，所述第二外壳含有树脂层和橡胶层中的至少一种。
根据本申请的一些实施例，所述第二外壳为热缩管。
根据本申请的一些实施例，所述电化学装置为软包电池。
根据本申请实施例的电化学装置的制造方法，所述电化学装置为上述电化学装置，所述制造方法包括：选取第一外壳，封装第一外壳以容纳电极组件；将所述第一外壳置于第二外壳中进行热处理使所述第二外壳收缩贴覆在所述第一外壳的表面。
根据本申请的一些实施例，在封装第一外壳之前，对第一外壳冲压以形成嵌入槽，将电极组件放入所述嵌入槽内，翻折所述第一外壳上未加工有所述嵌入槽的部分，以遮挡所述嵌入槽。
根据本申请的一些实施例，所述封装第一外壳采用热封头对所述第一外壳的两个非注电解液的开口边进行封装。
根据本申请实施例的电化学装置的制造方法，通过使第一外壳包括与电极组件接触的融合层，并在第一外壳的外部包裹第二外壳，可以有效地包覆第一外壳，提高电化学装置使用的安全性，同时可以进一步地改善电化学装置尺寸空间利用率，提升电化学装置体积能量密度。
本申请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，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本申请实施例的电化学装置的第一外壳和电极组件的结构示意图；
图2是沿图1中A-A线的截面图；
图3是根据本申请实施例的电化学装置的结构示意图；
图4是沿图3中B-B线的截面图。
附图标记：
电化学装置100，
电极组件1，
第一外壳2，金属层21，融合层22，第一主体部23，嵌入槽231，第二主体部24，
第二外壳3。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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”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；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请所述电化学装置100包括所有其中发生电化学反应的装置。具体的，电化学装置100包括所有种类的原电池，二次电池，燃料电池，太阳能电池和电容器，例如超级电容器。特别优选锂二次电池，包括锂金属二次电池，锂离子二次电池，锂聚合物二次电池和锂离子聚合物二次电池。
下面参考图1-图4描述根据本申请的一个实施例的电化学装置100为锂电池。
如图1-图4所示，根据本申请实施例的电化学装置100，包括：电极组件1、第一外壳2和第二外壳3。
具体而言，如图1和图2所示，第一外壳2包括融合层22(例如由聚合物制成的层状结构)，融合层22与电极组件1接触。如图1所示，当电极组件1放在第一外壳2内时，第一外壳2上的融合层22受热可以使相互接触的融合层22融合在一起以使第一外壳2包裹在电极组件1的外周。
如图3和图4所示，第二外壳包括热缩包裹层3，第一外壳2设置在第二外壳3和电极组件1之间。由此，可以实现对第一外壳2的包裹，提高电化学装置100的安全性和可靠性。
相关技术中，第一外壳包裹在电极组件外周，第一外壳主要由融合层、金属层和绝缘保护层复合而成，其中融合层靠近电极组件设置、金属层次之、绝缘保护层位于最外层，第一外壳的断面有金属层裸露，。但是由于第一外壳由三层构成，且断面包裹有包胶带或滴有胶水，所以，电化学装置的空间利用率仍不充分。
而本申请的第一外壳2包括融合层22,其可以进一步地改善电化学装置100尺寸空间利用率不足的问题，另外，本申请的第二外壳3可以包覆金属层21，提高电化学装置100的使用安全性。
根据本申请实施例的电化学装置100，通过使第一外壳2包括与电极组件1接触的融合层22，并在第一外壳2的外部包裹第二外壳3，可以有效地包覆第一外壳2，提高电化学装置100使用的安全性，同时可以进一步地改善电化学装置100尺寸空间利用率，提升电化学装置100体积能量密度。
在本申请的一些实施例中，如图2所示，第一外壳5还包括金属层21，金属层21与融合层22层叠设置，当电极组件1放在外壳2内时，外壳2上的融合层22受热可以使相互接触的融合层22融合在一起以使外壳2包裹在电极组件1的外周，此时金属层21裸露在外壳2的外表面上。
在本申请的一些实施例中，第一外壳2包括第一主体部23和第二主体部24，第一主体部23和第二主体部24限定出用于容纳电极组件1的容纳腔。第二主体部24上的融合层22和第一主体部23上的融合层22热处理后融合在一起，从而将电极组件1包裹在第一外壳2内。
进一步地，如图1所示，第一外壳2为一体成型件，第一外壳2包括第一主体部23和第二主体部24，第一主体部23上设有嵌入槽231，电极组件1嵌设在嵌入槽231内，其中嵌入槽231可以由冲压工艺形成，第二主体部24与第一主体部23连接以遮挡嵌入槽231并限定出容纳腔。从而将电极组件1包裹在第一外壳2内。在图1所示的示例中，第一外壳2包括第一主体部23和第二主体部24，第一主体部23和第二主体部24为一体成型件，第二主体部24设在第一主体部23的一端，第一主体部23上融合层22侧冲压形成有嵌入槽231，第二主体部24相对第一主体部23弯折后遮挡嵌入槽231的开口，第二主体部24上的融合层22和第一主体部23上的融合层22热处理后融合在一起，从而将电极组件1包裹在第一外壳2内。
当然，本申请不限于此，嵌入槽231还可以开设在第二主体部24上，或第一主体部23和第二主体部24均开设部分嵌入槽231。另外，第一主体部23和第二主体部24可以为两块相同材料的片材，在第二主体部24遮挡第一主体部23上的嵌入槽231时，只要保证第一主体部23和第二主体部24上的融合层22相对即可。
在本申请的一些实施例中，金属层21的厚度为20-90微米，融合层22的厚度为20-90微米。由此，可以改善电化学装置100尺寸空间的利用率，提升电化学装置100体积能量密度。进一步地，金属层的厚度为25-45微米，融合层的厚度为25-45微米。由此，可以更好地改善电化学装置100尺寸空间的利用率，提升电化学装置100体积能量密度。具体地，金属层21的厚度为30微米，融合层22的厚度为30微米。由此，不但可以改善电化学装置100尺寸空间的利用率，提升电化学装置100体积能量密度，还便于第一外壳2的加工，节约生产周期，降低生产成本。
在本申请的一些实施例中，金属层21为铝层。当然，本申请不限于此，金属层21还可以为钢或不锈钢等。
在本申请的一些实施例中，第二外壳3的厚度为10-110微米。由此，可以改善电化学装置100尺寸空间的利用率，提升电化学装置100体积能量密度。进一步地，第二外壳的厚度为15-55微米。由此，可以更好地改善电化学装置100尺寸空间的利用率，提升电化学装置100体积能量密度。具体地，第二外壳3的厚度为100微米。由此，不但可以改善电化学装置100尺寸空间的利用率，提升电化学装置100体积能量密度，还便于第二外壳3的加工，节约生产周期，降低生产成本。
在本申请的一些实施例中，第二外壳3为树脂层或橡胶层。具体地，第二外壳可以为涤纶树脂层、PVC(聚氯乙烯树脂)层、PP(聚丙烯)层、PO(聚烯烃)层、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)层、PVC(聚氯乙烯)层、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)层、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)层、PE(聚乙烯)层、PTFE(聚四氟乙烯)层、硅胶层。上述材料的第二外壳3可以保证电化学装置100使用的安全性。
在本申请的一些实施例中，第二外壳3为热缩管。将嵌有电极组件1的第一外壳2内置于热缩管内进行热处理以使热缩管收缩贴在第一外壳2表面，实现第一外壳2上裸露金属层21的包裹。
在本申请的一些实施例中，电化学装置100为软包电池。软包电池具有安全性能好、重量轻、容量大、内阻小等优点。
下面参考图1-图4描述根据本申请实施例的电化学装置100的制造方法，其中，电化学装置100为上述电化学装置100。制造方法包括：
首先，选取第一外壳2，封装第一外壳2以容纳电极组件1，将第一外壳2置于第二外壳3中进行热处理使第二外壳3收缩贴覆在第一外壳2的表面，实现第一外壳2裸露金属层21的包裹处理和折边的固定。
根据本申请实施例的电化学装置100的制造方法，通过使第一外壳2包括靠近电极组件1的融合层22和裸露在外的金属层21，并在金属层21的外部包裹第二外壳3，可以有效地包覆金属层21，提高电化学装置100使用的安全性，同时可以进一步地改善电化学装置100尺寸空间利用率，提升电化学装置100体积能量密度。
进一步地，在封装第一外壳2之前，对第一外壳2冲压以形成嵌入槽231，然后将电极组件1放入嵌入槽231内，并翻折第一外壳2上未加工有嵌入槽231的部分，以遮挡嵌入槽231。
再进一步地，封装第一外壳2采用热封头对第一外壳2的两个非注电解液的开口边进行封装，再采用干燥、注液、静置、化成、抽液热封工序，对第一外壳2裁切封印边，并翻折封印边。
在本申请的一些实施例中，嵌入槽231的开口处的边缘与第一外壳2体坯件的边缘具有预定距离。由此，便于融合层22进行融合，以将电极组件1密封在第一外壳2内。
下面参考图1-图4描述根据本申请一个具体实施例的电化学装置100及其制造方法，值得理解的是，下述描述只是示例性得，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
如图1-图4所示，根据本申请实施例的电化学装置100，包括电极组件1、第一外壳2和第二外壳3。
具体而言，如图1和图2所示，第一外壳2为矩形，第一外壳2在其厚度方向上包括层叠设置的金属层21和融合层22。在第一外壳2的长度方向上，第一外壳2包括相同大小的第一主体部23和第二主体部24，第一主体部23上冲压形成有容纳电极组件1的矩形嵌入槽231，嵌入槽231的开口处的一侧边缘与第二主体部24和第一主体部23的分界线平齐，嵌入槽231的开口处远离第二主体部24的三条边缘均与第一外壳2的边缘具有预定距离，其中嵌入槽231开口处相对的两侧的边缘与第一外壳2的边缘的距离相等。第二主体部24可以翻折180°与嵌入槽231相对，此时第一主体部23上的融合层22与第二主体部24上的融合层22接触，通过热处理可以使第二主体部24的边缘与第一主体部23上未开槽部分融合在一起，实现对电极组件1的封装。封装完成后，将第一主体部23上未开槽部分通过垂直翻折紧靠嵌入槽231的侧壁。
其中，金属层21为铝层，金属层21的厚度为30微米，融合层22为聚合物层，融合层22的厚度为30微米。
另外，电极组件1通过由隔离膜彼此隔开的阴极和阳极卷绕或叠片制成，由此，可以使电极组件1的表面积最大化。嵌入槽231内还设有电解液，电解液浸润游离在电极组件1内部和周围，并与电极组件1内置于第一外壳2内部。
如图3和图4所示，第二外壳3包裹在第一外壳2的外周，实现第一外壳2表面裸漏金属层21的包覆以及折边的可靠固定。其中，第二外壳3为热缩管，第二外壳3的厚度为100微米。
根据本申请的电化学装置100，仅靠一层第二外壳3就实现了电池第一外壳2裸漏金属层21的包裹处理和折边的固定，相对现有电池结构节省了三层胶带(或胶水)和两层绝缘层厚度，从而可实现电化学装置100尺寸空间利用率的更大化，提升电化学装置100能量密度。
下面以3399C8型号的软包电池为例(电池厚度3.3mm，电池宽度99mm，电池长度128mm)描述电化学装置100的制造方法。
隔离膜置于阴极和阳极之间，并彼此相互卷绕形成电极组件1。根据电极组件1尺寸在由30um融合层22和30um铝复合而成的第一外壳2上冲压出嵌入槽231，并将电芯置放于该嵌入槽231内，随后将铝塑复合第一外壳2的另一侧180°翻折与嵌入槽231相对，从而将电极组件1包裹在铝塑复合第一外壳2的嵌入槽231内部。采用热封头对铝塑复合第一外壳2的两个非注电解液的开口边进行封装，随后经过干燥、注液、静置、化成、抽液热封等一系列工序获得封装好的软包电池，再进行裁切封印边并翻折封印边使其靠近电极组件1主体侧壁。将电池内置于厚度为100um的PVC热缩管中进行热处理使热缩管收缩紧贴覆在第一外壳2表面，实现第一外壳2裸漏金属层21的包裹处理和折边的固定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电化学装置，其特征在于，包括：
电极组件；
第一外壳，所述第一外壳包括融合层，所述融合层与所述电极组件接触；和
第二外壳，所述第二外壳包括热缩包裹层，所述第一外壳设置于第二外壳和电极组件之间。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一外壳包括：
第一主体部；
第二主体部，所述第一主体部和所述第二主体部限定出用于容纳所述电极组件的容纳腔。
3.根据权利要求2所述的电化学装置，其特征在于，所述第一外壳为一体成型件，所述第一主体部上设有嵌入槽，所述第二主体部与所述第一主体部连接以遮挡所述嵌入槽并限定出所述容纳腔，所述电极组件嵌设在所述嵌入槽内。
4.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第二外壳的厚度为10-110微米。
5.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第二外壳含有树脂层和橡胶层中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第二外壳为热缩管。
7.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置为软包电池。
8.一种电化学装置的制造方法，其特征在于，所电化学装置池为根据权利要求1-7中任一项所述的电化学装置，所述制造方法包括：
选取第一外壳，封装第一外壳以容纳电极组件；
将所述第一外壳置于第二外壳中进行热处理使所述第二外壳收缩贴覆在所述第一外壳的表面。
9.根据权利要求8所述的电化学装置的制造方法，其特征在于，在封装第一外壳之前，对第一外壳冲压以形成嵌入槽，将电极组件放入所述嵌入槽内，翻折所述第一外壳上未加工有所述嵌入槽的部分，以遮挡所述嵌入槽。
10.根据权利要求8所述的电化学装置的制造方法，其特征在于，所述封装第一外壳采用热封头对所述第一外壳的两个非注电解液的开口边进行封装。
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