CN112103456B - 电化学装置及电子装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种电化学装置，包括电极组件，电极组件包括第一极片，第一极片包括第一集流体和第一活性物质层，第一集流体具有长度方向和与长度方向垂直的宽度方向，第一活性物质层设置在第一集流体上。第一集流体还包括第一部件，第一部件设置于宽度方向的一侧，第一部件上未设置第一活性物质层。在宽度方向上，第一部件包括相互连接的第一段和第一部分，第一部分位于第一集流体在宽度方向的外侧，第一部分为螺旋卷绕形状。本公开一方面降低了电化学装置的短路风险，提高了安全可靠性；另一方面，在电化学装置端面形成通道，提高了电解液的浸润性。

Description

电化学装置及电子装置

技术领域

本公开涉及储能技术领域，尤其涉及一种电化学装置及电子装置。

背景技术

对于极耳与集流体一体成型，且极耳未经裁切的全极耳电池，全极耳位于电池两端，在电池制造过程中，一般需要对全极耳揉平后再进行焊接工艺，以使其端面致密。但端面揉平存在一些问题：产生很多毛刺、易产生金属屑，存在短路风险；揉平后表面平整，不利于电解液浸润。

发明内容

鉴于现有技术存在的缺陷，本公开目的在于提供一种电化学装置及电子装置，其能提高电池的安全可靠性且有利于电解液浸润。

在一些实施例中，本公开提供了一种电化学装置，包括电极组件，电极组件包括第一极片，第一极片包括第一集流体和第一活性物质层。第一集流体具有长度方向和与长度方向垂直的宽度方向，第一活性物质层设置在第一集流体上。第一集流体还包括第一部件，第一部件设置于宽度方向的一侧，第一部件上未设置第一活性物质层。在宽度方向上，第一部件包括相互连接的第一段和第一部分，第一部分位于第一集流体在宽度方向的外侧，第一部分为螺旋卷绕形状。

在一些实施例中，第一部分内部设置空腔。

在一些实施例中，电化学装置还包括第二部件。第二部件设置在第一部分的内部，或第二部件设置在第一部分的外表面。

在一些实施例中，第二部件为导电体。

在一些实施例中，第二部件包括至少一个第一凹槽，第一凹槽沿宽度方向设置。

在一些实施例中，第一部分包括至少一个第二凹槽，第二凹槽沿电极组件的轴向方向设置。

在一些实施例中，第一部件还包括第二部分，第二部分与第一段连接，第二部分与第一部分不连接，第二部分位于第一集流体在宽度方向的外侧。第二部分为螺旋卷绕形状，第一部分的螺旋卷绕的方向与第二部分的螺旋卷绕的方向相同或不同。

在一些实施例中，第一段上设置有绝缘层，绝缘层包括无机颗粒或粘结剂中的至少一种，无机颗粒包括氧化铝、二氧化硅、氧化镁、钛酸钡、二氧化钛、二氧化锆、氧化钡、氢氧化镁或者勃姆石中的至少一种。

在一些实施例中，第一部分的起始端或终止端中的至少一者通过焊印或导电胶固定。

在一些实施例中，电极组件还包括第二极片和隔离膜，第一极片、隔离膜和第二极片层叠卷绕多层。

在一些实施例中，位于相邻两层的第一部件通过第一部分连接。

在一些实施例中，第一部分设置有通孔。

在一些实施例中，本公开提供了一种电子装置，其包括本公开的电化学装置。

本公开的有益效果如下：本公开在电化学装置第一集流体宽度方向的外侧设置第一部分，且第一部分为螺旋卷绕形状，使第一部件的宽度方向的末端不在宽度方向处于向外露出的状态，一方面降低了短路风险，提高了电化学装置的安全可靠性；另一方面，提高了电解液的浸润性。

附图说明

图1是根据本公开的电化学装置的一实施例的立体图。

图2是根据图1的电化学装置沿D-D线切分后的结构示意图。

图3是根据本公开的第一极片的一实施例的示意图。

图4是根据本公开的第一极片的另一实施例的示意图。

图5是根据本公开的第一极片的又一实施例的示意图。

图6是根据本公开的电化学装置的另一实施例的立体图。

图7是图6的电化学装置的变形例。

图8是根据本公开的电化学装置的又一实施例的立体图。

图9是根据本公开的采用第二部件塑形的电化学装置的立体图。

图10是根据本公开的电化学装置的第一部件的一实施例的俯视图。

图11是根据本公开的粘贴保护胶的电化学装置的立体图。

图12是根据本公开的粘贴收尾胶的电化学装置的立体图。

图13是根据本公开的第二部件的一实施例的结构示意图。

图14是根据本公开的第二部件的另一实施例的结构示意图。

图15是根据本公开的第二部件的又一实施例的结构示意图。

图16是根据本公开的采用第二部件对第一部件塑形的示意图。

图17是根据本公开的采用外部设备对第一部件塑形的一实施例的示意图。

图18是根据本公开的第一部件端面进行导电胶固定的示意图。

图19是根据本公开的还一实施例的电化学装置的示意图。

图20是根据本公开的采用电化学装置的电子装置的立体图。

其中，附图标记说明如下：

100电子装置

10电化学装置

1电极组件

11第一极片

111第一集流体

1111第一部件

1111a第一部分

R2第二凹槽

1111b第二部分

1111c第一段

i绝缘层

1112主体部件

112第一活性物质层

12隔离膜

13第二极片

2第二部件

R1第一凹槽

L长度方向

W宽度方向

T厚度方向

H空腔

A导电胶

P保护胶

F收尾胶

Q外部设备

具体实施方式

附图示出本公开的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本公开的示例，本公开可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本公开。

在本公开的说明中，除非另有说明，术语“第一”、“第二”等仅用于说明和部件标识目的，而不能理解为相对重要性且相互存在关系。

参照图1和图2，在一实施例中，电化学装置10包括电极组件1，电极组件1包括第一极片11、第二极片13以及将第一极片11和第二极片13隔开的隔离膜12。

在一些实施例中，第一极片11、隔离膜12及第二极片13依次层叠卷绕多层，形成的结构为卷绕结构。隔离膜根据卷绕前插入的卷针形状，电极组件1可卷绕成圆柱状或者椭圆状，本申请对此并不限制。在未示出的另外一些实施例中，第一极片11、第二极片13及隔离膜12仅沿厚度方向T直接层叠，形成的结构为叠片结构。

图2为图1的电化学装置10沿D-D线切分后的结构示意图。参照图2，第一极片11包括第一集流体111和第一活性物质层112，第一集流体111具有长度方向L和与长度方向L垂直的宽度方向W，第一活性物质层112设置在第一集流体111上。第一集流体111包括第一部件1111，第一部件1111设置于第一集流体111宽度方向W的一侧，第一部件1111上未设置第一活性物质层112，仅在第一集流体111的主体部件1112上设置第一活性物质层112。在宽度方向W上，第一部件1111包括相互连接的第一段1111c和第一部分1111a，第一部分1111a位于第一集流体111在宽度方向W的外侧，第一部分1111a为螺旋卷绕形状。在一些实施例中，第一部件1111为极耳，用以将集流体汇集的电流导出。也即，第一部分1111a为位于宽度方向W外端部的极耳端面朝第一集流体111的方向回卷而形成。

在电化学装置10的第一集流体111宽度方向W的外侧设置第一部分1111a，且第一部分1111a为螺旋卷绕形状，使得第一部件1111的宽度方向W的末端不在宽度方向W处于向外露出的状态，第一部分1111a一方面降低了末端毛刺所带来的短路风险，提高了电化学装置10的安全可靠性；另一方面，在组成电极组件1后，螺旋卷绕形状的第一部分1111a没有经过揉平工艺，使得电极组件1的端面不会形成致密的揉平端面，可以使电解液更容易进入电极组件1的内部，提高了电解液的浸润性，同时螺旋卷绕形状的第一部分1111a可以使电极组件1相邻层的相同极性的极片接连，提高高倍率充放电能力。此外，由于螺旋卷绕形状的处于宽度方向W外侧的表面将用于与电化学装置10的输出端子(未示出)电连接(例如通过焊接)，无需揉平工艺，简化了制造工艺，提高了制造效率。

参照图3，第一集流体111具有长度方向L、与长度方向L垂直的宽度方向W以及与长度方向L、宽度方向W均垂直的厚度方向T。第一活性物质层112设置在第一集流体111沿厚度方向T的两侧面上，参照图4，第一活性物质层112也可以设置在第一集流体111沿厚度方向T的其中一个侧面上。例如，位于电极组件1最外侧的第一极片11的第一集流体111仅在沿厚度方向T的内侧的侧面上设置第一活性物质层112。第一部件1111(即极耳)设置于第一集流体111的宽度方向W的一侧，第一部件1111为第一集流体111的一部分，也就是说第一部件1111与第一集流体111的主体部件1112一体成型。

在一些实施例中，电极组件1沿长度方向L卷绕。

沿第一集流体111的宽度方向W，第一部件1111(即极耳)包括相互连接的第一段1111c和第一部分1111a。第一段1111c位于第一集流体111的主体部件1112和第一部分1111a之间。在一实施例中，第一段1111c的宽度为0.5mm至4mm，如果宽度小于0.5mm，则第一部分1111a容易与相邻的第二极片13的活性物质层(未示出)接触而发生短路，若宽度大于4mm则第一段1111c宽度过长，占用空间太大，损失电化学装置10的能量密度。

参照图3，第一段1111c上设置有绝缘层i，绝缘层i设置于第一段1111c沿宽度方向W的其中一侧上或两侧上，绝缘层i包括无机颗粒或粘结剂中的至少一种，无机颗粒包括氧化铝、二氧化硅、氧化镁、钛酸钡、二氧化钛、二氧化锆、氧化钡、氢氧化镁或者勃姆石中的至少一种。绝缘层i可以防止使用过程中隔离膜12错位或者收缩导致的第一部件1111(即极耳)与相邻的第二极片13的活性物质层(未标出)短路。

在一实施例中，绝缘层i的宽度为第一段1111c宽度的1/2～9/10。若绝缘层i的宽度小于第一段1111c宽度的1/2，第一部分1111a容易与活性物质层接触而发生短路，如果绝缘层i的宽度大于第一段1111c宽度的9/10则宽度过长，占用空间太大，损失电化学装置10的能量密度。

参照图4，第一部件1111还包括第二部分1111b。第二部分1111b与第一段1111c连接，第二部分1111b与第一部分1111a不连接，第二部分1111b位于第一集流体111在宽度方向W的外侧，第二部分1111b为螺旋卷绕形状。第一部分1111a的螺旋卷绕的方向与第二部分1111b的螺旋卷绕的方向相同或不同。

在一些实施例中，参照图4，第一部分1111a的螺旋卷绕的方向与第二部分1111b的螺旋卷绕的方向相同。

在一些实施例中，参照图5，第一部分1111a的螺旋卷绕的方向与第二部分1111b的螺旋卷绕的方向不同。电化学装置10中，相邻两个第一极片11上的第一部分1111a的螺旋卷绕的方向相同或不同，相邻两个第一极片11上的第二部分1111b的螺旋卷绕的方向相同或不同。

在一些实施例中，参照图6，相邻两个第一极片11上的第一部分1111a的螺旋卷绕的方向相同，相邻两个第一极片11上的第二部分1111b的螺旋卷绕的方向相同。

在一些实施例中，参照图7，相邻两个第一极片11上的第一部分1111a的螺旋卷绕的方向不同，相邻两个第一极片11上的第二部分1111b的螺旋卷绕的方向不同。

在一些实施例中，参照图8，电极组件1的第一极片11的第一段1111c上均设置有绝缘层i，大大降低了第一部分111a与第一活性物质层112发生接触短路的风险，提高了安全性能。在未示出的实施例中，电极组件1的第二极片12的第一段1111c上也都设置有绝缘层。

在一些实施例中，参照图9，在一实施例中，电化学装置10还包括第二部件2。第二部件2设置在第一部分1111a的外表面，第二部件2也随第一部分1111a一起卷绕。参照图9，第二部件2用于增加第一部分1111a在电极组件1轴向方向的投影面积。由此增加第一部分1111a与电化学装置10的输出端子(未示出)电连接的面积来提高高倍率充放电能力。此外，相邻层的同一极性上设置的第一部分1111a可以相互连接，也可以提高高倍率充放电能力。

在一些实施例中，参照图16，第二部件2还可以设置在第一部分1111a的内部，第二部件2随第一部分1111a一起卷绕。

第二部件2可以对第一部分1111a进行塑形，在一些实施例中，第二部件2沿第一集流体111宽度方向W的投影为图13所示的长条锯齿状，利用该长条锯齿状的第二部件2进行塑形得到的第一部分1111a的俯视图为图10所示的螺旋锯齿状，且相邻两层第一部分1111a的锯齿存在多个接触点或接触面，由此，位于相邻两层的第一部件1111通过第一部分1111a连接起来。相邻层的第一部件1111连接，可以降低电化学装置10的内阻，提高电化学装置10的大倍率充放电性能。

在一些实施例中，参照图14、图15，第二部件2沿第一集流体111宽度方向W的投影还可以是长条波浪形或者长条矩形，相应地，由长条波浪形或者长条矩形进行塑形得到的第一部分1111a的俯视图为螺旋波浪结构和螺旋矩形结构，显著增加第一部分1111a与电化学装置10的输出端子(未示出)电连接的面积。

参照图13至图15，设置在第一部分1111a内部的第二部件2包括至少一个第一凹槽R1。第一凹槽R1沿第一集流体111宽度方向W设置。第一凹槽R1使得在电化学装置10的长度方向L的端面上形成更多的电解液进入的孔道，能够提高电解液的浸润性。

参照图10，由于第一凹槽R1的存在，相应地，由第二部件2塑形而成的第一部分1111a也包括至少一个第二凹槽R2，第二凹槽R2沿电化学装置10的轴向方向设置，第二凹槽R2有利于提高电解液的浸润性。

在一些实施例中，第二部件2为导电体。在一些实施例中，第二部件2可以为金属片，具体地可以为铝片、镍片、铜片或其合金。

在一些实施例中，参照图17，还可以通过含有长条锯齿状、长条波浪形或者长条矩形塑形板的外部设备Q对第一部分1111a进行塑形，用于塑形的外部设备Q在第一部分1111a的宽度方向W的两侧对第一部分1111a进行塑形，塑形后的第一部分1111a沿宽度方向的投影为呈长条锯齿状、长条波浪形或者长条矩形，电极组件1卷绕完成后，第一部分1111a呈螺旋锯齿状、螺旋波浪结构或者螺旋矩形结构，增加了第一部分1111a与电化学装置10的输出端子(未示出)电连接的面积。此外，相邻两层第一部分1111a的锯齿也存在多个接触点或接触面，由此，位于相邻两层的第一部件1111通过第一部分1111a连接起来。相邻层的第一部件1111连接，可以降低电化学装置10的内阻，提高电化学装置10的大倍率充放电性能。第一部分1111a包括至少一个第二凹槽R2，第二凹槽R2沿电化学装置10的轴向方向设置，第二凹槽R2有利于提高电解液的浸润性。利用外部设备进行对第一部分1111a塑形，操作简单、使用更方便

在一些实施例中，电化学装置10的轴向方向为第一集流体宽度方向W。

在一些实施例中，参照图18，第一部分1111a的起始端或终止端中的至少一者通过焊印或导电胶A固定。由此保证第一部分1111a的结构稳定，进一步保证第一部分1111a在与电化学装置10的输出端子(未示出)电连接的稳定性。

在一些实施例中，第一部分1111a采用圆形、方形、椭圆形或者三角形回卷。

在一些实施例中，第一部分1111a可以有折痕(如图1所示)也可以无折痕(如图19所示)。

在一些实施例中，参照图1、图2以及图6-图9，第二极片13与第一极片11结构相同，在此不再赘述，具体地，第一极片11为正极极片，第二极片13为负极极片。

在一些实施例中，参照图11，电化学装置10还包括保护胶P，保护胶P沿电化学装置10的周向环绕电极组件1最外层第一极片11的第一部件1111，或保护胶P还沿电化学装置10的周向环绕电极组件1最外层第二极片13的第一部件1111。电化学装置10包括壳体，如果壳体是金属，保护胶P可以避免最外圈第一部分1111a与壳体接触，降低短路风险；如果壳体是铝塑膜包装袋，保护胶P则还可以避免第一部分1111a上可能的毛刺刺穿铝塑膜包装袋，防止短路的发生。

在一些实施例中，参照图12，电化学装置10还包括收尾胶F，粘贴在电化学装置10的螺旋卷绕的收尾处，以防止第一极片11、第二极片13和隔离膜12松散。

在一些实施例中，参照图18，第一部分1111a内部设置空腔H。空腔H的存在使得第一部分1111a形成螺旋卷绕形状时体积增大，提高了电化学装置10的电连接(例如焊接)面积，有利于极耳与输出端子之间的焊接。

在一些实施例中，第一部分1111a上设置有通孔，便于电解液浸润电极组件1。在一些实施例中，第一部分1111a上通过打孔设置通孔。

本公开的电化学装置10适用于任何使用其的装置。例如，手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具、储能装置等等。在一实施例中，电化学装置10应用于电子装置100，如图20所示。在图20中，电子装置100例如为手机。

上面详细的说明描述多个示范性实施例，但本文不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。

Claims (13)

1.一种电化学装置，包括电极组件，所述电极组件包括第一极片，所述第一极片包括第一集流体和第一活性物质层，所述第一集流体具有长度方向和与长度方向垂直的宽度方向，所述第一活性物质层设置在所述第一集流体上，

所述第一集流体还包括第一部件，所述第一部件设置于所述宽度方向的一侧，所述第一部件上未设置所述第一活性物质层，

其中，在所述宽度方向上，所述第一部件包括相互连接的第一段和第一部分，所述第一部分位于所述第一集流体在所述宽度方向的外侧，所述第一部分为螺旋卷绕形状。

2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一部分内部设置空腔。

3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电化学装置还包括第二部件，

所述第二部件设置在所述第一部分的内部，或所述第二部件设置在所述第一部分的外表面。

4.根据权利要求3所述的电化学装置，其中，所述第二部件为导电体。

5.根据权利要求3所述的电化学装置，其中，所述第二部件包括至少一个第一凹槽，所述第一凹槽沿所述宽度方向设置。

6.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，第一部分包括至少一个第二凹槽，所述第二凹槽沿所述电极组件的轴向方向设置。

7.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一部件还包括第二部分，所述第二部分与所述第一段连接，所述第二部分与所述第一部分不连接，所述第二部分位于所述第一集流体在所述宽度方向的外侧，

所述第二部分为螺旋卷绕形状，所述第一部分的螺旋卷绕的方向与所述第二部分的螺旋卷绕的方向相同或不同。

8.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一段上设置有绝缘层，所述绝缘层包括无机颗粒或粘结剂中的至少一种，所述无机颗粒包括氧化铝、二氧化硅、氧化镁、钛酸钡、二氧化钛、二氧化锆、氧化钡、氢氧化镁或者勃姆石中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一部分的起始端或终止端中的至少一者通过焊印或导电胶固定。

10.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电极组件还包括第二极片和隔离膜，所述第一极片、隔离膜和所述第二极片层叠卷绕多层。

11.根据权利要求10所述的电化学装置，其中，位于相邻两层的所述第一部件通过所述第一部分连接。

12.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一部分设置有通孔。

13.一种电子装置，其中，所述电子装置包括如权利要求1至12任一项 所述的电化学装置。

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