CN113097660A - 电化学装置及应用其的用电装置 - Google Patents

Abstract

一种电化学装置及应用其的用电装置。电化学装置包括电极组件，电极组件包括：第一极片；第二极片；设置在第一极片和第二极片之间的隔离膜；第一极耳及第二极耳，第一极耳和第二极耳与第一极片电连接；设置于第一极耳和第二极耳之间的第一热敏电阻层，第一极耳和第二极耳通过第一热敏电阻层电连接，第一热敏电阻层的电阻值与第一热敏电阻层的温度成正比。第一热敏电阻层的电阻值与其温度成正比，当电化学装置发生过热甚至热失控时，第一热敏电阻层的温度升高使第一热敏电阻层的电阻值增大，从而减小电流以达到减缓或阻隔热失控并保护电化学装置的效果，当电化学装置内部温度降低后，第一热敏电阻层温度降低使电化学装置恢复工作。

Description

电化学装置及应用其的用电装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电化学装置及应用其的用电装置。

背景技术

软包电池具有重量轻、形状灵活、能量密度高等优点，随着软包电池工艺成熟化，其在消费电子、电动汽车和电动工具等领域被广泛的应用。其中，多极耳软包电池可实现大倍率、高功率充放电，但在电池大倍率、高功率充放电的同时，电池的安全问题也倍受关注。多极耳软包电池因温度过高、电流过大而可能导致的电池自燃、爆炸等安全问题。现有技术中，对于多极耳软包电池，一般采用外接电路保护板或终端设备进行保护，但，依靠外接电路保护板或终端设备进行保护仅仅只能切断外接的用电设备与电芯之间的连接，电芯本身无安全保护功能，切断外接电路后电芯依旧存在自燃、爆炸等安全风险，不能及时有效保护电芯安全和减小损害。

如何解决上述问题，提供一种可保护电芯并的技术方案，是本领域技术人员需要考虑的。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本申请提供一种电化学装置。

本申请实施例提供一种电化学装置，包括电极组件，所述电极组件包括：第一极片；第二极片；设置在所述第一极片和第二极片之间的隔离膜；第一极耳及第二极耳，所述第一极耳和所述第二极耳与所述第一极片电连接；和设置于所述第一极耳和第二极耳之间的第一热敏电阻层，所述第一极耳和所述第二极耳通过所述第一热敏电阻层电连接，所述第一热敏电阻层的电阻值与所述第一热敏电阻层的温度成正比。进一步的，所述第一热敏电阻层的电阻值与其温度成正比，即，当所述电化学装置发生过热甚至热失控时，所述第一热敏电阻层的温度升高，使得所述第一热敏电阻层的电阻值显著增大，从而减小电流以达到减缓或阻隔热失控并保护所述电化学装置的效果；且，当所述电化学装置内部温度降低后，所述第一热敏电阻层温度降低并使所述第一热敏电阻层的电阻值随之降低，使所述电化学装置恢复工作。

在一种可能的实施方式中，所述第二极耳包括相背的第一表面及第二表面，所述第一热敏电阻层设于所述第一表面，且所述电极组件还包括：第三极耳，所述第三极耳设置于所述第二极耳远离第一极耳的一侧，所述第三极耳与所述第一极片电连接；第二热敏电阻层，所述第二热敏电阻层设置在所述第二极耳和第三极耳之间，所述第二极耳和所述第三极耳通过所述第二热敏电阻层电连接，所述第二热敏电阻层的电阻值与所述第二热敏电阻层的温度成正比；和设置在所述第二表面的导电胶，所述导电胶与所述第二热敏电阻层电连接。进一步的，除所述第一热敏电阻层外，所述电化学装置的极耳束结构中还可包括第二热敏电阻层，即所述电化学装置的极耳束结构中可设置有多层热敏电阻材料，使得多个极耳之间均可设置有热敏电阻材料，当所述电化学装置的任一极片发生过热或热失控时，与所述极片对应的所述极耳上涂布的热敏电阻材料可快速反应以减缓或阻止热失控的发展或蔓延。

在一种可能的实施方式中，所述电化学装置还包括：电连接件，用于电连接所述电化学装置和负载；所述电极组件还包括第三热敏电阻层，所述电连接件和所述第一极耳通过所述第三热敏电阻层电连接，所述第三热敏电阻层的电阻值与所述第三热敏电阻层的温度成正比。进一步的，所述电极组件通过所述电连接件与外部的所述负载电连接，通过在所述负载与所述第一极耳之间设置所述第三热敏电阻层，可在所述电化学装置过热或发生热失控时及时减弱或断开所述电极组件与所述负载之间的电连接，降低所述电化学装置继续以非正常状态工作并发热，提升所述电化学装置的安全性。

在一种可能的实施方式中，所述电连接件设置在所述第一极耳弯曲形成的空间内，所述电连接件包括第一部分及第二部分，所述第一部分通过所述第三热敏电阻层与所述第一极耳电连接，所述第二部分与所述第一极耳绝缘设置。

在一种可能的实施方式中，所述电极组件还包括：第四极耳和设置于所述第四极耳上的第五极耳，所述第四极耳和第五极耳与所述第二极片电连接；和设置于所述第四极耳和第五极耳之间的第四热敏电阻层，所述第四极耳和所述第五极耳通过所述第四热敏电阻层电连接，所述第四热敏电阻层的电阻值与所述第四热敏电阻层的温度成正比。进一步的，所述电化学装置中，与所述第一极片及所述第二极片连接的极耳表面均可设置有热敏电阻层，使得当所述电化学装置发生过热或热失控时，所述第一极片与所述第二极片的输出电流均可对应减小，以及时减缓或阻断所述电化学装置的异常发热，提升所述电化学装置的安全性。

在一种可能的实施方式中，所述电极组件由所述第一极片，第二极片和所述隔离膜卷绕而成，所述第一极耳和所述第二极耳从所述电极组件的第一端部伸出，所述第四极耳和第五极耳从所述电极组件的第二端部伸出。

在一种可能的实施方式中，所述第一热敏电阻层包括热敏材料、导电剂以及粘结剂，其中，所述热敏材料的质量占比范围20％至90％。进一步的，当所述热敏材料占比过低时(小于20％)，所述电化学装置发生热失控时所述热敏材料所带来的电阻增加幅度较低，无法达到对所述电化学装置进行短路保护目的；当所述热敏材料占比过高时(大于90％)，所述热敏材料的导电性不足，所述热敏材料的固有电阻过大导致所述电化学装置容量低于额定值，且此时所述热敏材料与附着物粘结强度较低，使得导热不及时而不能有效地达到对所述电化学装置进行短路保护目的。

在一种可能的实施方式中，所述第一热敏电阻层包括聚苯胺改性聚乙烯蜡、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、环氧树脂、和钛酸钡组成的组合中的一种或多种。

在一种可能的实施方式中，所述第一热敏电阻层的厚度范围为1μm至20μm。进一步的，当所述热敏材料厚度过小时(厚度小于1μm)，所述电化学装置发生热失控时所述热敏材料所带来的电阻增加幅度较低，无法达到对所述电化学装置进行短路保护目的；当所述热敏材料厚度过大时(厚度大于20μm)，所述热敏材料的固有电阻过大导致所述电化学装置容量低于额定值，使所述电化学装置的能量密度损耗较大。

本申请还提供一种用电装置，包括本体以及设置于所述本体内部的电化学装置，所述电化学装置为所述用电装置提供电能，所述电化学装置为前述的电化学装置。

相比于现有技术，本申请的电化学装置，所述第一热敏电阻层的电阻值与其温度成正比，即，当所述电化学装置发生过热甚至热失控时，所述第一热敏电阻层的温度升高，使得所述第一热敏电阻层的电阻值显著升高，从而减小电流以达到减缓或阻隔热失控并保护所述电化学装置的效果；且，当所述电化学装置内部温度降低后，所述第一热敏电阻层温度降低并使所述第一热敏电阻层的电阻值随之降低，使所述电化学装置恢复工作。

附图说明

图1为本申请一实施例的电化学装置的示意图。

图2为本申请一实施例的电极组件的示意图。

图3为本申请一实施例的电化学装置的局部放大示意图。

图4为本申请一实施例的电化学装置的局部放大示意图。

图5为本申请一实施例的电极组件的示意图。

图6为本申请一实施例的电化学装置的局部放大示意图。

图7为本申请另一实施例的电极组件的示意图。

图8为本申请一实施例的用电装置的示意图。

主要元件符号说明

电化学装置 1

电极组件 10

第一端部 101

第二端部 102

第一极片 11、1101、1102、1103、1104、1105

第二极片 12、1201、1202、1203、1204、1205

隔离膜 13

电连接件 14

第一电连接件 1401

第二电连接件 1402

第一部分 141

第二部分 142

绝缘层 143

极耳束 150

正极极耳束 1501

负极极耳束 1502

第一极耳 151

容置结构 1510

第二极耳 152

第一表面 1521

第二表面 1522

第三极耳 153

第四极耳 154

第五极耳 155

第一热敏电阻层 161

第二热敏电阻层 162

第三热敏电阻层 163

第四热敏电阻层 164

用电装置 100

本体 120

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

以下描述将参考附图以更全面地描述本申请内容。附图中所示为本申请的示例性实施例。然而，本申请可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例。提供这些示例性实施例是为了使本申请透彻和完整，并且将本申请的范围充分地传达给本领域技术人员。类似的附图标记表示相同或类似的组件。

本文使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，而不意图限制本申请。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式。此外，当在本文中使用时，“包括”和/或“包含”和/或“具有”，整数，步骤，操作，组件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征，区域，整数，步骤，操作，组件，组件和/或其群组。

除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本申请所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。此外，除非文中明确定义，诸如在通用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关技术和本申请内容中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于正式的含义。

以下内容将结合附图对示例性实施例进行描述。须注意的是，参考附图中所描绘的组件不一定按比例显示；而相同或类似的组件将被赋予相同或相似的附图标记表示或类似的技术用语。

下面参照附图，对本申请的具体实施方式作进一步的详细描述。

如图1至图4所示，本申请实施例提供一种电化学装置1。

电化学装置1可以是包含裸电芯和电解质的电池。电池例如是二次电池(如锂离子二次电池、钠离子电池、镁离子电池等)、一次电池(如锂一次电池等)等，但并不限于此。

电化学装置1包括电极组件10。电极组件10可以是裸电芯。裸电芯可以是将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序堆叠形成的层叠结构体，也可以是将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序堆叠后经卷绕得到的卷绕结构体。其中，隔离膜处于正极极片与负极极片之间起到隔离的作用。图1中示出的是卷绕结构的电极组件10。

电极组件10包括第一极片11、第二极片12以及设置在第一极片11和第二极片之间的隔离膜13，电极组件10由第一极片11，第二极片和隔离膜13卷绕而成。第一极片11可以是正极极片或负极极片。第二极片12与第一极片11极性相反。例如，第一极片11是正极极片，第二极片是负极极片。反之，第一极片11是负极极片，第二极片12是正极极片。

电极组件10包括多个第一极片11。如图2所示，电极组件10包括第一极片1101、第一极片1102、第一极片1103、第一极片1104以及第一极片1105。

电极组件10包括多个极耳。多个极耳与所述电极组件10的多个极片电连接。多个极耳堆叠形成极耳束150。例如，多个正极极耳堆叠形成正极极耳束1501。多个负极极耳堆叠形成负极极耳束1502。正极极耳束1501和负极极耳束1502可以设置在电极组件10的头尾两端或同一端。

在电极组件10的极耳束150中，多个极耳之间设置有至少一个热敏电阻层。当电化学装置1的某一极片发生过热或热失控时，与所述极片电连接所述极耳上涂布的热敏电阻层可快速反应以减缓或阻止热失控的发展或蔓延。在一些实施例中，每两个相邻的极耳之间都设置有热敏电阻层。在一些实施例中，部分相邻的极耳之间设置有热敏电阻层，部分相邻的极耳之间未设置热敏电阻层。

具体的，当电极组件10处于热失控状态，且温度达到某一特定温度(100～150℃)时，热敏电阻层中的热敏材料的阻抗会大幅增加几乎变成绝缘体，从而减小电流达到保护目的。通过设置热敏电阻层可使电化学装置1获得响应速度快、灵敏度高的保护机制，以提升电化学装置1的安全性。

如图3所示，电极组件10还包括第一极耳151、第二极耳152以及设置于第一极耳151和第二极耳152之间的第一热敏电阻层161。第一极耳151及第二极耳152与第一极片11电连接。具体的，第一极耳151与第一极片1101电连接，第二极耳152与第一极片1102电连接，第三极耳153与第一极片1103电连接，第一极片1104及第一极片1105可分别与正极极耳束1501中的其他极耳中的一个电连接。第一极耳151和第二极耳152通过第一热敏电阻层161电连接，第一热敏电阻层161的电阻值与第一热敏电阻层161的温度成正比。

进一步的，第一热敏电阻层161的电阻值与其温度成正比，即，当电化学装置1发生过热甚至热失控时，第一热敏电阻层161的温度升高，使得第一热敏电阻层161的电阻值显著增大，从而减小电流以达到减缓或阻隔热失控并保护电化学装置1的效果；且，当电化学装置1内部温度降低后，第一热敏电阻层161温度降低并使第一热敏电阻层161的电阻值随之降低，使电化学装置1恢复工作。

除第一热敏电阻层161外，电化学装置1的极耳束150中还可包括第二热敏电阻层162，即电化学装置1的极耳束150中可设置有多层热敏电阻材料，使得多个极耳之间均可设置有热敏电阻材料，当电化学装置1的任一极片发生过热或热失控时，与所述极片电连接所述极耳上涂布的热敏电阻材料可快速反应以减缓或阻止热失控的发展或蔓延。在本实施例中，极耳束150可卷绕于电极组件10头部内以节省空间，并提高电化学装置1的能量密度；在其他实施例中，极耳束150亦可不折叠并直接引出电极组件10以克服部分极耳难以折叠的问题。

于一实施例中，电极组件10还包括第三极耳153及第二热敏电阻层162，第三极耳153设置于第二极耳152远离第一极耳151一侧，第二热敏电阻层162设置在第二极耳152和第三极耳153之间，第二极耳152和第三极耳153通过第二热敏电阻层162电连接，第二热敏电阻层162的电阻值与第二热敏电阻层162的温度成正比。

于一实施例中，第二极耳152包括相背的第一表面1521及第二表面1522，第一表面1521朝向第一极耳151，第一热敏电阻层161设于第一表面1521，第二表面1522朝向第三极耳153，第三极耳153与第一极片11电连接。

于一实施例中，电极组件10还包括第三热敏电阻层163，电连接件14和第一极耳151通过第三热敏电阻层163电连接，第三热敏电阻层163的电阻值与第三热敏电阻层163的温度成正比。

进一步的，电极组件10通过电连接件14与外部的负载电连接，通过在负载与第一极耳151之间设置第三热敏电阻层163，可在电化学装置1过热或发生热失控时及时减弱或断开电极组件10与负载之间的电连接，降低电化学装置1继续以非正常状态工作并发热，提升电化学装置1的安全性。

于一实施例中，电化学装置1还包括电连接件14，电连接件14用于电连接电化学装置1及一负载。电连接件14用于与电极组件10的极耳电连接，在一些实施例中，电连接件14包括绝缘设置的第一电连接件1401及第二电连接件1402，第一电连接件1401及第二电连接件1402可具有相同的结构，其中第一电连接件1401通过第一极耳151与电极组件10实现电连接，电连接件14可以为软性电路板、导电金属片等导电材质。

如图4所示，电极组件10还包括导电胶17，导电胶17设置在第二表面1522，导电胶17与第二热敏电阻层162电连接，第二极耳152与第三极耳153之间可通过导电胶17粘结，导电胶17可以在保证相邻的极耳(例如第二极耳152与第三极耳153)固定连接的情况下，保证电流的稳定传输。

可以理解的，电极组件10的多个极耳之间(例如第一极耳151与第二极耳152之间，第二极耳152与第三极耳153之间)可通过导电胶17粘结。在其他实施例中，电极组件10的多个极耳(至少包括第一极耳151、第二极耳152以及第三极耳153)之间以及第一极耳151与第一电连接件1401之间可通过焊接或热压的方式实现固定连接，或可通过一绝缘胶带环绕捆绑以实现固定。

如图2所示，电化学装置1的极耳可在所述电化学装置1的顶部卷绕设置，与第一极片11电连接的多个极耳(例如第一极耳151、第二极耳152和第三极耳153)可设于电化学装置1的同一侧。电连接件14(例如第一电连接件1401)设置在第一极耳151弯曲形成的空间内，电连接件14包括第一部分141及第二部分142，第一部分141通过第三热敏电阻层163与第一极耳151电连接，第二部分142与第一极耳151绝缘设置。在一些实施例中，第一部分141用于通过第三热敏电阻层163与电极组件10电连接，第二部分142为电连接件14伸入第一极耳151形成的容置结构1510中未与第一极耳151电连接的部分，第二部分142与第一极耳151临近部分之间可设置有绝缘层143。

如图5及图6所示，于一实施例中，电极组件10包括多个第二极片12，电极组件10包括第二极片1201、第二极片1202、第二极片1203、第二极片1204以及第二极片1205。电极组件10还包括第四极耳154、第五极耳155以及第四热敏电阻层164。第五极耳155位于第四极耳154一侧，第四极耳154和第五极耳155与第二极片12电连接，具体的，第四极耳154与第二极片1201电连接，第五极耳155与第二极片1202电连接，第二极片1203、第二极片1204及第二极片1205可分别与负极极耳束1502中的其他极耳中的一个电连接。第四热敏电阻层164设置于第四极耳154和第五极耳155之间，第四极耳154和第五极耳155通过第四热敏电阻层164电连接，第四热敏电阻层164的电阻值与第四热敏电阻层164的温度成正比。第二电连接件1402通过第四极耳154与电极组件10实现电连接。

进一步的，电化学装置1中，与第一极片11及第二极片12连接的极耳表面均可设置有热敏电阻材料，或第一极片11与第二极片12的至少一个上可设有热敏电阻材料，使得当电化学装置1发生过热或热失控时，第一极片11与第二极片12的输出电流均可对应减小，以及时减缓或阻断电化学装置1的异常发热，提升电化学装置1的安全性。

如图7所示，于一实施例中，第一极耳151和第二极耳152从电极组件10的第一端部101伸出，第四极耳154和第五极耳155从电极组件10的第二端部102伸出。在一些实施例中，第一端部101及第二端部102分别位于电化学装置1相背的两侧，例如，电化学装置1的头尾两侧。

于一实施例中，第一热敏电阻层161、第二热敏电阻层162、第三热敏电阻层163以及第四热敏电阻层164可具备相同的组分，其均可包括热敏材料、导电剂以及粘结剂。在一些实施例中，第一热敏电阻层161、第二热敏电阻层162、第三热敏电阻层163以及第四热敏电阻层164中的一个或多个具有与其他热敏电阻层不同的组分。例如，第一热敏电阻层161、第二热敏电阻层162、第三热敏电阻层163具有相同的组分，第四热敏电阻层164具有与第一热敏电阻层161(或第二热敏电阻层162、第三热敏电阻层163)不同的组分。再例如，第一热敏电阻层161和第二热敏电阻层162具有相同的组分，第三热敏电阻层163具有和第四热敏电阻层164具有相同的组分，与第一热敏电阻层161(或第二热敏电阻层162)不同的组分。

热敏材料可以为有机高分子热敏材料或陶瓷热敏材料中的一种或两种的混合物，例如聚苯胺改性聚乙烯蜡、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、环氧树脂、和钛酸钡组成的组合中的一种或多种。导电剂可以为高导电无机材料或高导电聚合物的一种或两种的混合，例如石墨烯、碳纳米管、导电石墨、聚苯胺、聚苯撑等。粘结剂可以包括羟甲基纤维素、聚四氟乙烯、聚酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯腈等。热敏材料可通过挤压涂布、印刷、磁控溅射、浸泡、人工刷图等方法设于极耳束150的极耳的集流体表面。

于一实施例中，在热敏电阻层(例如，第一热敏电阻层161，第二热敏电阻层162、第三热敏电阻层163、或第四热敏电阻层164)中，所述热敏材料的质量占比范围可以为20％至90％，导电剂的质量占比范围可以为9％～75％，粘接剂的质量占比范围可以为1％～5％。

下面列举了一些具体实施例和对比例以更好地对本申请进行说明，其中，采用锂离子电池作为示例。为了便于说明本申请的技术效果，各个实施例和对比例的区别仅在于热敏电阻层中的成分比例的不同，以下的实施例仅用作示意性的说明，不应对本申请的保护范围产生限制。

实施例A

(1)正极制备

将正极活性物质镍钴锰酸锂(NCM811,LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)、Super P(导电碳)、CNT(碳纳米管)、聚偏二氟乙烯按照质量比97:1.2:0.6：1.2进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)，在真空搅拌机作用下搅拌至体系均匀，获得正极浆料，其中正极浆料的固含量为75wt％；在＜2％的湿度环境下将正极浆料均匀涂覆于正极集流体铝箔上；将铝箔在85℃下烘干，然后经过冷压、裁片、分切后，在85℃的真空条件下干燥4h，得到正极极片。

(2)正极极耳

电芯为卷绕结构软包电芯，可在涂布或冷压工序在预留极耳区的空铝箔上某一面涂布一层热敏材料涂层，极耳模切、卷绕后，全部铝极耳上均有热敏材料涂层，实现对每层正极极片的保护，该方案操作简单。在涂布活性物质的同时涂布热敏材料涂层，无需增加额外的工序，为优选方案。也可以也可在极耳模切后在的全部铝极耳上某一面涂布一层热敏材料涂层，该方案可节省热敏材料，但需操作精度要求更高，操作过程需注意极耳避免翻折。

(3)负极制备

按照质量比，将97.4％人造石墨、1.2％SBR(丁苯橡胶)和1.4％CMC(羧甲基纤维素钠)进行混合，加入去离子水，在真空搅拌机作用下获得浆料；将浆料均匀涂覆在负极集流体铜箔上，在85℃下烘干，然后经过冷压、裁片、分切后，在120℃的真空条件下干燥12h，得到负极。

(4)负极极耳

带热敏材料涂层的极耳的制作方法与正极极耳类似。电芯为卷绕结构软包电芯，可在涂布或冷压工序在预留极耳区的空铜箔上某一面涂布一层热敏材料涂层，极耳模切、卷绕后，全部铜极耳上均有热敏材料涂层，实现对每层负极极片的保护，该方案操作简单。在涂布活性物质的同时涂布热敏材料涂层，无需增加额外的工序，为优选方案。也可以也可在极耳模切后在的全部铜极耳上某一面涂布一层热敏材料涂层，该方案可节省热敏材料，但需操作精度要求更高，操作过程需注意避免极耳翻折。

(5)电解液的制备

在干燥的氩气气氛手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)按照体积比1：1：1进行混合得到有机溶剂，然后将经过干燥处理的锂盐LiPF6溶解于混合后的有机溶剂中，配置成浓度为1mol/L的电解液。

(6)隔离膜的制备

选用聚乙烯(PE)的隔离膜，并涂布有陶瓷层和粘结层。

(7)热敏电阻层的制备

热敏材料选用聚苯胺改性聚乙烯蜡，导电剂选用石墨烯，粘结剂为聚四氟乙烯，将热敏材料、导电剂和粘接剂按照一定质量比进行混合，优选比例为：热敏材料占比90％～20％，导电剂占比9％～75％，粘接剂占比1％～5％。在搅拌机作用下搅拌至体系呈均匀浆料态，将热敏电阻浆料均匀涂覆于极耳区的空铝箔或铜箔上，然后在65℃下烘干6h，可根据需求涂布不同厚度的热敏材料，优选厚度范围为1μm至20μm。

(8)锂离子电池的制备

将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正极极片、负极极片之间起到隔离的作用，然后卷绕得到电极组件；以铝极耳作为正极极耳，镍极耳作为负极极耳，焊接极耳后将电极组件置于外包装箔铝塑膜中，将上述制备好的电解液注入到干燥后的电极组件中，经过真空封装、静置、化成、整形、容量测试工序，获得锂离子电池。获得的锂离子电池的额定容量为4000mAh。

对比例是在实施例A步骤的基础上进行变更，相比实施例A，对比例中不包含热敏电阻层。各个实施例是在实施例A步骤的基础上进行热敏电阻层制备的参数变更，具体变更的参数如下所示。与实施例A相比，在实施例B-F中，热敏材料、导电剂和粘接剂的质量比发生变化。

实施例B与实施例A的区别在于，热敏材料、导电剂和粘接剂的质量比为90：9：1。

实施例C与实施例A的区别在于，热敏材料、导电剂和粘接剂的质量比为50：47.5：2.5。

实施例D与实施例A的区别在于，热敏材料、导电剂和粘接剂的质量比为20：75：5。

实施例E与实施例A的区别在于，热敏材料、导电剂和粘接剂的质量比为15：80：5。

实施例F与实施例A的区别在于，热敏材料、导电剂和粘接剂的质量比为10：80：10。

下面描述上述实施例及对比例中对于电化学装置的容量预计进行短路测试的测试方法。

电化学装置实际容量测试方法均为：在25℃下，1)静置120分钟；2)1C恒流充电至4.2V，再恒压充电至0.02C；3)静置120分钟；4)1C恒流放电至2.8V；电化学装置1的实际容量取步骤4)的放电容量值。

短路测试方法为：1)在25℃下，1C恒流充电至4.2V，再恒压充电至0.02C，此步为满充预处理；2)在55℃下，使用阻值为10mΩ的负载，将样品正负极短接，当表面温度降到测试环境温度10℃以内时停止；3)结束测试后，检查外观；电化学装置1不起火、不爆炸则判定为通过(Pass)。

表1为涂有不同比例热敏材料的电化学装置1的容量及短路测试结果。

表1

由上表比对分析可知，所述热敏材料占比为90％、50％、20％的实施例中，10组短路测试的结果为全部通过；所述热敏材料占比为95％、15％的实施例中，10组短路测试的结果为部分通过；所述热敏材料占比为0％、10％的对比例及实施例中，10组短路测试的结果为部分不通过。

可知，当所述热敏材料占比位于范围20％至90％时，电化学装置1具有极好的控制热失控蔓延的效果。

具体的，当所述热敏材料占比过低时(小于20％)，电化学装置1发生热失控时所述热敏材料所带来的电阻增加幅度较低，无法达到对电化学装置1进行短路保护目的；当所述热敏材料占比过高时(大于90％)，所述热敏材料的导电性不足，所述热敏材料的固有电阻过大导致电化学装置1容量低于额定值，且此时所述热敏材料与附着物粘结强度较低，使得导热不及时而不能有效地达到对电化学装置1进行短路保护目的。

实施例G-M是在实施例A步骤的基础上进行热敏电阻层制备的参数变更，具体变更的参数如下所示。与实施例A相比，在实施例G-M中，热敏电阻层的厚度发生变化。

实施例G与实施例A的区别在于，热敏材料的涂设厚度为0.5μm。

实施例H与实施例A的区别在于，热敏材料的涂设厚度为1μm。

实施例I与实施例A的区别在于，热敏材料的涂设厚度为5μm。

实施例J与实施例A的区别在于，热敏材料的涂设厚度为10μm。

实施例K与实施例A的区别在于，热敏材料的涂设厚度为15μm。

实施例L与实施例A的区别在于，热敏材料的涂设厚度为20μm。

实施例M与实施例A的区别在于，热敏材料的涂设厚度为21μm。

下面描述上述实施例及对比例中对于电化学装置的容量预计进行短路测试的测试方法，可以理解的，对于实施例G-M的电化学装置的容量预计进行短路测试的测试方法与对于实施例A-F的测试方法相同，此处不再描述表2为涂有不同厚度热敏材料的电化学装置1的容量及短路测试结果。

表2

由上表比对分析可知，所述热敏材料涂设厚度分别为1、5、10、15、20、21的实施例中，10组短路测试的结果为全部通过，其电化学装置的实际容量大于4000mAh；所述热敏材料涂设厚度分别为0.5的实施例中，10组短路测试的结果为部分通过，其电化学装置的实际容量大于4000mAh；所述热敏材料涂设厚度分别为21的实施例中，虽然，10组短路测试的结果为部分通过，但是，电化学装置的实际容量小于4000mAh。

可知，当所述热敏材料涂设厚度范围(第一热敏电阻层161的厚度范围)为1μm至20μm时，电化学装置1可在安全性及实际容量之间获取一个较好的平衡。

具体的，当所述热敏材料厚度过小时(厚度小于1μm)，电化学装置1发生热失控时所述热敏材料所带来的电阻增加幅度较低，无法达到对电化学装置1进行短路保护目的；当所述热敏材料厚度过大时(厚度大于20μm)，所述热敏材料的固有电阻过大导致电化学装置1容量低于额定值，使电化学装置1的能量密度损耗较大。

如图8所示，为本申请实施例还提供一种用电装置100，该用电装置100包括本体120以及设置于本体120内部的电化学装置1，电化学装置1为用电装置100提供电能。本申请的用电装置100没有特别限定，其可以是用于现有技术中已知的任何用电装置。

在一些实施例中，用电装置100可以包括，但不限于，笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式通信设备、便携式复印机、便携式打印机、备用电源、电机、汽车、摩托车、电动自行车、照明器具、玩具、电动工具、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。

上文中，参照附图描述了本申请的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本申请的精神和范围的情况下，还可以对本申请的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本申请所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种电化学装置，包括电极组件，其特征在于，所述电极组件包括：

第一极片；

第二极片；

设置在所述第一极片和第二极片之间的隔离膜；

第一极耳及第二极耳，所述第一极耳和所述第二极耳与所述第一极片电连接；和

设置于所述第一极耳和第二极耳之间的第一热敏电阻层，所述第一极耳和所述第二极耳通过所述第一热敏电阻层电连接，所述第一热敏电阻层的电阻值与所述第一热敏电阻层的温度成正比。

2.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第二极耳包括相背的第一表面及第二表面，所述第一热敏电阻层设于所述第一表面，且所述电极组件还包括：

第三极耳，所述第三极耳设置于所述第二极耳远离第一极耳的一侧，所述第三极耳与所述第一极片电连接；

第二热敏电阻层，所述第二热敏电阻层设置在所述第二极耳和第三极耳之间，所述第二极耳和所述第三极耳通过所述第二热敏电阻层电连接，所述第二热敏电阻层的电阻值与所述第二热敏电阻层的温度成正比；和

设置在所述第二表面的导电胶，所述导电胶与所述第二热敏电阻层电连接。

3.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置还包括：

电连接件，用于电连接所述电化学装置和负载；以及，所述电极组件还包括：

第三热敏电阻层，所述电连接件和所述第一极耳通过所述第三热敏电阻层电连接，所述第三热敏电阻层的电阻值与所述第三热敏电阻层的温度成正比。

4.如权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，所述电连接件设置在所述第一极耳弯曲形成的空间内，所述电连接件包括第一部分及第二部分，所述第一部分通过所述第三热敏电阻层与所述第一极耳电连接，所述第二部分与所述第一极耳绝缘设置。

5.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电极组件还包括：

第四极耳和设置于所述第四极耳上的第五极耳，所述第四极耳和第五极耳与所述第二极片电连接；和

设置于所述第四极耳和第五极耳之间的第四热敏电阻层，所述第四极耳和所述第五极耳通过所述第四热敏电阻层电连接，所述第四热敏电阻层的电阻值与所述第四热敏电阻层的温度成正比。

6.如权利要求5所述的电化学装置，其特征在于，所述电极组件由所述第一极片，第二极片和所述隔离膜卷绕而成，所述第一极耳和所述第二极耳从所述电极组件的第一端部伸出，所述第四极耳和第五极耳从所述电极组件的第二端部伸出。

7.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一热敏电阻层包括热敏材料、导电剂以及粘结剂，其中，所述热敏材料的质量占比范围20％至90％。

8.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一热敏电阻层包括聚苯胺改性聚乙烯蜡、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、环氧树脂、和钛酸钡组成的组合中的一种或多种。

9.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一热敏电阻层的厚度范围为1μm至20μm。

10.一种用电装置，其特征在于，包括本体以及设置于所述本体内部的电化学装置，所述电化学装置为所述用电装置提供电能，所述电化学装置为权利要求1至9任意一项所述的电化学装置。

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